Если в здании на проектирование указан тип тягача, то по его силе тяги на низшей передаче определяется вместимость ковша скрепера

, (2.3)

где - коэффициент сопротивления передвижению (табл. 3.2);

= 9,81; - коэффициент удельного сопротивления грунта копанию, кH/м³; его можно принимать для супеси =8,5 кН/м³ при =9,81; - коэффициент удельного сопротивления грунта копанию, кН/м³; его можно принимать для супеси = 8,5 кН/м³ при =5…25 м³; для суглинка при вместимости ковша 5…10; 10..15; 15..20; >20 м³ принимают равным соответственно 16…14,5; 14,5…13,5; 13,5…12; 12 кН/м³ и для глины при аналогичных изменениях принимают равным соответственно 19..17,5; 17,5…16,5; 16,5…15,5; 15,5 кН/м³.

Предварительное значение для выбора следует принять по скреперу-аналогу. Найденное значение округляется до стандартного ГОСТ 100055-75; ГОСТ 5738-73 (Приложение 1), и далее расчеты выполняются так же, как при заданном значении .

Таблица 2.3.Основные показатели взаимодействия ковша скрепера

с разрабатываемым грунтом

Наименование показателей	Сухой песок	Супесь и средний суглинок	Тяжелый суглинок и глина
Объемная масса грунта , кг/м^3 Удельное сопротивление грунта резанию , кПа Угол естественного откоса, , град Угол внутреннего трения , град Коэффициент наполнения ковша, (с толкачем) Коэффициент разрыхления грунта, Коэффициент призмы волочения, Коэффициент сопротивления движению стружки грунта, Коэффициент увеличения толщины стружки грунта,	1,5…1,7     50…70   28..30     29…33   0,5…0,7 (0,8…1,0)     1,0…1,2     0,6…0,7     0,46…0,5   1,2…1,8	1,6…1,8     80…100   40…50     28…32   0,8…0,9 (1,0…1,2)     1,2…1,4     0,5…0,6     0,37…0,44   1,4…2,4	1,65…1,8     100..120       27…30   0,6…0,8 (0,9…1,2)     1,2…1,3     0,5     0,24…0,31   1,4…2,4

2.2. Определение конструктивных параметров ковша

Длина ковша (мм) находится по эмпирической зависимости [3, табл.40]

, (2.4)

где , , - эмпирические коэффициенты; принимаются для скреперов прицепных = =0; =1200; для полуприцепных и самоходных =1050; =765 и =2,5.

Ширина ковша (мм) по внутренним поверхностям боковых стенок

, (2.5)

где , - коэффициенты, значения которых составляют для скреперов прицепных =400, =1060.

С целью улучшения проходимости скрепера [4] ширина колеи его задних колес должна быть равна ширине колеи тягача. Поэтому значение, найденное из выражения (4), не должно быть менее ширины ковша, рассчитанного по формуле

, (2.6)

где - колеи тягача, мм; - ширина шины колеса, мм; = (30…60) – зазор между наружными краем шины и внутренней поверхностью боковой стенки ковша, мм.

Габаритная ширина скрепера (мм)

, (2.7)

где -толщина боковой стенки ковша с учетом толщины наладок жесткости, боковых тяг и зазоров, необходимых для взаимных перемещений ковша и тяговой рамы, мм; предварительно принимается = 175…265 мм с дальнейшим уточнением.

Для перевозки по ж. – д. без разборки ширина скрепера должна быть меньше на 20…30 мм ширины ж. – д. габарита (рис. 1).

Форма ковша должна обеспечивать минимально возможное сопротивление заполнению его грунтом, что достигается при определенном соотношении ширины к высоте и длины к высоте .

У существующих скреперов = 1,4…1,78. Отношение рекомендуется [3] принимать в зависимости от вместимости

ковша (табл. 2.4).

Железнодорожный габарит I-В

Рис. 2.1

Таблица 2.4.Отношение длины ковша к высоте боковой стенки

Геометрическая вместимость ковша	4…6	6…8	10…12	15…18
	1,0…0,82	0,91…0,80	0,96…0,85	1,0

3. ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ

Выполняется для выбора тягача по заданной вместимости ковша, либо при известных параметрах тягача определяется вместимость ковша скрепера. Тяговый расчет для транспортного режима выполняется с целью установления максимальных значений скорости движения груженого скрепера и преодолеваемого угла подъема .

Тяговый расчет заключается в определении баланса сил активных и сил сопротивления движению скрепера. Последние представляются сопротивлениями резанию , перемещению призмы волочения , наполнения ковша и перемещению груженого скрепера .

3.1 Определение сил, действующих на скрепер

Сопротивление резанию (кН) грунта

, (3.1)

где - удельное сопротивление резанию, кПа (см. табл. 2.3);

- ширина ковша и глубина резания, м.

Расчет тягового усилия в режиме копания по заданной величине и другим параметрам ковша проводится для случаев, когда глубина резания минимальна , но еще имеет прочность на сжатие, достаточную для проникания в ковш без разрушения на заключительной стадии его наполнения. Она назначается в зависимости от величины и вида грунта (табл. 3.1).

Таблица 3.1.Минимальная глубина резания,

Вид грунта	При вместимостях ковша , м^3
Суглинки Супеси	0,04…0,06 0,06…0,08	0,08…0,10 0,10…0,12	0,12…0,14 0,14…0,16

Если для ковшей с прямыми ножами , то для ковшей со ступенчатыми ножами при подсчете следует определить приведенную минимальную толщину реза (см. рис. 3)

(3.2)

откуда в случае

(3.3)

Сопротивление перемещению призмы волочения (кН)

, (3.4)

где - коэффициент объема призмы волочения (см.табл.2.2);

- объемная масса грунта, кг/м³; - коэффициент трения грунта по грунту; - коэффициент разрыхления грунта (см. табл. 2.3).

Сопротивление наполнения ковша (Кн)

, (3.5)

где - наибольшая высота заполнения ковша грунтом, м; принимается при (м³) равном < 3; 6; 10; 15 соответственно 1,00…1,13; 1,25…1,5; 1,8…2,0; 2,3; - толщина срезаемой стружки, определяемая в зависимости от формы ножа; - коэффициент, учитывающий влияние сил трения при движения столба грунта внутри ковша, ; - коэффициент, учитывающий сопротивление, возникающее вследствие изменения направления движения стружки, поступающей в ковш на угол ; (см.табл.2.3); - коэффициент, учитывающий изменение ширины стружки грунта, поступающей в ковш в зависимости от формы ножа; и соответственно для прямого и ступенчатого ножа.

Сопротивление перемещению груженого скрепера (кН) при известных

массе и коэффициенте сопротивления передвижению

(3.6)

Общее сопротивление, преодолеваемое тягачом скрепера (кН),

. (3.7)

Таблица 3.2. Коэффициенты сопротивления передвижению

и сцепления гусеничного и пневмоколесного движителя 3 тм [6]

Характеристика транспортного пути	Гусеничный движитель	Пневмоколесный движитель
Сухое асфальтобетонное покрытие   Наезженная грунтовая дорога, свежеобнаженная поверхность плотного грунта   Слежавшийся рыхлый грунт   Свежеразрыхленный или насыпной грунт   Песок: влажный   сухой Заболоченная поверхность грунта	0,06   0,06…0,07   0,08     0,10…0,12     0,10…0,12   0,15   0,15	-   0,90…1,10   0,60     0,70     0,50   0,40   0,30	0,015   0,03…0,05   0,12     0,18     0,16   0,20   0,25	0,70   0,80…0,60   0,50     0,40     0,40   0,30   0,10

3.2 Выбор тягача

Расчетный режим работы скрепера: а) прицепного и полуприцепного на базе гусеничного трактора

(3.8)

б) полуприцепного и самоходного на базе колесного тягача

. (3.9)

Уравнение тягового баланса для скрепера прицепного

(3.10)

и самоходного (3.11)

В соответствии с условиями (3.10), (3.11) выбирается тягач массой (кг)

, (3.12)

который обеспечивает это условие на низшей рабочей передаче.

Если условие на крюке тягача отличается от требуемого более чем на 10 %, то следует скорректировать расчет изменением величины или условиями эксплуатации машины.

3.3. Мощность двигателя скрепера

Расход мощности (кВт) прицепным скрепером при копании и заполнении грунтом ковша

, (3.13)

где км/ч – расчетная рабочая скорость на первой передаче.

Мощность, расходуемая двигателем самоходного скрепера при копании (кВт)

(3.14)

и транспортировании груженого скрепера

, (3.15)

где - коэффициент использования мощности двигателя с учетом затрат на привод вспомогательных механизмов; =0,80…0,85; и - к.п.д. трансмиссии на первой и высшей передаче; =0,85…0,88; - максимальная расчетная скорость, км/ч; - коэффициент обтекаемости скрепера, Н с²/м⁴; = 0,6…0,7; - площадь лобовой поверхности скрепера, м²; и - коэффициенты сцепления и качения колес по грунту (см.табл.3.2).

По большому значению расходуемой мощности, найденной из выраженной (3.14), (3.15), по каталогам подбирается подходящий двигатель (Приложение 2) или тягач (Приложение 3,4).

3.4. Определение расчетных транспортных скоростей движения и максимального угла подъема, преодолеваемого груженым скрепером

Сопротивление движению скрепера (кН)

(3.16)

Определив по этой формуле тяговое усилие, необходимое для движения груженого и порожнего скреперов на горизонтальной поверхности, можно по известной мощности двигателя тягача (кВТ) найти соответствующие скорости движения (км/ч)

, , (3.17)

где - к.п.д. трансмисии, принимаемые =0,80…0,82 и =0,82…0,85.

Максимальный угол подъема (град), преодолеваемый груженым скрепером по тяговому усилию трактора [2]

, (3.18)

где - масса трактора-тягача, кг; - коэффициент сопротивления перемещению трактора-тягача.

Этот угол проверяется по условию сцепления движителя тягача с грунтом

(3.19)

Дата добавления: 2015-07-07