Расчет производительности бульдозера при разработке грунта

Производительность бульдозеров. Расчет производительности бульдозера

При разработке котлованов, выемок и насыпей целесообразно применять бульдозерный комплект техники, если средняя дальность продольной либо поперечной возки не превышает 100 метров. Чтобы выбрать наиболее оптимальную модель спецтехники, необходимо сравнить производительность бульдозеров с разным тяговым классом и различным типом рабочего оборудования.

Наиболее перспективными являются машины на гусеничном движителе. Техника на пневмоколесном ходу востребована меньше. При расчете производительности землеройно-транспортной машины необходимо учитывать условия местности, характер работ и другие факторы.

Основные сведения о бульдозерах

Бульдозер – землеройно-транспортная машина для послойной разработки и транспортировки грунта, разработанная на базе гусеничного или пневмоколесного трактора со сменным навесным рабочим оборудованием – отвалом (плоский щит с боковыми открылками), рамой и механизмом управления.

Механизм управления отвалом может быть канатно-блочным и гидравлическим. Второй тип управления производительнее, так как позволяет принудительно заглублять отвал в грунт.

Тяговый класс машин

С помощью бульдозеров выполняется до 40 % всех земляных работ на строительном участке. Они наиболее эффективны при средней дальности продольной и поперечной возки от 100 до 150 метров. При оборудовании машин специальными отвалами совкого типа эффективная дальность возки песчаных грунтов увеличивается до 200 метров.

  1. Легкие, тяговое усилие которых не превышает 60 кН. Они применяются во время подготовительных, сельскохозяйственных и вспомогательных работ.
  2. Средние, с тяговым усилием 100-150 кН. Используются для разработки 1-3 группы грунта с предварительным рыхлением.
  3. Тяжелые, тяговое усилие которых превышает 250 кН. Они применяются при разработке плотных и твердых горных пород.

Бульдозеры применяются в комплексе с другими землеройными машинами. Они могут использоваться в качестве толкачей для самоходных и прицепных скреперов. Обычно в состав бульдозерного комплекта техники входит трамбующая машина и рыхлитель.

Факторы, влияющие на производительность

Рассчитывая производительность бульдозеров, необходимо учитывать физические и механические показатели разрабатываемого земляного массива, а также местные условия. К основным физико-механическим характеристикам грунта относят:

  • гранулометрический состав – соотношение размеров частиц грунта по массе;
  • плотность – масса грунта в единице его объема;
  • пористость – количество пустот между зернами, выраженное в процентном отношении по массе;
  • число пластичности – диапазон влажности, в котором грунт обладает пластичными свойствами и не переходит в текучее состояние;
  • набухаемость – способность земляного массива увеличиваться в объеме при переувлажнении;
  • угол внутреннего трения – сопротивляемость частиц грунта срезу.

К местным условиям, влияющим на производительность бульдозеров, относят характер рельефа и технологические особенности строительного объекта. На равнинном и прямолинейном участке с минимальной дальностью поперечной возки скорость выполнения работ намного выше, чем на холмистой местности.

Расчет производительности бульдозеров

Производительность бульдозера зависит от типа выполняемых работ. Это могут быть землеройно-транспортные либо планировочные работы. В первом случае производительность выражается в м 3 /ч, во втором – м 2 /ч. Подробнее остановимся на землеройно-транспортных работах.

Эксплуатационная производительность определяется тем объемом земляного массива, который спецтехника способна разработать и переместить за единицу времени, то есть за один час. Расчет производительности бульдозера ведется по формуле

  • ky – влияние уклона земляной площадки. Во время работы на уклонах от 5-15 % значение увеличивается от 1,35 до 2,25; при разработке грунта на подъеме коэффициент уменьшается с 0,67 до 0,4;
  • kв – значение, учитывающее время использования машины (kв = 0,8-0,9);
  • kн – коэффициент наполнения геометрического объема призмы волочения (kн = 0,85-1,05).

Для расчета производительности необходимо также знать объем призмы волочения (Vгр) и продолжительность рабочего цикла машины (Тц).

Расчет объема призмы волочения

Характерной особенностью работы машины является тот факт, что ковш бульдозера перемещает грунт в так называемой форме волочения. При этом объем призмы рассчитывает по формуле

Продолжительность цикла

Для расчета продолжительности рабочего цикла, то есть времени, которое потратит трактор-бульдозер на разработку одного слоя грунта, необходимо уяснить, что вся длина продольной либо поперечной возки разбивается на несколько отрезков. Сама продолжительность рассчитывается по формуле

Производительность бульдозера при клиновой схеме работы

Применение клиновой схемы набора грунта возможно только с теми машинами, которые оборудованы гидравлическим механизмом управления отвалом. Таковым, например, является бульдозер «Шантуй СД32». Отличительной особенностью этого принципа разработки грунта является тот факт, что усилие резания постепенно уменьшается по мере увеличения призмы волочения.

