Расчет системы управления рабочими механизмами.

Порядок расчета рабочих механизмов автогрейдера сводится к следующему: выбирается тип привода управления; составляется его ориентировочная кинематическая схема; в соответствии с расчетными положениями вычерчиваются в масштабе механизмы и приводы управления ими; находятся усилия, действующие на каждый механизм; выбираются исполнительные скорости движения; определяется мощность привода каждого механизма, его общее передаточное число; оцениваются возможности совмещения операций при управлении машиной и устанавливается общая (суммарная) мощность привода управления кинематическая схема.

Механизм подъема отвала рассчитывается исходя из таких предпосылок. Рабочий ход механизма подъема должен обеспечить заданную глубину копания, возможность полного выглубления отвала и удовлетворять условиям проходимости автогрейдера в транспортном положении. Величину подъемного усилия определяют для самого невыгодного положения, при котором отвал заглублен одной стороной, на него действует максимальная горизонтальная реакция грунта, а угол захвата равен 90⁰. Принимают, что сила тяжести отвала поворотного круга и тяговой рамы сосредоточены в центре тяжести системы, вертикальная составляющая грунта направлена вниз и препятствует выглублению отвала. Все эти усилия преодолеваются одним подъемным механизмом (гидроцилиндром), усилие в котором определяют, пользуясь расчетной схемой на рис. 14.25.

; (14.116)

где G_тр – сила тяжести тяговой рамы, поворотного грунта и отвала, Р_к=Т_сц; Р_н=(0,3…0,5) .

Положение центра тяжести поднимаемого оборудования принимается ориентировочно на расстоянии l₁»(0,75…0,85)·l₂, сила тяжести G_тр берется по прототипу. Усилие Р_ц должен развивать каждый из двух механизмов подъема отвала. Механизм подъема должен обеспечивать также усилие заглубления Р'_ц достаточное для того, чтобы приподнять передние колеса автогрейдера над опорной поверхностью:

; (14.117)

где а, b, c – соответственно расстояния от центра тяжести автогрейдера, центра тяговой рамы, поворотного круга и отвала и точки приложения силы Р'_ц до оси заднего колеса для двухосного и до оси качения балансирной тележки для трехосного автогрейдера.

Привод рассчитывается по большему из вычисленных усилий, причем усилие Р'_ц обеспечивается обоими механизмами (гидроцилиндрами) подъема.

Мощность привода механизма N_п (кВт) находится по формуле:

; (14.118)

Скорость подъема отвала V_п принимается равной 0,09…0,18 м/с.

Рис. 14.25 Схема для определения усилий подъема отвала автогрейдера.

Рис. 14.26 Схема для расчета механизма поворота отвала автогрейдера.

Для расчета механизма поворота отвала принимается следующее расчетное положение: отвал выглублен и максимально смещен от оси вращения, автогрейдер расположен на максимальном поперечном уклоне α_макс. При повороте преодолеваются моменты сопротивления, определяемые трением в направляющих, подъемом вращающихся деталей, инерцией при трогании с места. Расчетная схема дана на рис. 14.26.

Момент сопротивления повороту (кН·м) вычисляется так:

; (14.119)

где - сила тяжести вращающихся частей; μ – коэффициент трения металла по металлу, μ=0,1…0,2; J- суммарный момент инерции вращающихся частей относительно оси поворота, J= ; r – расстояние от центра тяжести вращающихся частей до оси поворота; t_p – время разгона, r_t – радиус приложения сил трения; t_p=1…2 с; w – угловая скорость поворота, w=0,4¸0,6 1/с.

Полученное значение момента сопротивления повороту принимается для расчета мощности привода механизма поворота по формуле:

; (14.120),

Исходя из значений w и частоты вращения вала выбранного двигателя определяют общее передаточное число механизма поворота, после чего устанавливают передаточные числа для отдельных кинематических звеньев.

При расчете поворотного механизма на прочность полагают, что отвал вынесен в сторону и к его концу приложена максимально возможная сила Р_к=W_р, которую определяют по формуле (14.108). Тогда с учетом коэффициента динамичности К_g=1,2 момент на поворотном круге находят по формуле:

; (14.121)

где l₁ –расстояние от конца отвала до центра поворота круга.

Механизм выдвижения отвала рассчитывают по усилию, равному силе тяжести отвала. Скорость выдвижения отвала для гидравлического привода считают равной 0,06…0,1 м/с.

Механизм выноса тяговой рамы в сторону рассчитывают при выглубленном отвале. Ориентировочно можно принять, что усилие выноса тяговой рамы в сторону равно половине ее силы тяжести (вместе с отвалом). Скорость выноса тяговой рамы в сторону для механического привода находится в пределах 0,018…0,045 м/с, для гидравлического – 0,01…0,035 м/с.

Усилие для изменения угла резания определяется как функция силы тяжести отвала и соотношения плеч действия последней и искомого усилия относительно точки поворота отвала.

При работе автогрейдера на косогоре и при планировании откосов насыпей необходим такой наклон колес, который придает машине большую устойчивость. Механизм наклона колес позволяет изменять угол наклона колес β_к к нормам в пределах 0-30⁰.

Наклон колес осуществляется за счет действия веса машины, а выведение колес из наклонного положения в вертикальное производится гидроцилиндрами.

Усилие в гидроцилиндре Р_н может быть определено из условия равенства работ: совершаемой гидроцилиндром на пути l перемещения штока и затрачиваемой на подъем веса приходящегося на переднюю ось G_п, на высоту h.

; (14.122)

где ; D_кол – диаметр колеса.

Тогда:

; (14.123)