Научная статья на тему 'Определение и анализ характера изменения силовых и энергетических параметров рабочего процесса землеройно-транспортных машин циклического действия'

Определение и анализ характера изменения силовых и энергетических параметров рабочего процесса землеройно-транспортных машин циклического действия Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
170
31
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СКРЕПЕР / КОПАННЯ ґРУНТУ / ЗМіННі СИЛОВі ТА ЕНЕРГЕТИЧНі ПАРАМЕТРИ / ЗАЛИШКОВА ПОТУЖНіСТЬ / ТЯГОВі ВЛАСТИВОСТі ХОДОВОГО ОБЛАДНАННЯ / іНТЕНСИФіКАЦіЯ РОБОЧОГО ПРОЦЕСУ / КОПАНИЕ ГРУНТА / ТЕКУЩИЕ СИЛОВЫЕ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ / ОСТАТОЧНАЯ МОЩНОСТЬ / ТЯГОВЫЕ СВОЙСТВА ХОДОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ / ИНТЕНСИФИКАЦИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА / DRAG SHOVEL / DIGGING OF SOIL / CURRENT POWER AND POWER PARAMETERS / REMAINING POWER / HAULING PROPERTIES OF WORKING EQUIPMENT / INTENSIFICATION OF WORKING PROCESS

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Хмара Л. А., Голубченко О. І.

Эффективность выполнения рабочего процесса землеройно-транспортной машиной по копанию грунта зависит от полной реализации мощности силового оборудования и тяговых свойств ходового оборудования во время выполнения этой операции. Наиболее эффективным будет режим копания, когда от его начала до конечной стадии силовое оборудование реализует номинальную мощность, а ходовое оборудование максимальный КПД, при котором буксование движителя не превышает определенное допустимое значение. Однако, для традиционных конструкций землеройно-транспортных машин циклического действия, таких как скрепер, бульдозер, реализовать эти условия трудно. Особенность процесса копания заключается в увеличении сопротивления копанию грунта от начальной стадии до конечной, когда максимально реализуются тяговые возможности машины. Поэтому расчет мощности силового оборудования учитывает силовые показатели машины на конечной стадии копания. Также в современных землеройнотранспортных машинах с целью повышения производительности приходится увеличивать транспортные скорости, которые требуют увеличения мощности двигателя, и она может превышать требуемую мощность для рабочего режима. Таким образом, нестационарность рабочего процесса приводит к неполному использованию мощности силового оборудования машины и вследствие этого появлению её остатков. Величина остатков мощности зависит от стадии копания грунта, его физико-механических свойств, условий взаимодействия ходового оборудования с поверхностью движения. Один из способов реализации избыточной мощности это использование её для привода интенсификаторов рабочего процесса землеройно-транспортных машин. Поэтому для эффективного выбора параметров интенсификатора, режимов его работы необходимо знать величину остатков мощности и характер её изменения во время копания грунта. Цель статьи разработка методики определения остаточной мощности силового оборудования землеройно-транспортной машины на примере самоходного скрепера, характера её изменения при копании грунта с учетом физико-механических характеристик грунта и условий взаимодействия ходового оборудования с поверхностью движения. Вывод. Предложена методика определения текущих силовых и энергетических параметров процесса копания грунта самоходным скрепером в зависимости от геометрических параметров ковша скрепера, условий его взаимодействия с грунтом, физико-механических свойств грунта и особенностей ходового оборудования. Установлена величина и характер изменения остаточной мощности силового оборудования при копании грунта, которую целесообразно использовать для интенсификации рабочего процесса скрепера. Для реализации тяговых свойств ходового оборудования землеройно-транспортной машины, снижения материалоемкости и энергоемкости интенсификатора целесообразно частично проводить интенсификацию рабочего процесса с использованием остаточной мощности двигателя.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

DETERMINATION AND ANALYSIS OF CHANGE POWER CHARACTER AND POWER PARAMETERS OF EARTHMOVING- TRANSPORT WORKING PROCESS MACHINES OF CYCLIC ACTION

