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 Nдв
=200 л.с.;
Скорость передвижения вперед Vтр
=3,7-9,9 км/ч;
Скорость передвижения назад Vназ
=4,5-11,9 км/ч;
Ширина отвала В=3650 мм;
Высота отвала H=1270 мм;
Длина перемещения Lпер
=70 м;
Грунт-глина;
Плотность грунта  =1600 кг/м3
;
Коэффициент разрыхленности Кразр
=1,3;
1. Определение тягового усилия по мощности двигателя:
Тсц
 ТN
 
TN
-тяговое усилие при заданной скорости:
TN
= , кН;
где:  = КПД машины = 0,83
Nдв
=200л.с.=148кВт мощность двигателя
U- скорость перемещения машины
TN
= , кН;
2. Определение силы тяги по сцеплению:
Тсц
=Gсц
 , кН;
где: Gсц
-сцепной вес бульдозера
jсц
-коэффициент сцепления jсц
=0,9
 Gб.м
= m g=160009,8=156.8 кН;
Gсц
=1,22Gб.м
=1,22156,8=191,3 кН;
Тсц
=191,30,9=172,2 кН;
Тсц
> TN
>
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=0,09hотв
=0,091270=114.3 (мм) =0.1143 (м)
W1
=1203.650,1143=50,06 кН.
б) Сопротивление призмы волочения.
W2
=0,5 ggm2
sina;
где: m2
- сопротивление грунта по грунту. m2
=0,6
 - угол естественного откоса грунта =45°.
W2
=0,5 18009,80,60.81=25,23 кН;
в) Сопротивление перемещения призмы вверх по отвалу
W3
=0,5ВН2
ggcos2
aр
 m1
;
где: m1
- сопротивление грунта по отвалу m1
=0,9
aр
-угол резания aр
=55о
W3
=0,51.272
3.651800cos2
550,99,8=15,36 кН.
г) Сопротивление трения ножа отвала о грунт.
Pзат
– удельное сопротивление от затупления, зависящее от ширины площадки и категории грунта
W4
= Pзат
B,
W4
=10003,65=3,65кН
д) Сопротивление призмы волочения грунта движению
W5
=Gпр
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
Тсц
> TN
>172,2 >107,4>97,41кН
Условие тягового расчета выполняется.
4. Определение запаса тягового усилия по сцепному весу
Т’
сц
=Тсц
-( 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
=ТN
-( 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’’
= ТN
-( 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:
Vпр
=0,5*Н*×В / tg φ=l1
*В*hср
l1
– длина участка набора грунта
l1
=0,5*Н2
/ tg φ* hср
=0,5*1,272
/1*0,185=4,36м
Vпр
=4,36*3,65*0,185=2,94 м3
5. Выбираем скорости движения на участках:
Vн
= 4 км/ч - при наборе
Vтр
=6 км/ч - при транспортировании
Vзад
=10 км/ч - при движении задним ходом
6. Определение продолжительности цикла:
Tц
=t1
+ t2
+ t3
+ t4
а) продолжительность набора грунта
t1
=3,6*l1
/ Vн
=3,6*4,36 /4=3,9 с
б) время транспортировки
t2
=3,6*lтр
/ Vтр
=3,6*70 /6=42 с
в) время движения задним ходом
t3
=3,6*lтр
/ Vзад
=3,6*70 /10=25,2 с
г) время дополнительное ( переключение скоростей, поворот и т.д.)
t4
=30…40 с , принимаем t4
=30 сб tц
=3,9+42+25,2+30=101,1с
7. Определение числа циклов за час работы:
n=3600 / tн
= 3600 / 101,1=35,6 ≈ 36 цикла
8. Определение технической производительности бульдозера:
ПТ
=(0,5*Н2
*В / tg φ)*ψ*n* Ккв
* (1/Кр
)
Ψ – коэффициент потерь грунта на боковые валки , Ψ = 0,75
Кр
– коэффициент разрыхления грунта , Кр
=1,3
ПТ
=(0,5*1.272
*3.65/1) *0,75*36*(1/1,3)=61 м3
/ч
9. Эксплутационная производительность:
ПЭ
= ПТ
* КВ
* ККВ
КВ
– коэффициент использования машины по времени , КВ
=0,85
ККВ
– коэффициент учитывающий квалификацию , ККВ
=0,9
ПЭ
=61*0,85*0,9=46,7 м3
/ч
Задание 2
.
Определение усилия и производительности рыхлителя
Исходные данные:
Заглубление hр
=0,7 м;
Глубина промерзания hпром
=1 м;
Ширина наконечника S=10,5 см;
Угол рыхления 
Масса рабочего органа mр.о
=6,2 т;
Количество зубьев z=1;
Длина пути забора грунта l1
=10 м;
1. Определение усилия рыхлителя:
 , кН
где: Суд
-количество ударов ударника ДОРНИИ Суд
=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
hр
- глубина рыхления hр
=0,7 м
вр
- ширина рыхления вр
= zhр
=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: Кв
- 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
Кр
- 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 hстр
=0,3 м;
Масса скрепера m=11000 кг;
Вместимость ковша q=10 м3
;
Расстояние перемещения грунта Lперем
=500 м; i=0,03;  2000 кг/м3
;
грунт-глина;
Расстояние разгрузки Lразгр
= 12м
Мощность двигателя Nдв
=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
jсц
- коэффициент сцепления jсц
=0,9
Gсц
-сцепной вес
Gсц
=Gб.м. сц
+Gскр сц
Gб.м. сц
- сцепной вес базовой машины равен 173,1 кН
Gскр сц
- сцепной вес скрепера
Gскр сц
=mg=110009.8*1,2=129,36 кН
Gсц
=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
= (Gскр
+Gгр
) (f )
где: f-коэффициент сопротивления качения f=0,2
Gскр
- вес скрепера, кН, Gгр
- вес грунта в ковше, кН
Кр
= коэффициент разрыхления грунта в ковше скрепера равен 1,3
Gгр
= 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
КВ
- коэффициент использования рабочего времени 0,85
КР
- коэффициент рыхления 1,3
КН
- коэффициент наполнения 0,8
ТЦ
- 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
tдоп
-время на подъем и опускание ковша, переключение скоростей
tдоп
= 30 с.
Определим длину пути, заполнения ковша скрепера
l1
= м
где: КП
- коэффициент, учитывающий потери грунта при образовании призмы волочения и боковых валиков КП
=1,3
l1
= м
 с
 м3
/ч
Задание 4. Перерасчет показателей бульдозера по формуле Зеленина
Исходные данные:
Натуральные размеры: ВН
=3,65 м; HН
=1,27м;
Размеры модели: ВМ
=0,8 м; HМ
=0,4 м; hМ
=5 см; СМ
=1;  =55о
; 1600 кг/м3
;  0.7;
1. Определим масштаб:
КС
= - по высоте
КС
= - по ширине
Средний масштаб КС
=4
2. Перерасчет натуральных параметров:
HН
= КС
 HМ
=40,4=1,6 м
ВН
= КС
ВМ
=40,8=3,2 м
С= КС
СМ
=41=4
hстр
= КС
hМ
=45=20 см = 0,2 м
hМ
- толщина стружки создаваемая отвалом модели
Суммарное усилие
а) в пересчете
В-ширина отвала равна 3,65 м
 угол резания равен 55о
КСЖ
- коэффициент сжатия равен 0,02156 н/м2
VПР
- объем призмы
VПР
= м3
КПР
- 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:
GСЦ
- сцепной вес , GСЦ
=GБМ
1,22=156,81,22=191,3 кН
f- коэффициент сопротивления качению равен 0,06
 кН
5. Определение мощности на процесс копания:
 кВт
NДВ
- мощность двигателя , Nдв
=147,2кВт
Мощность по сцеплению
 коэффициент сцепления равен 0,9
 кВт
NСЦ
> NДВ
> N
205 > 147,2 > 92,5
|