Толщина земляной стружки

Чаще всего прибегают ко второму варианту, но в таком случае часть земли «теряется» в боковых валиках (чем плох и бульдозер «Шантуй»). Чтобы компенсировать эти потери, машина на всем пути движения должна срезать «стружку», которая рассчитывается по формуле

Влияние типа отвала на производительность

В зависимости от характеристик грунта, а также от поставленных задач перед бульдозером целесообразно использовать определенные типы отвалов. Это сократит срок производства работ, а также увеличит эффективность спецтехники.

Сменным отвалом оборудуются любые машины, в том числе и бульдозер «Комацу» японского производства. Среди основных видов рабочего оборудования стоит выделить:

  • рекультивационный подвид, который используется для снятия верхнего плодородного слоя земли, чернозема;
  • разновидность для перемещения угля и щепы – применяется при разработке полезных ископаемых, имеет полусферическую форму и гидроперископ;
  • «торфяная» разновидность обладает уменьшенной высотой, но увеличенной длиной и используются для обогащения с/х полей;
  • отвалы для подготовки площадки – кусторезы и корчеватели, которые оснащаются зубьями, выпускаются V-образной формы и предназначены для расчистки местности от деревьев и кустарников.

Наиболее прогрессивным (в плане возможности установки различного рабочего оборудования) является японский бульдозер «Комацу». Все модели спецтехники могут оснащаться любым из представленных отвалов, что наделяет их высокой функциональностью и делает универсальными машинами для строительного объекта.

Расчет производительности бульдозера необходимо проводить для снижения стоимости земляных работ. На основе полученных данных можно подобрать наиболее оптимальную для работы спецтехнику, сократить срок производства работ и сэкономить немало денежных средств.

Перемещение грунта бульдозером ДЗ-8: средняя производительность в час, технические характеристики экскаватора

В зависимости от вида работ, для выполнения которых планируется выполнить бульдозером (см. например T170), производительность машины выражается по-разному. При разрабатывании грунта производительность считается в объеме, а при планировке земляной поверхности в площади.

На величину производительности оказывают влияние следующие факторы:

  • Физические показатели разрабатываемого грунта:
    • гранулометрическое наполнение
    • плотность,
    • пористость,
    • предел пластичности,
    • набухаемость;
  • Механические показатели: прочность, сжимаемость, просадочность, модуль упругости, характер структурных связей грунта;
  • Путь перемещения земли;
  • Рельеф строительной площадки;
  • Геометрические составляющие и тип отвала (посмотрите характеристики Б10М).

От характеристик грунта зависит и то, сколько его поместится в кузов самосвала. Об этом читайте тут.

Формула для вычисления при переработке одного объема грунта за единицу времени (м3/час)

Расчет при разработке грунта

При работах по разработке грунта и его транспортировке на расстояние бульдозер выполняет повторяющийся цикл действий. В этом случае производительность машины выражается формулой:

П=(q*n*Kn*Ki*Kb)/Kp,

в которой составляющими являются:

  • Р – производительность, м3/час;
  • q– объем грунта, который перемещается лопатой и определяется числовыми размерами отвала и факторов, влияющих на перемещение;
  • n – число повторяющихся кругов в единицу времени в соотношении с расстоянием транспортирования;
  • Кn – коэффициент, учитывающий потери объемов в боковые валики, зависит от расстояния перемещения и типа грунта;
  • Кi– коэффициент, характеризующий величину уклона пути движения машины;
  • Кв – коэффициент, показывающийстепень изначального разрыхления почвы;
  • Кр –коэффициент, определяющий рациональное использование трудового времени.
  • Количество циклов работы трактора за единицу времени (час):
  • n= 3600/tц

Продолжительность цикла:

  • tц=tн+tг.х.+tхх+2*tп+m*tп.п.+tо=lн/kv*vн+lг.х./ kv*vг.х.+(lн+lг.х.)/(kv*vх.х.)+2*tп+m*tп.п.+t0
  • где t – продолжительности:
  • tн – сбора грунта, с;
  • tг.х. – груженого прохода, с;
  • tх.х. – холостого хода, с;
  • tп. – одного поворотного действия (10-20 секунд);
  • tп.п. – одного перевода передачи скорости (5-6 секунд);
  • t0 – опускания лопаты в начальное положение (2 секунды).
  • m – количество изменений скоростей бульдозера за время одного хода;
  • lн – путь снимания грунта, м;
  • lг.х. –длина расстояния движения к месту скопления, м;
  • vн, vг.х, vx.x– скорости передвижения трактора при резании, движении грунта и возвратного хода, м/с;
  • kv – коэффициент, учитывающий уровень уменьшения скорости трактора по сравнению с расчетной: 0,7-0,75 при перемещении груза, 0,85-0,90 при возвратном холостом ходе;

Коэффициент утраченных объемов грунта в валунах зависит только от величины дальности перемещения грунта и выражается следующей зависимостью:

Kn=1-Ki*lг.х.

  • К1 –коэффициент, полученный лабораторным методом, величина которого изменяется в пределах 0,008…0,04, в зависимости от сухого или связного состояния грунта;
  • Lг.х. – длина, на которую перемещается грунт, м.

