Определение условий работы бульдозера

Условия работы бульдозера могут быть охарактеризованы одним из следующих вариантов соотношений:

;                               (1)

;                               (2)

;                               (3)

где W – максимальное сопротивление движению бульдозера в конце набора полного объёма призмы волочения, т;

Т – максимальное тяговое усилие бульдозера, т;

F – максимальная сила тяги по сцеплению, т.

При выполнении соотношения (1) максимальная сила тяги бульдозера превышает максимальное сопротивление движению и обе величины являются меньше максимальной силы тяги по сцеплению, при этом обеспечивается гарантированное движение бульдозера без буксования движителя.

Соотношение (2) указывает на то, что бульдозер не может преодолеть максимальное сопротивление движению, следовательно, он остановится, движитель будет буксовать со стопроцентным коэффициентом буксования.

Из соотношения (3) следует, что бульдозер так же не может преодолеть максимальное сопротивление движению, он остановится и двигатель заглохнет, так как движитель не сможет преодолеть действующую на него максимальную силу тяги по сцеплению.

При выполнении условий (2) и (3) необходимо скорректировать в сторону уменьшения величину максимального сопротивления движению W.

       Величина максимального сопротивления движению бульдозера в конце набора призмы волочения определяется по формуле:

,т;                    (5)

где W₁ – сопротивление срезанию слоя грунта оптимальной толщины и набору максимального объёма призмы волочения, т;

W₂ – сопротивление перемещению срезанного слоя грунта вверх между передней поверхностью отвала и призмой волочения в конце её набора, т;

W₃ – сопротивление перемещению самого полного объёма призмы волочения, т;

W₄ – сопротивление движению самого бульдозера, т;

В свою очередь величины W₁, W₂, W₃ и W₄ рассчитываются по формулам:

,т;                        (6)

;                                          (7)

где B – длина отвала, м (табл. 2);

h – толщина срезаемого слоя грунта, м;

K_C – коэффициент оптимальной толщины срезаемого слоя грунта (табл. 3)

K_p – коэффициент удельного сопротивления срезаемого грунта, т/м² (табл.3)

φ – угол установки отвала в плане (для всех вариантов, φ=90⁰); 

,т;                                 (8)

;                         (9)

где V_n – полный объём призмы волочения, м³;

q – плотность грунта в разрыхлённом состоянии,

т/м³ (табл. 3);

μ₁ – коэффициент трения грунта по стали (табл. 3);

H – высота отвала, м (таб. 2);

α – угол естественного откоса грунта в призме волочения, (табл. 3).

,т;                                 (10)

где μ₂-коэффициент трения грунта по грунту (табл.3);

K_y – коэффициент подъёма (уклона) трассы (табл. 4);

, т;                                      (11)

где G_б – общий вес бульдозера, т (табл. 2);

-коэффициент сопротивления движению самого бульдозера (табл. 3)

Величина максимального тягового усилия бульдозера рассчитывается по формуле:

, т;                             (12)

где -мощность двигателя базового трактора, л.с. (1кВт=1,36 л.с.) (табл. 2);

-к.п.д. базового трактора ( =0,7…0,8 для гусеничного трактора, =0,8…0,9 для колёсного трактора);

V–минимальная скорость движения вперёд базового трактора, км/ч.

Величина максимальной силы тяги по сцеплению рассчитывается по формуле:

,т;                                        (13)

,т;

где -сцепной вес бульдозера, т;

-коэффициент сцепления гусениц с грунтом ( =0,7 для колёсных тракторов, =0,8 для гусеничных тракторов, =0,9 для гусеничных тракторов с увеличенными грунтозацепами).

-общий вес бульдозера, т (табл. 2)

Расчёт эксплуатационной производительности бульдозера, П, производится по формуле:

 ,м³/час;      (14)                               

где -полный объём призмы волочения, м³;

-коэффициент наполнения призмы волочения (табл. 3);

=0,8…0,9 – коэффициент использования машины по времени;

-коэффициент подъёма (уклона) трассы      (табл. 4);

-коэффициент разрыхления грунта при разработке   (табл. 3);

-длительность одного цикла работы бульдозера, мин.

