Диаметр поршня определим по формуле:

где φ – отношение площадей поршня и штока гидроцилндра. Для гидроцилиндра двухстороннего действия φ = 1,6 [4, с. 90];

η_гм.ц – гидромеханический КПД гидроцилиндра; η_гм.ц = 0,95 [4, с. 250].

м мм.

   По  значениям номинального давления в  гидросистеме, ходу штока и диаметру поршня по ОСТ 22-1417-79 [4, с. 89] выбираем гидроцилиндр типоразмера 2.16.0.У-80×50×560. Гидроцилиндр исполнения 2 (на проушине с шарнирным подшипником и цапфах на корпусе – для крепления на кронштейне машины) на номинальное давление 16 МПа, без тормозных устройств поршня в конечных положениях, для умеренного климата, диаметр поршня D_п – 80 мм, диаметр штока d_ш – 50 мм, ход штока x_ш.г – 560 мм. 

3.3.4 Выбор гидронасоса

   Определим расход рабочей жидкости, потребляемой гидроцилиндром по формуле:

   Рабочий объем насоса определяют, исходя из необходимости обеспечения максимальной подачи,

где Q_н – необходимая подача насоса, м³/с; Q_н = Q_ц = 4,6∙10^-4 м³/с;

   n_н – частота вращения вала насоса, об/мин;

   η_Vн – объемный КПД насоса; η_Vн = 0,95 [4, с. 280].

   Т.к. частота вращения вала насоса не задана, то ориентировочно принимаем ее равной n_н = 1000 об./мин.

   Тогда рабочий объем насоса

м³ см³.

   Выбираем  аксиально-поршневой нерегулируемый насос типа 210.16 со следующими параметрами [4, табл. 3.3]: V_н = 28,1 см³; p_ном = 16 МПа; p_max = 32 МПа; n_ном = 1920 об./мин; n_max = 3500 об./мин; n_min = 378 об./мин; полный КПД η_н = 0,91.

   Т.к. номинальная частота вращения двигателя  базового трактора составляет n_c.у = 2200 об./мин, то передаточное число привода насоса составляет

   Мощность  гидронасоса

3.3.5 Определение затрат мощности

   Затраты мощности на привод гидронасоса определим  по формуле:

где η_пр – механический КПД привода насоса. Принимаем η_пр = 0,85.

   Тогда

кВт. 

   Таким образом, все затраты мощности машины мы определили. Проверим, достаточно ли мощности двигателя базовой машины для покрытия этих затрат, по условию:

где N_с.у – мощность силовой установки, кВт; N_с.у = 59,6 кВт.

кВт кВт.

   Таким образом, условие баланса мощностей  выполняется и мощности силовой установки базовой машины достаточно на покрытие всех потерь при работе машины.

 

4 УСТОЙЧИВОСТЬ МАШИНы

   Опрокидывание баровой машины, как и многоковшового цепного траншейного экскаватора, во время работы невозможно из-за жесткой навески рабочего оборудования. Расчет устойчивости производится только для транспортного режима [10, с. 243].

   Расчет  ведем по [10, с. 228], а необходимые для расчета параметры берем из [1, 12].

   Перед тем, как рассчитывать устойчивость, определим координаты центра тяжести машины с рабочим оборудованием в продольной и поперечной плоскости (рисунок 5, 6). На рисунках L = 2,45 м – база трактора; B = 1,5 м – колея трактора.

Рисунок 5 – Схема к определению центра тяжести машины в продольной плоскости 

   Определим координаты центра тяжести машины в  продольной плоскости по формулам:

где G_т, m_т – соответственно, сила тяжести и масса базовой машины (трактора МТЗ-82.1) с бульдозерным отвалом;

G_к, m_к – сила тяжести и масса кронштейна крепления бара и редуктора, а также самого редуктора;

G_б, m_б – сила тяжести и масса бара;

G, M – общая сила тяжести и масса машины.

   В соответствии с разделом 2 и пунктом 3.3.2 имеем:

   Тогда координаты центра тяжести машины в  продольной плоскости:

м;

м. 

Рисунок 6 – Схема к определению центра тяжести в поперечной плоскости 

   Определим координаты центра тяжести машины в  поперечной плоскости по формулам:

4.1 Продольная устойчивость в транспортном режиме

   В ходе торможения при спуске машины с уклона возможно опрокидывание машины относительно точки A (рисунок 7) или сползание ее по наклонной поверхности. При опрокидывании машины предельный угол уклона определяется выражением:

где l_ц, h_ц – координаты центра тяжести машины относительно точки A, м;

   1,2 – коэффициент запаса устойчивости.

Рисунок 7 – Схема к определению предельного продольного угла уклона при спуске 

   Как видно из рисунка 7:

   Тогда предельный угол уклона:

.

   Для машины с пневмоколесным движителем со всеми тормозными колесами угол уклона по сцеплению находится из выражения:

   Таким образом, при торможении на уклоне во время спуска с него передним ходом предельный угол уклона составляет меньшее из значений и , т.е. .

   При движении машины на подъем возможно ее опрокидывание относительно задних колес (точка B) или сползание юзом назад (рисунок 8). Помимо указанного следует учитывать, что угол подъема ограничивается запасом мощности силовой установки. Предельный угол подъема по условию опрокидывания машины при ее движении передним ходом вычисляется соотношением

Рисунок 8 – Схема к определению предельного продольного угла уклона при подъеме 

   Подъемы, преодолеваемые машиной по условию  сцепления движителя, определяется видом ходового устройства. Для пневмоколесного ходового оборудования со всеми ведущими колесами

   Таким образом, при подъеме на уклон передним ходом предельный угол уклона составляет меньшее из значений и , т.е. .

   Предельный  угол подъема, преодолеваемого машиной  при 100%-ном использовании мощности двигателя находится из выражения:

где G – сила тяжести машины с рабочим оборудованием, кН; G = 57,879 кН;

v_I – скорость движения машины на низшей (первой) передаче коробки передач, м/с; v_I = 1,89 км/ч = 0,525 м/с.

   Предельный  угол уклона равен

.

   Поскольку получилось значение больше 1, то при 100%-ном  использовании мощности двигателя  машина поднимется на любой уклон. Значит допустимый угол уклона при подъеме  ограничен только условием сцепления  ходового оборудования с дорогой. 

4.2 Поперечная устойчивость в транспортном режиме

   Поперечная  устойчивость машины оценивается по условиям опрокидывания на наклонной  поверхности, а также исходя из потери сцепления ходового оборудования с дорогой (рисунок 9).

   Допустимый  угол поперечного уклона по условию  опрокидывания определяется из выражения:

   Отсюда

.

   Допустимый  угол поперечного уклона по условию  сцепления ходового оборудования