книги / Методы уплотнения грунтов. Выбор и расчёт оборудования
.pdf
∑WR – сумма всех сопротивлений, возникающих при рабочем режиме,
∑WR = Wп + Wу + Wи,
где Wп – сопротивление перекатыванию катка, Wп = Gкf = = 200 · 0,13 = 26 кН, где Gк – вес катка, кН; f – коэффициент сопротивления перекатыванию катка, с учетом трения в подшипниках; зависит от характера и степени уплотнения грунта
(f = 0,13);
Wу – сопротивление от преодоления уклона, Wу = Gкi = = 200 · 0,03 = 6 кН, где i – расчетная величина подъема;
Wи – сопротивление от преодоления сил инерции,
Wи = Ggtкv = 20010 1,52 = 15 кН,
где v – скорость движения катка, м/с; t – время разгона (t = 2,0…2,5 с).
Сопротивлением воздуха пренебрегаем, так как скорость мала.
∑WR = 26 + 6 + 15 = 47 кН.
Tокрmax = Gсцφсц = 140 · 0,6 = 84 кН.
Таким образом, Tокрmax > ∑W , следовательно, условия
движения выполняются.
Принимаем расчетное окружное усилие Tокр = 50 кН. Необходимый крутящий момент на колесе
Мкр = Токрr = 50 0,516 = 6,45 кН·м, n 4
где r – рабочий радиус колеса, м,
r = r0ε = 573 · 0,9 = 516 мм,
101
где r0 – радиус ширины в свободном состоянии, равный
573мм;
ε– коэффициент деформации шины, равный 0,9; n – число ведущих колес.
Необходимая мощность при рабочем режиме
N = T3,6окрηv = 3,650 0,875,4 =86 кВт,
где v – рабочая скорость катка, км/ч;
η– КПД трансмиссии от двигателя к ведущим колесам. В транспортном режиме каток движется при меньших со-
противлениях, но с повышенной скоростью.
Движение по указанной дороге с асфальтобетонным покрытием. Сумма всех сопротивлений при транспортном режиме
∑Wтр = Wп + Wу + Wи + Wв.
Сопротивление перекатыванию катка
Wп = Gк f = 200 · 0,015 = 3 кН,
где f – коэффициент сопротивления перекатыванию колес при движении по уплотненной дороге (f = 0,015).
Сопротивление по преодолению подъема
Wу = Gк f = 200 · 0,03 = 6 кН.
Сопротивление от преодоления сил инерции
Wи = Ggtкv = 20010 43 =15 кН.
Сопротивлением воздуха движению (Wв) пренебрегаем, так как v < 50 км/ч.
Подставив цифровые значения всех сопротивлений, полу-
чим
∑Wтр = 3 + 6 + 15 = 24 кН.
102
Необходимый крутящий момент на каждом ведущем колесе
Мкр = |
Токрr |
= |
24 0,516 |
=3,1 кН·м, |
|
n |
4 |
||||
|
|
|
где n – число ведущих колес; r – рабочий радиус колеса под нагрузкой (r = 516 мм).
Необходимая мощность для движения катка при транспортном режиме
N= Tокрv = 24 10,8 =82,76 кВт, 3,6η 3,6 0,87
Двигатель ЯАЗ-М206А мощностью 117,7 кВт рабочим и транспортным условиям удовлетворяет.
3. Расчет производительности
Пэ = L(B − A)Hokв ,
Lv +t n
где L – длина указываемого участка; B – ширина указываемой полосы; А – величина перекрытия (А = 0,2 м); Но – оптимальная толщина слоя грунта в плотном теле (Но = 0,313 м); kв – коэффициент использования рабочего времени (kb = 0,85); v – рабочая скорость катка, м/ч (v = 5400 м/ч); t – время, затрачиваемое на разворот катка в конце участка (t = 0,02 ч); n – необходимое число проходов катка (необходимое число проходов составляет обычно при уплотнении несвязных грунтов 4…6,
связных – 10…12).
Таким образом,
Пэ = |
100 (2 −0,2) 0,85 0, |
268 |
=88,71 м3/ч. |
||||
|
100 |
+0,02 |
|
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
||||
|
5400 |
|
|
|
|
|
|
103
4.Расчет навесного устройства
Вкачестве навесного устройства принимаем бункер с двумя вертикальными (боковыми) и двумя сходящимися стенками из стального листа толщиной 5 мм. Схема навесного устройства представлена на рис. 2.
Рис. 2
Параметры навесного устройства выбирались исходя из следующего:
1.Угол схождения наклонных граней – Угол внутреннего трения щебня в покое (для свободного истечения материала из бункера) = 45.
2.Длина бункера – Ширина полосы, укатываемой катком, = Ширина вальца = 2000 мм.
104
3. Высота вертикальной части – Обеспечение нормальной работы затвора = 456 мм.
Остальные указания на рис. 2 – обеспечение номинальной вместимости 2 м2.
На рис. 3 представлена схема к определению объема бункера.
1226
1000
456
400
Рис. 3
Площадь поперечного сечения F = 0,81 м2 + 0,18 м2 = = 0,99 м2; при длине внутренней полости бункера 2000 мм его номинальный Vн = 0,99 м2 · 2 м = 1,98 м2, что соответствует примерно 4000 кг массы при неполной загрузке вместе с массой бункера.
Для обеспечения регулируемого дозирования материала выбираем односторонний секторный затвор с приводом от гидроцилиндров как наиболее простой в применении при данных условиях (см. рис. 2, фронтальная проекция).