Efficiency of implementation working process an earthmoving-transport machine on digging of soil depends on complete realization of power equipment and hauling properties working equipment during implementation this operation. Most effective will be the mode of digging when from his beginning to the final stage a power equipment will realize nominal power, and working equipment maximal KKD at that skidding of mover does not exceed the defined possible value. However, for the traditional constructions of earthmoving-transport machines cyclic action, for such, as a drag shovel, bulldozer, realizing these terms is heavy. The feature of process digging consists in the increase of resistance to digging soil from the ego of the initial stage to eventual when hauling possibilities of machine will be maximally realized. Therefore the calculation of power equipment takes into account the power indexes of machine on the final stage of digging. Thus the unstationarity of working process results in the under exploitation of power equipment machine and hereupon appearance her bits and pieces. The size of bits and pieces power depends on the stage digging of soil, his physical and mechanical properties, terms cooperation of working equipment with the surface of motion. One of methods realization surplus power, this use it for the drive intensifiers working process of earthmoving-transport machines. Therefore for the effective choice parameters of intensifier, his office hours it is necessary to know the size of bits and pieces of power and character her change during digging of soil. The purpose of the article. Development of methodology determination remaining power equipment an earthmoving-transport machine on the example self-propelled drags hovel, character her change at digging of soiltaking into account physical and mechanical properties of soil and terms cooperation working equipment with the surface of motion. Conclusion. Methodology of determination current power and power parameters process digging of soil depending on the geometrical parameters scoop drag shovel, terms his cooperating with soil, physical and mechanical properties of soil and features working equipment a self-propelled drags hovel is offered. A size and character of change remaining power equipment are set at digging of soil, that it is expedient to use for intensification of working process drags hovel.

Текст научной работы на тему «Определение и анализ характера изменения силовых и энергетических параметров рабочего процесса землеройно-транспортных машин циклического действия»

УДК 621.878

ВИЗНАЧЕННЯ ТА АНАЛ1З ХАРАКТЕРУ ЗМ1НИ СИЛОВИХ ТА ЕНЕРГЕТИЧНИХ ПАРАМЕТР1В РОБОЧОГО ПРОЦЕСУ ЗЕМЛЕРИЙНО-ТРАНСПОРТНО? МАШИНИ ЦИКЛ1ЧНО1 Д11

ХМАРА Л. А.1, д-р техн. наук, проф.,

2*

ГОЛУБЧЕНКО О. I. , канд. техн. наук, доц.

'Кафедра 6уд1вельних i дорожнiх машин, Державний вищий навчальний заклад «Придншровська державна академш будiвництва та архггектури», вул. Чернишевського, 24-а, Дтпро, 49600, Укра!на, тел. +38 (093) 267-03-86, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0003-3050-9302.

2 Кафедра будгвельних i дорожтх машин, Державний вищий навчальний заклад «Придншровська державна академгя будгвництва та архггектури», вул. Чернишевського, 24-а, Дтпро, 49600, Укра!на, тел. +38 (050) 514-61-02, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0003-2971-1263.

Анотащя. Постановка проблеми. Ефектившсть виконання робочого процесу землерийно-транспортною машиною для копання грунту залежить вГд повно! реалГзацП потужносл силового обладнання та тягових характеристик ходового обладнання пгд час виконання цге! операцп. Найбшьш ефективним буде режим копання грунту, коли вГд його початку до шнцево! стадп силове обладнання реалГзуе номшальну потужшсть, а ходове обладнання - максимальний тяговий ККД, за якого буксування рушГя не перевищуе певне допустиме значення. Однак для традицшних конструкцш землерийно-транспортних машин циктчно! ди, таких як скрепер, бульдозер, реалГзувати щ умови важко. ОсобливГсть процесу копання полягае у зростанш опору копанню грунту вГд його початково! стадп до кшцево!, коли максимально реалГзуються тяговГ властивосп машини. Тому розрахунок потужносп силового обладнання враховуе тяговГ показники машини на кгнцевш стадй копання. Також у сучасних землерийно-транспортних машин з метою тдвищення продуктивносп даводиться збГльшувати транспорты швидкосл, що потребуе збшьшення потужносп двигуна i вона може перевищувати потрГбну потужшсть для робочого режиму. Таким чином, нестацюнаршсть робочого процесу спричинюе неповне використання потужносп силового обладнання машини i внаслгдок цього появу !! залишкгв. Величина залишкгв потужносл залежить вгд стадй копання грунту, його фiзико-механiчних властивостей, умов взаемодп ходового обладнання з поверхнею руху. Один гз засобiв реалiзацi! залишково! потужносп - це використання и для приводу iнтенсифiкаторiв робочого процесу землерийно-транспортних машин. Тому для ефективного вибору параметрiв штенсифшатора, режимiв його роботи потрг6но знати величину залишково! потужносп та характер !! змши пгд час копання грунту. Мета cmammi - розроблення методики визначення залишково! потужносп силового обладнання землерийно-транспортно! машини на прикидг самоходного скрепера, характеру !! змши пгд час копання грунту з урахуванням фiзико-механiчних характеристик грунту та умов взаемодп ходового обладнання з поверхнею руху. Висновок. Запропоновано методику визначення змшних силових та енергетичних параметрiв процесу копання грунту самохщним скрепером залежно вгд геометричних параметрiв ковша скрепера, умов взаемодп його з грунтом, фiзико-механiчних властивостей грунту та особливостей ходового обладнання. Встановлено величину та характер змши залишково! потужносп силового обладнання тд час копання грунту, яку доцшьно використовувати для iнтенсифiкацi! робочого процесу скрепера. Для реалiзацi! тягових властивостей ходового обладнання землерийно-транспортно! машини, зниження матерiалоемностi та енергоемностi iнтенсифiкатора доцшьно частково виконувати iнтенсифiкацiю робочого процесу з використанням залишково! потужносл двигуна.

