2. Тяговый расчет автогрейдера

В процессе работы автогрейдера возникают различного характера и разной величины силы сопротивления его движению.

Для определения сопротивлений, возникающих в рабочем режиме при резании и перемещении грунта автогрейдером определенного типа, должны быть известны род грунта и его характеристики, размеры отвала и углы его установки, вес автогрейдера.

Тяговый расчёт автогрейдера позволяет оценить возможности тягача при транспортировании грунта с подрезанием стружки. Для нормального протекания процессов резания, перемещения грунта или планирования поверхностей необходимыми являются условия УW?Т_н и УW?T_ц, где Т_н - номинальное значение силы тяги автогрейдера на используемой передаче:

где - КПД трансмиссии;

V- скорость движения, V= 4 км/ч = 1,1 м/с.

Предельное значение тягового усилия по сцеплению с грунтом:

где - сцепной , =ш₁ =105,3*0,75=79 кН,

ц_сц - коэффициент сцепления колес с грунтом, ц_сц = 0,6.

Суммарное сопротивление копанию автогрейдером (в кН)

УW =W₁ + W₂ + W₃ + W₄ + W₅ + W₆ + W₇,

1) Сопротивление грунта резанию,

W₁ = К F_ст = 15*0,6=9 кН,

здесь K - удельное сопротивление грунта резанию, К = 15 кПа;

F_ст - площадь поперечного сечения вырезаемой стружки грунта при резании полной длиной отвала, F_ст = L_отвh=3,72*0,16=0,6 м² (длина отвала L_отв=3,72 м; наибольшая глубина резания (толщина стружки) h= 0,25H_отв=0,25*0,62=0,16 м; высота отвала H_отв=0,62 м).

2) Сопротивление перемещению призмы грунта

W₂ = м₂ G_пр sinц/K_p= 0,5*11*sin65° /1,2 = 4,3 кН,

где м₂ - коэффициент внутреннего трения грунта, м₂= 0,5;

G_пр - вес призмы грунта перед отвалом, G_пр =г_грgV_пр=1800*9,81*0,62= =10948 Н ? 11 кН;

здесь г_гр - плотность грунта, г_гр = 1800 кг/м³;

g - ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с²;

V_пр - объем призмы перед отвалом с учетом, что часть длины ножа погружена в грунт для резания,

где К_р - коэффициент разрыхления грунта, К_р=1,2;

h - толщина стружки, h = 0,16 м;

д - угол естественного откоса грунта, д= 40°.

3) Сопротивление перемещению стружки грунта вверх по отвалу

W₃ = м₁ G_пр cos²ц*sinц = 0,9*3,4*соs²50°*sin65° = 1,2 кН,

где м₁ - коэффициент трения грунта по отвалу, м₁=0,9;

б - угол резания ножа, б=50°.

4) Сопротивление перемещению стружки грунта вдоль по отвалу

W₄ =м₁ м₂ G_пр cosц = 0,9*0,5*3,4 соs 65° = 0,5 кН.

5) Сопротивление перекатыванию колес

W₅ =G cosв [(1-a)f+a м₁] = 105,3 соs 0° [(1 - 0,25) 0,05 + 0,25*0,9] = 27,6 кН,

где в - угол подъема участка работы в направлении движения, в= 0°;

f - коэффициент сопротивления качению на колесах, для пневмоколесного хода f=0,05;

а - коэффициент, учитывающий часть силы тяжести, воспринимаемой отвалом, а= 0,25.

6) Сопротивление от преодоления подъема

W₆ =G sini = 105,3*sin0^о = 0,

где G - вес автогрейдера, G=105,3 кН;

i - уклон местности, принимают равным 0°.

Сопротивление от сил инерции W₇ считают равными 0, так как принимают, что движение автогрейдера происходит без ускорения и без переключения скоростей, т.е. при установленном движении. Тогда полное сопротивление:

УW =W₁ + W₂ + W₃ + W₄ + W₅ + W₆ + W₇=

= 9 + 4,3 + 1,2 + 0,5 + 27,6 + 0 + 0 = 42,6 кН.

Проверим, соблюдаются ли условия УW = 42,6 кН < Т_н = 61,6 кН и УW= 42,6 кН < Т_ц= 47,4 кН. Условия соблюдаются, значит автогрейдер подходит.