4. Расчет производительности скрепера

Длина участка заполнения ковша:

где k_H – коэффициент наполнения ковша,

k_ПР – коэффициент, учитывающий наличие призмы волочения

k_P – коэффициент разрыхления грунта

, м

Время, затрачиваемое на заполнение ковша:

где k_g - коэффициент, учитывающий время движения скрепера без копания

, сек

Продолжительность движения груженого и порожнего скрепера:

где ℓ - длина участка

k_y – коэффициент условий работы

, сек

, сек

Требуемое тяговое усилие:

, кН

Длина участка разгрузки зависит от толщины отсыпаемого слоя грунта:

, м

Время на разгрузку:

где ν_Р – скорость движения при разгрузке

, сек

Продолжительность рабочего цикла:

,

где t_пов – время, затрачиваемое на повороты

сек

Сменная эксплуатационная производительность:

где Т_СМ – время смены

м³/ч

4. Расчет на прочность

Определение внешних сил и расчет на прочность узлов и деталей проводят для положений скрепера, соответствующих наибольшей нагрузке при нормальной эксплуатации.

Анализ работы скрепера позволяет установить основные положения для транспортного режима груженого скрепера и для режима копания.

Конец заполнения и начало подъема ковша. При расчете скрепера в таком положении конца резания грунта и наполнения ковша принято, что скрепер движется равномерно по горизонтальной поверхности. При этом коэффициент динамики k_д=1. На рис. 4 показана схема сил, действующих на скрепер со всеми ведущими колесами.

Рис. 4 – Схема сил, действующих на скрепер в конце заполнения и начале подъема ковша

На машину действуют активные силы – суммарные окружные силы Р_К1 и Р_К2 ведущих колес по осям, сила G тяжести скрепера с грузом. Реактивными являются вертикальные реакции R₁ и R₂ грунта на оси и силы P_f1 и P_f2 сопротивления движению передних и задних колес и вертикальная реакция R_В грунта на ноже скрепера.

Для упрощения расчета в конце наполнения ковша толщину стружки принимаем h = 0.

При определении окружных сил на ведущих колесах

где φ_мах – коэффициент сцепления.

Вертикальная реакция R_В грунта на нож при подъеме груженого ковша действует вниз. Её значение определяют по соотношению

,

где ψ = 0,37÷0,45.

Из уравнения суммы моментом относительно точки О и суммы проекций сил на оси Х и У, а также учитывая, что

, , , ,,

получим значения вертикальных реакций грунта на оси и сумму сил сопротивления резанию и наполнению ковша:

;

кН

кН

кН

Нагрузки для расчета отдельных узлов скрепера.

Для определения нагрузок, действующих от ковша на гидроцилиндры его подъема и тяговую раму, рассмотрим схему сил (рис. 5). В схеме принято, что усилие в гидроцилиндрах подъема ковша направлено вертикально. Искомые нагрузки:

;

;

кН

Проверим на прочность пальцевое соединение в месте крепления гидроцилиндра, поднимающего заслонку к проушине.

В пальцевом соединении действуют силы R_o H,

Условие прочности на срез:

где, - касательное напряжение, МПа,

i – количество площадей среза,

А_ср- площадь среза, мм²,

- допускаемое напряжение на срез,

Площадь среза А_ср, мм², определяется по формуле; [1]

где d – диаметр пальца, мм.

Допускаемое напряжение на срез , МПа, определяем по формуле

где - предел текучести, для стали 45 нормализованной= 409 МПа.

, МПа

, МПа

‹=123 МПа

Пальцевое соединение на срез прочно.

Условие прочности на смятие:

,

где - напряжение смятия, МПа,

А_см – площадь смятия, мм²;

[] - допускаемое напряжение при смятии, МПа, для стали 45 [] =150МПа. [3]

Площадь смятия А_см, мм², определяется по формуле:

А_см=d*δ

где, d – диаметр пальца, мм,

- ширина смятия, мм

А_см=50*35=1750 мм²

МПа ‹ МПа

Пальцевое соединение на смятие прочно.