Ключов1 слова: скрепер; копання Грунту; змтт cunoei та енергетичт параметри; залишкова потужтсть; тяговi enacmueocmi ходового обладнання; ттенсифжащя робочого процесу

ОПРЕДЕЛЕНИЕ И АНАЛИЗ ХАРАКТЕРА ИЗМЕНЕНИЯ СИЛОВЫХ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ЗЕМЛЕРОЙНО-ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН ЦИКЛИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ

ХМАРА Л. А.1, д-р техн. наук, проф.

2*

ГОЛУБЧЕНКО О. I. , канд. техн. наук, доц.

*Кафедра строительных и дорожных машин, Государственное высшее учебное заведение «Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры», ул. Чернышевского, 24-а, Днипро, 49600, Украина, тел. +38 (093) 267-03-86, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0003-3050-9302.

2 Кафедра строительных и дорожных машин, Государственное высшее учебное заведение «Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры», ул. Чернышевского, 24-а, Днипро, 49600, Украина, тел. +38 (050) 514-61-02, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0003-2971-1263.

Аннотация. Постановка проблемы. Эффективность выполнения рабочего процесса землеройно-

транспортной машиной по копанию грунта зависит от полной реализации мощности силового оборудования и тяговых свойств ходового оборудования во время выполнения этой операции. Наиболее эффективным будет режим копания, когда от его начала до конечной стадии силовое оборудование реализует номинальную мощность, а ходовое оборудование - максимальный КПД, при котором буксование движителя не превышает определенное допустимое значение. Однако, для традиционных конструкций землеройно-транспортных машин циклического действия, таких как скрепер, бульдозер, реализовать эти условия трудно. Особенность процесса копания заключается в увеличении сопротивления копанию грунта от начальной стадии до конечной, когда максимально реализуются тяговые возможности машины. Поэтому расчет мощности силового оборудования учитывает силовые показатели машины на конечной стадии копания. Также в современных землеройно-транспортных машинах с целью повышения производительности приходится увеличивать транспортные скорости, которые требуют увеличения мощности двигателя, и она может превышать требуемую мощность для рабочего режима. Таким образом, нестационарность рабочего процесса приводит к неполному использованию мощности силового оборудования машины и вследствие этого появлению её остатков. Величина остатков мощности зависит от стадии копания грунта, его физико-механических свойств, условий взаимодействия ходового оборудования с поверхностью движения. Один из способов реализации избыточной мощности - это использование её для привода интенсификаторов рабочего процесса землеройно-транспортных машин. Поэтому для эффективного выбора параметров интенсификатора, режимов его работы необходимо знать величину остатков мощности и характер её изменения во время копания грунта. Цель статьи - разработка методики определения остаточной мощности силового оборудования землеройно-транспортной машины на примере самоходного скрепера, характера её изменения при копании грунта с учетом физико-механических характеристик грунта и условий взаимодействия ходового оборудования с поверхностью движения. Вывод. Предложена методика определения текущих силовых и энергетических параметров процесса копания грунта самоходным скрепером в зависимости от геометрических параметров ковша скрепера, условий его взаимодействия с грунтом, физико-механических свойств грунта и особенностей ходового оборудования. Установлена величина и характер изменения остаточной мощности силового оборудования при копании грунта, которую целесообразно использовать для интенсификации рабочего процесса скрепера. Для реализации тяговых свойств ходового оборудования землеройно-транспортной машины, снижения материалоемкости и энергоемкости интенсификатора целесообразно частично проводить интенсификацию рабочего процесса с использованием остаточной мощности двигателя.

Ключевые слова: скрепер; копание грунта; текущие силовые и энергетические параметры; остаточная мощность; тяговые свойства ходового оборудования; интенсификация рабочего процесса

DETERMINATION AND ANALYSIS OF CHANGE POWER CHARACTER AND POWER PARAMETERS OF EARTHMOVING-TRANSPORT WORKING PROCESS MACHINES OF CYCLIC ACTION

KHMARA L. A.1, Doctor of Technical Sciences, Professor. HOLUBCHENKO A. I.2*, Ph. D., Associate Professor.

'Department of Building and Traveling of machines (BTM), State Higher Educational Establishment (SHEE) «Pridneprovsk State Academy of Civil Engineering and Architecture», st. Chernyshevsky, 24-A, Dnipro, 49600, Ukraine, tel. +38 (093) 267-03-86, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0003-3050-9302.

2 Department of Building and Traveling of machines (BTM), State Higher Educational Establishment (SHEE) «Pridneprovsk State Academy of Civil Engineering and Architecture», st. Chernyshevsky, 24-A, Dnipro, 49600, Ukraine, tel. +38 (050) 514-61-02, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0003-2971-1263.

Summary. Raising of problem. Efficiency of implementation working process an earthmoving-transport machine on digging of soil depends on complete realization of power equipment and hauling properties working equipment during implementation this operation. Most effective will be the mode of digging when from his beginning to the final stage a power equipment will realize nominal power, and working equipment maximal KKD at that skidding of mover does not exceed the defined possible value. However, for the traditional constructions of earthmoving-transport machines cyclic action, for such, as a drag shovel, bulldozer, realizing these terms is heavy. The feature of process digging consists in the increase of resistance to digging soil from the ego of the initial stage to eventual when hauling possibilities of machine will be maximally realized. Therefore the calculation of power equipment takes into account the power indexes of machine on the final stage of digging. Thus the unstationarity of working process results in the under exploitation of power equipment machine and hereupon appearance her bits and pieces. The size of bits and pieces power depends on the stage digging of soil, his physical and mechanical properties, terms cooperation of working equipment with the surface of motion. One of methods realization surplus power, this use it for the drive intensifiers working process of earthmoving-transport machines. Therefore for the effective choice parameters of intensifier, his office hours it is necessary to know the size of bits and pieces of power and character her change during digging of soil. The purpose of the article. Development of methodology determination remaining power equipment an earthmoving-transport machine on the example self-propelled drags hovel, character her change at digging of soil

taking into account physical and mechanical properties of soil and terms cooperation working equipment with the surface of motion. Conclusion. Methodology of determination current power and power parameters process digging of soil depending on the geometrical parameters scoop drag shovel, terms his cooperating with soil, physical and mechanical properties of soil and features working equipment a self-propelled drags hovel is offered. A size and character of change remaining power equipment are set at digging of soil, that it is expedient to use for intensification of working process drags hovel.

Keywords: drag shovel; digging of soil; current power and power parameters; remaining power; hauling properties of working equipment; intensification of working process

Постановка проблеми. Один iз шляхiв тдвищення ефективносп землерийно! техшки - використання iнтенсифiкаторiв робочого процесу, яю дозволять знизити загальний отр копанню грунту, збшьшити об'ем грунту в ковшi скрепера або у призмi волочшня перед вщвалом бульдозера. Найбшьш практичну реалiзацiю отримали на машинах для земляних роб^ мехашчш штенсифшатори у виглядi гвинтових та шнекових завантажувачiв, елеваторiв, метальниюв тощо. Кожна конструкщя штенсифшатора мае привщш двигуни, якi отримують енерпю вiд силового обладнання базово! машини. Вибираючи рацiональнi параметри iнтенсифiкатора та режимiв його роботи, потрiбно знати частку вшьно! потужностi машини, яка залишаеться пiсля реалiзащi тягових властивостей ходового обладнання тд час процесу копання з максимальним тяговим ККД.

Анал1з публ1кац1й. Конструкцiям iнтенсифiкаторiв та вибору !х параметрiв присвяченi пращ [1-5]. Переважно в них розглядаються та дослщжуються технiчнi рiшення iнтенсифiкаторiв, у яких грунт транспортуеться у порожнину ковша або призму волочшня тсля рiзальноi системи у повному об'емь Такий режим роботи штенсифшатора потребуе значного вiдбору потужностi двигуна базово! машини, збiльшуе масу штенсифшатора, не дае ефективно реалiзувати тягово-зчшш властивостi землерийно-транспортно! машини у цшому.

Виклад основного матер1алу. Робочий процес копання грунту землерийно-транспортною машиною, наприклад скрепером, здшснюеться на тяговому режима Його особливють -наявнiсть високого опору при взаемодп робочого обладнання з грунтом,

необхiднiсть долання опору коченню ходового обладнання, опору руху на пiдйом, наявнiсть витрат потужностi на буксування колюних рушпв, необхiднiсть долання сил шерцп.

Однак перелiченi силовi та енергетичнi параметри робочого процесу е змшними пiд час копання грунту i залежать вiд поточного об'ему грунту в ковшь Тобто, щоб знати характер змiни вказаних параметрiв робочого процесу скрепера, потрiбно встановити залежнiсть об'ему грунту в ковшi вiд шляху копання.