При необходимости перемещения грунта на расстояние свыше 30 м, использование бульдозеров считается нерациональным из-за больших потерь грунта во время движения. Перевозить грузы в таком случае можно самосвалами, например на любом из модельного ряда Камаз.

Объем грунта, который способен переместить бульдозер на определенное расстояние, зависит от величины уклона места производства работ. Так на спусках с холма объем перемещенного грунта будет значительно больше, а значит и производительность машины увеличивается.

Трудно жить в частном доме зимой без снегоуборщика. Если вы задумались над приобретением этой техники, то прочитайте нашу статью.

Выбрать можно либо электрический снегоуборник, либо бензиновый. Чтобы внести ясность, ознакомьтесь со статье о бензиновых снегоуборщиках.

Читайте также  Бульдозер shantui sd16 технические характеристики

Если же у вас есть бензопила, и вы не хотите тратить деньги на снегоуборщик, то можно сделать его своими руками. Узнайте, как именно в этой статьей.

Пример расчета эксплуатационной производительности бульдозера и мощности

Исходные данные:

  1. Марка бульдозера – ДЗ -28 ;
  2. Тип почвы – суглинок;
  3. Расстояние срезания грунта – 10 м;
  4. Расстояние перемещения – 20 м.

Шаг 1. Определяем длительность одного цикла:

Для удобства заменим буквенные значения показателей на цифровые.

Т=t1+t2+t3+t4

  • t1 –продолжительность набора грунта, с;
  • t1=l1/v1=3,6*10/3,2=11,25 с.
  • 3,6 –коэффициент перевода единиц измерения скоростей (км/ч в м/с);
  • l1 – расстояние резания грунта, l1=10 м (по условию);
  • v1 –скорость передвижения трактора на пониженной передаче, v1=3,2 км/ч.
  • t2 – продолжительность груженого хода бульдозера, с;
  • t2=l2/v2=3,6*20/3,8=18,9 с.
  • 3,6 –коэффициент перевода единиц измерения скоростей (км/ч в м/с);
  • l2 – расстояние перемещения грунта, l2=20 м (по условию);
  • v2 –скорость передвижения бульдозера с учетом понижающего коэффициента для груженого трактора, v2=3,8 км/ч.
  • t3 – продолжительность холостого хода бульдозера, с;
  • t3=(l1+l2)/v3=3,6*(10+20)/5,2=20,8 с.
  • v3 –скорость передвижения бульдозера при обратном ходе с учетом понижающего коэффициента пустого трактора, v3=5,2 км/ч.
  • t4 – продолжительность времени, дополнительно затраченного на поднимание и опускание отвала, переключение скоростей движения и разворота бульдозера в обратную сторону.

Для данного типа бульдозера и, исходя из условия задания t4=25 с.

Продолжительность одного цикла составляет:

Т=t1+t2+t3+t4=11,25+18,9+20,8+25=76 с.

Шаг 2. Определяем машинную производительность бульдозера:

Производительность тягача вычисляется по формуле:

Пт=q пр*n*kн:kр,

  • qпр- объём перемещаемого грунта, м3;
  • qпр=L*H2:2*а=3,93*0,816^2/2*0,7=1,92 м3
  • L – длина лопаты бульдозера, L = 3,93 м,
    H – длина отвала лопаты, H=0,816 м,
    а = 0,7 – коэффициент, определяющий соотношение высоты и длины,
    n – число циклов за единицу времени работы (1 час):
  • п = 3600/Т=3600 : 76=47,4
  • kн=1,1 – коэффициент, зависящий от объема наполнения призмы отвала грунтом,
    kр=1,3 – коэффициент, показывающий степень разрыхления грунта,

Пт=qпр*п *kн/kр=1,9*47,4*1,1 : 1,3=76,2 м3/ч

Эксплуатационная производительность трактора определяется как соотношение:

П= Пт*kв= 76,2* 0,8=60,96 м3/ч

где kв– коэффициент, учитывающий рациональное использование рабочего времени, kв=0,8.

Сменная производительность бульдозера считается как:

П=8*Пэ=8*60,96=487,68 м3/ч,

где 8 – часы работы в смену.

Исходя из представленных формул, очевидно, что производительность бульдозера повышается, если в начальный момент работы отвал заглублен на максимально возможную глубину, а по мере того, как будет накапливаться грунт, глубина уменьшается.

Перед началом работы плотный грунт разрыхляется специальными зубьями, расположенными на задней части бульдозера. Это позволяет увеличить производительность до 30 процентов.

Распиловка грунта выполняется на пониженной передаче под уклон.
Для уменьшения потерь грунта при транспортировке, перемещать его следует на пониженной скорости.
Для сокращения потерь объема перемещаемого грунта, двигают его по одному и тому же следу.

При перемещении грунта на большие расстояния, весь объем делится на порции.
Выбор эффективного способа разгрузки грунта с отвала: в кучу, слоями или сталкиванием в котлован.

Возможно, вам также будет интересна статья про самые большие карьерные самосвалы в мире.

Обратный ход бульдозера к месту набора грунта осуществляется на максимально возможной при данных условиях работы скорости.

