Расчёт механизмов управления рабочим оборудованием автогрейдера
Наиболее нагруженным механизмом управления автогрейдера является механизм подъёма и опускания отвала, поэтому передаваемая системой управления мощность определяется в основном параметрами операции отвала.
Механизм подъёма отвала
Механизм подъёма отвала рассчитывают, исходя из следующих предпосылок.
Рабочий ход механизма подъёма должен обеспечивать заданную глубину копания, возможность полного выглубления отвала и удовлетворять условиям проходимости автогрейдера в транспортном положении. Усилие подъёма определяется в соответствии с расчётной схемой (рис.15).
Рис.15 Схема для определения усилия подъёма отвала
Для определения величины подъёмного усилия Sп принимаю следующее расчётное положение: отвал заглублён одним концом, производится подъём этого конца вала; на отвал действует максимальная горизонтальная составляющая реакции грунта Р1. При этом принимаю следующие допущения: вертикальная составляющая реакции грунта препятствует подъёму отвала; вес отвала с ножом, вес поворотного круга и всей тяговой рамы сосредоточены в центре тяжести системы; нагрузка воспринимается одним механизмом подъёма.
При расчёте подъёмного механизма не учитывают инерционные силы, так как скорость подъёма отвала принимают равной 15м/с, тогда подъёмное усилие без учёта инерционных сил можно рассчитывать по формуле:
где Р2 = 0,5 Р1 = 0,5 * 35,5 = 17,8кН - сила, прижимающая отвал к грунту
Gр = 34 кН - сила тяжести поднимаемого оборудования
Р1 - сила сопротивления грунта
здесь ш = 0,75 - коэффициент, учитывающий колёсную формулу
цсц = 0,45 - коэффициент сцепления
G = 105,3кН - вес автогрейдера
Так как подъём опускание отвала производят два гидроцилиндра, то приходящееся на каждый гидроцилиндр максимальное усилие:
Внутренний диаметр гидроцилиндра
По ГОСТ 12477-80 выбираю стандартный внутренний диаметр гидроцилиндра,
Диаметр штока
Мощность механизма подъёма отвала
Механизм поворота отвала
Мощность привода механизма поворота вследствие её небольшой величины требуется определять только в случаях, когда поворот отвала производится от индивидуальных гидромоторов (рис.16).
Рис.16 Схема для определения усилия поворота отвала
Механизм поворота отвала рассчитывают для положения, когда отвал вынесен в сторону и к его концу приложена максимально возможная сила:
Рк = КFст = 15 . 0,6 = 9кН
где К = 15кПа - удельное сопротивление грунта резанию
Fст = 0,6м2 - площадь поперечного сечения вырезаемой стружки
Тогда с учётом коэффициента динамичности kд момент на поворотном круге находится по формуле:
M = kдРкl1 = 1,2 . 9 . 1,5 = 16,2кНм
По моменту сопротивления повороту рассчитывается мощнсть привода механизма поворота отвала:
где - угловая скорость поворота
Механизм изменения угла резания отвала
Механизм изменения угла резания отвала рассчитывают по усилию, равному силе тяжести отвала.
Внутренний диаметр гидроцилиндра
где Gотв = 8кН - сила тяжести, создаваемая отвалом
По ГОСТ 12477-80 выбираю стандартный внутренний диаметр гидроцилиндра,
Диаметр штока , принимаю
Мощность механизма изменения угла резания отвала:
где Vи = 0,02м/с - скорость изменения угла резания отвала
Механизм выдвижения отвала
Механизм выдвижения отвала рассчитывают по усилию, равному силе тяжести отвала. Скорость выдвижения отвала для гидравлического привода считаю равной 0,1м/с. Мощность механизма выдвижения отвала
Внутренний диаметр гидроцилиндра
По ГОСТ 12477-80 выбираю стандартный внутренний диаметр гидроцилиндра,
Диаметр штока , принимаю
Механизм выноса тяговой рамы в сторону
Механизм выноса тяговой рамы в сторону рассчитываю при выглубленном отвале:
Рвын = (Gотв + Gрамы)/2 = 34/2 = 17кН
Мощность механизма выноса тяговой рамы
где Vв = 0,08м/с - скорость выноса тяговой рамы
Внутренний диаметр гидроцилиндра
По ГОСТ 12477-80 выбираю стандартный внутренний диаметр гидроцилиндра,
Диаметр штока , принимаю
Основным этапом расчёта гидропривода является выбор насоса. Мощность гидропривода определяется мощностью установленного насоса, а мощность насоса складывается из мощностей, работающих от этого насоса гидроцилиндров:
Nн = КсКуNг = 1,1 . 1,1 . 4,91 = 5,94 = 6 кВт
где Кс = 1,1 - коэффициент запаса по скорости
Ку = 1,1 - коэффициент запаса по усилию
Nг - наибольшая суммарная мощность гидродвигателей, работающих в одном рабочем цикле
Nг = Nм.в.+ Nв.о.+ Nп+ Nг = 1,8 + 1,1 + 0,21 + 1,8 = 4,91 кВт
Зная необходимую полезную мощность насоса, можно найти подачу насоса:
QH = Nн/Рн = 6/10,5 = 0,57 дм3/с
где Рн = 1,05*10 = 10,5МПа - номинальное давление насоса
По давлению Рн и подаче QH выбирают насос по справочнику. Выбираю насос 207.20 и распределитель Р20.
Объём бака
Vб = (1,2…1,5) Qб = 1,35 . 0,57 = 0,77дм3 = 35л
