книги / Устройство автогрейдера и расчёт рабочего оборудования

Рис. 9. Схема сил, действующих на шаровой шарнир тяговой рамы во втором расчетном положении

Схема нагружения основной рамы во втором расчетном положении показана на рис. 10. Точкой Е на схеме обозначена условная точка прило­ жения динамической нагрузки от масс, приходящихся на задние мосты. Координаты К для точки Е определяют из соотношения

К = - ^ { Н - г с).

G2

Рис. 10. Схема нагружения основной рамы во втором расчетном положении

Точкой приложения суммарной силы тяги Х2 и реакции Z2 является средняя точка Ог условной оси задних мостов. В такой же средней точке О] оси переднего моста приложены реакция и динамическая нагрузка от масс, приходящихся на передний мост. Силовые факторы, воздействую­ щие на раму, подсчитывают с помощью формул (8)—(19), после чего опре­ деляют изгибающие моменты, возникающие в опасном сечении I-I по формулам (2)-(7).

Рис. 12. Схема сил для расчета тяговой рамы

Схема нагружения автогрейдера при расчете тяговой рамы показана на рис. 12. На конце режущей кромки О ножа отвала действуют усилия Рх, Ру и Pz. Экспериментально установлено, что наибольшее влияние на проч­ ность тяговой рамы оказывают усилия Рх и Р2. Поэтому рассмотрим слу­ чай, когда автогрейдер находится на горизонтальной площадке, так как при этом указанные усилия достигают максимальных величин. В условных точках 0*2 и 0 "2 задних мостов действуют вертикальные реакции Z2„ и Z2jl и силы тяги Х2п и Х2л. Кроме того, на задних мостах за счет упора боковых поверхностей шин в грунт возникает боковая реакция Y2 (на создание ее усилий сцепление не расходуется). Передним мостом воспринимается бо­ ковая реакция Y\ но пределу сцепления. В точках 0 'i и О"] действуют ре­ акции Zlnn Z ln.B центре тяжести автогрейдера сосредотачивается сила его веса G и равнодействующая инерционных сил Рщ, подсчитываемая по

формуле (1). Используя выражения (20) и (21) и схемы рис. 11, 12, полу­ чаем:

Рц= (*д ” 1) ®пшх ^2)

рх = P ; + FCOSY = P; ( I + H,),

Pz = P'z - F s i n y = Px ( c tg y - ^ t g y j .

С помощью последних двух уравнений находят Рх\

М 1 + ^ )

р х = ctg у “ М- j tg Y (23)

Составив уравнения равновесия, получают выражения для определе­ ния неизвестных сил:

гДе Ф б max - максимальный коэффициент бокового сдвига, ср б,) max = 0П^тах +/(зд е с ь /- коэффициент сопротивления перекатыванию).

Рис. 13. Схема сил, действующих на шаровой шарнир при расчете тяговой рамы

Заменяя шаршф О^равновёликои системой 'сшх'^тТ^ПГ^Т’ШЖт) рассматривать тяговую раму как консольную балку с местом заделки в плоскости Q . Максимальные нагрузки будут в месте заделки, т.е. в сече­ нии I-I с наибольшим плечом п. На это сечение будут воздействовать из­ гибающий момент М \ = Z4 п, изгибающий момент М гн= Y^n и растяги­ вающее усилие Х4.

Задаваясь параметрами и типом сечения (см. рис. 7 и форму­ лы (2)—(7))э определяют возникающие в нем напряжения:

Второерасчетное положение тяговой рамы соответствует случаю на­ гружения автогрейдера случайной нагрузкой, рассмотренному выше, при определении силовых факторов, действующих на основную раму.

Расчет отвала

Расчет отвала можно производить, рассматривая случай нагружения его максимальной реакцией грунта РХУприложенной к концу отвала, нахо­ дящегося в положении наибольшего выноса в сторону относительно кронштейнов (рис. 14). При этом считают, что сила Рх действует по оси

симметрии отвала, изгибая его в горизонтальной плоскости, и пренебрега­ ют напряжениями, возникающими в нем от кручения. Таким образом, рас­ чет отвала сводится к расчету его на изгиб как консоли.

