Скорости движения - Технические основы создания машин

Скорости движения автогрейдера определяют в значительной мере его производительность. Величина скорости обычно ограничивается в рабочем режиме технологическими соображениями (качество выполняемых работ, квалификация машиниста, видимость и т. д.), а в транспортном - мощностью двигателя и дорожными условиями. Поэтому у автогрейдеров с механической трансмиссией коробки перемены передач имеют два диапазона: рабочий и транспортный. Для эффективного использования мощности дизеля передаточные отношения в диапазонах образуют геометрическую прогрессию. Показатель прогрессии для трансмиссии автогрейдеров равен q=1,4...1,6. Принимаем q=1,6. Тогда передаточные отношения и скорости рабочего диапазона определяется по формулам:

VР2=VР1 q, VР3=VР1 q2 (13)

Ен = п / 30 (14)

Где п=1500 об/мин; - радиус качения колеса,

Ен= 1500/30=157 рад/с,

;

VР2=0,9 1,6=1,44 м/с;

VР3=0,9 1,62=2,3 м/с.

Для определения передаточных отношений и скоростей транспортного диапазона сначала определяется передаточное отношение на высшей передаче иТ3 этого диапазона - из условия обеспечения максимальной транспортной скорости VТ. мах при номинальной угловой скорости вращения вала дизеля Ен:

(15)

(16)

. После этого определяются остальные передаточные отношения и соответствующие скорости движения:

ИТ2 = иТ3 q

ИТ1 = иТ3 q2 (17)

VТ2=VТ. тах /q; VТ1=VТ. тах /q2 (18)

ИТ2 = 6,97 1,6=11,15;

ИТ1 = 6,97 1,62=17,84

VТ2 = 12,5 /1,6=7,8 м/с;

VТ1 = 12,5 /1,62=4,88 м/с.

Найденный диапазон передаточных отношений обеспечивается трехступенчатой коробкой перемены передач и ходоуменьшителем (мультипликатором) с передаточным отношением:

Uр = Vm3 / Vр3

В рабочем диапазоне и uM=1 в транспортном диапазоне.

Передаточное отношение мультипликатора: иР=12,5 /2,56=4,88

6. Производительность автогрейдера

Производительность автогрейдера зависит от его основных параметров, условий работы и выражается в объеме вырезанного и перемещенного грунта в единицу времени, в километрах спрофилированной дороги или квадратных метрах спланированной площади.

Производительность в метрах возведенной насыпи за час:

(19)

Где L - длина участка, м (L=2000м);

- коэффициент использования рабочего времени (=0,8...0,9); - продолжительность рабочего цикла,

(20)

Где - числа проходов в одном направлении при копании грунта, при боковом перемещении грунта и при отделки насыпи соответственно;

- средние действительные скорости движения автогрейдера, соответствующие этим проходам, определенные с помощью тяговой характеристики, м/с; - время на переключение передач, (=5...6 с).

Величину можно принять соответствующей действительной скорости движения на первой передаче в режиме номинальной тяги (); принимается равной 0,9 в режиме сопротивлениие перекатыванию тяговых колес). Перемещение грунта и планировочные рабрты проводят на //-й передаче в режиме номинальной тяги ().

Число проходов при копании:

(21)

Где - площадь поперечного сечения кювета, (=1,5);

K - удельное сопротивление копанию расчетного грунта грейдерным отвалом (k=;

M'- коэффициент, учитывающий неравномерность толщины срезаемой стружки (м=1,3).

5,3

Число проходов при перемещении:

, (22)

Где - средняя потребная длина перемещения грунта, ( от внутренней бровки кювета до продольной оси земляного полотна =1м.);

- перемещения грунта за один прохода (=2,2м); - коэффициент перекрытия проходов при перемещении(=1,15).

=2,77

Количество проходов по отделке принимают равным 6...8:

=70134с.

87,3 8. Задания к выполнению домашней работы

Цель работы заключается в исследовании аналитическими методами некоторых динамических явлений в механизме с последовательно расположенными массами.

Задачи работы:

1. Определить приведенные характеристики механизма: массы и моменты инерции звеньев, коэффициенты жесткостей связей, вращающие моменты и силы; 2. Изобразить приведенную схему механизма (эквивалентный вал); 3. Упростить приведенную схему до трех - и четырехмассной систем (расчетных схем). Составить для них системы уравнений свободных колебаний, вычислить собственные частоты колебаний; 4. Составить двухмассную расчетную схему и определить максимальную динамическую нагрузку и коэффициент динамичности в канате при разгоне подвешенного груза. 1. Исходные данные:

Исследуется механизм подъема груза, состоящий из электродвигателя 1, муфты-тормоза 2, двухступенчатого редуктора, барабана 7. полиспаста и крюковой подвески.

Необходимые исходные данные приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Исходные данные:

Обозначение	Единицы измерения	Значение
I1	Кг-м2	1,4
I2	Кг-м2	1,1
I3	Кг-м2	0,06
I4	Кг-м2	0,3
I5	Кг-м2	0,1
I6	Кг-м2	1
I7	Кг-м2	5
M8	Кг-104	1
C12	Н-м /рад-105	2,4
C23	Н-м /рад-105	2,4
C45	Н-м /рад-105	9,4
C67	Н-м /рад-105	8,1
C34	Н /м-108	9,6
C56	Н /м-108	14,4
Z4 /z3	69 /30
Z6 /z5	81 /18
L	М	4
Щ1	С-1	75,9
T1	Н-м	1550
R7	М	0,2
Х8	М-с-1	0,488
R3	М	0,06
R4	М	0,138
R5	М	0,054
R6	М	0,243
D	М	0,0195

Центр приведения - звено 4.

Рисунок 1 - Схема механизма подъема:

2. Общие положения:

Исследование динамических процессов существенно упрощается, если представить механизм в виде совокупности сосредоточенных масс, соединенных безынерционными упругими связями, условно посаженными на стержень или ось и в установившееся движении имеющих одинаковые скорости, равные скорости тела, принятого в качестве центра приведения. в первом приближении такая модель будет в динамическом смысле эквивалентна натуре, если:

1) каждая из масс до и после приведения имеет неизменной величину кинетической энергии. В соответствии с этим определением приведенной массой или приведенным моментом инерции называют такие их значения, при которых тело после приведения, т. е. при движении со скоростью центра приведения, имеет такой же запас кинетической энергии, как и до приведения; 2) каждая из упругих связей до и после приведения имеет неизменной величину потенциальной энергии деформации; 3) силовые факторы (силы, моменты) до и после их приведения оказывают одинаковое воздействие на массу в центре приведения, совершают одинаковую работу.

Рисунок 2 - Расчетная эквивалентная схема:

3. Вычисление приведенных характеристик:

Кинематическая схема механизма приведена на рисунке 1. Расчетная эквивалентная схема механизма изображена на рисунке 2. Рассчитанные значения приведенных характеристик сведены в таблицу 2. Эквивалентный вал изображен на рисунке 3.

Приведенные моменты инерции:

(1)

Где - приведенный момент инерции j-ого тела;

- передаточное отношение от центра приведения до j-ого тела.

Приведенный момент инерции груза:

(2)

Где - масса груза;

- радиус барабана;

- передаточное отношение полиспаста.

Передаточное отношение от центра приведения до тела:

(3)

Приведенные жесткости:

(4)

Где - коэффициент жесткости связи двух элементов.

Приведенная жесткость груза:

(5)

Вращающие моменты приведенные к центру приведения:

(6)

Приведенный момент груза:

(7)

В формулах (1), (4) и (6) необходимо поставить также величену коэффициента полезного действия передачи от центра приведения до приводимого участка. При этом кпд ставят в числитель, если направление потока энергии совпадает с направлением приведения, и в знаменатель если нет.

Таблица 2 - Характеристики механизма после приведения:

Обозначение	Единицы измерения	Численные значения	Обозначение	Единицы величин	Численные значения
I1	Кг-м2	1,4	I01	Кг-м2	7,258
I2	Кг-м2	1,1	I02	Кг-м2	5,703
I3	Кг-м2	0,06	I03	Кг-м2	0,311
I4	Кг-м2	0,3	I04	Кг-м2	0,3
I5	Кг-м2	0,1	I05	Кг-м2	0,1
I6	Кг-м2	1	I06	Кг-м2	0,05
I7	Кг-м2	5	I07	Кг-м2	0,252
C12	Н-м /рад-105	2,4	С12	Н-м /рад-106	1,244
C23	Н-м /рад-105	2,4	С23	Н-м /рад-106	1,244
C45	Н-м /рад-105	9,4	С45	Н-м /рад-105	9,4
C67	Н-м /рад-105	8,1	С67	Н-м /рад-104	4,082
C34	Н /м-108	9,6	С34	Н /м-107	1,828
C56	Н /м-108	14,4	С56	Н /м-106	4,285
C78	Н /м-105	С78	Н /м-103	7,601
T1	Н-м	1550	T01	Н-м	3,424Ч103
Т08	Н-м	1,49797Ч103

Рисунок 3 - Эквивалентный вал:

4. Составление частного уравнения и вычисление собственных частот:

Этот пункт выполнен в двух вариантах - сначала для упрощенной трехмассной, а затем для упрощенной четырехмассной систем. При упрощении до трехмассой системы детали механизма сгруппированы путем суммирования приведенных масс следующим образом:

- в массу (маховик) 1 включен ротор электродвигателя, муфта-тормоз, первый вал редуктора с шестерней; - в массу 2 включены остальные валы редуктора с шестернями и барабан; - в массу 3 включен поднимаемый груз.

Рисунок 4 - Трехмассная система:

Частотное уравнение для трехмассной системы:

(8)

Где А - буквенное обозначение равное:

(9)

В - буквенное обозначение равное:

(10)

С - буквенное обозначение равное:

(11)

Все расчеты выполнены с помощью ПЭВМ в программе Mathcad, результаты приведены в приложении. При упрощении до четырехмассной системы массы сгруппированы следующим образом:

- масса 1 - ротор электродвигателя плюс 0,25 массы муфты-тормоза; - масса 2 - 0,75 массы муфты-тормоза плюс первый вал редуктора с шестерней; - масса 3 - остальные валы редуктора с шестерней плюс барабан; - масса4 - поднимаемый груз.

Рисунок 5 - Четырехмассная система: