Для определения величины сил сопротивлений, возникающих в процессе копания грунта отвалом бульдозера, необходимо сначала определить объем грунта в призме волочения, перемещаемой отвалом бульдозера:

                                  (2)

Величины В и Н принимаются по техническим характеристикам бульдозер заданной по заданию марки по табл.1 [1], а величины φ₀ и k_Р принимаются по табл.4 [1].

Далее необходимо определить величины всех сил сопротивлений, возникающих в процессе копания грунта отвалом бульдозера.

Величина силы сопротивления грунта резанию ножевой кромкой отвала бульдозера (W₁) определяется в зависимости:

                                       (3)

Величина коэффициента k₁ определяется в зависимости от вида грунта, разрабатываемого бульдозером, по табл. 4 [1], а толщина срезаемой стружки грунта отвалом бульдозера (h_Р­) принимается в первом приближении при разработке глинистых грунтов – 0,1 м, при разработке суглинистых грунтов – 0,15 м, а при разработке песчаных и супесчаных грунтов – 0,2 м.

Сопротивление перемещению призмы грунта волочение по поверхности разрабатываемого участка перед отвалом бульдозера определяется:

                  (4)

Коэффициент силы трения грунта, перемещаемого по грунту (μ), принимается в пределах следующих значений: μ=0,4…0,8, при этом меньшие значения коэффициента принимаются для влажных и глинистых грунтов, а большие – для сухих и песчаных грунтов.

Значение коэффициента i определяется в зависимости i= tg a, где a –угол наклона пути движения бульдозера к горизонту, заданный в исходных данных. При этом, необходимо учесть, что в формуле (4) значение коэффициента i принимается со знаком «+» при движении бульдозера в рабочем цикле на подъем и со знаком «–» при движении бульдозера под уклон.

Сопротивление, возникающее при движении срезаемой стружки грунта вверх по поверхности отвала, определяется:

     (5)

	–	коэффициент силы трения при перемещении грунта по поверхности металла, принимается для суглинистого и супесчаного в пределах - =0,5…0,6, для глинистых - =0,7…0,8, а для песчаных грунтов - =0,35…0,50;
δ	–	угол резания грунта ножевой кромкой отвала бульдозера, его значения принимаются в пределах: δ=50°-55°, град.

Сопротивление, возникающее при движении бульдозера как транспортной машины, определяется по следующей зависимости:

                 (6)

В формуле (6) знаки + или – принимаются в зависимости от движения бульдозера при рабочем цикле на уклон или под уклон. При этом необходимо учитывать, что при работе на уклон величина сопротивления W₄ увеличивается, а при работе под уклон соответственно уменьшается.

Далее необходимо определить суммарную величину всех основных сил сопротивлений, возникающих в процессе копания грунта:

                        (7)

Необходимо проверить - выполняется ли условие нормальной работы бульдозера при копании грунта без буксования при принятой в первом приближении значения толщины срезаемой стружки грунта.

Условие нормальной работы бульдозера при копании грунта без буксования определяется по зависимости:

                                        (8)

Для проверки нормальной работы бульдозера прикопан игруна без буксования необходимо определить значения параметров машины - Т _СЦ и Т _ТЯГИ.

Сила тяги бульдозера по сцеплению ходовой части гусеничного трактора со шпорами с грунтом определяется:

                                    (9)

Величина максимального тягового усилия трактора на 1 скорости коробки переключения передач определяется:

                                        (10)

После определения цифровых значений Т _ТЯГИ и Т _СЦ необходимо проверить выполнение цифровых значений неравенства:

                                        (11)

В случае, если это условие выполняется, то для дальнейшего рас­чёта можно использовать принятое значение толщины срезаемой стружки грунта h_Р. При этом необходимо учесть, что если и неравенст­ве по цифровым значениям параметров имеется запас мощности бульдозера, т.е. величина Σ W_i значительно меньше, чем величины Т _ТЯГИ и Т _СЦ, необходимо увеличить толщину срезаемой стружки грунта до максимально возможной величины, что будет способствовать, в конечном счете, увеличению производительности бульдозера. При этом эта величина, естественно, не может превышать величину мак­симально снимаемой стружки грунта, которая приведена в техниче­ских характеристиках данной марки бульдозера.

При увеличении толщины снимаемой стружки фунта h_Р необхо­димо пересчитать значение величины W₁ и соответственно величины Σ W_i, а также опять проверить выполнение условия неравенства (11). При этом, зачастую, необходимо выполнить несколько вариантов подбора оптимальной толщины срезаемой стружки фунта в заданных условиях выполнения земляных работ т.е. действовать методом попы­ток.

1.5 Определение длины участка набора грунта в приз­му волочения и продолжительности рабочего цикла буль­дозера

Длина участка набора грунта в призму волочения определяется:

                                           (12)

Далее определяется продолжительность полного рабочего цикла бульдозера по следующей зависимости:

                     (13)

При продольно-поворотной схеме работы бульдозера за рабочий цикл он делает 2 поворота на 180°, при челночной схеме работы обратный холостой ход бульдозер производит на задней скорости коробки передач, следовательно, при такой схеме работы – n₁=0.

Количество переключений передач за 1 рабочий цикл зависит от схемы работы бульдозера и в общем случае может быть принято как – n₂=4…6.

Операция набора грунта в призму волочения бульдозерами обычно выполняется на первой скорости коробки передач, перемещение призмы волочения грунта производится на второй или третьей скорости коробки передач, а скорость обратного холостого хода в зависимости от схемы работы бульдозера можно принять 0,75…0,8V_max, где V_max – максимальна скорость движения бульдозера на передней и задней скорости коробки передач.

Скорости движения бульдозер на различных передачах принимаются по техническим характеристикам гусеничных тракторов по табл.3 [1].

1.6. Определение часовой технической и сменной эксплуатационной производительности бульдозера

Техническая производительность бульдозера с неповоротным отвалом определяется:

      (14)

Коэффициент потерь грунта k _ПОТ  при его перемещении зависит от вида перемещаемого грунта и дальности пути перемещения. На основании опытных данных величина k _ПОТ определяется по следующей зависимости:

                                      (15)

Эксплуатационная сменная производительность бульдозера определяется по следующей зависимости:

(16)