Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Пермский государственный технический университет"

Кафедра подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования

Расчетная работа

Выполнил: студент гр. СДМ 05-1 Хатмуллин Ф.Ф.

Проверил: Белоногов Л.Б.

ПЕРМЬ 2009

Задание 1. Определение производительности и тяговый расчет бульдозера D 7 G " CAT "

Исходные данные:

Масса бульдозера m=16000 кг;

Мощность двигателя N_дв =200 л.с.;

Скорость передвижения вперед V_тр =3,7-9,9 км/ч;

Скорость передвижения назад V_наз =4,5-11,9 км/ч;

Ширина отвала В=3650 мм;

Высота отвала H=1270 мм;

Длина перемещения L_пер =70 м;

Грунт-глина;

Плотность грунта =1600 кг/м³ ;

Коэффициент разрыхленности К_разр =1,3;

1. Определение тягового усилия по мощности двигателя:

Т_сц Т_N

T_N -тяговое усилие при заданной скорости:

T_N =, кН;

где: = КПД машины = 0,83

N_дв =200л.с.=148кВт мощность двигателя

U- скорость перемещения машины

T_N =, кН;

2. Определение силы тяги по сцеплению:

Т_сц =G_сц , кН;

где: G_сц -сцепной вес бульдозера

j_сц -коэффициент сцепления j_сц =0,9

G_б.м = mg=160009,8=156.8 кН;

G_сц =1,22G_б.м =1,22156,8=191,3 кН;

Т_сц =191,30,9=172,2 кН;

Т_сц > T_N >

3. Определение суммарного сопротивления:

=W₁ +W₂ +W₃ +W₄ +W₅ ;

а) Сопротивление резанию.

W₁ =kВh;

где: k-коэффициент удельного сопротивления грунта резаниюk=120кПа

В- ширина отвала.

h- толщина срезаемого пласта

h=0,09h_отв =0,091270=114.3 (мм) =0.1143 (м)

W₁ =1203.650,1143=50,06 кН.

б) Сопротивление призмы волочения.

W₂ =0,5ggm₂ sina;

где: m₂ - сопротивление грунта по грунту. m₂ =0,6

- угол естественного откоса грунта =45°.

W₂ =0,518009,80,60.81=25,23 кН;

в) Сопротивление перемещения призмы вверх по отвалу

W₃ =0,5ВН² ggcos² a_р m₁ ;

где: m₁ - сопротивление грунта по отвалу m₁ =0,9

a_р -угол резания a_р =55^о

W₃ =0,51.27² 3.651800cos² 550,99,8=15,36 кН.

г) Сопротивление трения ножа отвала о грунт.

P_зат – удельное сопротивление от затупления, зависящее от ширины площадки и категории грунта

W₄ = P_зат B,

W₄ =10003,65=3,65кН

д) Сопротивление призмы волочения грунта движению

W₅ =G_пр f

f– коэффициент сопротивления качения, f=0,06

W₅ = 0,5ВН² ggf=0,53,651,271,2718009,80,06=3,1 кН

=50,06+25,23+15,36+3,65+3,11=97,41 кН

Т_сц > T_N >172,2 >107,4>97,41кН

Условие тягового расчета выполняется.

4. Определение запаса тягового усилия по сцепному весу

Т^’ _сц =Т_сц -( W₂ +W₃ +W₄ +W₅ )

Т^’ _сц =172,2 -(25,23+15,36+3,65+3,11)= 124,85кН

5. Запас тягового усилия по мощности двигателя:

Т^’ _маш =Т_N -( W₂ +W₃ +W₄ +W₅ )

Т^’ _маш =107,4-(25,23+15,36+3,65+3,11)= 60,05 кН

6. Определение толщины стружки:

а) в начале набора грунта

h₁ =Т^’ _м /В*К=60,05/3,65*120=0,14 м

б) в конце набора грунта

h₂ =Т^’’ /В*К

Т^’’ = Т_N -( W₄ +W₅ )= 107,4-(3,11+3,65)=100,64 кН

h₂ =100,64/3,65*150=0,23 м

7. Определение фактического объема грунта призмы:

V_пр =0,5*Н*×В / tg φ=l₁ *В*h_ср

l₁ – длина участка набора грунта

l₁ =0,5*Н² / tg φ* h_ср =0,5*1,27² /1*0,185=4,36м

V_пр =4,36*3,65*0,185=2,94 м³

5. Выбираем скорости движения на участках:

V_н = 4 км/ч - при наборе

V_тр =6 км/ч - при транспортировании

V_зад =10 км/ч - при движении задним ходом

6. Определение продолжительности цикла:

T_ц =t₁ + t₂ + t₃ + t₄

а) продолжительность набора грунта

t₁ =3,6*l₁ / V_н =3,6*4,36 /4=3,9 с

б) время транспортировки

t₂ =3,6*l_тр / V_тр =3,6*70 /6=42 с

в) время движения задним ходом

t₃ =3,6*l_тр / V_зад =3,6*70 /10=25,2 с

г) время дополнительное ( переключение скоростей, поворот и т.д.)

t₄ =30…40 с , принимаем t₄ =30 сб t_ц =3,9+42+25,2+30=101,1с

7. Определение числа циклов за час работы:

n=3600 / t_н = 3600 / 101,1=35,6 ≈ 36 цикла

8. Определение технической производительности бульдозера:

П_Т =(0,5*Н² *В / tg φ)*ψ*n* К_кв * (1/К_р )

Ψ – коэффициент потерь грунта на боковые валки , Ψ = 0,75

К_р – коэффициент разрыхления грунта , К_р =1,3

П_Т =(0,5*1.27² *3.65/1) *0,75*36*(1/1,3)=61 м³ /ч

9. Эксплутационная производительность:

П_Э = П_Т * К_В * К_КВ

К_В – коэффициент использования машины по времени , К_В =0,85

К_КВ – коэффициент учитывающий квалификацию , К_КВ =0,9

П_Э =61*0,85*0,9=46,7 м³ /ч

Задание 2 . Определение усилия и производительности рыхлителя

Исходные данные:

Заглубление h_р =0,7 м;

Глубина промерзания h_пром =1 м;

Ширина наконечника S=10,5 см;

Угол рыхления

Масса рабочего органа m_р.о =6,2 т;

Количество зубьев z=1;

Длина пути забора грунта l₁ =10 м;

1. Определение усилия рыхлителя:

, кН

где: С_уд -количество ударов ударника ДОРНИИ С_уд =100

коэффициент характеризующий свободное резание

коэффициент характеризующий заточку

кН

2. Определение производительности рыхлителя:

а) Определение транспортной производительности.

м³ /ч

Где: V- скорость V=2,6 км/ч =0,72 м/с

h_р - глубина рыхления h_р =0,7 м

в_р - ширина рыхления в_р = zh_р =10.7=0.7 м

Z- количество зубьев Z=1

К₁ - коэффициент снижения рабочей скорости равен 0,8

К₂ - коэффициент уменьшения толщины рыхления грунта равен 0,7

К₃ - число проходов по одному месту К₃ =2

К₄ - число проходов в поперечном направлении К₄ =3

Время набора грунта

с

м³ /ч

а) Определение эксплуатационной производительности.

м³ /смен

Где: К_в - коэффициент использования техники равен 0,85

м³ /смен

При толщине разрабатываемого слоя грунта H=1 м

Определим площадь разрабатываемого участка

м²

L= м

Определим время цикла

;

c; с;

дополнительное время для подготовки, переключение скоростей,естественные нужды t₄ = 40 с.

с

Определим число циклов за час работы

Определим коэффициент потерь грунта при транспортировании

Определим производительность бульдозера

м³ /ч

К_р - коэффициент разрыхленности равен 1,45

м³ /ч

Определим время выталкивания

часа.

Задание 3. Тяговый расчет и определение производительности скрепер

Исходные данные:

Ширина ковша В=3,04 м;

Высота стружки h_стр =0,3 м;

Масса скрепера m=11000 кг;

Вместимость ковша q=10 м³ ;

Расстояние перемещения грунта L_перем =500 м; i=0,03; 2000 кг/м³ ;

грунт-глина;

Расстояние разгрузки L_разгр = 12м

Мощность двигателя N_дв =200 л.с.;

1. Тяговый расчет

Должно выполняться условие:

тяговое усилие при заданной скорости определяется по формуле:

, ;

V=2,6 км/ч =0,72 м/с

кН

сила тяги по сцеплению, определяется по формуле:

, Кн

j_сц - коэффициент сцепления j_сц =0,9

G_сц -сцепной вес

G_сц =G_{б.м. сц} +G_{скр сц}

G_{б.м. сц} - сцепной вес базовой машины равен 173,1 кН

G_{скр сц} - сцепной вес скрепера

G_{скр сц} =mg=110009.8*1,2=129,36 кН

G_сц =129,36+188,16=317,52 кН

кН

суммарное сопротивление

=W₁ +W₂ +W₃ +W₄ +W₅ , кН

а) Сопротивление резанию.

