Федеральне агентство з освіти
Державна освітня установа вищої професійної освіти
"Пермський державний технічний університет"
Кафедра підйомно-транспортних, будівельних, дорожніх машин і устаткування
Розрахункова робота
Виконав: студент гр. СДМ 05-1 Хатмуллін Ф.Ф.
Перевірив: Белоногов Л.Б.
ПЕРМ 2009
Завдання 1. Визначення продуктивності і тяговий розрахунок бульдозера D 7 G "CAT"
Вихідні дані:
Маса бульдозера m = 16000 кг;
Потужність двигуна N дв = 200 к.с.;
Швидкість пересування вперед V тр = 3,7-9,9 км / год;
Швидкість пересування тому V зв = 4,5-11,9 км / год;
Ширина відвалу В = 3650 мм;
Висота відвалу H = 1270 мм;
Довжина переміщення L пер = 70 м;
Грунт-глина;
Щільність грунту = 1600 кг / м 3;
Коефіцієнт розпушення До розр = 1,3;
1. Визначення тягового зусилля по потужності двигуна:
Т сц Т N
T N-тягове зусилля при заданій швидкості:
T N = , КН;
де: = ККД машини = 0,83
N дв = 200к.с. = 148кВт потужність двигуна
U - швидкість переміщення машини
T N = , КН;
2. Визначення сили тяги по зчепленню:
Т сц = G сц , КН;
де: G сц-зчіпний вага бульдозера
j сц-коефіцієнт зчеплення j сц = 0,9
G Б.М = m
g = 16000
9,8 = 156.8 кН;
G сц = 1,22 G Б.М = 1,22
156,8 = 191,3 кН;
Т сц = 191,3 0,9 = 172,2 кН;
Т сц> T N>
3. Визначення сумарного опору:
= W 1 + W 2 + W 3 + W 4 + W 5;
а) Опір різанню.
W 1 = k У
h;
де: k-коефіцієнт питомого опору грунту різанню k = 120кПа
По-ширина відвалу.
h - товщина зрізується пласта
h = 0,09 h отв = 0,09
1270 = 114.3 (мм) = 0.1143 (м)
W 1 = 120 3.65
0,1143 = 50,06 кН.
б) Опір призми волочіння.
W 2 = 0,5
g
g
m 2
sin a;
де: m 2 - опір грунту по грунту. m 2 = 0,6
- Кут природного укосу грунту
= 45 °.
W 2 = 0,5
1800
9,8
0,6
0.81 = 25,23 кН;
в) Опір переміщення призми вгору по відвалу
W 3 = 0,5 У
Н 2
g
g
cos 2 a р
m 1;
де: m 1 - опір грунту по відвалу m 1 = 0,9
a р-кут різання a р = 55 про
W 3 = 0,5 1.27 2
3.65
1800
cos лютого 1955
0,9
9,8 = 15,36 кН.
г) Опір тертя ножа відвалу про грунт.
P зат - питомий опір від затуплення, залежне від ширини майданчика і категорії грунту
W 4 = P зат B,
W 4 = 1000 3,65 = 3,65 кН
д) Опір призми волочіння грунту руху
W 5 = G пр f
f - коефіцієнт опору кочення, f = 0,06
W 5 = 0,5 У
Н 2
g
g
f = 0,5
3,65
1,27
1,27
1800
9,8
0,06 = 3,1 кН
= 50,06 +25,23 +15,36 +3,65 +3,11 = 97,41 кН
Т сц> T N> 172,2> 107,4> 97,41 кН
Умова тягового розрахунку виконується.
4. Визначення запасу тягового зусилля по зчіпному вазі
Т 'сц = Т сц - (W 2 + W 3 + 4 + W W 5)
Т 'сц = 172,2 - (25,23 +15,36 +3,65 +3,11) = 124,85 кН
5. Запас тягового зусилля по потужності двигуна:
Т 'маш = Т N - (W 2 + W 3 + W 4 + W 5)
Т 'маш = 107,4 - (25,23 +15,36 +3,65 +3,11) = 60,05 кН
6. Визначення товщини стружки:
а) на початку набору грунту
h 1 = Т х м / В * К = 60,05 / 3,65 * 120 = 0,14 м
б) у кінці набору грунту
h 2 = Т'' / В * До
Т''= Т N - (W 4 + W 5) = 107,4 - (3,11 +3,65) = 100,64 кН
h 2 = 100,64 / 3,65 * 150 = 0,23 м
7. Визначення фактичного обсягу грунту призми:
V пр = 0,5 * Н * × В / tg φ = l 1 * У * h ср
l 1 - довжина ділянки набору грунту
l 1 = 0,5 * Н 2 / tg φ * h сер = 0,5 * 1,27 2 / 1 * 0,185 = 4,36 м
V пр = 4,36 * 3,65 * 0,185 = 2,94 м 3
5. Вибираємо швидкості руху на ділянках:
V н = 4 км / год - при наборі
V тр = 6 км / год - при транспортуванні
V зад = 10 км / год - при русі заднім ходом
6. Визначення тривалості циклу:
T ц = t 1 + t 2 + t 3 + t 4
а) тривалість набору грунту
t 1 = 3,6 * l 1 / V н = 3,6 * 4,36 / 4 = 3,9 с
б) час транспортування
t 2 = 3,6 * l тр / V тр = 3,6 * 70 / 6 = 42 із
в) час руху заднім ходом
t 3 = 3,6 * l тр / V зад = 3,6 * 70 / 10 = 25,2 з
г) час додаткове (перемикання швидкостей, поворот і т.д.)