Розглянемо поточний процес заповнення ковша скрепера зпдно з розрахунковою схемою на рисунку 1. Зрiзаний об'ем грунту на вiдстанi L розподiляеться таким чином: V - об'ем грунту в основнш частиш ковша; V2 -об'ем пласта грунту, що пiдiймаеться вiд рiзального ножа ковша; V3 - об'ем грунту в порожниш передньо! заслшки; Упр -

об'ем призми волочшня перед передньою заслiнкою.

Об'ем V дорiвнюе: при H < Ьк • tgp V = 0,5 • B • H2 • ^р; (1) при H > Ьк • tgp V = 0,5B(2H - Ь^р) • Ь , (2) де B - ширина ковша; Н - поточне значення висоти грунту у ковшц Ьк -довжина ковша; Ь - поточне значення шляху копання; р - кут зовшшнього тертя грунту.

Об'ем У2 дорiвнюе:

У2 = В • а • Н, (3)

де а = К¥- Ь - ширина основи пласта

V

Грунту, що tgaP + tgv

рухаеться у ковш1;

а,

tgap ■ tgV

кут р1зання Грунту;

п

V-Т

-— - кут

зсуву Грунту.

Об'ем У3 дор1внюе:

У3 =

0,5 • Н • В • 008а3 • 008р 8т(а3 + р)

Н3

призми волоч1ння дор1внюе:

Н2 • В Упр = 0,75 —пр-,

пр

(4)

(5)

де «3 = аг^—- .

Ь3

Зпдно з дослщженням [9], об'ем

де Н-р = 0,41 • Н волочшня.

висота призми

Рис. 1. Розрахункова схема поточного процесу копання Грунту та заповнення ковша скрепера

Загальний об'ем Грунту у ковш1 та призми волочшня складае: при Н < Ьк • tgр

ЕУ = 0,5 • ВН2

1,252 • ^р +

008«3 • 008р

8т(а3 + р)

+ В • а • к; при Н > ЬК • tgр ЕУ = 0,5 • В[(2Н - Ь^р) + 2аН ]

0,5008Я3008р + Н2 В • —-3-— + 0,126<^р

+

(6)

(7)

(8)

8т(а3 + р)

З шшого боку:

Е У = Кр • В • к • Ь

де к - глибина р1зання Грунту; Кр

коеф1щент розпушення Грунту; Ь -поточне значення шляху копання.

З р1вностей (5), (6), (7) та (8) можна отримати р1вняння для визначення поточного значення висоти Н Грунту в

ковш1 залежно вщ геометричних параметр1в ковша, шляху Ь, глибини копання к та кута внутр1шнього тертя Грунту р.

Р1вняння мае вигляд:

41 • Н + д2 • Н - д3 = 0 .

де при Н < Ьк • tgр

41 = 0,5

1,252 • ^р +

008 «3 • 008 р

8т(а3 + р)

42 = а; 43 = Кр •к •Ь;

при Н > Ьк • tgр 0,500Ба3 • 00Бр

4 =

¿т(аъ + р)

■ + 0,126 • ^р;

42 = ьк + а;

(9)

(10)

(11) (12)

(13)

(14)

43 = 0,5 • Ь2к • tgр + Кр • к • Ь. (15) З р1вняння (9) поточне значення висоти

H =■

(16)

грунту у ковшi скрепера:

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

У<?22 - 4 • 4 • Чз - 42 2 • Ч

Отр, який виникае тд час роботи землерийно-транспортно! машини у процес копання грунту, долаеться коловою силою Рк рушiя ходового обладнання.

Так, у робочому процес самохiдного скрепера сила Рк витрачаеться на долання сили опору копанню грунту Жк, опору руху ходового обладнання Wf, опору руху на тдйом вiд ухилу шляху Wh. Сили Wк, Wf, Wh залежать вiд поточного шляху копання Ь, тобто Wк(Ь), Wf (Ь) та Wh(Ь), i тодi колова сила:

Рк (Ь) = Wк (Ь) + Wf (Ь) + Wh(Ь) - Wiн (Ь), (17) де Wiн (Ь) - додаткова сила тяги, яка створюеться силами шерцп при поступовому вповшьненому руху машини.

Дшсна швидкiсть руху машини дорiвнюе:

Уд = Ут-[1 -5(Ь)}, (18)

де 3(ь ) - коефщент буксування, який залежить вiд колово! сили Рк (Ь) на руши ходового обладнання машини,

вертикального навантаження на них G1 (Ь), теоретично! швидкостi Ут руху скрепера пiд час копання грунту та фiзико-механiчних властивостей грунту поверхш руху ходового обладнання.

Згiдно з дослщженням [7], коефiцiент буксування для пневмоколюного ходового обладнання визначаеться наступною формулою:

^ Рк (Ь)

S(L) = лШ + B

Gi(L)

Gi( L)

(19)

де А, В, п - коефiцiенти, що залежать вiд типу шин, тиску пов^я та грунтових умов [7].

Для самохщних скреперiв

навантаження на привщш рушГ! ходового обладнання базово! машини складае: для порожнього скрепера ^ = (0,6...0,7)G0; для завантаженого - G1 = (0,45...0,50)G, де G0

загальна вага порожнього скрепера; G загальна вага скрепера разом iз грунтом у ковшi [7; 10].

Для визначення горизонтально! складово! опору копанню грунту ковшем скрепера приймаемо анал^ичну залежнiсть [6], яка мае такий вигляд:

Wé (L) = ла• A • B • h + е..

2

1 + i

А,

• ctgp +

K

тр

Kw 'р

+ 2 • Л3•t •h

2 H

Ур • g • eos p^ tgp •— + yp • g •H

/• g • h

+ е.

V

h

1 + ± А3

• ctgP

+

B • H

пр

+ Ур • g •cos p—2 '

де ла= 1 + ctgap • tgS ;

(20)

A =

1 - sin p • sin 2a

p .

Л3 =

1 - sin p

cosS • (cosS + i¡ sin2 p- sin2S)

1 - sin p

(

x exp

S + arcsin

. sinS

Л

sin p

■tgp;

B - ширина ковша; h - глибина копання; С. - зчеплення грунту з незруйнованою структурою; t - товщина б1чних п1др1зальних нож1в; Hпр - висота

призми волочшня; S - кут зовшшнього тертя грунту; ар - кут р1зання грунту; Ктр

- коеф1ц1ент, що враховуе вплив опор1в на б1чних поверхнях пласта грунту, Ктр =

1,1.1,2.

Оп1р коченню ходового обладнання: Wf (L) = f •[Go + тр (L) • g ]• cosa, (21)

де f - коеф1ц1ент опору коченню ходового обладнання; тгр (L) - поточне

значення маси грунту у ковш1 скрепера; а

- кут ухилу шляху.

Отр руху на тдйом:

Wh (L) = [Go + тгр (L) • g ] • sin a. (22)

Додаткова сила тяги, яка створюеться силами шерцп:

+

+

2

2

X

ж;(Ь)=К + тъ(Щ

ЛУ,

(23)

де ЛУд - змша дшсно! швидкосп скрепера на визначеному штервал! шляху копання; Лг - час руху скрепера на визначеному штервал!.

Сумарна потужшсть I N, яка тдводиться до рушив ходового обладнання землерийно-транспортно! машини з мехашчною трансмюею тд час копання грунту, дор1внюе:

IN = К; + N + Н8 + Nк + N0

(24)

де Nf - потужшсть, яка витрачаеться

на долання опору коченню ходового обладнання; Nh - потужшсть, яка витрачаеться на долання опору тдйому шляху; Ns - потужшсть, яка витрачаеться на буксування рушив ходового обладнання; Nк - потужшсть, яка витрачаеться на долання опору копанню грунту; N0 - потужшсть на привщ

Кр. р«-кН

м~ Щ.кН НкВт

76543' 2-I

605040302010-

пот-то-80604020-

О

2

системи керування тд час копання.

Складов! потужносп у р1внянш (24) визначаються наступними залежностями:

(25)

Nf = ^ (Ь) • Гд; N = (Ь) •Уд; ^ = Рк (Ь) • (Ут - Уд); N = [Ък(Ь) -Ж1Н(Ь)]•Уд;

(26)

(27)

(28)

Потужшсть N0 у таких землерийно-транспортних машинах як бульдозер, скрепер витрачаеться короткочасно тд час змши положення робочого обладнання 1 тому для визначення залишково! потужносп приймаемо N0 = 0.

Поточне значення залишково! потужносп:

Л = N •г1м-IN, (29)

де Nе - ефективна потужшсть

силового обладнання машини; приводу ходового обладнання.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

8К,% цТ.%

ККД

N,=12 8,7 кВт Р*

4

К X

ЕМ Лт

ю

14 -

12 -

10 ■50

8 ■40

6 ■30

4 -20

2 .10

12

14

4 6 8 1,м

Рис. 2. Характер змти силових та енергетичних параметргв робочого процесу самохгдного скрепера ДЗ

87-1 тд час копання Грунту

Розглянемо визначення силових та енергетичних параметр1в робочого процесу землерийно-транспортно! машини на приклад! самохщного скрепера ДЗ-87-1 за таких вихщних даних [11]: базова

