2. Расчет основных параметров скрепера

Главным параметром скреперов является вместимость ковша q_К. К основным параметрам ковша относят также его ширину В_К, высоту Н_К и длину L_К (рис. 1). С уменьшением высоты и длины ковша, увеличением ширины сопротивление грунта снижается. У скреперов с большой вместимостью ковша увеличивать ширину его невозможно по транспортным соображениям. Наиболее приемлемыми для определения внутренних размеров ковшей вместимостью 10< q_К > 25 м³ являются размеры, определяемые по формулам подобия:

где - длина днища,

- длина ковша поверху.

Рис. 1 - Основные параметры ковша скрепера

3. Тяговый расчет скрепера

Тяговый расчет скрепера производится при транспортном и тяговом режимах работы скрепера, при этом определяется сопротивления W, возникающие в конце процесса наполнения ковша.

где W_Д- сопротивление движению скрепера, кН;

W_Р- сопротивление резанью, кН;

W_Н- сопротивление наполнению ковша скрепера, кН;

W_П- сопротивление перемещению грунта или призмы волочения, кН.

Сопротивление движению скрепера

где - вес скрепера, кН

- вес грунта, кН

f – коэффициент перемещения, f =0,1, [2]

где m – эксплуатационная масса скрепера, т

где γ - объемная масса грунта, γ=1,6 т/м³

к_Н – коэффициент наполнения, к_Н = 0,9

к_Р - удельное сопротивление резанью грунта

, кН

, кН

, кН

Сопротивление резанию

где к₁ - удельное сопротивление резанию грунта,

в – ширина отвала, м

h – толщина стружки, м

, кН

Сопротивление наполнению ковша скрепера

где W′_H – сопротивление силы тяжести грунта, поступающего в ковш, кН

W″_H – сопротивление трению грунта в ковш, кН

где χ – коэффициент, учитывающий внутреннее трение, χ=0,4

, кН

, кН

, кН

Сопротивление перемещению грунта или призмы волочения

где у - коэффициент объема призмы волочения перед заслонкой

μ₂ – коэффициент трения грунта

, кН

, кН

Для самоходного скрепера при работе без толкача необходимо, чтобы окружная сила на ведущих колесах была равна или несколько превышала суммарное сопротивление

, кН

Условие выполняется. Суммарное сопротивление преодолевается тяговым усилием.

4. Расчет мощности привода базовой машины

Мощность привода базовой машины N можно рассчитать по суммарным сопротивлениям

, кВт

где v- скорость движения машины, км/ч;

η- механический КПД машины, η=0,8..0,9

,кВт

В нашем тягаче БелАЗ-531 установлен двигатель, с мощностью 360 кВт.

4. Проверка скрепера на устойчивость

В значительной степени безопасность скрепера зависит от его устойчивости. Скрепер при работе испытывает ассиметрично приложенные нагрузки, преодолевает значительные и поперечные уклоны, работает в тяжелых грунтовых условиях. Действие перечисленных факторов может привести к опрокидыванию скрепера либо к его остановке из-за недостаточного сцепления ведущих колес с грунтом ввиду перераспределения нагрузок между осями. С увеличением угла α (рис. 2) уменьшается нагрузка на ведущие колеса. Максимальное тяговое усилие Т_max при движении на подъем характеризуется углом φ_СЦ при условии сохранения сцепления ведущих колес с грунтом:

где R – реакция грунта на ведущих колесах

где L_M – база скрепера

, кН

Необходимое для движения скрепера тяговое усилие

где f – коэффициент сопротивления передвижению скрепера

, кН

Предельный угол подъема определяем следующим образом:

Предельный угол подъема α_МАХ=15˚

Рис. 2 - Схема для определения устойчивости по сцеплению

Устойчивость на повороте проверяется при движении по косогору (рис. 3). Появляющаяся в этом случае сила инерции способствует опрокидыванию скрепера:

где r_п – радиус поворота, м

ν – скорость движения скрепера,

кН

Уравнение моментов относительно точки А

Из этого уравнения можно найти предельное значение либо угла при известной скорости, либо скорости при заданном косогоре, на которых устойчивость не теряется

м/с

Рис. 3 - Схема для определения поперечной устойчивости