Проектирование траншеекопателя роторного навесного

k_у^б = 585,07/107,82=5,4.

Коэффициент k_у^б получился больше допустимого (1,3), т.е. опасности опрокидывания нет.

 

6.2 Расчет проходимости

Спроектировав силы, действующие на базовую машину, на ось Y, получим уравнение для расчета R_г.

Для машин с навесным рабочим оборудованием

R_г = G_т + G_р + F_окр cos β – F_окр sin β,                           (6.4)

R_г =179,5+ 43,1 + 18,4· cos 71 – 18,4 ·sin 71=211,2 кН.

Определяем координаты центра давления (ц. д.), т. е. точку приложения R_г. Оптимальным положением ц. д. является такое, когда он расположен на пересечении осевой линии симметрии и линии, проходящей через середину опорных поверхностей гусениц. Под действием внешних сил ц. д. смещается от этой точки. Смещение ц. д. по продольной оси обозначается х_д, смещение в поперечном направлении – у_д.

Если рабочий орган  симметричен продольной вертикальной плоскости машины и отсутствуют  силы, накреняющие машину, то у_д = 0.

Из условия равновесия машины относительно одной из расчетных  осей опрокидывания Б–Б находим х_д. При этом используются  ранее определенные М_в^б, М_опр^б.

Для схемы, приведенной на рисунок 5.3, условие равновесия имеет вид

М_опр^б – М_в^б + R_г ( L/2 – х_д) = 0,                                (6.5)

Отсюда 

х_д = (М_опр^б – М_в^б + R_г L/2) / R_г,                                                 (6.6)

х_д = (107,8 – 585,07 + 222,68

3,2/2) / 222,68 =0,14 м.

По формуле (6.6) производится определение х_д для машин с навесным, полунавесным и прицепным рабочим оборудованием.

Рисунок 6.2 — Схема к определению величины смещения

реакции грунта в продольном направлении.

После этого определяем  среднее давление на грунт р_ср. Для гусеничных машин

р_ср = R_г /(2bL),                                               (6.7)

р_ср = 222,68 /(2

0,46 3,2) = 75,6 кПа.

где b – ширина гусеницы. b = 460 мм ;

      L – длина опорной поверхности гусеницы. L = 3200 мм.

Находим минимальное р_min и максимальное р_max давления на грунт:

p_min= р_ср(1 – 6 х_д /L),                                       (6.8)

p_min= 75,6

(1 – 6·0,16 /3,2) = 52,9 кПа.

р_max= р_ср(1 + 6 х_д /L),                                      (6.9)

р_max= 75,6

(1 + 6 ·0,16 /3,2) = 98,3 кПа.

После определения р_min и р_max строится линеаризованная эпюра давлений гусениц на грунт. Положительные значения давлений откладываются вниз от прямой, соответствующей поверхности стояния машины.  Отрезок АБ на эпюре соответствует длине опорной поверхности гусениц. Затем производим оценку конструкции ходового аппарата базового тягача с точки зрения обеспечения проходимости.

При работе на минеральных грунтах

[p_cp] £ 50…80 кПа,                                        (6.10)

75,6

50…80 кПа – условие соблюдается.

р_max /р_ср £ 2,2,                                     (6.11)

98,3 /75,6 = 1,3 £ 2,2 – условие соблюдается. 

Масштаб 1см=20кН             

Рисунок 6.3 — Эпюра давления гусениц на грунт.

Определим проходимость для транспортного положения.

R_г =222,68 + 43,1=265,78 кН.

М_в^б = G_т l_T=179,5·3,96=710,8 кН.

М_опр^б = G_p ·l_G =43,1·2,3=99,1 кН.

х_д = (М_опр^б – М_в^б + R_г L/2) / R_г=(99,1 -710,8+265,78·3,2/2)/265,78=-0,701м.

Определяем  среднее давление на грунт р_ср в транспортном положении.

р_ср = 265,78 /(2

0,46 3,2) = 90,2 кПа.

Находим минимальное р_min и максимальное р_max давления на грунт:

p_min= 90,2

(1 – 6·0,102 /3,2) = 72,9 кПа.