Производительность является важнейшей технической характеристикой и определяющим показателем эффективности работы такой строительной машины, как бульдозер (см. Б10М). Величина производительности для машин с цикличным принципом работы зависит прежде всего от длительности цикла.

Ознакомьтесь с рейтингом самых больших и мощных бульдозеров.

Определить производительность бульдозера при разработке грунта

5. Определить производительность бульдозера при разработке грунта

Исходные данные к задаче: бульдозер марки Т-500, дальность транспортировки грунта L = 160 метров, грунт – плотный суглинок.

Производительность бульдозера определяем по формуле

, (5.1)

где П – производительность бульдозера, м 3 /час; Vпр – объем призмы волочения, м 3 ; Тц – продолжительность цикла, с; К – коэффициент потери грунта, К = 1- 0,005 L, L – дальность транспортирования грунта,

L = 1- 0,005∙160 = 0,2; Кр – коэффициент разрыхления грунта, Кр = 1,3 (таб.8)

Тяговое усилие, развиваемое трактором при мощности 372 кВт (таб.5), в ньютонах;

, (5.2)

где Nдв— мощность двигателя трактора, кВт; — КПД трансмиссии трактора, = 0,9; V1— скорость движения трактора на 1-ой передаче, м/с. V1=4 км/час = 1,1 м/с.

Сила тяги по сцеплению Тсц, в ньютонах:

, (5.3)

где Gсц = m 9,8 – сила тяжести трактора с навесным оборудованием, Н; m – эксплуатационная масса бульдозера, 59455 (кг), таб.5 — коэффициент сцепления при движении по плотному суглинку =0,9;

Условие движения без буксования:

где W – суммарное сопротивление, возникающее при работе бульдозера.

где W1 – сопротивление грунта резанию:

где В = 4530 мм. (таб.5) – длина отвала, м; α = 90 ° (таб.5) – угол поворота отвала в плане относительно оси трактора, град; с – толщина срезаемого слоя, принимаем равной 0,3 м; κ = 100000 Па по (таб.8) – удельное сопротивление грунта резанию, Па.

W2= (5.5)

где W2 – сопротивление волочению призмы грунта перед отвалом; Н=2,12м (таб.5) – высота отвала, м; ψ=40 ° — угол естественного откоса грунта; γ = 1800 кг/м 3 (таб.8) – плотность грунта; g = 9,81 м/с 2 – ускорение свободного падения; μ = 0,7 – коэффициент трения грунта по грунту; i = 0 -уклон пути, участок горизонтальный.

W2=

W3= (5.5)

где W3 – сопротивление перемещению стружки грунта вверх по отвалу; δ=50 ° — угол резания; μ1 = 0,7 — коэффициент трения грунта по стали;

W3=

Определяем W4 – сопротивление движению бульдозера с трактором:

Где G = 59455∙9,8 = 582659 (Н) — сила тяжести бульдозера, Н; f=0,12 – удельное сопротивление движению бульдозера.

Свободную силу тяги определяем по формуле (5.6)

Т = 524393 – (149,79+61,37+69919) = 454262

Запас тягового усилия по мощности определяем по формуле (5.7)

Т = 304363 – (149,79+61,37+69919) = 234233

Для дальнейших расчетов принимаем меньшее значение запаса тягового усилия Тmin= 234233

Расчетную глубину резания в конце набора грунта определяем по формуле (5.8)

Cmin = (5.8)

где W1 – сопротивление грунта резанию (принимаем равным Тmin= 234233)

Cmin =

Максимальную глубину резания по формуле (5.9)

Cmax = (5.9)

Cmax =

Определяем среднюю толщину срезаемой стружки

C = (5.10)

C =

Определяем объем грунта в призме волочения:

где l1 – длина участка набора грунта, м;

l1 = (5.12)

l1 =

Подставляем значение l1 в формулу 5.11

Vпр = 5∙10 -6 ∙4,53∙520751=12,1м 3

Определяем Тц – продолжительность цикла, с;

где t1 – время резания грунта, t1 =

где t2 – время перемещения грунта, t2 = с,

где t3 – время обратного хода, t3 = с,

где t4 – дополнительное время (время на переключение передач и т.д),

По формуле 5.1 определяем производительность бульдозера

м 3 /час

Производительность бульдозера составляет 21,14 м 3 /час.

1. Г.Г. Воскресенский, Г.И. Декина, В. А. Клюев, Лещинский А.В., Позынич К.П., Шемякин С.А. Строительные и дорожные машины: Лабораторный практикум: 2003 – 89с.

2. Чернявский С.А., Кузнецов Б.С. Проектирование механических передач. Учебно-справочное пособие для вузов – 5-е изд. перериб. и доп. — М.: Химия 1984 – 560 с. ил.

3. Сиденко П.М. Изменение в хим. промышленности. — М.: Химия 1977 – 368 с. ил.

4. Чернилевсий Д.В. Детали машин и механизмов. Учебное пособие — 2-е изд. перероб. и доп. – К.: Выща шк. Головное изд-во 1987г. – 328 с.

5. Батурин А.Т. Цецкович Г.М. Панич.Б. Б. Чернин П.М. Детали машин – 6-е изд. машиностроение – М: 1971 – 467 с.