Длительность одного цикла работы бульдозера, , рассчитывается по формуле:

для варианта  м

Т_ц=Т₁+Т₂+Т₃+Т₄+Т₅, мин;                  (15)

для варианта  м

Т_ц=Т₁+Т₂+Т₃+Т₄+Т₆+Т₇+Т₈, мин;          (16)                                                 

где Т₁ – время срезания слоя грунта и набора призмы

волочения, мин;

Т₂ – время перемещения призмы волочения, мин;

Т₃ – время распределения призмы волочения при движении вперёд, мин;

Т₄ – время уплотнения распределённого грунта при движении назад задним ходом, мин;

Т₅ – время движения задним ходом к зоне забоя, мин;

Т₆ – время разворота на 180⁰, мин;

Т₇ – время движения в зоне забоя передним ходом, мин;

Т₈ – время разворота в зоне забоя на 180⁰ (принимается Т₈=Т₆), мин;

Время срезания грунта и набора призмы волочения (Т₁) рассчитывается по формуле:

, мин;                                       (17)

;                                        (18)

где -длина зоны забоя, м;

-полный объём призмы волочения, м³, (см. ф. 9);

B – длина отвала, м, (табл. 2);

h – толщина срезаемого слоя грунта, м, (см. ф. 7);

m – коэффициент разрыхления грунта при разработке (табл. 3);

V₁ – минимальная скорость движения бульдозера вперёд, м/мин., (табл. 2) (примечание: в таблице 2 скорость задана в км/ч).

       Время перемещения призмы волочения, Т₂, определяется по формуле:

;                                               (19)

;                                    (20)

где L₂ – дальность перемещения призмы волочения

(принимается L₂=L_n) (табл. 1);

V₂ – скорость перемещения призмы волочения, м/мин;

V_max.в. – максимальная скорость движения трактора вперёд, м/мин (табл. 2).

Время распределения призмы волочения при движении вперёд с приподнятым отвалом, Т₃, рассчитывается по формуле:

;                                               (21)

;                                         (22)

;                                     (23)

где L₁ – длина зоны распределения грунта, м;

V₃ – скорость распределения грунта, м/мин;

Время уплотнения грунта с опущенным отвалом бульдозера при движении назад задним ходом, Т₄, рассчитывается по формуле:

;                                               (24)

;                                     (25)

где L₄ – длина зоны распределения грунта (принимается L₄ = L₃), м;

V₄ – скорость движения бульдозера назад задним ходом при уплотнении грунта, м/мин;

V_{max з} – максимальная скорость движения бульдозера задним ходом, м/мин.

Время движения к началу забоя задним ходом с поднятым отвалом, Т₅, рассчитывается по формуле:

;                                               (26)

 , м;                                   (27)

где L₅–дальность движения бульдозера задним ходом к забою, м;

V₅ – максимальная скорость задним ходом (принимается V₅=V_max.з), м/мин (табл. 2).

       Время разворота бульдозера на 180⁰, Т₆, принимается равным:

, мин;                            (28)

       Расчёт времени движения бульдозера к началу зоны забоя передним ходом с поднятым отвалом производится по формуле:

;                                               (29)

;                                        (30)

где L₇ – длина хода к началу зоны забоя, м;

V₇ – максимальная скорость движения бульдозера передним ходом (принимается из табл.2 V₇=V_max.в) м/мин.

       Расчёт сменной эксплутационной производительности бульдозера, П_э.см., производится по формуле:

, м³/см;                           (31)

где n – продолжительность смены (принимается n=7), час.

6. Оформление отчёта

Отсчёт должен содержать:

- исходные данные для расчёта по заданному варианту;

- расчётную схему бульдозера (см. рис. 1);

- результаты расчётов по формулам (1)-(31);

- сводную таблицу результатов расчёта.

Сводная таблица результатов расчёта

Таблица 1. Исходные данные для расчётов по вариантам

Таблица 2. Основные технические параметры бульдозеров