Момент трения насыпного материала на затворе при номинальной загрузке (40 000 Н)
М = Тfr = 40 000 · 0,63 · 0,4 = 10 080 Н,
где Т – нагрузка; f – коэффициент трения щебня по металлу; r – радиус затвора.
105
Общее усилие сопротивления на плече 0,35 м Ргц = = 10 080 : 0,35 = 28 800 Н. Итого на один гидроцилиндр приходится 14 400 Н.
Расчет параметров гидропривода затвора производится исходя из усилия, необходимого для нормальной работы устройства. На один гидроцилиндр – 14 400 Н.
Диаметр гидроцилиндра внутренний |
|
|
|||||||||||||||
|
D |
= |
|
|
4Ргц |
|
= |
|
4 14 400 |
|
=34,7 м. |
||||||
|
|
πРηzηM |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
гц |
|
|
|
|
|
3,14 16 106 1 0,95 |
|
||||||||
Принимаем Dгц |
= 40 мм. |
|
|
|
|
||||||||||||
Необходимое давление в цилиндре |
|
|
|||||||||||||||
Р |
|
= |
4 14 400 |
= |
|
|
4 14 400 |
|
=12,07 МПа. |
||||||||
|
πD2 |
η |
η |
|
|
3,14 |
0,042 1 0,95 |
||||||||||
гц |
|
M |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
гц |
z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Расход гидроцилиндра |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
πD2 V |
|
|
3,14 0,042 0,1 |
|
|
|
|||||||
|
Q |
= |
|
|
гц |
|
= |
|
|
|
|
|
= 0,000128 м3/c. |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
гц |
|
|
4η0 |
|
|
|
|
|
4 0,98 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Мощность гидроцилиндра
Nгц = РгVп =14,4 0,1 =1,44 кВт.
Мощность насоса
Nн = Kз.уkз.сNг =1,05 1,05 (1,44 2) =3,18 кВт.
Подача насоса
Qн = Nн = 3,18 = 0,198 дм3/с = 0,000198 м3/с. Рн 16
Выбираем насос НШ-16.
Емкость гидробака необходимо увеличить на 0,036 м3, что составляет подачу насоса за 1,5 мин работы.
Для устранения прогибов стенок бункера считаем необходимым наварить ребра жесткости треугольной формы (рис. 4) толщиной 10 мм, по четыре с каждой стороны.
106
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
' 7 3 6
1
5
5
3 '
1084
1515
Рис. 4
Диаметр пальцев крепления заслонки. При работе в пальцах возникают напряжения, наиболее опасны касательные напряжения среза при полной загрузке бункера.
D |
= |
|
4F |
= |
|
4 20 000 |
= 22 |
мм. Принимаем 30 мм. |
|||
ηD |
3,14 50 106 |
||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
cp |
|
|
|
|
|
|
|
|
Диаметр пальцев крепления гидроцилиндра |
|||||||||||
D |
= |
|
4F |
|
= |
|
4 14 400 |
|
=19 |
мм. Принимаем 20 мм. |
|
|
ηD |
|
|
3,14 50 106 |
|
||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
cp |
|
|
|
|
|
|
|
|
5. Расчет рамы на прочность
Определение внешних сил и расчет на прочность рамы проводим для положения, соответствующего наибольшей нагрузке при нормальной эксплуатации.
Анализ работы катка позволяет установить следующее расчетное положение: упор края рамы вибровальца в непреодолимое препятствие.
107
Рис. 5
На рис. 5 T – тяговое усиление; R – реакция от препятствия; R = 0,3 · T = 0,3 · 40 = 12 кH; q – распределенная нагрузка от вальца; S1, S2 – опоры гидроцилиндра поворота; G1, G2 – вес рамы, G1 = G2 = 5 кH.
Рама является один раз статически неопределима внешним образом и шесть раз внутренним. Элементы рамы работают на изгиб, кручение и растяжение (сжатие).
Раму можно отнести к плоскопространственной. Используя принцип независимости действия сил, можно рассматривать каждую из систем в отдельности, т.е. отдельно изучить действие сил в плоскости рамы и сил, перпендикулярных плоскости рамы (рис. 6).
108
Рис. 6
Rx = Ry = R cos45° = 12 cos45° = 8,5 кH
Рассмотрим первый случай нагружения (рис. 7).
Рис. 7
Здесь S1 = S2 = 0, Px = Py = 0.
Поскольку рама плоскопространственная, то в любом поперечном сечении силовые факторы, лежащие в плоскости рамы, равны нулю. Кроме того, рама симметрична, следовательно, обращаются в нуль кососимметричные факторы – крутящий момент и вертикальная поперечная сила.
109
Разрежем раму по плоскости симметрии для раскрытия статической неопределимости.
Найдем реакции и построим эпюру Mкр .
∑z = 0; Pz + Rz – q2 + z1 + z2 – 2G = 0;
Pz + z1 + z2 = 21,5 кH;
∑M(Y ) = 0; 2G 12 + q21 – z1 · 1 – Rz · 1 = 0; z1 + z2 = 16,5 кH;
∑M( z) = z1 – z2 – Rz = 0; z1 – z2 = 8,5 кH.
Получаем Pz = 5 кH; z1 = 12,5 кH; z2 = 4 кH (рис. 8).
Рис. 8
Далее строим эпюру M1 от единичного силового фактора
(рис. 9).
110