машина Т-150К; скрепера емюсть

пневмоколюний трактор загальна маса порожнього

т0 = 12800 кг;

геометрична ковша q = 4,5 м3, ефективна

потужшсть

двигуна

N = 128,7 кВт;

теоретична швидюсть руху на перш1и передач1 Vm = 0,93 м/с; глибина копання грунту h = 0,135 м; геометричш параметри

ковша: Ьк = 1,0 м; Ь3 = 0,6 м; Н3 = 1,125 м; В = 2,43 м; / = 20 мм; ар = 350; коефщенти

А = 0,09; В = 1,5; п = 8; фiзико-механiчнi властивостi грунту: тип грунту - суглинок друго! категорп Суд = 6-8; кут

внутрiшнього тертя р = 37 ; кут зовшшнього тертя 5 =270; зчеплення Ск = 0,085 МПа; щшьшсть грунту у природному сташ у = 2000 кг/м3, у розпушеному станi

3

Гр = 1800 кг/м3.

Характер змши силових та енергетичних параметр1в робочого процесу скрепера ДЗ-87-1 тд час копання наведено на рисунку 2.

Анал1з змши змшних параметр1в процесу копання грунту скрепером ДЗ-87-1 дозволяе визначити залежшсть вшьно!' потужносп силового обладнання, як1 складають на початку робочого процесу до 63 %, а в кшщ - до 35 % вщ номшально! потужносп силового обладнання базово'1 машини. При цьому значення коефщ1ента буксування ¿>к < 10% , а тяговий ККД не перевищуе 35 %, що свщчить про неповне використання потужносп силового обладнання.

Визначений резерв потужносп можна використати для штенсиф1кацп робочого процесу скрепера з метою збшьшення

продуктивност1 земляних роб1т. Режим роботи 1нтенсиф1катора повинен бути змшним, б1льше завантажуватися на початковш стадИ' з подальшим зменшенням потужност1.

Реал1зувати так1 умови дозволяють механ1чн1 1нтенсиф1катори у вигляд1 гвинтових та шнекових завантажувач1в, р1зально-метальних пристро'1'в, як1 в першу чергу ефективно заповнюють задню частину ковша, допомагають п1дйому грунту в1д р1зально'1 системи у внутр1шню порожнину ковша.

Висновок. Запропоновано методику визначення зимшних силових та енергетичних параметр1в процесу копання грунту самохщним скрепером залежно в1д геометричних параметр1в ковша скрепера, умов взаемодп його з грунтом, ф1зико-мехашчних властивостей грунту та особливостей ходового обладнання.

Встановлено величину та характер зм1ни залишково'1 потужност1 силового обладнання п1д час копання грунту, яку доцшьно використовувати для

штенсифкацп робочого процесу скрепера.

Для реал1зацп тягових властивостей ходового обладнання землерийно-транспортно'1 машини, зниження матер1алоемност1 та енергоемносп 1нтенсиф1катора доц1льно частково виконувати штенсиф1кащю робочого процесу з використанням залишково'1 потужност1 двигуна.

об'ему грунту в ковшi i вiдповiдно

СПИСОК ВИКОРИСТАНО1 Л1ТЕРАТУРИ

1. Баловнев В. И. Интенсификация земляных работ в дорожном строительстве / В. И. Баловнев, Л. А. Хмара. -Москва : Транспорт, 1983. - 183 с.

2. Хмара Л. А. Модернизация и повышение производительности строительных машин / Л. А. Хмара, Н. П. Колесник, В. П. Станевский. - Киев : Буд1вельник, 1992. - 152 с.

3. Баловнев В. И. Интенсификация разработки грунтов в дорожном строительстве / Баловнев В. И., Хмара Л. А. - Москва : Транспорт, 1993. - 383 с.

4. Баловнев В. И. Дорожно-строительные машины с рабочими органами интенсифицирующего действия / В. И. Баловнев. - Москва : Машиностроение, 1981. - 223 с.

5. Современные скреперы с механизированной загрузкой : обзор. информ. / Баловнев В. И., Ронинсон Э. Г., Толмачев А. И., Хмара Л. А., Яркин А. А. - Москва, 1990. - Серия 2 : Дорожные машины, вып. 3. - 41 с.

6. Баловнев В. И. Моделирование процессов взаимодействия со средой рабочих органов дорожно-строительных машин / Баловнев В. И. - 2-е изд., перераб. - Москва : Машиностроение, 1994. - 432 с.

7. Ульянов Н. А. Теория самоходных колесных землеройно-транспортных машин / Н. А. Ульянов. - Москва : Машиностроение, 1969. - 520 с.

8. Федоров Д. И. Рабочие органы землеройных машин / Д. И. Федоров. - 2-е изд., перераб. и доп. - Москва : Машиностроение, 1990. - 368 с.