Производительность бульдозеров

Для повышения выработки к отвалу бульдозера иногда приваривают боковые открылки, а сверху — козырек или организуют работу двумя синхронно движущимися бульдозерами. Благодаря открылкам и козырьку Кп=1. При перемещении грунта без открылков и козырька на расстояние более 25 м Кп резко снижается. Чтобы повысить значение коэффициента, рекомендуется последовательное перемещение грунта с образованием промежуточных накопительных валов, в которых бульдозер может осуществить полный набор грунта для дальнейшего перемещения.

При работе двумя бульдозерами с расстоянием между отвалами до 0,5 м, например в грунтах III группы, выработка повышается в среднем на 15 % благодаря тому, что длина отвала как бы увеличивается на просвет между отвалами машин.

Если длина разравниваемого участка 30—40 м, то бульдозеры работают без разворота, что экономит время на повороте, но при этом снижается скорость при движении машины задним ходом. Для тяжелого бульдозера объем разрабатываемого и перемещаемого связного грунта II и III групп в течение рабочего цикла не менее 2,2 м 3 (в плотном теле).

Читайте также  Ширина отвала бульдозера т 170

При дальности перемещения 50 м время цикла Σt≥3 мин. В этом случае производительность равна 45 м 3 /ч. При наличии открылков, козырька и применении траншейно-ярусного способа разработки грунта выработка выше.

В последние годы во многих дорожно-строительных организациях применяют бульдозеры, оборудованные отвалами с выступающим средним ножом, уменьшающим сопротивление грунта резанию, что сопровождается существенным повышением производительности машины (рис. 12.9), особенно при грунтах III—IV группы.


Рис. 12.9. Бульдозерный отвал шарнирно-поворотного типа с выступающим средним ножом 1 — отвал; 2 — выступающий нож; 3 — подножевая плита; 4— рычаг; 5 — шарнир; 6 — кронштейн; 7 — ползун; 8 — направляющие; 9 — цилиндр

В рабочем положении лицевая поверхность выступающего ножа конструкции МАДИ [1] находится в одной плоскости с поверхностью основных ножей отвала, а режущая кромка на 150 мм ниже кромки отвала. При необходимости выступающий нож убирают на тыльную поверхность отвала.

В зависимости от влажности грунта, условий разработки и его перемещения возможны 6 вариантов оборудования бульдозера режущими ножами (см. рис. 12.2). Какой вариант будет наиболее оправданным, решают для конкретного объекта строительства.

В настоящее время все чаще используют воздушную подушку при транспортировании грунта отвалом бульдозера. Особенностями его конструкции являются вынесенный вперед режущий нож и расположение воздушного коллектора с выпускными отверстиями, направленными вниз. Бульдозерный отвал оборудован боковыми щеками длиной 0,3—0,5 ширины отвала. В передней части щеки соединены с вынесенными вперед режущим ножом, который соединен с отвалом распорной балкой. Выпускные отверстия трубопровода снизу прикрыты кожухом. В качестве источника сжатого воздуха используют компрессор 0116-А.

Копание грунта с подачей воздуха под призму волочения сопровождается некоторым увеличением коэффициента разрыхления грунтов в призме за счет аэрации. В результате использования воздушной подушки снижается усилие при транспортировке грунта бульдозерным отвалом ящичного типа на 20—30 %. что сопровождается значительным повышением производительности земляных работ. Существенно возрастает ее значение отвалах бульдозеров с выступающим средним ножом и газовоздушной смазкой поверхности скольжения (рис. 12.10). Отвал бульдозера оборудован ножом с выступающей частью и системой подачи газа. Отвал установлен на толкающих брусьях. Положение выступающей средней части ножа устанавливают в зависимости от требуемой глубины копания с помощью винтов и продольных вертикальных пазов. Скорость копания составляет не менее 0,15 м/с.


Рис. 12.10. Схема модели отвала бульдозера с выступающим средним ножом и газовоздушной смазкой поверхности скольжения 1 — отвал; 2 — нож; 3 — выступающая средняя часть ножа; 4 — система подачи газа; 5 — винты с потайной головкой; 6 — вертикальные пазы: 7 — толкающие брусья

Грунт в средней части отвала подвергается некоторому разрыхлению струей сжатого газа. Призма волочения в средней части разрыхляется, что и повышает производительность машины по сравнению с производительностью бульдозера традиционного типа (табл. 12.1). При этом дальность перемещения грунта не превышает 25 м. Длительность одного цикла, по существу, не изменяется и колеблется в пределах 66,6—67,8 с.

Отвал бульдозера с выступающим средним ножом и газовоздушной смазкой поверхности его скольжения является универсальным (рис. 12.11). С тыльной стороны на нем смонтирована коробка жесткости, одновременно выполняющая роль коллектора для подачи сжатого газа на лобовую поверхность через систему отверстий, расположенных по длине лобовой поверхности отвала. Сжатый газ подается в газовый коллектор через штуцер, смонтированный на его тыльной стороне, и пневмопровод от воздуходувки. На лобовой поверхности отвала под средним режущим ножом установлена прокладка, обеспечивающая зазор между отвалом и ножом для выхода сжатого газа из отверстий и подачи его вверх по поверхности скольжения отвала. Подножевая плита, соединенная с воздушным средним ножом, упирается в упор. Бульдозер монтируют на толкающих брусьях, снабженных раскосами.


