Самоходный скрепер

Рисунок 3 - Схема для определения поперечной устойчивости

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.6 Расчет производительности скрепера

Длина участка заполнения ковша ℓ,м, определяется:

где          k_H – коэффициент наполнения ковша, k_H =1,05, [4,стр 29];

               k_ПР – коэффициент, учитывающий наличие призмы волочения,           k_ПР=0,27 [4,стр29];

               k_P – коэффициент разрыхления грунта, k_P=1,05, [4,стр 29].

м

Время, затрачиваемое  на заполнение ковша:

где     k_g - коэффициент, учитывающий время движения скрепера без копания, k_g=1,5, [4,стр 30].

 сек

Продолжительность движения груженого и порожнего скрепера:

где    ℓ - длина участка;

           k_y – коэффициент условий работы, k_y=1,1 [9,стр 250].

сек

сек

Требуемое тяговое усилие:

кН

Длина участка разгрузки  зависит от толщины отсыпаемого слоя грунта:

где         H – толщина отсыпаемого слоя, H =0,7м, [4,стр 29].

м

Время на разгрузку:

где      ν_Р – скорость движения при разгрузке, v_p=3,2м/c, [4,стр 32].

 сек

Продолжительность рабочего цикла:

,

где t_пов – время, затрачиваемое на повороты,  t_пов=50 с, [4,стр 31].

сек

Сменная эксплуатационная производительность:

где Т_СМ – время смены, Т_СМ=8,2 ч, [8,стр 31].

м³/см

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.7 Расчет на прочность

Определение внешних  сил и расчет на прочность узлов  и деталей проводят для положений  скрепера, соответствующих наибольшей нагрузке при нормальной эксплуатации.

Анализ работы скрепера позволяет  установить основные положения для  транспортного режима груженого  скрепера и для режима копания.

Конец заполнения и начало подъема ковша. При расчете скрепера в таком положении конца резания грунта и наполнения ковша принято, что скрепер движется равномерно по горизонтальной поверхности. При этом коэффициент динамики k_д=1, [2,стр 211]. На рис. 4 показана схема сил, действующих на скрепер со всеми ведущими колесами.

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4 – Схема сил, действующих на скрепер в конце заполнения и начале подъема ковша

На машину действуют активные силы – суммарные окружные силы Р_К1 и Р_К2 ведущих колес по осям, сила G тяжести скрепера с грузом. Реактивными являются вертикальные реакции R₁ и R₂ грунта на оси и силы P_f1 и P_f2 сопротивления движению передних и задних колес и вертикальная реакция R_В грунта на ноже скрепера.

Для упрощения расчета  в конце наполнения ковша толщину  стружки принимаем h = 0.

При определении окружных сил на ведущих колесах

где φ_мах – коэффициент сцепления.

Вертикальная реакция  R_В грунта на нож при подъеме груженого ковша действует вниз. Её значение определяют по соотношению

,

где ψ = 0,37÷0,45, [2,стр 213].

Из уравнения суммы  моментом относительно точки О и суммы проекций сил на оси Х и У, а также учитывая, что

;   

;  

;

;   

;

получим значения вертикальных реакций грунта на оси и сумму сил сопротивления резанию и наполнению ковша:

;

кН

кН

кН

Нагрузки для  расчета отдельных узлов скрепера.

      Для определения нагрузок, действующих от ковша на гидроцилиндры его подъема и тяговую раму, рассмотрим схему сил (рис. 5).

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 5 – Схема сил, действующих на ковш

В схеме принято, что  усилие в гидроцилиндрах подъема  ковша направлено вертикально. Искомые нагрузки:

;

;

кН

 

Проверим на прочность  пальцевое соединение в месте крепления гидроцилиндра, поднимающего заслонку к проушине.

В пальцевом соединении действуют силы R_o H,

Условие прочности на срез:

                                          

где,  - касательное напряжение, Мпа;

         i – количество площадей среза;

        А_ср - площадь среза, мм²;

                - допускаемое напряжение на срез.

Площадь среза А_ср, мм², определяется по формуле:

                        

где d – диаметр пальца, мм.

Допускаемое напряжение на срез [τ] , МПа, определяем по формуле:

 

                                                 

                                                  Б-Б

 

                      

 

 

 

 

Рисунок 6 – Сечение  пальца (смотреть лист 2)

где  - предел текучести, для стали 45 нормализованной = 409 МПа.

 МПа 

 МПа

 < =123 МПа

Пальцевое соединение на срез прочно.

 

Условие прочности на смятие:

             ,     

где   - напряжение смятия, Мпа;

      А_см – площадь смятия, мм²;

  [ ] - допускаемое напряжение при смятии, МПа, для стали 45                                                                   

             [ ] =150МПа.

