Расчет баланса мощности и тяговые расчеты

Определение мощности на привод рабочих органов

В общем виде мощность на привод рабочего органа каналокопателя определяется следующим выражением:

Р_{р. о}= (Р_к^н + Р_к^л + Р_р + Р_под + Р_тр) /_р.о; (4.1).

где Р_к^н, Р_к^л,Р_р, Р_под,Р_тр — соответственно мощности на копание грунта ножами, на копание лопатками, на разгон грунта, на подъем грунта и трение;

_р.о — к.п.д. рабочего органа, учитывающий потери мощности на разрушение грунта торцами лопаток, трение грунта о лопатки, на рыхление грунта рушителями и др. Для расчетов принимается _р.о = 0,7…0,8 3 .

Мощность на копание грунта ножами определяется выражением:

P_к^н= 2? k₁? b_фр? l_от? v_п; (4.2).

где k₁ — удельное сопротивление грунта копанию;

l_от = Н_у/ sinл_ср; (4.3).

l_от = 1,12/ sin 54 = 1,4 м.

Значение k₁ зависит от средней толщины стружки д_ср.

Определяем д_ср:

д_ср = с? sin (ц_к/2); (4.4).

д_ср = 0,004? sin (120/2) = 0,003 м.

с = v_п? Т_н ?/ v_окр; (4.5).

с = 0,026? 1,8/ 14 = 0,004 м.

Определяем k₁:

k₁ = k? д_ср^-е? k_б? k_b? k_ц? k_г, (4.6).

где k — коэффициент сопротивления копанию стружки;

е — показатель степени, принимаемый для торфяных грунтов — 0,33;

k_б, k_b, k_ц, k_г — соответственно коэффициенты, зависящие от угла резания б, ширины ножа b_н, угла контакта ц_к, числа ударов С_уд.

По таблице 4.2 [3] принимаем значения коэффициентов для определения k₁:

С_уд = 4 — для грунтов? категории.

где — k = 160; д_ср = 0,003; k_б = 1,3; k_b =1,04; k_ц = 1; k_г = 0,57.

= 1/0,3^0,33 = 1,49,.

k₁ = 160? 1,49? 1,3? 1,04? 1? 0,57 = 180 кПа.

При наличии в грунте погребенной древесины значения k₁ следует увеличить в 1,5…2 раза. Т.к. по заданию имеются древесные включения, k₁ увеличиваем в 2 раза.

k₁ = 180? 2 = 360 кПа,.

P_к^н = 2? 360? 0,12? 1,4? 0,026 = 3,14 кВт.

Мощность на копание лопатками:

Р_к^л=? k₁? П_т? (А_к — А_н)/А_к, (4.7).

где А_н — площадь канала, вырезаемая ножами.

— коэффициент, учитывающий снижение k₁ за счет того, что боковые кромки ножа разбрасывают обрушивающий грунт, принимаем = 0,53.

А_н = 2? b_фр? l_от; (4.8).

А_н = 2? 0,12? 1,4 = 0,4 м²,.

Р_к^л = 0,5? 360? 0,069? (2,61 — 0,4)/2,61 =10,5 кВт.

Мощность на разгон грунта Р_р определяется по формуле:

Р_р = П_т? с? v_окр1²/2, (4.9).

где v_окр1 — окружная скорость радиального сечения транспортируемого фрезой грунта, ориентировочно v_окр1 = (0,8…0,9)v_окр;

с — плотность грунта, принимаем с = 1700 кг/м³.

v_окр1 = (0,8…0,9)? 14 = 11,2…12,6 м/с, (4.10).

Принимаем v_окр1 = 12 м/с.

Р_р = 0,069? 1,1? 12²/2 = 5,4 кВт.

Мощность на подъем грунта определяется по формуле:

Р_п = П_т? с? g? H_п, (4.11).

где Н_п — высота подъема грунта, рассчитывается по формуле:

Н_п = Н_у/2; (4.12).

Н_п = 1,12/2 = 0,56 м.

Р_п = 0,069? 1,1? 9,81? 0,56 = 0,5 кВт.

Мощность на трение определяется по формуле:

Р_тр = f₂? П_т? с? v_окр²/2; (4.13).

Р_тр = 0,7? 0,069? 1,1? 14²/2 = 5,2 кВт.

где f₂ — соответственно мощность на трение грунта о поверхность забоя, о лопатки.

Определяем мощность на привод рабочего органа каналокопателя:

Р_{р. о} = (2,1 + 7,5 + 11,7 + 0,57 + 11,6) /0,75 = 40,6 кВт.

Мощность, приведенная к валу двигателя:

Р_{р. о}^дв = Р_{р. о}/з_тр, (4.14).

где з_тр — к.п.д. трансмиссии, принимаем з_тр = 0,8.

Р_{р. о}^дв = 40,6/0,8 = 50,7 кВт.

По этой мощности определяем мощность двигателя:

Р_дв = k_з? Р_{р. о}^дв; (4.15).

Р_дв =(1,2…1,3)? 50,7 = 60,8…65,9 кВт.

Принимаем двигатель СМД — 14, номинальная мощность двигателя 66 кВт, при 1700 об/мин коленчатого вала. Ориентируемся на базовую машину МК — 23. Масса данной машины 7,81 т, учитывая, что бульдозерного отвала нет. Масса рабочего органа 1,6 т.