Исследование тяговых качеств скреперного поезда Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.869

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЯГОВЫХ КАЧЕСТВ СКРЕПЕРНОГО ПОЕЗДА

С.Г. Ковалевский, ст. преподаватель,

С.В. Лукин, студент, ХНАДУ

Аннотация. Изложено определение рациональных параметров седельносцепного устройства полуприцепного скрепера при работе в составе скреперного поезда.

Ключевые слова: скреперный поезд, седельно-сцепное устройство, схема сил, нормальные реакции на колесах, тяговые свойства скрепера.

Введение

Работа скреперов в составе поезда позволяет увеличить объем грунта, набираемого в ковш, за счет реализации максимального тягового усилия. Тягово-сцепные качества полуприцепного скрепера существенным образом зависят от сцепного веса. Наиболее благоприятные условия работы пневмоко-лесного движителя трактора обеспечиваются при равномерном распределении сцепного веса по осям.

Цель и постановка задачи

Возникающие в седельно-сцепном устройстве силы, при различных режимах работы скреперного поезда, приводят к изменению нормальных- реакций на колёсах тягачей скреперов. Конструкция рычажного седельно-сцепного устройства, установленного на скрепере, позволяет изменять точку приложения сил, действующих со стороны скрепера на трактор. Таким образом, возникает необходимость в определении оптимальных значений расположения рычагов седельносцепного устройства, соответствующих равенству реакций грунта на ведущих колесах.

Определение нормальных реакций грунта на ведущих колесах скрепера

Рассмотрим схему сил, действующих на по-луприцепной скрепер, работающий в составе поезда (рис. 1). К силам, обусловленным массой агрегата, относятся: О - вес тракто-

ра, Ос - вес скрепера, О - вес грунта в ковше. На пневматические колёса действуют реакции грунта N, N, N. На скрепер, производящий набор грунта, действуют силы х , у со стороны скрепера помощника. В случае, если копание осуществляет передний скрепер, а задний выполняет функции толкача, силы х , у приложены к буферу переднего скрепера, если же копает задний, а передний является дополнительным тягачом, то силы х , у приложены к раме трактора копающего скрепера. Вертикальные составляющие реакций в сцепном устройстве могут быть определены по соотношению

Х¥=^_=У^ х1 х2

Коэффициент Ч7 определяется в зависимости от конструкции сцепного устройства и изменяется в достаточно широком диапазоне.

К ножу скрепера прикладываются горизонтальная и вертикальная реакции грунта Ях и Я . На ведущих колесах трактора действует сила тяги РТ и силы сопротивления качению и N.2/ .

Из уравнений статики составленных отдельно для трактора и скрепера получим следующие выражения, определяемые в зависимости от режима копания.

Рис. 1. Схема сил, действующих на скрепер при работе в составе поезда

Для одиночного скрепера вертикальная координата в седельно-сцепном устройстве определяется по формуле

О тр <3 - 2е -N1 <3 -2е

А \Pr-f Стр+Ы'2 ] • \^/

Вертикальная составляющая реакции в седельно-сцепном устройстве равна

вс[Ь + / с + И ]

т =

а + Ь + / с + И Лд [с + /7 + ЪХ/ с + И + Ъхт] а + Ь + / с + И

(3)

Для переднего скрепера в режиме копания вертикальная координата реакции в седельно-сцепном устройстве определяется зависимостью

Вертикальная составляющая реакции в седельно-сцепном устройстве равна

вс[Ь + / с + И ]

а + Ь + / с + И Кх [Ьхт + с + И + Ъх/ с + И ] а + Ь + / с + И х[б2р + п-с-И-Ъг/ с + й] а + Ъ + / с + И

Для заднего скрепера в режиме копания вертикальная координата реакции в седельносцепном устройстве равна

С =

Стр с!-2е -Щ с! - 2ф 2[_РТ+х~/ Отр + Щ -Ь2х х[2п-Ь2 25” + с! ]

2[Рг+х-/ Отр+Щ-Ь2х ]

+

(6)

Вертикальная составляющая реакции в седельно-сцепном устройстве определяется по формуле

вс[Ь + / с + И ]

а + Ь + с + И /

Кх [ с + И + Ъх/ с + И + Ьхт] а + Ь + с + И /

Определение координат точки приложения сил сопротивления грунта копанию сводится к решению следующих уравнений.

Для одиночного скрепера в режиме копания

[ 21> - 20тр/ -2ОсГ- -2Дх 1 + ЬиГ ]х хС2 +2РТ - 2 /Стр а + Ъ + ¡И - 2Ос х х/ Ъ + ¡И - 2Ях^хт - 2 /Ях 1 + Ъх/ И -

~стр ¿-1* / + Сс /+ (8)

+Лд. - 2ф) (1 + Ьх/) С + Сс - 2ф) х х(6 + Щ - Стр (с! - 2е)(а + Ъ+И/) +

+КЪхт(<3 - 2ф)(1 + ЪХ()И = 0.

V м3 7

Рис. 2. Изменение оптимальных значений горизонтальной координаты в зависимости от объё-

ма грунта в ковше Для переднего скрепера в режиме копания

2[рт-отр//-осГ--я/ 1 + А ]с2 + \_х/ 1 + #2 ]с~ + [ 2РТ -2Стр/ ^с +

+ [а + 6+/й -2 Ос( Ъ + ¡И -21{х1Ь1т--2Ях /^й - 2х/ Ь2р + п +2х/ 1+ Ь2/ х хй - Отр <3 -2е / + Ос <3 - 2ф / + Лд х ^ х (3 -2ф 1 + ^/ -х ¿/-2ф 1 — Ъ2/ ]с + +Сс (3 - 2ф Ь + /й - О <3 - 2е х х а + Ь + /й + Лд (3 - 2ф + Кх х х^Г-2ф ~У£+Ьг/^+х^Г-2ф^^р + и^)

-х <[- 2ф^(+V^=°-

Для заднего скрепера в режиме копания

2[ ^ + х- + хр2 / -Сс/2]с2 -

-Дд/ 1 + Ъх/ с2 + 2[рт+х-~°т^ + ХР2 а + ъ + ,/й ] - 2Сс/х

х Ь + /й - 2Лд$Ьхт - 2Ях /й 1 + ^/ -<3-2е /-х[2п-Ь2 28 + <3 ]х х/ + Сс <3 - 2ф / + Лд ¿/-2ф х х 1+ Ь1/ с + Я^т с!-2ф + Лд.х х <3 - 2ф 1 + 61/ й - О <3 - 2е х х а + Ь + /й - х2и + хЪ2 2Б + (3 х х ^м-Ь + /И^Ос ^Г-2ф^/й 0.

В результате обработки расчетных данных построены графики (рис. 2). Анализ графических зависимостей показывает, что взаимное расположение рычагов седельно-сцепного устройства должно обеспечивать изменение вертикальной координаты точки приложения сил в диапазоне от -1 до +0,8 м относительно опорной поверхности движителя. Оптимальное значение координаты точки с определяется этапом работы скреперного поезда.

Так, например, при копании грунта одиночным скрепером точка с должна быть расположена ниже опорной поверхности и изменяется от 0 до 0,7 м с ростом объема грунта в ковше. При копании грунта передним скрепером точка приложения сил должна располагаться ниже опорной поверхности и изменяется от 0 до 1 м. Во время заполнения ковша заднего скрепера точка должна иметь значения от 0,2 до 0,8 м и располагаться выше опорной поверхности грунта.

Выводы

Найденные диапазоны изменения расположения точки приложения сил, действующих со стороны скрепера на тягач, позволяют обеспечить реализацию максимального тягового усилия тягачами скреперного поезда. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании седельносцепного устройства полуприцепных скреперов, работающих в составе скреперного поезда.

Литература

1. Кириченко И.Г., Ковалевский С.Г. Мате-

матическое моделирование рабочего процесса скреперного поезда // Тезисы докладов областной конференции. -Харьков, 1990.

2. Ульянов Н.А., Ронинсон Э.Г., Соловьев

В.Г. Самоходные колесные землеройнотранспортные машины. - М.: Машиностроение, 1976.

3. Фалькович В.А., Иванов В.А. Агрегатирование полуприцепных скреперов с промышленными тракторами // Строительные и дорожные машины. - 1975. - №2.

Рецензент: В.В. Ничке, профессор, д.т.н.,

ХНАДУ.

Статья поступила в редакцию 22 июня 2007 г.