Автогрейдер ДЗ-122 с дополнительным оборудованием для скалывания льда 
- изгибающий момент
- изгибающий момент
- растягивающее усилие
Для расчёта профиля, составленного из двух стандартных, выбираю швеллер №24а с размерами Јх1 = Јх2 = 3180 см4, Јy1 = Јy2 = 254 см4, h = 24см, b=9,5 см, х0 = 2,67 см, F = 32,9 см2
Задаваясь параметрами и типом сечения рис.13, определяем возникающие в нём напряжения:
При этом должно выполняться условие:
При этом должно выполняться условие
Рис.13 Поперечное сечение тяговой рамы.
3.3 Расчёт отвала
Расчёт отвала следует проводить с учётом нагружения его максимальной реакцией грунта Рх, приложенной к концу отвала, находящегося в положении наибольшего выноса в сторону относительно кронштейнов (рис.14). При этом считают, что сила Рх действует по оси симметрии отвала, изгибая его в горизонтальной плоскости, и пренебрегают возникающими в нём напряжениями от кручения. Таким образом, расчёт отвала сводится к расчёту его на изгиб как консоли.
Рис.14 Схема сил для расчёта отвала
Изгибающий момент в опасном сечении I-I
где l0 - длина консольного конца отвала при его максимальном боковом смещении относительно кронштейнов,
здесь Lотв = 3,72м - длина отвала; l = 0,81м - максимальный вынос отвала в сторону; l1= 1,5м - расстояние между опорами отвала.
Силу Рх принимают равной 92,6кН, так как она максимальна при первом расчётном положении. Под действием силы Рх в волокнах части сечения, расположенной справа от нейтральной линии ОО, возникнут напряжения растяжения, а в части, расположенной слева от сечения, - напряжения сжатия. Для расчётов моментов сопротивления зоны растяжения сечения Wр и зоны сжатия Wсж необходимо определить расположение нейтральной линии ОО сечения. Это расположение определяется расстояниями а и b от нейтральной линии до крайних точек сечения:
где R0 = 0,58мм - средний радиус кривизны сечения отвала;
Ь1 = щ/2 = 65°/2 = 32,5° = 0,567 - центральный угол дуги отвала
Момент инерции в сечении I-I
Ј =
где д = 10мм - толщина отвала.
Тогда моменты сопротивления зон растяжения и сжатия сечения определяют по выражениям:
Нормальные напряжения:
в растянутых волокнах
в сжатых
Полученные напряжении необходимо сравнить с допускаемыми и убедиться, что они не превышают последних. Допускаемое напряжение [у] = 541,7МПа, тогда ; . Отвал из выбранного материала и выбранной толщины отвала удовлетворяет условиям прочности расчёта. Коэффициент запаса прочности
где - наибольшее из напряжений растяжения и сжатия.
4. Расчёт механизмов управления рабочим оборудованием автогрейдера
Наиболее нагруженным механизмом управления автогрейдера является механизм подъёма и опускания отвала, поэтому передаваемая системой управления мощность определяется в основном параметрами операции отвала.
4.1 Механизм подъёма отвала
Механизм подъёма отвала рассчитывают, исходя из следующих предпосылок. Рабочий ход механизма подъёма должен обеспечивать заданную глубину копания, возможность полного выглубления отвала и удовлетворять условиям проходимости автогрейдера в транспортном положении. Усилие подъёма определяется в соответствии с расчётной схемой (рис.15).
Рис.15 Схема для определения усилия подъёма отвала
Для определения величины подъёмного усилия Sп принимаю следующее расчётное положение: отвал заглублён одним концом, производится подъём этого конца вала; на отвал действует максимальная горизонтальная составляющая реакции грунта Р1. При этом принимаю следующие допущения: вертикальная составляющая реакции грунта препятствует подъёму отвала; вес отвала с ножом, вес поворотного круга и всей тяговой рамы сосредоточены в центре тяжести системы; нагрузка воспринимается одним механизмом подъёма.
При расчёте подъёмного механизма не учитывают инерционные силы, так как скорость подъёма отвала принимают равной 15м/с, тогда подъёмное усилие без учёта инерционных сил можно рассчитывать по формуле:
где Р2 = 0,5 Р1 = 0,5 * 35,5 = 17,8кН - сила, прижимающая отвал к грунту
Gр = 34 кН - сила тяжести поднимаемого оборудования
Р1 - сила сопротивления грунта
здесь ш = 0,75 - коэффициент, учитывающий колёсную формулу
цсц = 0,45 - коэффициент сцепления
G = 105,3кН - вес автогрейдера
Так как подъём опускание отвала производят два гидроцилиндра, то приходящееся на каждый гидроцилиндр максимальное усилие:
Внутренний диаметр гидроцилиндра
По ГОСТ 12477-80 выбираю стандартный внутренний диаметр гидроцилиндра,
Диаметр штока
Мощность механизма подъёма отвала
4.2 Механизм поворота отвала
Мощность привода механизма поворота вследствие её небольшой величины требуется определять только в случаях, когда поворот отвала производится от индивидуальных гидромоторов (рис.16).
