Тяговый расчет скрепера

ВОПРОС № 6

ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ СКРЕПЕРА.

Тяговый расчет скрепера. Возникающие при работе скрепера сопротив­ления в сильной степени зависят от совершаемой операции. Максимальное сопротивление развивается в процессе наполнения ковша грунтом и осо­бенно в конце наполнения, а минимальные сопротивления обычно соответ­ствуют обратному движению порожнего скрепера в забой. Если мощность двигателя скрепера выбирать по максимальному значению сопротивления, то в остальное весьма продолжительное время работы она не будет исполь­зоваться, что невыгодно.

 Для преодоления развивающихся при наполнении ковша, хотя и очень больших, но кратковременных сопротивлений применяют различ­ные методы. Наибольшее распространение получил метод повышения об­щего тягового усилия за счет применения трактора-тягача. Последний, находясь в забое, поочередно обслуживает несколько прицепных или полуприцепных скреперов. Исследования показывают, что с ростом толкаю­щего усилия путь и время набора грунта снижаются, а коэффициент напол­нения ковша возрастает. При этом гусеничные тягачи, особенно при работе на рыхлых и супесчаных грунтах, оказываются более эффективными, чем колесные; это объясняется большим коэффициентом сцепления гусенич­ного хода. Мощность толкача увеличивают с повышением емкости ковша скрепера. Однако такое увеличение оказывается выгодным лишь до опре­деленного предела мощности, примерно равного 350 кВт. После этого, в случае необходимости, выгоднее применять два толкача.

 Для преодоления больших сопротивлений, связанных с наполнением ковша, некоторые полуприцепные скреперы снабжаются дополнительным двигателем, действующим на заднюю ось скрепера, поэтому при включении этого двигателя все колеса скрепера становятся ведущими. Мощность до­полнительного двигателя обычно составляет 50—60% от мощности основ­ного двигателя. Сопротивления при наполнениях снижаются также и в случае скреперов со скребковым конвейером. Недостатком таких конструкций является наличие дополнительных масс (двигателя иди конвейера), что повышает общее тяговое усилие, при этом операция тран­спортирования грунта обходится дороже. Поэтому эти скреперы приме­няются лишь при небольшой дальности возки грунта — до 500—600 м, а также при небольших темпах работ, когда содержание трактора-тягача ввиду больших простоев становится невыгодным.

Некоторые конструкции самоходных скреперов со всеми ведущими колесами выполняются с расчетом возможности работы их поездами. Полуавтоматическое сцепное устройство таких машин позво­ляет производить на ходу как сцепку, так и возврат их к раздельной ра­боте. Сцепка производится в забое, непосредственно перед наполнением ковша. Сначала наполняется передняя машина, а задняя в это время вы­полняет функции толкача. При наполнении грунтом задней машины перед­няя является тягачом, тем самым повышается общее тяговое усилие. После наполнения производится расцепка и к месту выгрузки машины перемещаются раздельно.

Определение возникающих при работе скреперов сопротивлений сле­дует производить раздельно для рабочего и транспортного режимов.

Сопротивление перемещению груженого скрепера может быть опре­делено по формуле

W_r=(G_c+G_r)(f+i)

где  G_c — сила тяжести скрепера; G_r — сила тяжести грунта в ковше; f—коэффициент сопротивления перекатыванию скрепера; i—уклон местности.

Сила тяжести грунта  в скрепере

G_r=qk_Hd₀g

где q—геометрическая емкость ковша; k_H—коэффициент наполнения, который может быть принят равным единице;

d= 1300—1600 кг/м³ — объемная масса грунта в скрепере.

Сопротивление, возникающее при рабочем режиме, определяется по формуле

W_раб=W_T+W_р+W`_н+W``_н+W_n

где  W_T — сопротивление перемещению скрепера как тележки,  W`_н и W``_н  — сопротивление силы тяжести грунта и сопротивление грунта в ковше; W_n —сопротивление перемещению призмы волоче­ния.

 При этом относи­тельный объем призмы волочения, т. е. ее объем по отношению к полной емкости ковша, может быть принят равным 0,2—0,3 при несвязных грун­тах и 0,1 при связных; Wр — сопротивление грунта резанию, причем выбор значений удельного сопротив­ления резанию k₀ следует производить, руководствуясь следующими дан­ными (Н/см²):

Сопротивление наполнению может быть подсчитано на основании опытных данных, т. е. можно предположить, что

W`_н+W``_н=W_н=eV

Значения удельных сопротивлений e (Н/м³)

Работа полуприцепного и самоходного скреперов без толкача становится возможной при условии

Р_к³ W_раб

где Р_к — максимальная окружная сила на шинах ведущих колес скре­пера.

Для прицепных скреперов необходимо условие

Т_max³ W_раб

где Т_max — максимальное тяговое усилие на крюке тягача. Если приме­няется толкач, то должны быть соблюдены неравенства

(Р_к+Т_т)k_од ³ W_раб   и  (Т_max+Т_т)k_од ³ W_раб   

где Т_т—толкающее усилие толкача; k_од ⁼ 0,85-0,90 —коэффициент одновременности работы толкача и скрепера.

Необходимо также произвести проверку возможности реализации тягового усилия по сцеплению:

}

где G_сц — сцепной вес самоходного скрепера или тягача; j_сц—коэффициент сцепления.

Необходимая мощность (кВт) двигателя самоходного скрепера, рас­считанного на работу без толкача, определится но формуле

где u — скорость скрепера, м/с; h — к. п. д. передач; W_раб — общее со­противление, возникающее при рабочем режиме, Н.

Литература:

Дорожные машины. Теория конструкция и расчет. Учебник для вузов. Изд.2-е перераб. и доп. Л., «Машиностроение», 1976. Авт. Хархута Н.Я. и др.