Рис. 12.11. Бульдозерный отвал с выступающим средним ножом и газовоздушной смазкой поверхности скольжения 1 — выступающий средний нож; 2 — подножевая плита; 3 — нож; 4 — прокладка; 5 — система отверстий для выхода сжатого газа; 6 — газовый коллектор; 7 — отвал; 8 — штуцер сжатого газа; 9— раскосы; 10 — пневмопровод; 11 — толкающие брусья; 12 — кронштейн

Разработка грунта отвалом бульдозера с воздушным средним ножом в условиях газовоздушной смазки поверхности, контактирующей с грунтом, протекает более эффективно, чем отвалом традиционного типа, и даже отвалом с газовоздушной смазкой всей его поверхности (см. рис. 12.10). В связи с этим производительность бульдозера данной конструкции при суглинистых грунтах с оптимальной их влажностью и дальностью перемещения до 25 м наиболее высокая.

Таким образом, широкое применение современных бульдозеров позволит в ближайшие годы повысить производительность труда на земляных работах на 25— 30%.

Производительность бульдозера и способы ее повышении

Производительность бульдозера на землеройно-транспортных работах определяется количеством разработанного грунта в кубических метрах за единицу времени.

Техническую производительность бульдозера 77т(м3/ч) определяют по формуле

где Vn — объем призмы волочения, м3; к у — коэффициент уклона местности; кс — коэффициент сохранения грунта при перемещении (kQ = 1-0,005 LT); — время рабочего цикла, с; Lт — дальность перемещения грунта,

Значения коэффициента уклона местности приведены в табл. 3.2.

Для того или иного значения производительности большую роль играет количество грунта, перемещаемого отвалом за один рабочий цикл, которое характеризуется объемом призмы волочения (рис. 3.5).

При резании стружки грунт 4 собирается перед отвалом 2 в виде призмы 1, которая выступает на расстояние А. В процессе перемещения грунта неизбежны потери в валики 3 через боковые щиты отвала. Чем больше призма волочения, тем выше производительность бульдозера.

Коэффициенты уклона местности

Уклон или подъем,град.

Мощность двигателя, кВт

Рис. 3.5. Призма волочения грунта:

1 — призма; 2 — отвал; 3 — боковые валики; 4 — стружка

Объем призмы волочения Vn, м ориентировочно определяют из условия, что грунт располагается под углом естественного откоса (pQi град.:

где В- ширина отвала, м; Н- высота отвала, м; л — коэффициент разрыхления грунта, равный 1,10-1,35 в зависимости от его плотности и влажности.

Время рабочего цикла Т , с, бульдозера определяют по формуле

где /р- длина пути резания грунта и формирования призмы волочения,

= (5-7) м; v , v , V — средние скорости при резании, перемещении грун-

та и холостом ходе, м/с; t — время переключения передачи и разгона (2-5 с); tQ время опускания отвала (1-2 с).

Меньшее значение времени переключения принимают для гидромеханической трансмиссии, большее — для механической.

Среднюю скорость движения определяют по формуле

где П— частота вращения коленчатого вала двигателя, мин ; Г — Д к

радиус ведущего колеса или звездочки, м; /- передаточное отношение

трансмиссии на соответствующей передаче; к- коэффициент снижения

скорости движения (для механической трансмиссии к- 0,85-0,95, для

гидромеханической к = 0,7-0,8).

Эксплуатационная производительность машины определяется за час или смену работы и учитывает простои, связанные с необходимостью ежесменного технического обслуживания, возможными поломками и технологическими перерывами в работе, отдыхом машиниста.

Сменную эксплуатационную производительность П

(м 3 / см.) для всех видов машин определяют по формуле

где Т количество часов работы в смену с учетом техобслуживания машины, отдыха машиниста, равное 6,82 ч; к — коэффициент использова-

ния машины но времени, равный 0,85-0,95.

На практике эксплуатационную производительность определяют часто по объему отрытой траншеи, котлована или возведенного земляного полотна и времени, затраченному на выполнение этой работы.

Объемы грунта определяют геометрическими обмерами с помощью рулетки и рейки или маркшейдерским способом с применением теодолита и рейки.

Тогда эксплуатационную производительность машины П^ (м 3 / ч) в плотном теле грунта находят по формуле

где V объем грунта, м , Т время работы машины.

На планировочных работах производительность бульдозера определяют по площади спланированной поверхности за единицу времени и выражают в квадратных метрах на час.

Анализ приведенных формул и составляющих их элементов позволяет наметить рациональные способы работы с целью повышения производительности машины. Они должны быть направлены на сокращение рабочего цикла и увеличение объема призмы волочения.

Для уменьшения продолжительности рабочего цикла важно повышать скорость выполнения рабочих операций. Скорость рабочего хода принимают в пределах 2,5-3,5 км/ч. Она зависит от точности управления машиной (т. е. квалификации машиниста), гак как в процессе формирования призмы волочения и ее перемещения машинисту приходится 15-20 раз за цикл поднимать и опускать рабочий орган, восполняя призму грунтом вместо высыпающегося через торцы отвала в боковые валики. Фактически рабочие скорости бульдозеров за счет буксования гусениц и колес составляют 2,0-2,8 км/ч. Увеличение скорости холостого хода до 5-10 км/ч позволяет существенно уменьшать время цикла. При этом важно, чтобы рабочая поверхность была возможно более ровной. Тогда обратный ход машины принесет минимум неудобств машинисту и уменьшит его утомляемость.

Для увеличения объема призмы волочения и уменьшения потерь грунта в боковые валики используют следующие рациональные способы (рис. 3.6).

Рис. 3.6. Способы повышения производительности бульдозеров

Читайте также  Бульдозер б 10 технические характеристики

Движение бульдозера по одному и тому же следу (/) позволяет образовать после двух-трех проходов боковые валики достаточной высоты. Благодаря этому уменьшаются боковые утечки грунта, и объем призмы волочения сохраняется.

Траншейный способ разработки (//) сохраняет грунт призмы волочения, так как боковые стенки траншеи удерживают его перед отвалом. Этот способ в основном используют для земляных работ бульдозерами.

Спаренная работа двух-трех бульдозеров (III) способствует сохранению массы перемещаемого грунта, так как ограничивается вытеснение грунта в боковые валики между машинами. Спаренная работа требует внимания и взаимопонимания машинистов.

При работе бульдозером под уклон (угол (3) можно увеличить объем призмы волочения или скорость движения (IV). Этот способ следует чаще использовать в тех случаях, если рабочей поверхности можно придать уклон или во время отрывки котлованов при разработке грунта между ярусами.

Работа бульдозера с образованием промежуточных валов грунта также способствует уменьшению потерь фунта в боковые валики. Каждый промежуточный вал формируется из нескольких призм волочения (К), а количество промежуточных валов — на единицу меньше количества дробных дальностей перемещения (т. е. П—). При этом потери грунта в боко-

(1-0,005 L ) n+l

вые валики уменьшаются в д.+1 раз. В табл. 3.3 приведены не-

которые значения коэффициентов уменьшения потерь фунта в боковые валики.

Выбор оптимального угла резания (VI) в зависимости от плотности и влажности фунта имеет большое значение. При работе на влажных фунтах он должен составлять 45-50° стружка грунта поднимается выше отвала, опускаясь в верхней зоне от козырька, и способствует образованию призмы волочения большего объема. Во время работы на насыпных фунтах угол резания должен составлять 60-65°.

Увеличению массы перемещаемого фунта способствует использование уширитеяей и удлинителей (VII). Дополнительное оборудование рационально применять и на планировочных работах.

Открылки, установленные на боковинах отвала, повышают объем призмы волочения и, следовательно, производительность машины ( VIII).

Коэффициенты уменьшения потерь грунта в боковые валики

Количество промежуточных ва- лов

Коэффициент уменьшения потерь при дальностях перемещения, м

8.2. Определение производительности бульдозера

Производим по формуле:

(8.12)

где: q – объем призмы волочения в плотном теле, м 3 ;

КС – коэффициент, учитывающий потери грунта при перемещении;

Кi – коэффициент, учитывающий условия рельефа местности (см. [8], таблица IV.69 или таблица 8.10);

КВ – коэффициент использования бульдозера по времени (для бульдозеров на тракторе ДЭТ-250 КВ=0,75, а для остальных бульдозеров КВ=0,8; см. [2], приложение 4);

ТЦ – время рабочего цикла бульдозера, мин.

Таблица 8.10. Коэффициент влияния на производительность бульдозера условий рельефа местности

Угол подъема местности, °

Угол спуска местности, °

(8.13)

где: В – длина отвала, м (см. таблицу 7.3);

Н – высота отвала, м (см. таблицу 7.3);

КР – коэффициент разрыхления грунта, приведенный в [2], приложение 2;

КПР – коэффициент, характеризующий влияние свойств грунта и геометрических размеров отвала (см. [8], таблица IV.72 или таблица 8.11).

Таблица 8.11. Коэффициент КПР

(8.14)

где:  — коэффициент, определенный экспериментально (=0,005);

ℓ — расстояние перемещения грунта, м.

(8.15)

где: ℓН – путь набора призмы волочения, м.

(8.16)

где: КП – коэффициент потерь грунта при наборе призмы волочения (КП=1…1,2 – большие значения принимаются для несвязных грунтов);

hР – толщина срезаемой стружки, м (см. [8], таблица IV.61, таблица 8.12 или рисунок 8.5). Для бульдозеров на базе тракторов Т-74, Т-100 для плотных грунтов hР=0,1…0,15 м, для грунтов средней плотности hР=0,15…0,2 м, для легких грунтов hР=0,2…0,3 м;

 — угол установки ножа в плане относительно направления движения, град.