t 4 = 30 ... 40 с, приймаємо t 4 = 30 с б t ц = 3,9 +42 +25,2 +30 = 101,1 з
7. Визначення числа циклів за годину роботи:
n = 3600 / t н = 3600 / 101,1 = 35,6 ≈ 36 циклу
8. Визначення технічної продуктивності бульдозера:
П Т = (0,5 * Н 2 * В / tg φ) * ψ * n * До кв * (1 / К р)
Ψ - коефіцієнт втрат грунту на бічні валки, Ψ = 0,75
К р - коефіцієнт розпушення грунту, К р = 1,3
П Т = (0,5 * 1.27 2 * 3.65 / 1) * 0,75 * 36 * (1 / 1, 3) = 61 м 3 / год
9. Експлуатаційна продуктивність:
П Е = П Т * К В * До КВ
До В - коефіцієнт використання машини за часом, К В = 0,85
До КВ - коефіцієнт враховує кваліфікацію, До КВ = 0,9
П Е = 61 * 0,85 * 0,9 = 46,7 м 3 / год
Завдання 2. Визначення зусилля і продуктивності розпушувача
Вихідні дані:
Заглиблення h р = 0,7 м;
Глибина промерзання h пром = 1 м;
Ширина наконечника S = 10,5 см;
Кут розпушування
Маса робочого органу m р.о = 6,2 т;
Кількість зубів z = 1;
Довжина шляху забору грунту l 1 = 10 м;
1. Визначення зусилля розпушувача:
, КН
де: З уд-кількість ударів ударника Дорна з уд = 100
коефіцієнт характеризує вільне різання
коефіцієнт характеризує заточку
кН
2. Визначення продуктивності розпушувача:
а) Визначення транспортної продуктивності.
м 3 / год
Де: V - швидкість V = 2,6 км / год = 0,72 м / с
h р - глибина розпушування h р = 0,7 м
в р - ширина розпушування в р = zh р = 1 0.7 = 0.7 м
Z - кількість зубів Z = 1
До 1 - коефіцієнт зниження робочої швидкості дорівнює 0,8
К 2 - коефіцієнт зменшення товщини розпушування грунту дорівнює 0,7
До 3 - число проходів по одному місцю До 3 = 2
До 4 - число проходів у поперечному напрямку До 4 = 3
Час набору грунту
з
м 3 / год
а) Визначення експлуатаційної продуктивності.
м 3 / змін
Де: К в - коефіцієнт використання техніки дорівнює 0,85
м 3 / змін
При товщині розроблюваного шару грунту H = 1 м
Визначимо площу розроблюваної ділянки
м 2
L = м
Визначимо час циклу
;
c;
с;
додатковий час для підготовки, перемикання швидкостей, природні потреби t 4 = 40 с.
з
Визначимо число циклів за годину роботи
Визначимо коефіцієнт втрат грунту при транспортуванні
Визначимо продуктивність бульдозера
м 3 / год
К р - коефіцієнт розпушення дорівнює 1,45
м 3 / год
Визначимо час виштовхування
години.
Завдання 3. Тяговий розрахунок і визначення продуктивності скрепер
Вихідні дані:
Ширина ковша В = 3,04 м;
Висота стружки h стр = 0,3 м;
Маса скрепера m = 11000 кг;
Місткість ковша q = 10 м 3;
Відстань переміщення грунту L перем = 500 м; i = 0,03; 2000 кг / м 3;
грунт-глина;
Відстань розвантаження L розванта = 12м
Потужність двигуна N дв = 200 к.с.;
1. Тяговий розрахунок
Повинно виконуватися умова:
тягове зусилля при заданій швидкості визначається за формулою:
,
;
V = 2,6 км / год = 0,72 м / с
кН
сила тяги по зчепленню, визначається за формулою:
, Кн
j сц - коефіцієнт зчеплення j сц = 0,9
G сц-зчіпний вага
G сц = G б.м. сц + G скр сц
G б.м. сц - зчіпний вага базової машини дорівнює 173,1 кН
G скр сц - зчіпний вага скрепера
G скр сц = m g = 11000
9.8 * 1,2 = 129,36 кН
G сц = 129,36 +188,16 = 317,52 кН
кН
сумарний опір
= W 1 + W 2 + W 3 + W 4 + W 5, кН
а) Опір різанню.