Рис.16 Схема для определения усилия поворота отвала
Механизм поворота отвала рассчитывают для положения, когда отвал вынесен в сторону и к его концу приложена максимально возможная сила:
Рк = КFст = 15 . 0,6 = 9кН
где К = 15кПа - удельное сопротивление грунта резанию;
Fст = 0,6м2 - площадь поперечного сечения вырезаемой стружки.
Тогда с учётом коэффициента динамичности kд момент на поворотном круге находится по формуле:
M = kдРкl1 = 1,2 . 9 . 1,5 = 16,2кНм
По моменту сопротивления повороту рассчитывается мощнсть привода механизма поворота отвала:
где - угловая скорость поворота.
4.3 Механизм изменения угла резания отвала
Механизм изменения угла резания отвала рассчитывают по усилию, равному силе тяжести отвала.
Внутренний диаметр гидроцилиндра
где Gотв = 8кН - сила тяжести, создаваемая отвалом.
По ГОСТ 12477-80 выбираю стандартный внутренний диаметр гидроцилиндра,
Диаметр штока , принимаем
Мощность механизма изменения угла резания отвала:
где Vи = 0,02м/с - скорость изменения угла резания отвала
4.4 Механизм выдвижения отвала
Механизм выдвижения отвала рассчитывают по усилию, равному силе тяжести отвала. Скорость выдвижения отвала для гидравлического привода считаю равной 0,1м/с. Мощность механизма выдвижения отвала:
Внутренний диаметр гидроцилиндр:
По ГОСТ 12477-80 выбираю стандартный внутренний диаметр гидроцилиндра,
Диаметр штока , принимаем
4.5 Механизм выноса тяговой рамы в сторону
Механизм выноса тяговой рамы в сторону рассчитываю при выглубленном отвале:
Рвын = (Gотв + Gрамы)/2 = 34/2 = 17кН
Мощность механизма выноса тяговой рамы
где Vв = 0,08м/с - скорость выноса тяговой рамы.
Внутренний диаметр гидроцилиндра
По ГОСТ 12477-80 выбираю стандартный внутренний диаметр гидроцилиндра,
Диаметр штока , принимаю
Основным этапом расчёта гидропривода является выбор насоса. Мощность гидропривода определяется мощностью установленного насоса, а мощность насоса складывается из мощностей, работающих от этого насоса гидроцилиндров:
Nн = КсКуNг = 1,1 . 1,1 . 4,91 = 5,94 = 6 кВт
где Кс = 1,1 - коэффициент запаса по скорости;
Ку = 1,1 - коэффициент запаса по усилию;
Nг - наибольшая суммарная мощность гидродвигателей, работающих в одном рабочем цикле,
Nг = Nм.в.+ Nв.о.+ Nп+ Nг = 1,8 + 1,1 + 0,21 + 1,8 = 4,91 кВт
Зная необходимую полезную мощность насоса, можно найти подачу насоса:
QH = Nн/Рн = 6/10,5 = 0,57 дм3/с,
где Рн = 1,05*10 = 10,5МПа - номинальное давление насоса.
По давлению Рн и подаче QH выбирают насос по справочнику. Выбираю насос 207.20 и распределитель Р20.
Объём бака:
Vб = (1,2…1,5) Qб = 1,35 . 0,57 = 0,77дм3 = 35л
5. Расчёт автогрейдера на устойчивость
5.1 Расчёт продольной устойчивости
В процессе работы потеря устойчивости и опрокидывание автогрейдера могут произойти при его движении по наклонной поверхности и при повороте. Автогрейдер - длиннобазовая машина, поэтому его продольная устойчивость (рис.17) против опрокидывания обеспечена на уклонах, являющихся предельными по условию сцепления движителя с дорогой.
Предельный угол подъёма, преодолеваемый автогрейдером по условию сцепления движителя с дорогой, рассчитывают: tgЬп = ц - f = 0,6 - 0,05 = 0,55
Рис. 17 Схема для определения устойчивости Автогрейдера
Тогда предельный угол подъёма Ьп = arctg0.55 = 28,8°
Наибольший угол подъёма, преодолеваемый по условию реализации 100% мощности двигателя, устанавливается по соотношению:
sinЬп = NЮ/GV(1+f2) = 99 . 0,76 / 108,8 . 1,1 (1+0,052) = 0,63
Тогда наибольший угол подъёма Ьп = arcsin 0.63 = 39° предельный уклон по условию сцепления тормозящих колёс с дорогой находят из равенства:
Тогда предельный уклон Ьп = arctg0.33 = 18,3°
5.2 Расчёт поперечной устойчивости
По условию опрокидывания допускаемый угол поперечного уклона
tgЬп = 0,5b/1,2hц = 0,5 . 2,0/1,2 . 1,06 = 0,79
где b = 2,0м - ширина колеи автогрейдера;
hц = 1,06м - расстояние от опорной поверхности до центра тяжести автогрейдера.
Тогда допускаемый угол поперечного уклона
Ьп = arctg0.79 = 38,3°
Максимальную скорость движения на поворотах по условию опрокидывания находят из формулы:
где Куст = 1,2 - коэффициент устойчивости;
р - радиус поворота;
е =0 - эксцентриситет центра тяжести относительно продольной оси машины.
По условию сцепления движителя с дорогой допускаемый угол поперечного уклона
tgЬ = 0,8ц /1,2 = 0,8 . 0,6 /1,2 = 0,4
Тогда допускаемый угол поперечного уклона
Ьп = arctg0.4 = 21,8°
Максимальная скорость движения на поворотах по условию сцепления движителя с дорогой
6. Расчёт производительности автогрейдера
Производительность автогрейдера при профилировании дороги определяют в километрах спрофилированной дороги в единицу времени. Она зависит от основных параметров автогрейдера и от условий работы.
Когда известна схема проходов автогрейдера по участку и определено число проходов, необходимое для выполнения работ при постройке земляного полотна или корыта, производительность автогрейдера определяют по формуле:
П = 60LпрКвtcм/Т = 60 . 100 . 0,85 . 8,2 /20 = 2091 м/смена
где Lпр = 100м - длина участка профилирования;
Кв = 0,85 - коэффициент использования машины по времени;
tcм = 8,2ч - число рабочих часов в смене;
Т - время профилирования;
Т = 2Lпр(n1/v1 + n2/v2 + n3/v3 +…)+ 2 nt1 = 2.100.4/66,7 + 2.4.1 = 20мин
здесь n1,n2, n3 - число проходов, выполняемых соответственно на первой, второй и третей передачах коробки скоростей;
v1,v2,v3 - скорости, соответственно на первой, второй и третей передачах;
n - общее число проходов;
t1 - время на поворот автогрейдера.
При выполнении автогрейдером земляных работ по возведению насыпи и устройству выемки путём перемещения грунта из выемки в насыпь отвалом, установленном под углом 90° к направлению поступательного движения, производительность подсчитывают по формуле:
гдеV - объём грунта, Перемещаемый за один цикл;
КВ = 0,85 - коэффициент использования машины по времени;
t - время на рабочий цикл, с ;
Кр = 1,2 - коэффициент рыхления грунта.
Объём грунта, перемещаемый за один цикл
где К3 =1,9 - коэффициент заполнения отвала грунтом;
ц - угол естественного откоса насыпного грунта.
Время на рабочий цикл:
где lр, lп, l0 - длина пути резания, перемещения и обратного хода;
vр, vп, v0 - скорости при резании, перемещении и обратном ходе;
tс = 5с - время на переключение передач;
t0 = 2с - время на опускание и подъём отвала;
tп = 40с - время на поворот автогрейдера в начале и в конце рабочего участка.
7.Гидравлическая система автогрейдера
У всех современных автогрейдеров для привода рабочего оборудования и управления поворотом передних колес используется гидравлика. С ее помощью машинисту автогрейдера легко управлять движением рабочих органов, удаленных на значительное расстояние от кабины. Автогрейдеры различного типа оснащаются типовыми гидравлическими схемами с незначительными отличиями в некоторых случаях, вызванными, например, потребностью в оснащении их автоматической системой управления отвалом, системой наклона передних колес и гидроприводом сцепления или гидроусилителем тормозов.
Типовая схема гидравлического привода рабочего оборудования автогрейдера и управляемых колес, в том числе с использованием автоматизированной системы управления отвалом типов "Профиль-1" или "Профиль-2", представлена на рис. 18. Гидросистема состоит из трех контуров, обеспечивающих работу трех групп оборудования: А -- основного и дополнительного рабочего оборудования (в данном случае оборудование для сколки льда), механизма наклона передних колес, гидроусилителей сцепления и тормозов; Б -- оборудования автоматической системы управления отвалом типа "Профиль-1" и "Профиль-2"; В -- рулевого оборудования и механизма поворота колес. Каждый контур питается от собственного гидронасоса и выполнен на основе открытой схемы гидропередач, т. е. схемы, в состав которой входит открытый в атмосферу гидробак 21 с запасом рабочей жидкости.
Рис. 18 Гидросистема автогрейдера
Контур А включает: гидронасос 1, напорную линию, секции гидрораспределителя 2 для управления гидроцилиндрами 3 (подъема и опускания левой и правой сторон отвала), гидромотором 4 поворота отвала, гидроцилиндрами 5 (может быть один гидроцилиндр) подъема и опускания дополнительного оборудования, гидроцилиндром 6 выноса тяговой рамы, гидроцилиндром 7 выноса отвала и гидроцилиндром 8 наклона передних колес; сливную линию фильтром 9 и перепускным клапаном 10; гидроусилители сцепления 11 и тормозов 12. Кроме того, контур А может включать секции гидрораспределителя и гидроцилиндры с соответствующим оборудованием для управления углом резания (наклоном) отвала, стопорением подвески тяговой рамы и самостоятельным подъемом рыхлителя (при установке его одновременно с бульдозерным отвалом), как, например, на автогрейдерах ДЗ-143.
Контур Б включает гидронасос 13, напорную линию, два трехпозиционных гидрозолотника 14 с электрогидравлическим управлением, четыре обратных клапана 15 на трубопроводах, подсоединяющих гидрооборудование автоматической системы управления к гидроцилиндрам 3 подъема и опускания отвала, сливной трубопровод, присоединенный к сливной линии контура А до фильтра 9.
Контур В включает гидронасос 16, напорную линию к гидрораспределителю 17 рулевого управления, а от него к гидроусилителю руля 18. Сливной трубопровод подводится к общей для всех контуров сливной линии.
В контурах А, Б и В на напорных линиях предусмотрены предохранительные клапаны 19, сбрасывающие при необходимости рабочую жидкость в сливной трубопровод, минуя все гидрооборудование (они настроены на давление порядка 6... 10 МПа), а также гидрозамки 20 после гидрораспределителей.
На всасывающем участке трубопровода перед гидронасосом часто ставится запорный вентиль для, предупреждения вытекания рабочей жидкости из гидробака при ремонтах в системе.
Таким образом, основными элементами гидросистемы автогрейдера являются гидробак, гидронасосы, гидромоторы, гидроцилиндры, гидрораспределители и фильтры.
8. Техника безопасности
К работе на автогрейдере допускается машинист, имеющий соответствующее удостоверение.
Работать на неисправном автогрейдере запрещается.
Перед выездом на работу машинист обязан осмотреть автогрейдер и устранить все обнаруженные неисправности. При осмотре автогрейдера двигатель должен быть заглушён.
При движении автогрейдера машинист обязан соблюдать все правила дорожного движения, установленные для автотранспорта.
Снятие или установку сменного дополнительного оборудования, а также другие тяжёлые работы должны выполнять двое рабочих.
Электроосвещение, установленное на автогрейдере, должно обеспечивать хорошую видимость движения и каждого рабочего органа во время работы.
Запрещается:
· оставлять без присмотра автогрейдер при работающем двигателе;
· регулировать, исправлять и смазывать автогрейдер на ходу или при работающем двигателе;
· останавливать автогрейдер на уклонах;
· находиться под рамой автогрейдера при поднятом отвале;
· во время работы автогрейдера удалять из-под ножа случайно попавшие предметы.
Техническое обслуживание и ремонт автогрейдера следует проводить только после полной остановки двигателя.
Техническое обслуживание проводится по истечении установленного срока эксплуатации.
Список литературы
1. Бородочёв И.П. "Справочник конструктора дорожных машин"., М. Машиностроение 1973г.
2. Ветров Ю.А. и др. "Машины для земляных работ", Киев 1981г.
3. Волков Д.П. "Машины для земляных работ", М. Машиностроение 1992г.
4. Кузин Э.Н. "Строительные машины", том 1, М. Машиностроение 1991г.
5. Бандаков Б.Ф. "Автогрейдеры", М. Транспорт 1988г.
6. Белоногов Л.Б., Репецкий Д.С. "Устройство автогрейдера и расчёт рабочего оборудования", методическое пособие, 2003г.
Страницы: 1, 2, 3
|
