1.1. Исходные данные.
Таблица 1 – Исходные данные для расчета
| № варианта | Длина участка, м | Уклон второго участка i | Марка машины | |||
| l 1 | l 2 | l 3 | скрепера | трактора-тягача | ||
| 0,050 | ДЗ-12А | Т-100МЗГП |
Таблица 2 – Характеристика грунтов
| № доп. варианта | Грунт | С, м | k н | k р | r | m | j, рад | f | k, Н/м2 |
| Сухой песок | 0,18 | 0,65 | 1,10 | 0,27 | 0,65 | 0,15 | 12х104 |
Таблица 3 – Технические характеристики скреперов
| Параметр | Марка скрепера | q, м3 | Gк, кН | b, м | h, м | С 1, м |
| ДЗ-12А | 73,1 | 2,672 | 2,09 | 0,5 |
Таблица 4 – Значение коэффициента k у, учитывающего неравномерность движения
| Длина участка | Передача | ||
| II | III | IV | |
| более 500 м | 1,05 | 1,07 | 1,1 |
Таблица 5 – Технические характеристики тракторов
| Марка трактора | Параметры | ПЕРЕДАЧА | ||||
| Т-100МЗ Т-100МЗГП | Скорость, u, м/с Тяговое усилие, Р, кН | 0,66 95,0 | 1,05 56,0 | 1,25 45,5 | 1,76 29,0 | 2,04 15,0 |
| Т-180 ДЭТ-250 | Скорость, u, м/с Тяговое усилие, Р, кН | 0,79 132,8 | 1,29 81,8 | 1,77 59,2 | 2,4 43,6 | 3,38 26,2 |
1.2. Расчет основных параметров технологических операций
Вычисляем длину пути набора грунта ковшом скрепера рис. 1.1.
м, (1.1)
где q – емкость ковша скрепера, м3; q = 6 м3;
b – ширина захвата режущими ножами, м; b = 2,65 м;
с – толщина срезаемого слоя, м; с = 0,018 м;
k н – коэффициент наполнения ковша; k н = 0,65;
k р – коэффициент разрыхления грунта в ковше; k р = 1,1;
m – коэффициент призмы волочения; m = 0,27;
l 3 = 
= 10 м,
2.2 Вычисляем длину пути отсыпки грунта
м, (1.2)
где C 1 – средняя толщина отсыпаемого слоя, м; С 1 = 0,5 м;
k нг – коэффициент неравномерности осыпаемого грунта, равный 0,8.
l 0 = 
= 6 м,
1.3 Расчет требуемых тяговых усилий трактора – тягача для основных операций
Определяем требуемое тяговое усилие при загрузке по формуле:
Н, (1.3)
где Р д – сила сопротивлению движению, Н;
Р р – сила сопротивлению грунта резанию, Н;
Р п – сила сопротивления призмы волочения, Н;
Р т – сила сопротивления тяжести грунта, Н;
Р тр – сила сопротивления внутреннего трения грунта в ковше, Н.
Сопротивление скрепера движению запишется уравнением
Н, (1.4)
где G к – сила тяжести ковша, Н; G к = 73100 Н;
f – общий коэффициент сопротивления качению колес скрепера; f = 0,15;
G г – сила тяжести грунта в ковше, Н;
Н, (1.5)
где g – ускорение свободного падения, м/с; g = 9,81 м/с;
r – плотность грунта, кг/м3; r = 1550 кг/м3;
G = 9,81×6×1550 = 91233Н.
Сопротивление грунта резанию
Н, (1.6)
где k – общий коэффициент удельного сопротивления грунта резанию, Н/м2;
k = 12×104 Н/м2;
Рр = 0.18 × 2.65 ×12 ×104 = 57240 Н.
Сопротивление призмы волочения
Н, (1.7)
где y – коэффициент высоты призмы; y = 0,5;
h – высота грунта в ковше, м; h = 2,526 м;
m - коэффициент трения грунта призмы по грунту поверхности забоя, равный 0,5;
Р п = 0.5×2.65×2.5262×9.81×1550×0.5 = 64276,7 Н
.
