Выбор основных параметров.

В качестве главного параметра скрепера принята геометрическая вместимость ковша q_к. К основным параметрам ковша относят также его ширину B, высоту Н и длину L (рис. 14.15).

Основными параметрами скрепера являются масса машины, распределение массы по осям, рабочая и транспортная скорости, мощность двигателя.

Геометрическая вместимость ковша (м³) регламентируется стандартом и имеет значения для прицепных скреперов 3; 4; 5; 8; 10; 15; 25; для самоходных – 8; 10; 15; 25; 40 м³.

Рис. 14.15 Основные параметры ковша скрепера

Ширина ковша:

; (14.46)

где В_m – ширина опорной поверхности тягача, мм.

Последняя может быть вычислена, если известна колея тягача К_m и ширина гусеницы либо колеса В_к, тогда:

; (14.47)

Габаритная ширина ковша в конечном счете ограничивается допустимыми габаритами грузов для железнодорожного состава, чтобы обеспечить возможность перевозки скреперов по железной дороге.

; (14.48)

где Δ – сумма толщины боковой стенки и ее накладок жесткости, толщины несущей боковой тяги передка и зазоров. Необходимых для взаимных перемещений узлов в работе:

;

В зависимости от вместимости ковша q_к К.А. Артемьев рекомендует определять его ширину в метрах по следующим формулам:

При q_к=1,15…11 м³ В=1,43· q_к^0,33

При q_к=11…25 м³ В=3,91+0,01· q_к.

Высота ковша:

; (14.49)

Длина ковша:

; (14.50)

Большее значение L принимается для кошей малой вместимости. При проектировании скрепера его массу (т) предварительно можно принять равной:

для прицепного скрепера:

; (14.51)

где m_уд – масса, приходящаяся на 1 м³ вместимости ковша, m_уд=1 т/м³.

для самоходного скрепера:

; (14.52)

Распределение массы по осям скрепера принимается по таблице 14.1.

ТабЛ. 14.1. Ориентировочное распределение массы на оси скрепера

* Нагрузка на среднюю ось

Рабочая и транспортная скорости прицепных скреперов принимаются при заполнении ковша (0,65-0,8)·V₁, при движении груженого скрепера на горизонтальном участке (0,55-0,75)·V_макс, порожнего – (0,75…0,85) V_мaкс, где V₁ – скорость движения тягача на первой передаче; V_макс – скорость движения на высшей передаче.

Для самоходных скреперов максимальная транспортная скорость регламентируется ГОСТом в пределах 50 км/ч, рабочая определяется по формуле:

; (14.53)

где N – эффективная мощность двигателя тягача кВт; W – общее сопротивление, преодолеваемое скрепером в конце заполнения ковша (см. тяговый расчет); η - КПД трансмиссии скрепера.

Тяговый расчет.

Основная задача тяговых расчетов скреперов заключается в определении силы тяги или мощности двигателя для преодоления рабочих и транспортных сопротивлений при заданной вместимости ковша и подборе соответствующего тягача или толкача (если предусмотрена работа с толкачом). Может быть решена и обратная задача: задан тягач и требуется подобрать ковш. В этом случае ориентировочно принимается вместимость скреперного ковша, а затем выполняются расчеты по определению рабочих сопротивлений, силы тяги или мощности двигателя.

Условия тягового расчета:

для самоходных машин:

; (14.54)

для прицепных скреперов:

; (14.55)

где Р_к – максимальная окружная сила на ведущих колесах скрепера;

Т_тяг, Т_тол – соответственно максимальная сила тяги на крюке тягача и толкача; К_о – коэффициент одновременности работы толкача и тягача, К_о=0,85…0,9; W – суммарное сопротивление скрепера в конце заполнения ковша складывается из четырех сопротивлений: перемещению груженого скрепера W₁, резанию W₂, перемещению призмы волочения W₃ и наполнению ковша W₄:

; (14.56)

где m_r – масса грунта в ковше, m_r= ; у – коэффициент объема призмы волочения перед заслонкой, равный 0,5…0,7; δ_р – плотность грунта в разрыхленном состоянии, т/м³; х – опытный коэффициент, для глины составляет 0,24…0,31, суглинка и супеси – 0,37…0,44, песка – 0,46…0,5; μ₂ – коэффициент трения грунта по грунту принимаемый 0,5…1,0; к – коэффициент удельного сопротивления грунта резанию (кПа); h – глубина резания, м.

При выборе величины h можно руководствоваться следующими данными: при разработке суглинков для скреперов вместимостью 6, 10, 15 м³ принимается минимальная глубина 0,04…0,06, 0,08…0,1, 0,12…0,14 м. При копании супесей следует брать 0,06…0,08, 0,1…0,12, 0,14…0,16 м.

Проверка расчета производится по условию сцепления машины с грунтом:

; (14.57)

или

; (14.58)

где G_сц – сцепной вес скрепера; φ_сц – коэффициент сцепления.

Необходимая мощность двигателя тягача для прицепного скрепера, работающего без толкача:

; (14.59)

где m_m – масса тягача; V – скорость движения.

Для самоходного скрепера при работе без толкача:

; (14.60)