3.3 Тяговый расчет скрепера

За расчетное положение принимаем момент окончания набора грунта. Суммарное сопротивление движению скрепера.

W = W₁ + W₂ + W₃ +W₄,

где: W – полное сопротивление движению скрепера, Н;

W₁ – сопротивление грунта резанию;

W₂ – сопротивление перемещению призмы волочения;

W₃ – сопротивление наполнению ковша грунтом;

W₄ – сопротивление движению скрепера.

Сопротивление движению скрепера от резания грунта определяют по упрощенной формуле:

W₁ = В × h × k_р,

где: В – ширина вырезаемой стружки грунта, равная ширине ковша, м;

h – средняя толщина стружки, м;

k_р – удельное сопротивление любому резанию грунта, Н/м².

W₁ = 2,2 × 0,2× 65000 =28600 Н.

Сопротивление перемещению призмы волочения определяют по формуле:

W₂ = g×k_ОП×В×Н²×γ׃₂,

где: k_ОП – коэф. объема призмы волочения перед заслонкой и ножом, k_ОП= 0,2 – 0,3;

Н – высота наполнения ковша, м. Принять Н = Н_К.

Н_К = √(α’V/В_к)

Н_к=√(0,9*4,5/2,2)=1,36 м

W₂ = 9,81×0,2×2,2×(1,36)²×1500×0,7 = 8382,79 Н.

Сопротивление наполнению ковша грунтом W₃ состоит из сопротивление силы тяжести поднимаемого грунта W’₃ и сопротивление от трения грунта в ковше W”₃.

W’₃ = g×B×h×H×γ;

W”₃ = g×B×H²×γ×x.

где: х – коэф. трения о грунт в ковше при наличии боковых стенок, для суглинистых грунтов х = 0,35 - 0,45; для глинистых – 0,25 – 0,3; для песчаных и супесчаных – 0,45 – 0,5.

W’₃ = 9,81×2,2×0,2×1,36×1500 = 8805,46 Н.

W”₃ = 9,81×2,2×(1,36)²×1500×0,45 = 26944,70 H.

W₃ = W’₃ + W”₃ = 8805,46 + 26944,70 = 35750,16 Н.

Определяем сопротивление движению скрепера:

W₄ = g×G_T×10³×(ƒ_O±i) + g×(G_C+G_Г)×10³×(ƒ_O±i);

где: G_T, G_C, G_Г – масса тягача, скрепера и грунта, т;

G_Г = V × γ;

где: V – геометрическая емкость ковша скрепера, м³;

G_Г = 4,5 × 1500 = 6750 кг = 6,750 т.

W₄ = 9,81×7960×(0,18+0,05)+9,81×(3000+6750)× (0,07+0,05) = 29437,85 Н.

W = 28600 + 8382,79 + 35750,16 + 29437,85= 102170,8 Н=1,0*10⁵ Н

Номинальная сила тяги:

Т_сц=1000gG_сцφ_сц

где Т_сц – сила тяги по сцеплению, Н;

φ_сц – коэффициент сцепления ведущих колес

Т_сц=1000×9,81×10,960×0,9=96765,84 Н

где – Т_Н – номинальная сила тяги, Н;

N_max – эффективная мощность, кВт .

Н

За расчетное значение номинального тягового усилия принимаем меньшее: Т_сц=0,96 *40⁵ Н

W=1,0*10⁵ Н > Т_сц=0,96*10⁵Н

Вывод: Силы тяги скрепера недостаточно для преодоления полного сопротивления движению скрепера, необходимо уменьшать толщину вырезаемой стружки грунта.

W₁ = 2,2 × 0,15× 65000 =21450 Н.

W₂ = 9,81×0,15×2,2×(1,36)²×1500×0,7 = 6287,1Н.

W'₃ = 9,81×2,2×0,15×1,36×1500 = 6604,09 Н.

W''₃= 9,81×2,2×(1,36)²×1500×0,45 = 26944,70 H.

W₃ = W'₃ + W''₃= 6604,09 + 26944,70 = 33548,79Н.

W₄ =9,81×7960×(0,18+0,05)+9,81×(3000+6750)× (0,07+0,05) = 29437,85 Н

W = 90723,74 Н

W=0,91*10⁵Н < Т_сц=0,96*10⁵Н

Вывод: Силы тяги скрепера достаточно для преодоления полного сопротивления движению скрепера.

Определим необходимую мощность на перемещение дорожной машины:

где: V – рабочая скорость движения машины, м/с.

Вывод: Необходимая мощность удовлетворяет номинальной,

N_Р = 94,16 кВт < N=96,0 кВт, следовательно, мощности двигателя будет хватать для оптимальных режимов работы всей системы.