(8.17)

где: tН – время набора грунта, мин;

tПЕР – время перемещения грунта в насыпь, мин;

tПОР – время возвращения порожнего бульдозера, мин;

tМ – время маневрирования, мин.

Рисунок 8.5. Виды срезаемых бульдозером при наборе призмы волочения стружек:

а – постоянной толщины; б – клиновая с гидравлическим управлением отвала; в – то же, с канатным управлением; г – гребенчатая с гидравлическим управлением отвала; д – то же, с канатным управлением отвала.

Таблица 8.12. Основные параметры набора грунта бульдозерами

Способ набора грунта

Толщина срезаемого слоя, см

Длина пути набора грунта, м

Объем грунта, м 3

Продолжительность набора грунта, с

Использование мощности трактора, %

(8.18)

где: VН – скорость движения бульдозера при наборе грунта, м/мин.

(8.19)

где: VПЕР – скорость перемещения грунта бульдозером в насыпь, м/мин.

(8.20)

где: VПОР – скорость возвращения порожнего бульдозера, м/мин.

(8.21)

где: tПП – время на переключение передач, мин (см. [8], таблица IV.71 или таблица 8.13);

tУО – время на установку отвала, мин (см. [8], таблица IV.71 или таблица 8.13);

tПОВ – время, затрачиваемое на поворот бульдозера, мин (см. таблицу 8.13);

nПП, nУО, nП – соответственно количество переключения передач, установок отвала и поворотов в одном цикле работы бульдозера, шт.

Рисунок 8.6. Разработка и перемещение грунта бульдозером по схеме с промежуточными валками.

Резание грунта (VН) производится на I передаче, перемещение (VПЕР) – на I, II передаче, возврат порожняком (VПОР) – на III-IV передачах или задним ходом (см. таблицу 8.6). При LСР≥50 рационально возврат порожняком производить передним ходом с разворотами. При LСР≥30…40 для повышения производительности принимают схему работы бульдозера с промежуточными валками (рисунок 8.6).

Таблица 8.13. Технологические затраты времени бульдозера

при механической трансмиссии

при гидравлической трансмиссии

Переключение передач и изменение направления движения

Например, при LСР=68,84м>40м разработку и перемещение грунта можно производить бульдозером ДЗ-28 на тракторе Т-130.1.Г1, В=3,94м; Н=1м

КР=1,10 – принимаем по [2], приложение 2; КПР=0,77 при — по таблице 8.11.

КП=1,2; hР=0,15 – принимаем по [5], таблица IV.61 или таблица 8.12; =90°

Так как LСР>40 м, разбиваем весь путь перемещения на участки не более 40 м с образованием промежуточных валков, при этом грунт при наборе валков перемещается на расстояние:

.

При этом .

За пять рейсов (рисунок 8.6) в первый промежуточный валок бульдозер переместит объем грунта, равный , во второй валок — , который и подставляется в дальнейшем в формулу (8.12) вместо q, при этом КС принимается равным единице (КС=1).

По таблице 8.6 принимаем рабочие скорости:

Общий путь набора составляет

Общий путь перемещения равен

Общий путь обратного хода равен

nУО=9 шт; tПП=2с – принимается по таблице 8.13; tУО=3с – по таблице 8.13;

tПОВ=0 – так как возвращается задним ходом.

Набор призмы волочения бульдозером может производиться следующими способами срезания стружки:

стружкой постоянной толщины (рисунок 8.5а) – для всех видов грунта при их наборе на подъеме или для грунтов со значительным сопротивлением копанию;

клиновым (рисунок 8.5б,в), т.е. с переменной толщиной стружки – для грунтов с малым сопротивлением копанию;

гребенчатый с попеременным заглублением отвала (рисунок 8.5г,б) – для плотных и сухих грунтов.

Для уменьшения потерь грунта рекомендуется грунт разрабатывать по ярусно-траншейной схеме (рисунок 8.7), при этом грунт перемещается по траншее, образовавшейся при неоднократных проходах бульдозера по одному следу (в пределах выемки) или осыпавшегося грунта (в пределах насыпи) при предыдущих проходах в виде валиков (производительность увеличивается на 8…12%).

Рисунок 8.7. Ярусно-траншейная схема разработки и перемещения грунта бульдозером

Снизить потери грунта и увеличить суммарный объем призмы волочения можно путем использования двух или трех бульдозеров с расстоянием между их отвалами 0,1…0,2 м или при разработке и перемещении грунта под уклон.

Оборудование бульдозеров открылками и предварительное рыхление плотных грунтов повышает производительность бульдозера на 10…15%. Уширители с жестким креплением к отвалу при работе в легких грунтах повышают производительность на 20…30%.

Для уменьшения сопротивления резанию грунта отвал бульдозера может выполняться с газовоздушной смазкой, с выдвижным ножом и т.д.

Работа бульдозера может быть организована по маятниковой или челночной схемам. При маятниковой схеме (LСР≥50м) бульдозер возвращается к месту набора грунта передним ходом с разворотами. При челночной схеме (LСР 12 / 31 12 13 14 15 16 17 18 19 20 > Следующая > >>

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: