Расчет основных рабочих параметров бульдозера

4.2.1. Тяговый расчет бульдозера

Сопротивление грунта резанию и перемещению преодолевается тяговым усилием бульдозера, которое должно быть несколько больше суммы всех возникающих сопротивлений. Усилие для преодоления этих сопротив­лений следует определить для наиболее тяжелых условий работы бульдозера, когда он при копании и перемещении грунта движется на подъем и призма волочения грунта достигает максимальной величины (высоты отвала).

В данном примере предложена методика расчета тягового усилия бульдозера с неповоротным отвалом и бульдозера универсального типа.

При разработке грунта бульдозером с неповоротным отвалом (угол поворота отвала к оси трактора в плане равен 90⁰) максимальное сопротивление перемещению бульдозера Р в момент окончания набора грунта отвалом складывается из следующих величин:

Р = Р_р + Р_пр + Р_с + Р_н + Р_т, (4.1)

где Р_р – сопротивление грунта резанию;

Р_пр – сопротивление перемещению призмы грунта (призмы волочения) перед отвалом;

Р_с – сопротивление от скольжения грунта вверх по отвалу;

Р_н – сопротивление трению ножа отвала бульдозера по грунту;

Р_т – сопротивление перемещению тягача.

Расчет проводится по методике приведённой в учебном пособии [4], или по упрощенной методике (Грабчак Л.Г. и др., 1990) (формула 4.1.)

где сопротивления:

Р_р – движение при резании:

Р_р = К_рВh; (4.2)

Р_m– перемещению базовой машины:

Р_m = G_б.н.f; (4.3)

Р_н – движенияотвала:

Р_н= G_б.0 μ; (4.4)

Р_пр– движения призмы волочения:

Р_пр = V_фμ_тγ_р; (4.5)

Р_с– движения грунта вверх по отвалу:

Р_в = V_фμ_тγ_рcos²β. (4.6)

В приведенных формулах:

G_б.н, G_б.0 – соответственно масса базовой машины и базового отвала, кг;

В – длина отвала, м;

h– средняя толщина стружки, м;

К_р = 4000...10000 кг/см² – коэффициент удельного сопротивления резанию;

f = 0,008...0,12 – коэффициент, сопротивления перекатыванию;

μ = 0,5...0,7 – коэффициент трения грунта о сталь;

μ_т = 0,8...1,0 – коэффициент трения грунта о грунт;

γ_р – объемная масса разрыхленного грунта, кг/м³;

V_ф – фактический объем грунта, перемещаемый бульдозером, м³.

Необходимая мощность (в Вт) базовой машины

N = , (4.7)

где υ– скорость движения бульдозера, м/с;

η– механический КПД базовой машины, равный 0,75.

4.2.2. Производительность бульдозера. Производительность бульдозера при резании и перемещении грунта определяют из следующего выражения:

Q = , (4.8)

где К_в – коэффициент использования бульдозера во времени

(К_в = 0,8...0,9);

q – объём грунта перед отвалом плотном теле, м³;

q = (4.9)

l – длина отвала, мм;

b – высота отвала, м;

К_П – коэффициент, учитывающий потери грунта и зависящий от длины перемещения – 0,005...1,0;

К_пр – коэффициент, зависящий от характера разрабатываемых пород;

· для связных пород – К_пр = 0,8…0,9;

· для несвязных К_пр = 1,2…1,3;

φ ₀ – угол естественного откоса грунта;

t_ц – длительность одного цикла при движении без поворотов бульдозера (движение задним ходом, L₀ = L_р + L_п ≤ 50 м), с;

t_ц = (4.10)

При движении на начало работ с разворотом бульдозера (L₀ = L_р + L_п; 50 < L_п <100 м)

t_ц = (4.11)

где L_р, L_П , L₀ – длина пути соответственно резания, перемещения, и обратного хода бульдозера, м; υ_р, υ_п, υ₀ – скорости движения соответственно при резании, перемещении и обратном ходе, м/с; t ₀ и t _{п ов} – время остановок на переключение передачи и поворота, с.

Производительность бульдозера при резании и перемещении грунта определяется по формуле:

П₁ = , (4.12)

где К_и – коэффициент использованиябульдозера по времени

(К_и = 0,85...0,90 );

К_у – коэффициент, учитывающей влияние уклона местности на производительность бульдозера, определяют по табл. 4.4;

К_р – коэффициент разрыхления (см. табл. 1.2);

t – продолжительность одного цикла, с;

V – объем призмы волочения перед отвалом.

Таблица 4.4

Значение коэффициента К_у

Угол подъема в град.	Ку	Угол уклона в град.	Ку
0...5	1,00...0,67	0...5	1,00...1,33
5...10	0,67...0,50	5...10	1,33...1,94
10...15	0,50...0,40	10...15	1,94...2,25
		15...20	2,25...2,68

V = , (4.13)

где К_пот – коэффициент, учитывающий потери грунта в процессе перемещения призмы,

К_пот = 1 – 0,005∙ L_n, (4.14)

где L_n – расстояние на которое перемещается грунтовая призма, м (зависит от схемы движения бульдозера по строительной полосе при резании и перемещении срезаемого слоя грунта).

Схема движения бульдозера на строительной полосе может быть:

– параллельно оси строительной полосы;

– перпендикулярно;

– в косопоперечном направлении.

Выбираем скорости движения бульдозера на участках: набора грунта (резание).

ν_р = 2...6 км/ч, перемещения призмы ν_п = 4...8 км/ч, движения задним ходом ν_зх = 5...10 км/ч.

Продолжительность работы машины t за один цикл слагается из следующих отрезков времени:

t = , (4.15)

где t_р, t_п,t_зх, – соответственно продолжительность работы машины при резании грунта, его перемещении и заднего холостого движения машины; t_пп – время переключения передач (t_пп = 6...8с); t₀ – время опускания отвала (t₀ = 2...4с).

Время на выполнение процессов резания, перемещения грунта и обратного хода бульдозера рассчитывается по формулам

(4.16)

Длина резания грунта бульдозером рассчитывается по формуле

L_p = (4.17)

где L_p – длина пути резания грунта;

H – высота отвала, м;

h – толщина срезанного слоя,м (0,1…0,5);

φ₀ – угол естественного откоса грунта [6, стр. 51, 177].

Производительность бульдозера при планировочных работах (разравнивании грунта) определяется по формуле

П₁ = м²/ ч, (4.18)

где L – длина планируемого участка;

φ – угол установки отвала в плане;

b₁ – величина перекрытия прохода (b₁ = 0,5);

n – число проходов по одному месту (n = 1...2);

ν – рабочая скорость движения бульдозера (при резании);

t_пов – время поворота бульдозера (t_пов = 10...15 с).

Дата добавления: 2014-11-18