Рамах скреперов, работающих в составе поезда

Работа скреперов в составе поезда предполагает возникновение повышенных динамических нагрузок в металлоконструкциях машин и сцепном устройстве, величина которых является основой для выбора параметров и расчетов на прочность.

Скреперный поезд представляет собой сложную динамическую систему, рассматривая которую следует ввести ограничения, позволяющие упростить решение задачи .

Схема сил, действующих на скреперный агрегат, состоящий из двух полуприцепных пневмоколесных скреперов в режиме толкания, представлена на рис. 1. Учитывая, что жесткость металлоконструкций скреперов значительно превышает жесткость упругого элемента сцепного устройства >> , а сила тяги машины Т равна силе тяги по сцеплению и определяется сцепным весом агрегата и коэффициентом сцепления, составим упрощенную расчетную схему, представленную на рис. 2.

Уравнение движения масс и запишем в виде

(1)

(2)

где – собственно сила тяги и массы переднего и заднего скреперов;

– сила сопротивления качению;

– интенсивность возрастания сопротивления качению;

и – перемещение скреперов до начала буксирования тягачей.

При условии равномерного движения скреперов до начала буксования начальными условиями являються

(3)

Рисунок 1 – Схема сил, действующих на скреперный поезд

Рисунок 2 – Расчетная схема скреперного поезда в режиме толкача

(4)

С учетом (4) уравнения (1) и (2) принимают вид

. (5)

. (6)

После преобразований, получаем дифференциальные уравнения четвертого порядка, характеристические уравнения которых приводятся к биквадратным, что позволяет получить решения в общем виде .

Деформация упругого элемента сцепного устройства определяется как

, (7)

а максимальное усилие в упругом элементе определяется исходя из того, что при наличии двух гармоник колебательного процесса и случайном сочетании факторов, определяющих возмущение, за относительно короткий промежуток времени вполне вероятно, что αt и βt одновременно близки по величине π/2 или кратному ему числу, так что вершины синусоид суммируются. Тогда полагая, что , а , где n – любое целое

число, обеспечивающее такое совпадение, можно записать

. (8)

Анализ результатов расчета показывает, что при эксплуатации скреперных поездов целесообразно применение упругого элемента с жесткостью С = 1000 кН/м и ограничение скорости копания величиной V_н = 0,5 м/с (рис. 3).

Рисунок 3 – График усилий в сцепном устройстве

В этом случае коэффициент динамичности К_д, определяемый как отношение при копании наиболее тяжелых однородных грунтов А = 45 кН/м не превышает 1,3, а при встрече скрепера с жестким препятствием кН/м, К_д = 2,0.