Расчет производительности бульдозера, рыхлителя и скрепера
СОДЕРЖАНИЕ: Определение производительности бульдозера D7G CAT и скрепера. Выполнение их тягового расчета. Практическая оценка транспортной и эксплуатационной выработки рыхлителя. Проведение перерасчета показателей землеройной машины согласно формуле Зеленина.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
172,2 107,497,41кН
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 =l1 *В*hср
l1 – длина участка набора грунта
l1 =0,5*Н2 / tg * 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 )**n* Ккв * (1/Кр )
– коэффициент потерь грунта на боковые валки , = 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