1.2. Общая методика выполнения тяговых расчетов
При выполнении подбора базового тягача по заданным параметрам рассчитывается мощность Р, необходимая на осуществление рабочего процесса.
Для машины с активным рабочим органом:
,
(2.1)
где
- мощность на привод рабочего органа,
кН;
- мощность на передвижение машины, кН;
- мощность на привод дополнительных
устройств-подогревателей, вентиляторов,
стеклоочистителей и др., кН
Мощность на привод рабочего органа рассчитывается для каждого типа рабочего органа по существующим методикам.
, (2.2)
, (2.3)
где
- суммарное тяговое сопротивление, кН;
- скорость
передвижения машины, м/с;
- КПД механизмов ходовой части базовой
машины, для гусеничных машин
[1];
- КПД учитывающий потери мощности при
частичном буксовании.
Определение значений суммарного тягового сопротивления зависит от способа агрегатирования рабочего оборудования с базовой машиной, а также типа рабочего оборудования и будет рассмотрено ниже. Значение выбирается из технических характеристик машин аналогичных конструкций и назначения.
Располагая
значением
,
определяют мощность двигателя базовой
машины
по формуле:
, (2.4)
где
- коэффициент запаса мощности двигателя,
[1].
По ориентировочно подбирают марку базовой машины (см. прил. табл. 1, 2). Если оказывается, что машины с такими значениями не выпускаются, то решается вопрос об использовании нескольких машин в сцепе или проектировании специального тягача.
Для машин с пассивным рабочим органом вся мощность двигателя расходуется на преодоление сопротивлений передвижению базовой машины и рабочего органа.
Поэтому
, (2.5)
Мощность затрачиваемая на привод дополнительных устройств определяется по формуле (2.4).
Если проектируется рабочее оборудование к заданной базовой машине, то по ее технической характеристике определяются предварительно параметры рабочего оборудования, а затем выполняют расчет необходимой мощности двигателя и сравнивают его мощность с мощностью двигателя, установленного на базовой машине (прил. табл. 1, 2)
После выполнения данных расчетов переходят к выяснению вопроса о том, способна ли выбранная базовая машина обеспечить тяговое усилие по условиям сцепления движителя с грунтом, т.е. для обеспечения работы машины без буксования должно соблюдаться условие:
,
, (2.6)
где
- суммарное тяговое сопротивление, кН;
- коэффициент сцепления движителя
с грунтом,
значения
даны в приложении таблица 3.;
- нормальная
составляющая суммарной реакции грунта
на движитель базовой машины.
Определение значений , как и , зависит от схемы агрегатирования рабочего оборудования.
Закончив тяговые расчеты при рабочем передвижении машины, переходят к тяговым расчетам при транспортном передвижении. Основное отличие в тяговых расчетах мелиоративных машин при различных схемах агрегатирования заключается в последовательности определения суммарного тягового сопротивления.
1.3. Последовательность определения суммарного тягового сопротивления
На основании рассмотренных выше компонентов, составляющих, полное сопротивление копанию запишем в виде
Fк = Fp + Fпp + Fc + Ff . (2.7)
Для бульдозеров с поворотным отвалом, автогрейдеров
Fк = Fp + Fпp + Fc + Ff + Fв, (2.8)
Для скреперов
Fк = Fp + Fпp + Fc + Fн + Ff, (2.9)
где: Fp - сопротивление грунта резанию, кН; Fпp - сопротивление перемещению призмы волочения, кН; Fc - сопротивление стружки продольному сжатию (движение грунта вверх по отвалу), кН; Fн - сопротивление наполнению ковша скрепера, кН; Fв - сопротивление грунта вдоль отвала, кН; Ff - сопротивление перемещению ковша с грунтом.
Сопротивление перемещению скрепера определим по формуле:
Ff=
, (3.2)
где i – уклон поверхности с уклоном ; f – коэффициент сопротивления движению; Gск – вес скрепера, кН; Gгр – вес грунта в ковше, кН.
По исследованиям Зеленина А.Н. сопротивление копанию определяется следующим образом
для элементарных профилей
Fк
=
для ковшей без зубьев, стругов, драглайнов
Fк
=
для ковшей с зубьями, для стругов и драглайнов
Fк
=
для ковшей механических лопат с зубьями
Fк
= Fp =
для ковшей скреперов
Fк
=
для отвалов бульдозеров
для ковшей ЭО (прямая лопата) без зубьев
где Суд – количество ударов ударника ДорНИИ;
h - толщина срезаемой стружки, см;
ℓ - ширина резания, м;
- угол резания, град;
S – толщина боковых стенок, см;
V – коэффициент учитывающий угол заострения боковых стенок;
- коэффициент, учитывающий способ резания.
Приложение
Таблица 1. Техническая характеристика гусеничных тракторов
Марка трактора |
ДЭТ-250М |
Т-180Г |
Т-130БГ-1 |
Т-100МЗ |
Т-100МЗБ |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Тяговый класс Габаритны размеры, мм: длина ширина высота Масса трактора, кг: конструктивная эксплуатационная Продольная база, мм Дорожный просвет, мм Ширина гусеницы, мм Координаты центра тяжести, мм: от продольной оси (вправо) от оси ведущих звёздочек (вперёд) Марка двигателя Частота вращения, с-1 Мощность, кВт Оптовая цена, руб |
25
6236 3230 3180
2750 2950 4440 430 690
0 845 В-ЗОВ 157 228 47865 |
15
5420 2700 2800
15900 16680 2319 425 620
0 800 Д-130 11 132 13280 |
6
4748 3202 3081
16110
3188 385 920
0 731 Д-1606 112 107 22700 |
6
4255 2460 3040
11842
2370 331 500
0 839 Д-108 112 80 6500 |
6
4746 3250 2745
13917
2780 331 970
0 750 Д-108-2 112 80 7536 |
Продолжение табл. 1
Марка трактора |
Т-4А |
Т-150 |
ДТ-75Р |
Д-75Б |
ДТ-75МР |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Тяговый класс Габаритны размеры, мм: длина ширина высота Масса трактора, кг: конструктивная эксплуатационная Продольная база, мм Дорожный просвет, мм Ширина гусеницы, мм Координаты центра тяжести, мм: от продольной оси (вправо) от оси ведущих звёздочек (вперёд) Марка двигателя Частота вращения, с-1 Мощность, кВт Оптовая цена, руб |
4
4217 1952 2574
800 8420 1300 333 420
0 1163 А-01М 112 95 6380 |
3
4379 1850 2462
6800 7200 1300 300 590
0 1485 СМД-60 210 110 11500 |
3
4675 1470 2333
6280 6670 1612 326 390
5 1245 СМД-14Н 139 59 3735 |
3
4614 2240 2333
7130 7480 2365 326 670
0 1324 СМД-14Н 139 59 4230 |
3
4675 1740 2333
6530 6980 1216 326 390
0 1270 А-41 134 66 4230 |
Таблица 2. Техническая характеристика колёсных тракторов
Марка трактора |
К-701 |
К-700 |
Т-150К |
МТЗ-80 |
МТЗ-82 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Тяговый класс Габаритны размеры, мм: длина ширина высота Масса трактора, кг: конструктивная эксплуатационная База трактора, мм Колея, мм Дорожный просвет, мм Минимальный радиус поворота, мм Координаты центра тяжести, мм: от продольной оси (вправо) от оси задних колес Марка двигателя Частота вращения, с-1 Мощность, кВт Оптовая цена для промышленности, руб. |
5
7400 2825 3500
12400 13400 3200 2115 545 7200
0 2164 ЯМЗ-240Б 199 198 21000 |
5
7235 2530 3225
11000 12000 3050 1910 440 7000
0 1951 ЯМЗ-238МБ 178 158 16200 |
3
5795 2400 2825
7400 7900 2860 1860 412 6500
0 1820 СМД-62 220 122 12300 |
1,4
3815 1970 2470
3040 3300 2370 1200 470 2500
-20 821 Д-240 230 55 4149 |
1,4
3930 1970 2470
3200 , 3420 2450 1800 470 2700
-15 810 Д-240 230 55 4435 |
Продолжение табл. 2
Марка трактора |
МТЗ-50 |
МТЗ-52 |
ЮМЗ-6 |
Т-10М |
Т-16М |
Т-25 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
Тяговый класс Габаритны размеры, мм: длина ширина высота Масса трактора, кг: конструктивная эксплуатационная База трактора, мм Колея, мм Дорожный просвет, мм Минимальный радиус поворота, мм Координаты центра тяжести, мм: от продольной оси (вправо) от оси задних колес Марка двигателя Частота вращения, с-1 Мощность, кВт Оптовая цена для промышленности, руб. |
1,4
3815 1970 2482
2790 3040 2370 1200 464 2500
-20 783 Д-50 178 41 2755 |
1,4
3930 1970 2482
2990 2120 2450 1800 465 2700
-15 772 Д-50 178 41 3030 |
1,4
4095 1884 2460
2900 3095 2450 1260-1860 450 3700
0 747 Д-65М 183 44 3220 |
0,9
3660 1625 2370
2380 2486 2120 1200-1800 500 3400
+8 834 Д-37Е 188 37 2540 |
0,6
3700 1550 2500
1616 1819 2500 1264 560 3600
0 433 Д21А2 168 14,7 2200 |
0,6
3028 1467 1310
1500 1590 1775 1200-1400 587 3300
0 - Д-21 168 14,7 1685 |
Таблица 3. Средние значения коэффициентов сопротивления