Сопротивление силы тяжести грунта
Р т = 2.65×0.5×2.526×9.81×1550 = 18321Н. (1.8)
Сопротивление внутреннего трения грунта в ковше
(1.9)
где c - коэффициент, определяемый по формуле
(1.10)
где j - угол внутреннего трения грунта, рад; j = 0,65 рад;
χ = 
= 0,172
Р тр = 0,172×2,65×2,5262×9,81×1550 = 44222,3 Н
При загрузке скрепера необходимо проверить условие, обеспечивающее возможность работы
Н, (1.11)
где Р тяг – тяговое усилие буксирующего скрепера, Н, Р тяг = 95000 Н;
= 24649,95+57240+64276,7+18321+44222,3=208710Н
146137,54 Н ≠ 95000 Н.
Если условие (1.11) не выполняется, то подобрать толкач по формуле
Н, (1.12)
146137,54 Н < 95000 Н + 95000 Н,
146137,54 Н < 190000 Н,
Модель толкача: Т-100МЗ,
где Р тол – тяговое усилие толкача, Н; Р тол = 95000 Н.
Определяем тяговое усилие тягача при транспортировке груженого скрепера по формуле
Н, (1.13)
где i – уклон пути; i = 0,04;
= (4200 + 77,253) * (0,25 + 0,045) = 54654,19 Н
Определяем тяговое усилие трактора-тягача во время разгрузки скрепера. В этой операции на скрепер действует только сила сопротивления движению, поэтому
= 21800 Н. (1.14)
Определяем тяговое усилие тягача при транспортировке порожнего скрепера по формуле
= (91233 + 73100) * (0,25 + 0,05) = 32866,6 Н (1.15)
1.4. Расчет параметров рабочего цикла скрепера
Определяем время рабочего цикла скрепера по формуле
(1.16)
где t з; t тп; t раз; t тр – время, соответственно загрузки, транспортирования груженного, разгрузки и транспортирование порожнего скрепера, с.
Время разгрузки
с, (1.17)
где k д – коэффициент, учитывающий дополнительное время, расходуемое на движение скрепера без копания, равный 1,5;
u з – скорость движения при загрузке, м/с; u з = 0,66 м/с;
t 3 = 
= 23 с.
Время движения груженного скрепера
с, (1.18)
где k у – коэффициент, учитывающий время на ускорение, замедление движения и переключение передач; k у = 1,07;
u тг – скорость движения на этом участке, м/с; u тг = 1,25 м/с;
l – длина участка дороги
м (1.19)
где l 1 – общая длина участка загрузки, м, l 1 = 250 м;
l 2 – расстояние между участками загрузки и разгрузки, м, l 2 = 700 м;
l 3 – общая длина участка разгрузки, м, l 3 = 260 м;
l = 700 + 0,5 × (260 +250) = 955 м,
t тг = 
= 1022 с.
Время разгрузки
с, (1.20)
где u раз – скорость движения порожнего скрепера, м/с; u раз = 1,05 м/с;
t раз = 
= 6 с.
Время транспортирования порожнего скрепера
= 
= 398 с, (1.21)
tц = 23+10226+398 = 1449 c
1.5. Расчет сменной производительности скрепера
Вычисляем сменную производительность скрепера по формуле
м3 (1.22)
где Т – продолжительность смены, ч; T = 8,2 ч;
k и – коэффициент использования сменного времени, равный 0,8;
3600 – переводной коэффициент времени;
П см = 
= 57,78 м3.
1.6. Расчет требуемого количества скреперов на один толкач
Подсчитываем количество скреперов на один толкач по формуле
шт, (1.23)
где u т – скорость возвращения толкача, м/с; u т = 0,79 м/с;
t под – время на подход трактора-толкача, с; t под = 40 с;
n = 
= 20 шт.
При получении дробного числа округляем количество скреперов в сторону уменьшения до целого.