Площадь смятия А_см, мм², определяется по формуле:

       А_см=d*δ      

  где, d – диаметр пальца, мм;

               - ширина смятия, мм.

А_см=50·35=1750 мм²

  МПа  < МПа

Пальцевое соединение на смятие прочно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Экономические расчеты

2.1.Определение капитальных вложений

Расчетно–балансовая стоимость машины К, руб. определяется по формуле:

К=Ц_оп·К_б, руб.

где Ц_оп – оптово–отпускная цена, 1 500 000 руб;

К_б – коэффициент перехода от оптовой цены к расчетно-балансовой стоимости, К_б=1,09, [8,стр31].

К=1500000·1,09=1635000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.Определение  эксплуатационной производительности

Сменная производительность П_см,м³/см определяется по формуле:

                                       ,

где П_т – техническая производительность, 1047 м³/ч;

t_см – число часов работы машины в смену, 8,2 ч, [8,стр31];

К_э – коэффициент перехода от эксплуатационной к сменной производительности, К_э=0,75, [8,стр31];

К_в – коэффициент перехода от часовой технической производительности к эксплуатационной, К_в=0,3, [8,стр31];

  м³/ч

Определяем  годовую эксплуатационную производительность П_эг, м³/год:

                                    П_эг=П_см·z_см.г, м³/год                               

где z_смг - число смен работы машин в году с учетом выходных и праздничных дней, продолжительности простоев по метеоусловиям на все виды ремонта и обслуживания.

                                                                                                            Т_чг- число часов работы в году (годовой фонд времени), 2025 ч, [8,стр32];

смен

м³/год

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3. Определение удельных капиталовложений

Удельные капитальные вложения К_У, руб.год/м³ на единицу продукции или выполняемых работ определяют по расчетно-балансовой стоимости машины и ее годовой производительности при использовании на различных видах работ или операций определяем по формуле

                                                       

                                                                                                     где К - расчетно-балансовая стоимость машины, 1 635 000 руб;

      Z_cм.г.оп - число смен работы машины на отдельной операции, Z_cм.г.оп =247, [8,стр32];

     Z_cмг - число смен работы машины в год на всех операциях, Z_cмг =247, [8,стр32];

      П_эг - годовая эксплуатационная производительность машины на отдельных операциях, 477204 м³/год.

 руб.год/м³

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4. Определение удельного расхода энергоресурсов

Данный показатель характеризует  экономичность машины по разным видам  энергоресурсов или расход энергии  на заданный объем работ.

          Удельный расход энергоресурсов Э_уд, кВт ч см/м³, определяется по формуле:                                                                                            

где Э - суммарный расход энергоресурсов машиной в смену, кВт ч,

                                                                                                         

где N_н - номинальная мощность двигателя, 360 кВт.

                                           кВт ч

                                          кВт ч см/м³

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.5. Определение удельной металлоемкости

Удельной металлоемкостью  называется отношение общего веса машины к ее производительности за весь период службы, М_уд  кг/м³, определяется по формуле:

                                                                                      

          где М_В -масса металла в машине и вспомогательных устройствах, 34000 кг;

                Т  -  срок службы машины, 8 лет, [9,стр 255].

                                       кг/м³

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.6. Определение себестоимости машино-смены

  Себестоимость машино-смены  руб./м·см, рассчитываем по формуле:

                                                                   

где С_ед - сменные единовременные затраты, руб/м·см;

С_ам  - сменные затраты по амортизационным отчислениям, приходящиеся на одну машино-смену, руб/м·см;

С_обс    сменные затраты на обслуживающий персонал, руб/м·см;

С_эн - сменные энергетические затраты, руб/м·см;

С_осн - сменные затраты на износ и ремонт сменной оснастки, руб/м·см;

С_то - сменные затраты на ТО и ТР машины, руб/м·см.

Сменные единовременные затраты определяем С_сд, руб/м·см, по формуле:

                                                      

где К_зс- коэффициент, учитывающий заготовительно-складские расходы,         К_зс =1,04, [8,стр 34];

С_тр - стоимость транспортных расходов 1 т массы машины, С_тр =235000 руб, [8,стр 34];

G_э - масса машины, 34т;

К_нп - коэффициент учитывающий плановые накопления на монтажных работах, К_нп=1,13, [8,стр 34];

С_мон - стоимость монтажа, 15000 руб, [8,стр 34];

n - число перебазирования машины с объекта на объект в году с монтажом и демонтажем, n=2, [8,стр 34].

 т. руб/м·см

        Сменные затраты на амортизационные  отчисления С_ам руб/м см, приходящейся на одну машину-смену определяем по формуле: