Для определения величины сил сопротивлений, возникающих в процессе копания грунта отвалом бульдозера, необходимо сначала определить объем грунта в призме волочения, перемещаемой отвалом бульдозера:
(2)
В | – | длина отвала бульдозера, м; |
Н | – | высота отвала бульдозера, м; |
φ0 | – | угол откоса грунта в призме волочения перед отвалом бульдозера в движении, град; |
kР | – | коэффициент разрыхления грунта (безразмерная величина, равная отношению объёма грунта в разрыхлённом состоянии к объёму грунта, который он занимал в плотном состоянии). |
Величины В и Н принимаются по техническим характеристикам бульдозер заданной по заданию марки по табл.1 [1], а величины φ0 и kР 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)
В | – | длина отвала бульдозера, м; |
hР | – | толщина срезаемой стружки грунта ножевой кромкой отвала бульдозера, м; |
k1 | – | удельное сопротивление грунта резанию ножевой кромкой отвала бульдозера, МПа. |
Величина коэффициента k1 определяется в зависимости от вида грунта, разрабатываемого бульдозером, по табл. 4 [1], а толщина срезаемой стружки грунта отвалом бульдозера (hР) 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)
V ПР.ВОЛ | – | объем грунта в призме волочения, м3; |
Ρ ГР | – | плотность перемещаемого грунта, кг/м3; |
g | – | ускорение силы тяжести, м/с2 (g=9,81 м/с2); |
μ | – | коэффициент силы трения грунта, перемещаемого по грунту; |
i | коэффициент сопротивления движению бульдозера по поверхности разрабатываемого участка на подъем или под уклон. |
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)
f | – | коэффициент удельного сопротивления движению гусеничного трактора по плотному грунту, значение коэффициента определяют по табл.5 [1]; |
a | – | угол уклона поверхности пути движения бульдозера при рабочем цикле к горизонту, град; |
mБ | – | масса бульдозера, кг. |
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)
Т СЦ | – | сила тяги бульдозера по сцеплению ходовой части гусеничного трактор со шпорами с грунтом, кН; |
Т ТЯГИ | – | тяговое усилие трактора на I скорости коробки передач, кН; |
W4 | – | сопротивление движению бульдозера как транспортной единицы, кН. |
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)
m Б | – | масса бульдозера, кг; |
φ | – | коэффициент сцепления ходовой части гусеничного трактора бульдозера со шпорами с грунтом, определяется по табл. 7[1]. |
Величина максимального тягового усилия трактора на 1 скорости коробки переключения передач определяется:
(10)
N ДВ | – | мощность двигателя трактора бульдозера, кВт; |
η | – | коэффициент полезного действия трансмиссии трактора, η=0,85; |
V1 | – | скорость движения трактора бульдозера на I скорости коробки переключения передач, м/с. |
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 hР. При этом необходимо учесть, что если и неравенстве по цифровым значениям параметров имеется запас мощности бульдозера, т.е. величина Σ Wi 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 hР необходимо пересчитать значение величины W1 и соответственно величины Σ Wi, 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)
V ПР.ВОЛ | – | объем грунта в призме волочения, м3; |
В | – | длина отвала бульдозера, м; |
h P | – | принятая толщина срезаемой стружки грунта, м. |
Далее определяется продолжительность полного рабочего цикла бульдозера по следующей зависимости:
(13)
L НАБ | – | длина пути набора грунта в призму волочения, м; |
L ПЕР | – | длина пути перемещения призмы волочения грунта к месту разгрузки, м; |
n1 | – | количество поворотов бульдозера при рабочем цикле; |
n2 | – | количество переключений передач при рабочем цикле бульдозера; |
T ПЕР | – | время на 1 поворот бульдозера на 180° (10 с); |
T ПЕР.П | – | время на 1 переключение передачи (4…5 с); |
V1 | – | скорость движения бульдозера при наборе грунта в призму волочения, м/с; |
V2 | – | скорость движения бульдозера при перемещении призмы волочения грунта, м/с; |
V3 | – | скорость движения бульдозера при обратном холостом ходе, м/с. |
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…0,8Vmax, где Vmax – 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)
3600 | – | время 1 часа в секундах; |
V ПР.ВОЛ | – | объем грунта в плотном состоянии в призме волочения, м3; |
k УКЛ | – | коэффициент влияния уклона пути движения бульдозера при рабочем цикле, учитывающий влияние уклона местности, определяется по табл.6[1]; |
k ПОТ | – | Коэффициент потерь грунта из призмы волочения при его перемещении отвалом бульдозера; |
Т Ц | – | продолжительность времени полного рабочего цикла, с. |
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)
L ПЕР | – | длина пути перемещения грунта отвалом бульдозера, м. |
Эксплуатационная сменная производительность бульдозера определяется по следующей зависимости:
(16)
Т СМ | – | продолжительность рабочей смены в часах, Т СМ =8,2 ч; |
k B | – | коэффициент использования рабочего времени бульдозера в течение смены, принимается - k B =0,8. |
Дата: 2019-02-25, просмотров: 441.