W₁ =kbh, кН

где: k-коэффициент удельного сопротивления грунта резанию k=70 кН/м²

b- ширина срезаемого слоя в=3,04 м

h- толщина срезаемого слоя h=0,3 м

W₁ =700003,040,3=63,8 кН

б) Сопротивление перемещению призмы волочения перед скрепером

W₂ =ybH² g кН

где: m₂ - сопротивление грунта по грунту. m₂ =0,5, y=0,5;

H-высота слоя грунта в ковше равна 1,5 м

плотность грунта равна 2000 кг/м³

W₂ =0,53,041,5² 20009,8(0,5-0,03)=31,5 кН

в) Сопротивление от веса срезаемого слоя грунта, движущегося в ковше, кН

W₃ =bhHg =3,040,31,520009,8=27,7 кН

г) Сопротивление от внутреннего трения грунта в ковше

W₄ =bH² XgкН

где: X-коэффициент, учитывающий влияние рода грунта равен 0,3

W₄ =3,041,5² 20000,39,8=40,2 кН

д) Сопротивление движению скрепера

W₅ = (G_скр +G_гр ) (f)

где: f-коэффициент сопротивления качения f=0,2

G_скр - вес скрепера, кН, G_гр - вес грунта в ковше, кН

К_р = коэффициент разрыхления грунта в ковше скрепера равен 1,3

G_гр =кН

W₅ = (107,8+150,7) (0,2-0,03)=44 кН

=63,8+31,5+27,7+40,2+44=207,2 кН

Мощности двигателя тягача не достаточно для набора грунта, по этому данный скрепер может применяться только в паре с толкачом.

2. Определение производительности скрепера

м³ /ч

где: q- геометрическая вместимость ковша равна 10 м³

К_В - коэффициент использования рабочего времени 0,85

К_Р - коэффициент рыхления 1,3

К_Н - коэффициент наполнения 0,8

Т_Ц - продолжительность цикла, с

где: l₁ - длина пути заполнения равна 13 м

U₁ - скорость движения при заполнении ковша равна 0,72 м/с

L₂ - длина пути транспортирования грунта равна 500 м

U₂ - скорость движения груженого скрепера равна 2,5 м/с

L₃ - длина пути разгрузки равна 12 м

U₃ - скорость движения скрепера при разгрузке равна 2 м/с

l₄ - длина пути порожнего скрепера равна 525 м

U₄ - скорость движения порожнего скрепера равна 2.75 м/с

t_доп -время на подъем и опускание ковша, переключение скоростей

t_доп = 30 с.

Определим длину пути, заполнения ковша скрепера

l₁ = м

где: К_П - коэффициент, учитывающий потери грунта при образовании призмы волочения и боковых валиков К_П =1,3

l₁ = м

с

м³ /ч

Задание 4. Перерасчет показателей бульдозера по формуле Зеленина

Исходные данные:

Натуральные размеры: В_Н =3,65 м; H_Н =1,27м;

Размеры модели: В_М =0,8 м; H_М =0,4 м; h_М =5 см; С_М =1; =55^о ; 1600 кг/м³ ; 0.7;

1. Определим масштаб:

К_С = - по высоте

К_С = - по ширине

Средний масштаб К_С =4

2. Перерасчет натуральных параметров:

H_Н = К_С H_М =40,4=1,6 м

В_Н = К_С В_М =40,8=3,2 м

С= К_С С_М =41=4

h_стр = К_С h_М =45=20 см = 0,2 м

h_М - толщина стружки создаваемая отвалом модели

Суммарное усилие

а) в пересчете

В-ширина отвала равна 3,65 м

угол резания равен 55^о

К_СЖ - коэффициент сжатия равен 0,02156 н/м²

V_ПР - объем призмы

V_ПР = м³

К_ПР - коэффициент зависящий от характера грунта равен 0,85

пригрузочный коэффициент, зависящий от высоты бульдозерного отвала равен 2

3. Определим max погрешность:

- суммарное сопротивление, возникающие при лобовом резании и транспортировании грунта по горизонтальной поверхности, из первого расчетного задания =111,6 кН

4. Определение сопротивления перемещения:

G_СЦ - сцепной вес , G_СЦ =G_БМ 1,22=156,81,22=191,3 кН

f- коэффициент сопротивления качению равен 0,06

кН

5. Определение мощности на процесс копания:

кВт

N_ДВ - мощность двигателя , N_дв =147,2кВт

Мощность по сцеплению

коэффициент сцепления равен 0,9

кВт

N_СЦ > N_ДВ > N

205 > 147,2 > 92,5