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 S_п 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

G_р = 34 кН - сила тяжести поднимаемого оборудования

Р₁ - сила сопротивления грунта

здесь ш = 0,75 - коэффициент, учитывающий колёсную формулу

ц_сц = 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:

Р_к = КF_ст = 15 ^. 0,6 = 9кН

где К = 15кПа - удельное сопротивление грунта резанию

F_ст = 0,6м² - площадь поперечного сечения вырезаемой стружки

Тогда с учётом коэффициента динамичности k_д момент на поворотном круге находится по формуле:

M = k_дР_кl₁ = 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 G_отв = 8кН - сила тяжести, создаваемая отвалом

По ГОСТ 12477-80 выбираю стандартный внутренний диаметр гидроцилиндра,

Диаметр штока , принимаю

Мощность механизма изменения угла резания отвала:

где V_и = 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:

Р_вын = (G_отв + G_рамы)/2 = 34/2 = 17кН

Мощность механизма выноса тяговой рамы

где V_в = 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:

N_н = К_сК_уN_г = 1,1 ^. 1,1 ^. 4,91 = 5,94 = 6 кВт

где К_с = 1,1 - коэффициент запаса по скорости

К_у = 1,1 - коэффициент запаса по усилию

N_г - наибольшая суммарная мощность гидродвигателей, работающих в одном рабочем цикле

N_г = N_м.в.+ N_в.о.+ N_п+ N_г = 1,8 + 1,1 + 0,21 + 1,8 = 4,91 кВт

Зная необходимую полезную мощность насоса, можно найти подачу насоса:

Q_H = N_н/Р_н = 6/10,5 = 0,57 дм³/с

где Р_н = 1,05*10 = 10,5МПа - номинальное давление насоса

По давлению Р_н и подаче Q_H выбирают насос по справочнику. Выбираю насос 207.20 и распределитель Р20.

Объём бака

V_б = (1,2…1,5) Q_б = 1,35 ^. 0,57 = 0,77дм³ = 35л