Моделювання руху скреперного потягу
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
?ами попереду їдучого скрепера; С2 - жорсткість зчіпного пристрою; С3 - жорсткість тягової рами позаду їдучого скрепера.
Виходячи з ідентичності конструктивного виконання можна вважати, що m1=m3, С1=С3.
Буквами позначені дотичні сили на ведучих колесах тягачів: R - реакції від сил тяжіння на осі скреперів, fR - опір коченню коліс. Відповідні індекси видно з рисунка 2.8. Pk і Rk - відповідно горизонтальна і вертикальна сили копання, які вважаємо прикладеними до ножа скрепера.
Рисунок 2.8 - Схема сил, діючих на скреперний тандем у тяговому режимі
Спрощена розрахункова схема представлена на рисунку 2.9, де прийняті наступні позначення: m1, m3 - маси тягачів; m2, m4 - маси скреперів; Т1, Т2 - сумарні тягові зусилля, що розвиваються тракторами без буксування коліс; Wi - сили опору коченню; Рк - сила опору копанню; с1 - жорсткість тягової рами скрепера; с2 - жорсткість зчіпного пристрою.
Рисунок 2.9 - Спрощена схема роботи скреперного тандему у тяговому режимі
2.2 Визначення навантажень, що діють на тягову раму скрепера і зчіпний пристрій в тяговому режимі
За розрахункову схему для визначення динамічних навантажень, що діють на скреперний потяг при роботі його в тяговому режимі, приймемо схему, зображену на рисунку 2.9.
Тоді рухи мас можна записати наступною системою рівнянь:
(2.9)
де - переміщення відповідних мас; - прискорення відповідних мас.
2.2.1 Опис сили опору копанню
У рівнянні 2.9 силу опору копанню розпишемо по формулі Петерса. Загальний опір копанню ґрунту одиночним скрепером, що долається тягачем, складається з чотирьох опорів: W1 - опір переміщенню навантаженого скреперу; W2 - опір різанню; W3 - опір переміщенню призми волочіння; W4 - опір наповнення ковша скреперу (який складається з опору підйому стовпа ґрунту, та опору стружки, що проходить крізь ґрунтовий масив):
, (2.10)
де - сила тяжіння порожнього скрепера, кН; - сила тяжіння ґрунту в ковші скрепера, кН; - коефіцієнт опору руху; - питомий опір різанню ґрунту незношеним ножем, кН/м2; - глибина різання, м; - щільність розпушеного ґрунту, кг/м3; - обєм ковша, м3; - прискорення вільного падіння, м/с2; - коефіцієнт тертя ґрунту по ґрунту; - дослідний коефіцієнт; - ширина ковша скрепера, м; - висота ковша скрепера, м.
Обєм ґрунту, вирізаного в щільному тілі, за умови, що копання здійснюється з постійною товщиною стружки (рисунок 2.10), дорівнює:
, (2.11)
де - глибина різання, м; - довжина шляху різання, м; - коефіцієнт розпушування ґрунту; - коефіцієнт втрат.
Рисунок 2.10 - Обєм ґрунту, що вирізається з масиву
Обєм ґрунту, що поступає в ківш скреперу, дорівнює:
, (2.12)
де - геометричні параметри ковша скрепера: ширина, висота і довжина відповідно, м.
Прирівнюючи вирази (2.11) та (2.12), вираз для визначення висоти ґрунту в ковші скрепера прийме вигляд:
. (2.13)
Підставляючи вираз (2.13) у формулу для визначення загального опору копанню скрепером (2.10), отримаємо:
(2.14)
Розвязуючи це рівняння у програмі MathCad для трьох умов, знайдемо якнайгіршу умову навантаження в якості розрахункової на другій категорії ґрунту та обємом наповнення 5,5 м3.
Приймаємо глибину копання 0,07 метра.
Результати розрахунку представлені в таблиці 2.1 і графік зміни сили опору від шляху копання на рисунку 2.11.
Таблиця 2.1 - Зміна сили опору копанню від шляху наповнення при глибині копання 0,07 м
Путь наповнення, мСила опору, Н1,619732,53,120818,14,722107,46,223600,27,825296,79,427196,710,929300,312,531607,514,034118,315,636832,617,139750,618,742872,120,346197,221,849725,923,453458,224,957394,026,561533,528,165876,529,670423,231,275173,4
Рисунок 2.11 - Графік зміни сили опору копанню від шляху наповнення при глибині копання 0,07 м
Приймаємо глибину копання 0,08 метра.
Результати розрахунку представлені в таблиці 2.2 і графік зміни сили опору від шляху копання на рисунку 2.12
Таблиця 2.2 - Зміна сили опору копанню від шляху наповнення при глибині копання 0,08 м
Путь наповнення, мСила опору, Н1,424151,52,725206,14,126458,65,527908,86,829556,78,231402,49,533445,910,935687,212,338126,313,640763,115,043597,616,446630,017,749860,119,153288,020,456913,621,860737,023,264758,224,568977,225,973393,927,378008,4
Рисунок 2.12 - Графік зміни сили опору копанню від шляху наповнення при глибині копання 0,08 м
Приймаємо глибину копання 0,09 метра.
Результати розрахунку представлені в таблиці 2.3 і графік зміни сили опору від шляху копання на рисунку 2.13.
Таблиця 2.3 - Зміна сили опору копанню від шляху наповнення при глибині копання 0,09 м
Путь наповнення, мСила опору, Н1,223616,72,424758,13,626102,44,827649,76,129400,07,331353,28,533509,49,735868,510,938430,612,141195,613,344163,614,547334,615,750708,516,954285,318,258065,119,462047,920,666233,621,870622,323,075214,024,280008,5
Рисунок 2.13 - Графік зміни сили опору копанню від шляху наповнення при глибині копання 0,09 м
Графік зміни сили опору копанню для трьох глибин копання представлено на рисунку 2.14.
Рисунок 2.14 - Графік зміни сили опору копанню від шляху наповнення для трьох глибин копання
З графіка видно, що найбільший опір копанню, що не виходить за межі сили тяги скреперного поїзда, спостерігається при глибині копання 0,09 метра. Збільшення цього показника приведе до зупинки скреперного тандему. Цю величину приймемо за розрахункову.
2.2.2 Опис сили тяги для одиночного скрепера
Також в р