Тяговый расчет и устойчивость скрепера

Задачей общего расчета скреперов является проведение тягового расчета, проверка его устойчивости при работе и определение производительности.

В настоящее время в практике проектирования скреперов наибольшее применение получил тяговый расчет, предложенный Е.Р.Петерсом. По нему определение сопротивления передвижению скрепера ведется для конца наполнения ковша грунтом:

Р₀₁ = Р_р + Р_т + Р_н + Р_пр, (2.7)

где Р_р - сопротивление резанию;

Р_т - сопротивление передвижению скрепера с груженым

ковшом;

Р_н - сопротивление наполнению ковша;

Р_пр - сопротивление перемещению призмы волочения.

- 41

Сопротивление (кН) передвижению скрепера

; т_с + т_г) • (f ± Г

: 2.8)

где т_с - масса скрепера, т;

т_г - масса грунта в■ ковше, т;

f - коэффициент сопротивления перемещению движителя; I - преодолеваемый уклон. Сопротивление (кН) резанию грунта

Р_р = K_t '-В-с

(2.9)

- удельное сопротивление грунта резанию;

- ширина ковша, м;

- толщина стружки, м, для конца копания

с - 0, 05...О, 2 м, соответственно для ковшей 3 и 25 м³.
•' Сопротивление Р_н наполнению

складывается из сопротивления Р_п силы тяжести поднимаемого столба грунта и сопротивления Р_тр трению грунта в ковше.

Сопротивление (кН) силы тя­жести столба грунта (Рис.2.5)

Р_п = B-c-H-p-g,

Рис. 2.5. Схемы к определению

сопротивления наполнению где Н - высота ковша, м;
ковша. р - плотность грунта, т/м³.

- 42 -

Сопротивление (кН) трению грунта в ковше обусловлено давлением со стороны прилегающих к нему с боков призм

Р_тр = X-B-H²-p-g, (2.11)

где

tg р sin р ■

1 + tg² р 2 (здесь р - угол внутреннего трения грунта).

Сопротивление (кН) перемещению призмы волочения перед ножом ковша и заслонкой

Р_пр = yB-H²-p-/i'-g, (2.12)

где у - коэффициент объема призмы волочения,

у = 0, 5...О, 7 для связных и сыпучих грунтов; д' - коэффициент трения грунта по грунту, при

аналогичных грунтах jli' = 0, 3... 0, 5. В данной" методике расчета так же, как и в аналогичной у бульдозера, неоднозначно может быть выражено сопротивление F_Tp трению грунта в ковше. Приведенная зависимость (2.11) свойственна поведению сыпучей среды. Рассмотренное же поведение грунта в ковше характерно для связных грунтов. На рис. 2.6 представлена картина наиболее вероятного взаимодействия ковша с малосвязным и несвязным -, сыпучим грунтом. Применительно к этому случаю сопротивление трению.грунта в ковше может быть представлено выражением

- 43 -

Р_тр ' = (jti-cosa + since) • Gj, -cosa + G_n -cosp- (д' -cosp + sinp). (2.13)

В соответствии с полученным сопротивлением передвижению скрепера Р₀₁ ведется подбор тягача.

Рис. 2.6. Схема к определению сопротивления трения

грунта в ковше.

Для самоходных скреперов без толкачей необходимо, чтобы максимальное окружное усилие Р_к на ведущих его колесах было согласовано с Р₀₁, т.е.

Р_к > Poi < ^рФ-- При использовании толкача с тяговым усилием Р_т

(Р_к + Р_т)-К₀ > Р₀₁,

- 44 -

где К₀ - коэффициент одновременности работы тягача и

толкача, принимаем при расчетах К₀ = 0, 85...О, 9. Завершается тяговый расчет скрепера проверкой условия сцепления движителей машины с основанием. При нормальной нагрузке на ведущие колеса или гусеницы машины и коэффициенте их сцепления с грунтом ф_сц это условие имеет вид

^сц ' Фсц ^ Р(И •

Значение G_cu зависит от распределения веса машины на оси ходового устройства. У прицепных скреперов при загруженном ковше на передние колеса приходится примерно 40%, а на задние - 60% общего веса машины. У полуприцепных машин на задние колеса передается около 60...70% веса скрепера. Остальной вес машины передается на сцепное устройство тягача. В самоходных скреперах вес машины распределяется по осям примерно поровну.

На стадии проектирования, когда вес скрепера неизвестен, его ориентировочно принимают в зависимости от вместимости ковша q (м³).

В прицепных скреперах

G_c = (l, 0...1, 2)-q; в полуприцепных скреперах

G_c = (0, 9...1, 3)-q; в самоходных скреперах

G_c = (2, 2... 2, 6) • q.

Вес скрепера с элеваторной или шнековой загрузкой больше соответствующего из рассмотренных случаев на 10...15%.

- 45 -

Устойчивость скреперов про­веряется при движении их под уклон, на подъем, по криволи­нейным участкам пути и по косо­гору. Запас устойчивости машины во всех этих случаях должен быть не менее 1, 2.

При движении скрепера по ко­согору возможно опрокидывание всей машины относительно ребра опрокидывания, проходящего че­рез опорные точки 0-0 (Рис. 2.7) ходовой части машины с од­ной из ее сторон, или только

части машины, вероятнее прицепной, относительно оси 0₁ - 0₁, проходящей через шарнир сцепного устройства тягача и опорную точку одного из задних колес.

В первом случае допустимый угол поперечного уклона

tg ос = (0, 5В - a)/(l, 2h ').

[2. 14)

Во втором - предельный угол наклона косогора

tg а = 1_ц/(1, 2п_ц

(2.15)

- 46 -