О

О

Рис. 14. Схема сил для расчета отвала

В опасном сечении I-I изгибающий момент

Mu =Px l0i

где /о - длина консольного конца отвала при его максимальном боковом смещении относительно кронштейнов, м.

Под действием силы Рх в волокнах части сечения, расположенной справа от нейтральной линии 0 0 , возникнут напряжения растяжения, а в волокнах части, расположенной слева, - напряжения сжатия.

Для определения моментов сопротивления зоны растяжения сечения Wp и зоны сжатия WcyKнеобходимо определить расположение нейтральной линии 0 0 сечения. Это расположение определяется расстояниями а и b от нейтральной линии до крайних точек сечения (в мм):

где RQ- средний радиус кривизны сечения отвала, мм;

где 5 - толщина отвала, мм.

Тогда моменты сопротивления зон растяжения и сжатия сечения опреде­ ляют по формуле

Wp= Ла, WCJK=J/b,

Нормальные напряжения (в МПа): в растянутых волокнах

Gp- M J Wpj

в сжатых

^сж = М» / РГСЖ.

Полученные напряжения необходимо сравнить с допускаемыми и убедиться, что они не превышают их.

РАСЧЕТ МЕХАНИЗМОВ УПРАВЛЕНИЯ РАБОЧИМ ОБОРУДОВАНИЕМ АВТОГРЕЙДЕРА

У современных автогрейдеров может быть от 5 до 15 различных механизмов управления: механизмы подъема и опускания правой и левой стороны отвала, подъема и опускания кирковщика, отвала бульдозера, по­ ворота отвала в горизонтальной плоскости, выноса отвала в сторону, на­ клона управляемых колес, изменения угла резания ножа отвала (у тяжелых моделей), рулевого управления, включения муфт, тормозов, переключения передач и др.

Современные автогрейдеры оснащаются также аппаратурой для авто­ матического управления отвалом. Наибольшее распространение получили гидросистемы управления с большим количеством независимо действую­ щих гидроцилиндров (от 3 до 10) и одного гидромотора для поворота от­ вала в горизонтальной плоскости.

Наиболее нагруженным механизмом управления автогрейдера являет­ ся механизм подъема и опускания отвала. Поэтому передаваемая системой управления мощность определяется в основном параметрами операции подъема отвала.

Обычно мощность подъемного механизма составляет примерно 10 25 % мощности основного двигателя автогрейдера.

Скорость вертикального перемещения отвала автогрейдеров составля­ ет примерно 15 18 см/с. При введении автоматических устройств, обес­ печивающих надлежащий профиль дороги, скорость подъема может быть увеличена. Скорости остальных рабочих операций (поворота отвала, выно­ са ножа и др.) выбирают из конструктивных соображений, и при их назна­ чении можно воспользоваться табл. 3.

Рассмотрим расчет механизмов подъема отвала, поворота отвала, из­ менения угла резания отвала, выдвижения отвала, выноса тяговой рамы в сторону.

Механизм подъёма отвала

Механизм подъёма отвала рассчитывается, исходя из сл^'дуюТцюГ предпосылок.

Рабочий ход механизма подъёма должен обеспечивать заданную глу­ бину копания, возможность полного выглубления отвала и удовлетворять условиям проходимости автогрейдера в транспортном положении. Усилие подъёма определяется в соответствии с расчётной схемой (рис. 15).

Рис. 15. Схема для определения усилия подъёма отвала

Для определения величины подъемного усилия Sn принимается сле­ дующее расчетное положение: отвал заглублен одной стороной, произво­ дится подъем заглубленного конца отвала; на отвал действует максималь­ ная горизонтальная составляющая реакции грунта Р\. При этом имеются