Лабораторная работа №11 расчет грейдер - элеватора

1.1 Цель работы

Цель работы – ознакомиться с методикой расчета грейдер-элеватора.

1.2 Содержание работы

Изучить все разделы настоящих методических указаний и материалы рекомендуемой литературы. Закрепить изученный материал практическими расчетами, провести тяговый расчет грейдер-элеватора, расчет его производительности, расчет действующих сил.

1.3 Теоретическая часть

 

К основным параметрам наиболее распространенного земле­ройного рабочего органа — дискового сферического ножа отно­сятся размеры и углы установки дискового ножа, вылет и высо­та установки конвейера. Дисковые ножи имеют d_H = 60... 120 см. Для конкретного случая диаметр (м)

где П₀ — теоретическая производительность, м³/ч; k_П — коэффициент, учиты­вающий потери грунта при подаче дисковым ножом на конвейер; k_П =0,85... 0,95; — действительная скорость движения, м/ч.

Дисковый нож вогнут по сфере, и его режущая кромка об­разуется конусной заточкой. Радиус кривизны ножа

и может быть определен из соотношения

С увеличением радиуса кривизны r энергоемкость снижает­ся, но ухудшается подача грунта на конвейер.

Дисковый нож устанавливается под углом = 45...70° к горизонтальной поверхности и углом захвата = 35...55° в зависимости от свойств грунта. Угол резания (град) в вертикаль­ной плоскости АА

,

где — угол установки (рис. 1,б), град; — угол заострения, град.

Задний угол дискового ножа = 3°, угол заострения = 15...20°. Для глинистых, суглинистых, супесчаных и песча­ных грунтов соответственно оптимальные значения = 40, 50, 55, 60° и а = 40, 45, 50 и 55°.

Задний угол дискового ножа в плоскости горизонтального диаметра , где — угол между рабочей плос­костью дискового ножа и вертикальной плоскостью, параллель­ной плоскости движения.

Дисковый нож должен заглубляться на (0,4...0,5) d_H.

Площадь сечения срезаемой стружки (м²)

(1)

(Суриков В.В «Строительные машины для механизации мелиоративных работ» формула 277)

в среднем S = 0,2d²_H.

Указанные параметры ножа обеспечивают минимальные удельные сопротивления при вырезании стружки грунта. Мини­мальные потери грунта при подаче его с дискового ножа на ленту конвейера шириной b_к получаются при расстоянии диско­вого ножа от ленты l _д = 0,03...0,06 м и (см. рис. 1,б). В этом случае при v _р = 2...3 км/ч грунт будет по­падать в середину ленты.

Диаметр ножа, производительность грейдер-элеватора и раз­меры конвейера уточняются при тяговом расчете в соответствии с режимом максимальной тяговой мощности тягача.

Эксплуатационная производительность. При отсыпке насы­пей из двухсторонних резервов эксплуатационная производи­тельность грейдер-элеватора (м³/ч)

(2)

(Суриков В.В «Строительные машины для механизации мелиоративных работ» формула 278)

где S — в м²; L_yч — длина обрабатываемого участка, м; k_П — коэффициент, учитывающий потери грунта при подаче его на конвейер; k_П =0,85 для сухих несвязных грунтов; k_П =0,95 для влажных связных грунтов; k_B — коэффи­циент использования рабочего времени; k_B =0,85... 0,90; v _д — в м; t_П — время на переключение передач и управление рабочим органом, мин; t_П =0,3 мин; t_ПОВ — время, затрачиваемое на поворот в конце гона, мин; t_ПОВ = 1,0мин; v _д.ср — действительная средняя скорость движения грейдер-элеватора, м/ч;

При отсыпке насыпи из одностороннего резерва, когда дополнитель- но затрачивается время на холостой ход, действитель ная средняя скорость движения (м/ч)

где v _д' — действительная скорость движения при обратном холостом пробеге, м/ч; v _д'=5000... 8000 м/ч.

Тяговый расчет. Для полуприцепного и самоходного грей­дер-элеваторов его выполняют аналогично. Цель — определить основные параметры, соответствующие режиму максимальной мощности тягача, который выбирается заранее.

Общее тяговое сопротивление грейдер-элеватора (кН)

, (3)

(Суриков В.В «Строительные машины для механизации мелиоративных работ» формула 279)

где , — тяговые сопротивления соответственно на перемещение грейдер-элеватора с тягачом и грунтом на конвейере и резание грунта, кH (сопро­тивлением трения грунта о землеройный рабочий орган и при переходе на конвейер вследствие малости пренебрегаем).

