Рамах скреперов, работающих в составе поезда

Сумцов А.С., бакалавр

Научный руководитель – ст. преподаватель С.Г.Ковалевский

Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет

Работа скреперов в составе поезда предполагает возникновение повышенных динамических нагрузок в металлоконструкциях машин и сцепном устройстве, величина которых является основой для выбора параметров и расчетов на прочность.

Скреперный поезд представляет собой сложную динамическую систему, рассматривая которую следует ввести ограничения, позволяющие упростить решение задачи.

Схема сил, действующих на скреперный агрегат, состоящий из двух полуприцепных пневмоколесных скреперов в режиме толкания, представлена на рис. 1. Учитывая, что жесткость металлоконструкций скреперов значительно превышает жесткость упругого элемента сцепного устройства >> , а сила тяги машины Т равна силе тяги по сцеплению и определяется сцепным весом агрегата и коэффициентом сцепления, составим упрощенную расчетную схему, представленную на рис. 2.

Уравнение движения масс и запишем в виде

(1)

(2)

где – собственно сила тяги и массы переднего и заднего скреперов;

– сила сопротивления качению;

– интенсивность возрастания сопротивления качению;

и – перемещение скреперов до начала буксирования тягачей.

При условии равномерного движения скреперов до начала буксования начальными условиями являються

(3)

Рисунок 1 – Схема сил, действующих на скреперный поезд

Рисунок 2 – Расчетная схема скреперного поезда в режиме толкача

(4)

С учетом (4) уравнения (1) и (2) принимают вид

. (5)

. (6)

После преобразований, получаем дифференциальные уравнения четвертого порядка, характеристические уравнения которых приводятся к биквадратным, что позволяет получить решения в общем виде.

Деформация упругого элемента сцепного устройства определяется как

, (7)

а максимальное усилие в упругом элементе определяется исходя из того, что при наличии двух гармоник колебательного процесса и случайном сочетании факторов, определяющих возмущение, за относительно короткий промежуток времени вполне вероятно, что α t и β t одновременно близки по величине π/2 или кратному ему числу, так что вершины синусоид суммируются. Тогда полагая, что , а , где n – любое целое

число, обеспечивающее такое совпадение, можно записать

. (8)

Анализ результатов расчета показывает, что при эксплуатации скреперных поездов целесообразно применение упругого элемента с жесткостью С = 1000 кН/м и ограничение скорости копания величиной V _н = 0,5 м/с (рис. 3).

Рисунок 3 – График усилий в сцепном устройстве

В этом случае коэффициент динамичности К _д, определяемый как отношение при копании наиболее тяжелых однородных грунтов А = 45 кН/м не превышает 1,3, а при встрече скрепера с жестким препятствием кН/м, К _д = 2,0.

Литература

1. Кириченко И.Г. Аналитическое исследование модульных шарнирно-сочлененных пневмоколесных машин / И.Г. Кириченко / Проблемы машиностроения. – 2002. – Том 5. №2 – С. 151–159.

2. Ульянов H.A. Теория самоходных колесных землеройно-транспортных машин. М.: Машиностроение, 1969. – 520 с.

Дата добавления: 2015-07-16