W 1 = k b
h, кН
де: k-коефіцієнт питомого опору грунту різанню k = 70 кН / м 2
b - ширина шару, що зрізується в = 3,04 м
h - товщина шару, що зрізується h = 0,3 м
W 1 = 70000 3,04
0,3 = 63,8 кН
б) Опір переміщенню призми волочіння перед скрепером
W 2 = y b
H 2
g
кН
де: m 2 - опір грунту по грунту. m 2 = 0,5, y = 0,5;
H-висота шару грунту в ковші дорівнює 1,5 м
щільність грунту дорівнює 2000 кг / м 3
W 2 = 0,5 3,04
1,5 2
2000
9,8
(0,5-0,03) = 31,5 кН
в) Опір від ваги зрізаного шару грунту, що рухається в ковші, кН
W 3 = b h
H
g = 3,04
0,3
1,5
2000
9,8 = 27,7 кН
г) Опір від внутрішнього тертя грунту в ковші
W 4 = b H 2
X
g кН
де: X-коефіцієнт, що враховує вплив роду грунту дорівнює 0,3
W 4 = 3,04 1,5 2
2000
0,3
9,8 = 40,2 кН
д) Опір руху скрепера
W 5 = (G скр + G гр) (F
)
де: f-коефіцієнт опору кочення f = 0,2
G скр - вага скрепера, кН, G гр - вага грунту в ковші, кН
К р = коефіцієнт розпушення грунту в ковші скрепера дорівнює 1,3
G гр = кН
W 5 = (107,8 +150,7) (0,2-0,03) = 44 кН
= 63,8 +31,5 +27,7 +40,2 +44 = 207,2 кН
Потужності двигуна тягача не достатньо для набору грунту, з цього даний скрепер може застосовуватися тільки в парі зі штовхачем.
2. Визначення продуктивності скрепера
м 3 / год
де: q - геометрична місткість ковша дорівнює 10 м 3
До В - коефіцієнт використання робочого часу 0,85
До Р - коефіцієнт розпушування 1,3
До Н - коефіцієнт наповнення 0,8
Т Ц - тривалість циклу, з
де: l 1 - довжина шляху заповнення дорівнює 13 м
U 1 - швидкість руху при заповненні ковша дорівнює 0,72 м / с
L 2 - довжина шляху транспортування грунту дорівнює 500 м
U 2 - швидкість руху навантаженого скрепера дорівнює 2,5 м / с
L 3 - довжина шляху розвантаження дорівнює 12 м
U 3 - швидкість руху скрепера при розвантаженні дорівнює 2 м / с
l 4 - довжина шляху порожнього скрепера дорівнює 525 м
U 4 - швидкість руху порожнього скрепера дорівнює 2.75 м / с
t доп-час на підйом і опускання ковша, перемикання швидкостей
t доп = 30 с.
Визначимо довжину шляху, заповнення ковша скрепера
l 1 = м
де: К П - коефіцієнт, що враховує втрати грунту при утворенні призми волочіння і бічних валиків До П = 1,3
l 1 = м
з
м 3 / год
Завдання 4. Перерахунок показників бульдозера за формулою Зеленіна
Вихідні дані:
Натуральні розміри: В Н = 3,65 м; H Н = 1,27 м;
Розміри моделі: У М = 0,8 м; H М = 0,4 м; h М = 5 см; З М = 1; = 55 о;
1600 кг / м 3;
0.7;
1. Визначимо масштаб:
К С = - По висоті
К С = - По ширині
Середній масштаб К С = 4
Перерахунок натуральних параметрів:
H Н = К З H М = 4
0,4 = 1,6 м
В Н = К З В М = 4
0,8 = 3,2 м
С = К С З М = 4
1 = 4
h стр = К С h М = 4
5 = 20 см = 0,2 м
h М - товщина стружки створювана відвалом моделі
Сумарна зусилля
а) у перерахунку
По-ширина відвалу дорівнює 3,65 м
кут різання дорівнює 55 про
До СЖ - коефіцієнт стиснення дорівнює 0,02156 н / м 2
V ПР - обсяг призми
V ПР = м 3
До ПР - коефіцієнт залежить від характеру грунту дорівнює 0,85
привантажувальна коефіцієнт, що залежить від висоти бульдозерного відвалу дорівнює 2
Визначимо max похибка:
- Сумарний опір, що виникають при лобовому різанні і транспортуванні грунту по горизонтальній поверхні, з першого розрахункового завдання
= 111,6 кН
4. Визначення опору переміщення:
G СЦ - зчіпний вага, G СЦ = G БМ 1,22 = 156,8
1,22 = 191,3 кН
f - коефіцієнт опору коченню дорівнює 0,06
кН
5. Визначення потужності на процес копання:
кВт
N ДВ - потужність двигуна, N дв = 147,2 кВт
Потужність по зчепленню
коефіцієнт зчеплення дорівнює 0,9
кВт
N СЦ> N ДВ> N
205> 147,2> 92,5