Для самоходного и полуприцепного грейдер-элеватора тяго­вое сопротивление на перемещение (кН)

(4)

(Суриков В.В «Строительные машины для механизации мелиоративных работ» формула 280)

где G — суммарная сила тяжести грейдер-элеватора с грунтом, кН; — вер­тикальная составляющая реакции грунта на рабочий орган, кН; -(0,3... 0,4)F_x (см. рис. 1,б); F_x=F_p=k₁S — составляющая реакции грунта в плос­кости движения, кН; k₁ — коэффициент удельного сопротивления грунта ре­занию дисковым сферическим ножом, кН/м²; k₁ = 100, 110... 130 и 140... 170 кН/м² для грунтов соответственно I, II и III категорий; S — по формуле (1), м²; f ₀— коэффициент сопротивления качению колес; f ₀=0,l и 0,2 при движении соответственно по свежесрезанному и рыхлому грунту; G_T, G_ГЭ, G_ГК — силы тяжести соответственно тягача, грейдер-элеватора и грунта на конвейере, кН; так как на данном этапе расчета размеры конвейера и тол­щина слоя грунта на ленте неизвестны, то предварительно можно принять G_ГЭ + G_ГК G_T для самоходного грейдер-элеватора, G_ГЭ + G_ГК (0,6... 0,7) G_T для полуприцепного грейдер-элеватора; i — уклон поверхности движения.

При непрерывном резании грунта грейдер-элеватором мак­симальная производительность получится при работе тягача на режиме максимальной тяговой мощности. За расчетную силу тяги следует принимать максимальную силу тяги по сцеплению с учетом буксования (кН)

где — коэффициент сцепления; —реакция на ведущую ось тягача (рис. 1,а), кН.

Приравнивая F и F_K, уточняют возможную площадь про­екции сечения стружки S в условиях максимальной тяговой мощности и по действительному значению устанавливают теоетическую производительность грейдер-элеватора (м³/ч) в- плотном теле

(5)

(Суриков В.В «Строительные машины для механизации мелиоративных работ» формула 2811)

где S — в м²; , v_p —-действительная и расчетная рабочие скорости движе­ния грейдер-элеватора, м/ч; — коэффициент буксования колесного движите­ля при работе одноосного тягача на режиме максимальной тяговой мощно­сти, %; =20%.

 

Рис 1. Суриков В.В «Строительные машины для механизации мелиоративных работ» рис. 104)Схема внешних сил и реакций, действующих на самоходный грейдер-элеватор с дисковым сферическим ножом и поперечным конвейером (а) и дисковый сферический нож (б)

По значению П_о уточняют диаметр дискового ножа. Производительность конвейера (м³/ч)

где определяют при минимальном расчетном коэффициенте удельного со­противления грунта резанию = 100 кН/м², чтобы получить максимальную? производительность конвейера; — коэффициент разрыхления.

На участке установившегося движения производительность конвейера (м³/ч)

(6)

(Суриков В.В «Строительные машины для механизации мелиоративных работ» формула 282)

где S_K — площадь поперечного сечения грунта на ленте, м²; v_K — скорость ленты конвейера, м/с; v_K =2,2... 3,6 м/с; — коэффициент, учитывающий влияние угла подъема конвейера на его производительность:

	1,0	0,99	0,97	0,93	0,89	0,81	0,76	0,71

 

х' — коэффициент, учитывающий форму ленты; х' =0,0416 и 0,0833 для плоской и желобчатой ленты; — ширина ленты конвейера, м; стандартная ширина =0,3; 0,4; 0,5; 0,65; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0 м.

Сила тяжести грунта на конвейере (кН)

где — в м³/ч; — удельный вес грунта нарушенной структуры, H/m³; L — длина ленточного конвейера, м, v_K — в м/с.

Баланс мощности. Для полуприцепного или самоходного, однодвигательного грейдер-элеватора с электроприводом кон­вейера и гидронасосов мощность (кВт)

, (7)

(Суриков В.В «Строительные машины для механизации мелиоративных работ» формула 283)

где , , , — соответственно мощности, необходимые для передвиже­ния грейдер-элеватора с рабочей скоростью, привода ленточного конвейера, очис­тителя ленты и гидравлических насосов управления плужной балкой с рабо­чим органом, кВт; — КПД привода движения; =0,80... 0,85; — КПД, генератора и электродвигателей; =0,75... 0,85.

Мощность (кВт) для передвижения грейдер-элеватора

(8)

(Суриков В.В «Строительные машины для механизации мелиоративных работ» формула 284)

где F- в кН, v_P – в м/с,

Мощность (кВт) для привода конвейера

, (9)

(Суриков В.В «Строительные машины для механизации мелиоративных работ» формула 285)

где П _к — в м³/ч; — в Н/м³; l_К — проекция длины ленточного конвейера на горизонтальное направление, м; — коэффициент сопротивления движению ленты конвейера на горизонтальном участке; =0,04... 0,06; h_K — разность высот уровней концевых барабанов конвейера; h_K—2,5... 5,6 м; v_K — в м/с; g=9,81 м/с²; — КПД привода конвейера; =0,85.

Для очистителя ленты N_OЧ = 0,8... 1,5 кВт.

Мощность (кВт) для привода гидравлических насосов

, (9)

(Суриков В.В «Строительные машины для механизации мелиоративных работ» формула 286)

где G _p — сила тяжести плужной балки с рабочим органом, кН; — ско­рость подъема; =0,1...0,2 м/с; — суммарный КПД гидропривода; =0,7...0,8.