Выбор основных параметров.

Главным параметром автогрейдера является общая масса машины m_а, к основным относятся мощность двигателя N, сила тяги Т_сц, рабочие V_раб и транспортные V_тр скорости, параметры отвала: длина В, высота H, радиус кривизны r, колея В₀ и база L₀ автогрейдера.

Общая масса автогрейдера m_а и сцепная m_сц связаны следующей зависимостью:

; (14.94)

где φ – коэффициент, учитывающий колесную схему, φ=0,7 при схеме 1 х 2 х 3 и φ=1 для машин со всеми ведущими колесами.

Общую массу можно определить по заданным площади поперечного сечения кювета S автодороги и необходимому для создания профиля земляного полотна числу проходов n:

; (14.95)

где m – коэффициент, учитывающий неравномерность сечения стружки при последовательных проходах, m=1,25…1,35; S=2,25·h²;

h – глубина кювета (0,3…0,8 м); к – удельное сопротивление грунта резанию к=200…240 кПа; φ_сц – коэффициент сцепления при буксовании 18…22%, φ_сц=0,45…0,55; n – число проходов при устройстве земляного полотна в нулевых отметках, для грунтов категории ІІ n=4…6; g – ускорение силы тяжести.

Максимальную свободную силу тяги автогрейдера можно определить по сцепной массе:

; (14.96)

Мощность двигателя (кВт), необходимая для копания

; (14.97)

где V_ф – фактическая скорость перемещения машины, V_ф =3,0…4,5 км/ч; δ_к – коэффициент буксования, δ=0,18…0,22; f – коэффициент сопротивления качению, f=0,07…0,1; ε – коэффициент, учитывающий уменьшение мощности двигателя в условиях неустановившейся нагрузки: для механической трансмиссии ε=0,88…0,9, гидромеханической ε=1,0; η – КПД трансмиссии, η=0,83…0,86 для механической трансмиссии и η=0,73…0,76 для гидродинамической.

Мощность двигателя, определяемая для транспортного режима:

; (14.98)

где V_макс – заданная максимальная скорость движения автогрейдера, составляющая 35…50 км/ч; f=0,04…0,045.

По большему из полученных значений мощности подбирают двигатель.

Длина отвала (м) рассчитывается по формуле:

; (14.99)

здесь m_а – масса автогрейдера, т.

Высота отвала, м:

; (14.100)

Отвалы автогрейдеров изготавливают с радиусом постоянной кривизны (рис. 14.23), величину которого определяют по формуле:

; (14.101)

где α – угол резания, в зависимости от вида работ измеряют в пределах 30…80⁰. обычно принимают α=30…45⁰; Ψ – угол опрокидывания, Ψ =65…70⁰.

Угол захвата λ в зависимости от выполняемых работ обычно составляет 30…40⁰ при вырезании грунта, 60…75⁰ – при перемещении грунта в сторону и 90⁰ при планировочных работах.

Размер базы L₀, колеи, B₀ и связанного с ними радиуса поворота автогрейдера r_n (рис. 14.24) выбирают таким, чтобы машина имела наименьшие размеры и можно было маневрировать отвалом. Следует также учитывать, что чем ближе отвал к задней оси автогрейдера, тем лучше его планирующая способность.

Расстояние от точки крепления тяговой рамы к передней оси до оси ращения отвала определяют из условия полноповоротности

отвала. Поэтому минимальный размер базы автогрейдера

; (14.103)

где l – минимальный зазор между колесом и отвалом, l=50 мм.

Рис. 14.23 Схема отвала автогрейдера

Минимальная длина базы трехосного автогрейдера должна быть равной:

; (14.104)

У трехосных машин обычно L'₀=(1,4…1,7) , а у двухосных L₀=(1,3…1,5)·L.

Колея B₀ ориентировочно может быть определена по формуле:

; (14.105)

где m_а – масса автогрейдера, т.

Рис. 14.24 Параметры автогрейдера

При одной передней управляемой оси радиус поворота колес переднего наружного колеса равен:

; (14.106)

где β_к – угол поворота наружного управляемого колеса.

Тяговый расчет.

В тяговых расчетах автогрейдеров различают их рабочий и транспортный режимы. Для рабочего режима характерны большие тяговые усилия и малые скорости перемещения, для транспортного – малые усилия и большие скорости.

Условия тягового расчета на рабочем режиме:

на транспортном режиме

где Т_сц – сцепная сила тяги автогрейдера; W_к и W_т – сопротивления движению автогрейдера соответственно на рабочем и транспортном режиме:

; (14.107)

Сопротивление грунта резанию:

; (14.108)

где F_с – площадь вырезаемой стружки:

; (14.109)

Сопротивление трения ножа о грунт:

; (14.110)

где φ₁=0,1÷0,2 – коэффициент пропорциональности; μ₁=0,35÷0,8 – коэффициент трения грунта по металлу.

Сопротивление перемещению призмы волочения:

; (14.111)

где μ₂ – коэффициент трения грунта о грунт, μ₂=0,5…1,0; G_пр – сила тяжести призмы волочения:

; (14.112)

где к_n – коэффициент, учитывающий форму призмы волочения в зависимости от угла резания, скорости движения и свойств грунта, величина к_n принимается равной примерно 2; ρ – плотность грунта т/м³.

Сопротивление передвижению грунта вверх по отвалу:

; (14.113)

Сопротивление перемещению грунта вдоль по отвалу:

; (14.114)

Сопротивление перемещению автогрейдера:

; (14.115)

где а – коэффициент, определяющий какая часть силы тяжести автогрейдера передается на отвал. Он изменяется от 0 до 0,5 и может быть принят для приближенных расчетов равным 0,25; i – уклон пути, %.