р_max= 90,2

(1 + 6 ·0,129 /3,2) = 107,4 кПа.

[p_cp] £ 50…80 кПа,

72,9

50…80 кПа – условие соблюдается.

р_max /р_ср £ 2,2,

84,1 /72,9 = 1,15 £ 2,2 – условие соблюдается.     

Масштаб 1см=20кН             

       

Рисунок 6.4 — Эпюра давления гусениц на грунт в транспортном положении.

 

 

6.3 Определение коэффициента запаса устойчивости

при переводе рабочего органа в транспортное

 положение

 

Для расчета выполняется в масштабе эскиз проектируемой или модернизируемой машины (рисунок 6.5), по которому определяют плечи действия сил тяжести базовой машины и рабочего оборудования.

 

 

          Рисунок 6.5 — Схема к расчету коэффициента запаса устойчивости при переводе рабочего  органа в транспортное положение, с задней навеской. Приложение Ж.

 

 

Для приведенной схемы расположения рабочего органа коэффициент запаса устойчивости определяется по следующей формуле:

 

k_у= M_в^б/M_опр^б = G_т l_GT /G_р.о l₁,                                 (6.12)

 

k_у =179,5·3,2 / 43,1·1,75= 7,6.

 

Коэффициент k_у^б получился больше допустимого (1,3), т.е. машина устойчива.

6.4 Определение допустимого уклона при движении машины на подъём

 

При задней навеске рабочего оборудования рассматривается машина в момент ее разгона при движении на подъем. В этом расчетном положении учитываются сила давления ветра F_в, силы инерции F_и, возникающие при разгоне машины, и силы тяжести G_т, и G_р. Расчетная схема приведена на рисунок 5.5.

 

Рисунок 6.6 — Схема сил, действующих на машину при транспортном

передвижении, с задней навеской рабочего органа.

 

Как видно из рисунок 6.6, увеличение a ведет к уменьшению М_в и к увеличению М_опр. Угол a, при котором М_опр = М_в, называется критическим углом. Для безопасной работы машины необходимо соблюдение условия

М_в = k_у М_опр ,                                              (6.13)

Угол, при котором соблюдается  условие (6.13), называется максимальным безопасным углом a_б или предельным углом уклона. Из уравнения (6.13) находят a_б, приняв k_у = 1,3. Для схемы, приведенной на рис. 6.6, уравнение (6.13) после подстановки выражений М_в^б и М_опр^б имеет вид

G_т cosa l_GT = 1,3 (F_и^т h_GT + F_и^р h_po + G_p.o cosa l_po + G_p.o sina h_po +

                                               + G_т sina h_GT+  F_в H/2),                                     (6.14)

 

Значение F_и^т и F_и^р определяется по формуле

 

, кН,                                                    (6.15)

 

, кН,                                                   (6.16)

 

где G_T и G_P – сила тяжести трактора и рабочего оборудования, кН;

V_T – транспортная скорость, до которой разгоняется машина, обычно

                         принимаемая равной транспортной скорости на высшей передаче,

                       V_T = 9,8 км/ч = 2,7 м/с ;

             g – ускорение свободного падения, м/с²;

              t_p – время разгона машины до транспортной скорости. Для гусеничных

                   машин t_р = 3…4 с. Принимаем t_р = 3 с. (стр. 149 [3]).

Имеем

F_и^Т=179,5 ·2,7/9,81· 3=16,4  кН;

F_и^Р=43,1 ·2,7/9,81· 3=3,9  кН.   

Значение F_в определяется по формуле

F_в = р_в А_в,                                            (6.17)

где р_в – давление ветра, р_в = 0,25 кПа (стр. 149 [3]);

  А_в – подветренная площадь.

Упрощенно можно считать  для рассматриваемой схемы, что

А_в = ВН k_сп,                                                               (6.18)

где В и Н – соответственно габариты машины по ширине и высоте.