9. Артемьев К. А. Основы теории копания грунта скреперами / К. А. Артемьев. - Москва ; Свердловск : Машгиз, 1963. - 127 с.

10. Проектирование машин для земляных работ : учеб. пос. для вузов по спец. "Строит. и дор. машины и оборуд." / А. М. Холодов, В. К. Руднев, В. В. Ничке, Л. В. Назаров, Е. Н. Лысиков ; под ред. А. М. Холодова.

- Харьков : Вища шк., 1986. - 270 с.

11. Строительные машины : справочник : в 2 т. / под общ. ред. Э. И. Кузина. - Москва : Машиностроение, 1991.

- Т 1 : Машины для строительства промышленных, гражданских сооружений и дорог. - 496 с.

12. Машини для земляних робгг : тдручник / Л. А. Хмара, С. В. Кравець, М. П. Скоблюк, В. Г. Шктн, М. I. Дерев'янчук, В. М. Супонев ; за заг. ред. Л. А. Хмари, С. В. Кравця. - Харшв : Фавор, 2014. - 548 с.

REFERENCES

1. Balovnev V.I. and Khmara L.A. Intensifikaciya zemlyanyx rabot v dorozhnom stroitelstve [Intensification of earthmovings in road building]. Moskva: Transport, 1983, 384 p. (in Russian).

2. Khmara L.A., Kolisnyk M.P. and Stanevskyi V.P. Modernizatsiia ta pidvyshchennia produktyvnosti budivelnykh mashin [Modernisation and increase of the productivity of building machines]. Kyiv: Budivelnik, 1992, 152 p. (in Ukrainian).

3. Balovnev V.I. and Khmara L.A. Intensifikaciya razrabotki gruntov v dorozhnom stroitelstve [Intensification development of soils in road building]. Moskva: Transport, 1993, 383 p. (in Russian).

4. Balovnev V.I. Dorozhno-stroitelnye mashiny s rabochimi organami intensifitsiruyushchego dejstviya [Road-building

machines with the working organs of intensifying action]. Moskva: Mashinostroenie, 1981, 223 p. (in Russian).

5. Balovnev V.I., Roninson E.G., Tolmachev A.I., Khmara L.A. and Yarkin A.A. Sovremennye skrepery s mexanizirovannoj zagruzkoj [Modern dragshovels with the mechanized loading]. Seriya 2: Dorozhnye mashiny [Series 2: Road machines]. Мoskva, 1990, iss. 3, 41 p. (in Russian).

6. Balovnev V.I. Modelirovanie processov vzaimodeystviya so sredoj rabochix organov dorozhno-stroitelnyx mashin

[Processes modeling of interaction with the environment of working bodies of road-building machines]. Мoskva: Маshinostroenie, 1994, ed. 2, 432 p. (in Russian).

7. Ulyanov N.A. Teoriya samoxodnyx kolesnyx zemlerojno-transportnyx mashin [Theory of the self-propelled wheeled

earthmoving-transport machines]. Moskva: Mashinostroenie, 1969, 520 p. (in Russian).

8. Fedorov D.I. Rabochie organy zemlerojnyx mashin [Working organs of earthmovers]. Moskva: Mashinostroenie,

1983, ed. 2, 368 p. (in Russian).

9. Artem'ev K.A. Osnovy i teorii kopaniya grunta skreperami [Bases theory of digging soil with drag shovels]. Moskva, Sverdlovsk: Mashgiz, 1963, 128 p. (in Russian).

10. Xolodov A.M., Rudnev V.K., Nichke V.V., Nazarov L.V. and Lysikov I.N. Proektirovanie mashin dlya zemlyanyx rabot [Planning machines for earthmovings]. Kharkiv: Vischa shk., 1986, 272 p. (in Russian).

11. Kuzin E.I. Stroitelnye mashiny: Spravochnik v 2 t. [Building machines: reference book in 2 volums]. T. 1: Mashiny dlya stroitelstva promyishlenyx, grazhdanskix sooruzhenij i dorog [Vol. 1: Machines for construction of industrial, civil buildings and roads]. Moskva: Mashinostroenie, 1991, 496 p. (in Russian).

12. Khmara L.A., Kravets S.V., Skobliuk M.P., Nikitin V.G., Derevianchuk M.I. and Suponiev V.M. Mashiny dlia zemlianykh robit [Machines for earthmovings]. Kharkiv: Favor, 2014, 548 p. (in Ukrainian).

Рецензент: Заренбгн В. Г., д-р техн. наук, проф.

Надшшла до редколеги: 16.09.2017 р. Прийнята до друку: 29.09.2017 р.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.