 В = 3200 мм, Н = 4200 мм;

    k_сп – коэффициент сплошности, учитывающий площадь, находящуюся

              под давлением ветра. Для машин k_сп= 0,6…0,8 (стр. 149 [3]).

Определим значение F_в

F_в = 0,25

3,2 4,2 0,7 = 2,3 кН.

Подставим численные значения в (6.14), получаем:

179,5

cosa 3,2 = 1,3 (16,4 1,36 + 3,9 2,2 + 43,1 cosa 1,75 + 43,1 sina ·2,2 + 179,5 sina 1,36+  2,3 4,2/2).                                       

574,4

cosa = 28,9 + 11,1 + 98,05 cosa + 123,2 sina + 317,3 sina + 4,83   

476,3

cosa = 44,83 + 440,5 sina 

cosa = 0,094 + 0,92 sina 

Так как

cosa =

То возведя в квадрат, получим:

1

sin²a = 0,008 + 0,172 sina + 0,846 sin²a

1,846

sin²a+ 0,119 sina - 0,992 = 0

Найдём корни квадратного  уравнения:

 

 

где а = 1,846; b = 0,119; с =-0,992.

Тогда:

 

a = arcsin(0,70)= 44

4^’.

 

При тяговых расчетах получили, что машина способна преодолевать угол 21 9^’, с точки зрения техники безопасности в качестве допустимого следует принимать этот угол продольного уклона, а не полученный угол 44 4^’

 

 

 

6.5 Определению допустимого уклона при движении машины по косогору

При навесной схеме рабочего оборудования рассматривается движение с транспортной скоростью по косогору поперек уклона с поворотом при мини-

мальном радиусе. Восстанавливающий и опрокидывающий момент в этом случае создаются силами тяжести G_т, G_p, силой ветра F_в, силами инерции F_и^т и F_и^р (центробежными силами), возникающими при движении машины с поворотом.

Сила давления ветра определяется по формуле

F_в= p_в HLk_сп, (6.19)

где L – габарит машины по длине, L=6,3м[1];

 р_в – давление ветра, р_в = 0,25 кПа (стр. 149 [3]).

 

F_в= 0,25· 4,2·6,3·0,7=8,16 кН.

Сила инерции определяется по формуле

F_и= m v_т² /r_п,                                     (6.20)

где v_т – транспортная  скорость передвижения на высшей передаче, v_т =2,7м/с;

      r_п – радиус поворота.

Радиус поворота определять по зависимости

r_п = (1,4...1,8) (В – b)/2,                              (6.21)

где В – ширина трактора по гусеницам;

      b – ширина гусеницы.

r_п = (1,4...1,8) (2,46 – 0,46)/2=1,4…1,8 м.

Принимаем r_п =1,6 м.

F^Т_и=18300· 2,7² /1,6= 83,3 кН.

F^Р_и=4400· 2,7² /1,6= 20 кН.

F^М_и= F^Т_и + F^Р_и=83,3+20=103,3 кН.

Уравнения для расчета моментов имеют вид

М_в^Б = (Gт+ Gр) cos b B/2,                                 (6.22)

 

М_опр^Б =G_т sinb h_GT +G_psinb h_GP + F_и^т h_GT+ F_и^р h_GP + F_в Н/2,    (6.23)               

(Gт+ Gр)·cos b B/2=1,3(G_т sinb·h_GT+G_psinb·h_GP+ F_и^т h_GT+ F_и^р h_GT+F_в·Н/2).

(179,5+ 43,1)·cos b 2,46/2=1,3(179,5· ·sinb·1,36+43,1sinb·2,2+83,3·1,36+20·2,2+8,16·4,2/2).

273,79· cos b=440,622· sinb+226,7

cos b=1,6· sinb+0,82

 

 

 

Так как

cosb =

 

То возведя в квадрат, получим:

1

sin²β = 2,56 sin²β + 2,624 sinβ + 0,672

3,56

sin²β+ 2,624 sinβ -0,328 = 0

Найдём корни квадратного  уравнения:

 

 

где а = 3,56; b = 2,624; с =-0,328.

Тогда:

  b= arcsin(0,35)= 20

4.