Изучение конструкции и выбор бульдозеров для конкретных условий эксплуатации: методические указания к лабораторным и практическим работам

МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ)

В.М. КОНШИН, Е.С. ЛОКШИН, С.Е. САБУРЕНКОВ

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ВЫБОР БУЛЬДОЗЕРОВ ДЛЯ КОНКРЕТНЫХ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ И ПРАКТИЧЕСКИМ РАБОТАМ

МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ) Кафедра дорожно-строительных машин Утверждаю Зав. кафедрой профессор ___________ Г.В. Кустарев «____» __________ 2015 г.

В.М. КОНШИН, Е.С. ЛОКШИН, С.Е. САБУРЕНКОВ

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ВЫБОР БУЛЬДОЗЕРОВ ДЛЯ КОНКРЕТНЫХ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ И ПРАКТИЧЕСКИМ РАБОТАМ

МОСКВА МАДИ 2015

УДК 621.878.23 ББК 39.311-06-5 К652

Коншин, В.М. К652 Изучение конструкции и выбор бульдозеров для конкретных условий эксплуатации: методические указания к лабораторным и практическим работам / В.М. Коншин, Е.С. Локшин, С.Е. Сабуренков. – М.: МАДИ, 2015. – 24 с.

В методических указаниях приведены технические характеристики бульдозеров, особенности устройства. Рассмотрены назначение и принцип действия бульдозера, типаж промышленных тракторов и тракторов общего назначения. Предложена методика применимости конкретных бульдозеров для проведения работ в заданных условиях эксплуатации, в том числе грунтовых, путем проведения тягового расчета. Определение технической производительности бульдозеров при разработке и перемещении грунта. Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению подготовки бакалавров 08.03.01 «Строительство», по профилям «Автомобильные дороги» и «Городские транспортные сооружения»; по направлению подготовки специалистов 08.05.01 «Строительство уникальных зданий и сооружений», по профилю «Строительство автомагистралей, аэродромов и специальных сооружений; по направлению подготовки бакалавров 38.03.01 «Экономика», по профилю «Экономика предприятий и организаций (строительство)».

УДК 621.878.23 ББК 39.311-06-5

© МАДИ, 2015

3

ВВЕДЕНИЕ Бульдозеры предназначены для послойного срезания грунта, его перемещения на небольшое расстояние и разравнивания. Их широко используют в различных отраслях гражданского, промышленного, гидротехнического и мелиоративного строительства, при прокладке железных и автомобильных дорог, в аэродромном строительстве, в горнодобывающей промышленности. Бульдозеры применяют для разработки песчано-гравийных карьеров, котлованов, выемок и траншей, сооружения каналов, прудов и водоемов, возведения насыпей, дамб и плотин, на вскрышных работах при добыче полезных ископаемых открытым способом. Состоит бульдозер (рис. 1) из базовой машины (гусеничного или колесного трактора или колесного промышленного тягача) и навесного бульдозерного оборудования, расположенного спереди. Бульдозерное оборудование включает в себя рабочий орган (отвал), толкающее устройство (толкающие брусья или толкающую раму) и систему управления отвалом (гидравлическую или канатную). Отвал бульдозера представляет собой жесткую сварную металлоконструкцию с лобовым листом криволинейного профиля. Вдоль нижней кромки отвала с помощью болтов крепят режущие ножи. Толкающее устройство состоит из балок коробчатого сечения. Передняя часть толкающего устройства шарнирно соединена с отвалом бульдозера, а задняя – также шарнирно с опорами, расположенными на базовом тракторе. Отвалом бульдозера управляют из кабины машиниста с помощью гидравлической или канатной системы управления. При гидравлическом управлении подъем и опускание отвала и фиксирование его в заданном положении, а иногда и его перекос в вертикальной (поперечной) плоскости осуществляются с помощью гидроцилиндров системы управления, установленных на базовой машине. Этими гидроцилиндрами управляют с помощью рычагов гидророраспределителя, установленного в кабине машиниста.

4

Рис. 1. Конструкция бульдозера: 1 – базовый трактор; 2 – отвал; 3 – нож отвала; 4 – толкающий брус; 5 – гидроцилиндр подъема и опускания отвала; 6 – гидрораскос; 7 – ведущая звездочка; 8 – направляющее колесо; 9 – поддерживающие катки; 10 – опорные катки; 11 – гусеничная лента; 12 – рыхлитель

Применение гидроперекоса отвала расширяет область применения бульдозера и повышает его эксплуатационные возможности на планировочных работах. Отвал бульдозера может быть перекошен в поперечной плоскости в левую или правую сторону с помощью гидроцилиндра перекоса, которым управляют из кабины машиниста. Непосредственно на гидроцилиндре перекоса установлен запорный клапан, фиксирующий положение отвала в поперечной плоскости. При канатном управлении подъем и опускание отвала и фиксирование его в заданном положении выполняются с помощью канатноблочной системы управления, приводимой от лебедки, установленной на базовой машине (гусеничном тракторе). Лебедкой управляют с помощью рычага, размещенного в кабине машиниста. Бульдозеры классифицируют по назначению, тяговому классу базовых машин, типу ходовой части, конструкции рабочего органа и виду управления рабочим органом. По назначению различают бульдозеры общего назначения и специальные. Бульдозеры общего назначения используют для вы-

5

полнения основных видов землеройно-транспортных и вспомогательных работ на различных грунтах и в климатических условиях умеренной зоны с температурой окружающей среды ±40°С и холодного климата с температурой воздуха до – 60°С. Специальные бульдозеры применяют для выполнения целевых работ в специфических грунтовых или технологических условиях. К ним относятся бульдозерытолкачи, подземные, подводные и др. В зависимости от тягового усилия базовых машин бульдозеры разделяют на: малогабаритные (класс до 0,9, мощность 18,5–37 кВт), легкие (класс 1,4–4, мощность 37–96 кВт), средние (класс 6–15, мощность 103–154 кВт), тяжелые (класс 25–35, мощность 220–405 кВт) и сверхтяжелые (класс свыше 35, мощность 510 кВт и более). По типу ходовой части бульдозеры разделяют на гусеничные и пневмоколесные. Гусеничные бульдозеры благодаря возможности использования их в тяжелых грунтовых условиях находят наибольшее применение. Пневмоколесные бульдозеры используют в более легких дорожных условиях и при частых переездах с объекта на объект. По конструкции рабочего органа различают бульдозеры с неповоротным и поворотным отвалами. В бульдозерах с неповоротным отвалом последний расположен перпендикулярно продольной оси базовой машины и не может поворачиваться в горизонтальной плоскости. Угол, образуемый отвалом и продольной осью машины, называют углом установки отвала в горизонтальной плоскости. Этот угол составляет 90°. У бульдозеров с поворотным отвалом возможен поворот отвала в горизонтальной плоскости. Угол установки отвала при этом изменяется от 90 до 54°. Изменение указанного угла осуществляется с помощью гидроцилиндров или вручную путем перестановки задних концов толкателей на раме. Отвалы (рис. 2) бывают прямой, полусферической и сферической формы, а по назначению – землеройный, скальный, снежный и для толкания скреперов, уборки мусора и др. Угол, образуемый передней плоскостью ножа и поверхностью почвы, называют углом резания. У большинства бульдозеров этот

6

угол можно регулировать, изменяя длину раскосов или положение места их крепления к отвалу. У некоторых бульдозеров предусматривается регулирование наклона отвала в вертикальной плоскости. Угол, образуемый линией лезвия ножа и горизонтальной плоскостью, называют углом перекоса отвала. Его регулируют с помощью гидроцилиндров или вручную путем изменения длины одного раскоса или места его крепления. По типу управления рабочим органом бульдозеры разделяют на бульдозеры с механическим (канатно-блочным) и гидравлическим управлением. При механическом управлении отвал опускается и его нож врезается в грунт под действием собственной массы отвала, а подъем отвала осуществляют канатом, навиваемым на барабан лебедки. При механическом управлении невозможно принудительное заглубление ножа в грунт, что снижает эффективность применения бульдозеров на плотных грунтах. Бульдозеры с механическим управлением промышленностью не выпускаются, но они еще находят применение. У бульдозеров с гидравлическим управлением опускание и подъем отвала осуществляют давлением рабочей жидкости на поршни гидроцилиндров (см. рис. 1), штоки которых соединены с рамой бульдозерного оборудования или отвалом. Для управления отвалом используется гидросистема базовой машины. Этот тип управления позволяет фиксировать отвал в любом положении, что позволяет разрабатывать плотные грунты, качественно осуществлять планировочные и другие виды работ. Для расширения области применения и повышения производительности бульдозеры снабжают дополнительным оборудованием. Одним из видов такого оборудования является рыхлитель. Его закрепляют на задней части тягача. Такая машина называется бульдозер-рыхлитель. Ее используют для разработки грунтов повышенной прочности, а также мерзлых грунтов. Дополнительное оборудование (открылки, уширители, удлинители, рыхлительные зубья, кирковщик, гребенчатые ножи, откосник, опорные лыжи, грузовые вилы и подъемный крюк) устанавливают на

7

передней части отвала бульдозера (преимущественно неповоротного отвала).

Рис. 2. Виды отвалов: а – прямой; б – универсальный (поворотный); в – сферический; г – совковообразный; д – с боковыми рыхлящими зубьями; е – короткий толкающий; 1 – лобовой лист; 2 – угловые ножи; 3 – средние ножи; 4 – боковые щитки; 5 – боковые ножи; 6 – открылки; 7 – выдвижные зубья

При строительстве автомобильных дорог значительный объем составляют планировочные и отделочные работы. Поэтому в целях их автоматизации и улучшения использования парка бульдозеров разработаны системы автоматической стабилизации заданного положения отвала и контроля режима работы двигателя базовой машины по частоте вращения вала двигателя. Применение этих систем позволяет

8

обрабатывать поверхность участка, обеспечивая ей заданный уклон или заданную ровность. При этом срезаемый грунт, как правило, имеет переменную толщину. 1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Изучение устройства, назначения и принципа действия бульдозера, типажа промышленных тракторов и тракторов общего назначения. Выявление применимости конкретных бульдозеров для проведения работ в заданных условиях эксплуатации, в том числе грунтовых, путем проведения тягового расчета. Определение технической производительности бульдозеров при разработке и перемещении грунта. 2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ Варианты индивидуальных заданий по расчету бульдозеров приведены в табл. 1, 2, 3. Таблица 1 Варианты индивидуальных заданий Номер задания

Марка бульдозера

1

2

1

D3G XL

2

D4G XL

3

ДЗ-42Г

4

D5G XL

5

D5N XL

6

ДЗ-101А

7

D6N LGP

8

Четра Т9

9

ДЗ-109Б

10

ДЗ-110

Группа или Тип грунта 3 III – суглинок легкий II – суглинок легкий I – песок II – суглинок легкий III – суглинок плотный IV – глина ломовая IV – глина ломовая III – суглинок плотный IV – глина ломовая II – суглинок легкий

Длина пути перемещения, L, м 4

Уклон местности, i 5

20

0,05

На подъем

25

0,07

Под уклон

30

0,10

Под уклон

35

0

–

35

0,06

На подъем

40

0,08

Под уклон

60

0,09

На подъем

50

0

–

40

0,10

Под уклон

45

0,14

На подъем

Условия работы 6

9

Продолжение табл. 1 1

2

3 III – суглинок плотный

4

5

6

60

0,13

Под уклон

20

0,02

На подъем

60

0,01

Под уклон

80

0

–

55

0,1

Под уклон

20

0,2

На подъем

11

D6R

12

ДЗ-171.1

13

Четра Т11М

14

Четра Т11С

15

Б14

16

D7R XR

17

814F

I – песок

50

0,03

Под уклон

18

D8R

IV – глина ломовая

40

0,14

На подъем

19

ДЭТ-400

I – песок

60

0,15

Под уклон

20

824 GсерII

80

0,06

На подъем

21

D9R

100

0,07

Под уклон

22

Четра Т35

10

0,08

На подъем

23

Четра Т35Л

90

0,09

На подъем

24

D10R

40

0,1

На подъем

25

Четра Т40

I – песок

60

0,15

На подъем

26

834 G

IV – глина ломовая

40

0,1

На подъем

27

844

I – песок

60

0,15

На подъем

I – песок II – суглинок легкий III – суглинок плотный II – суглинок легкий III – суглинок плотный

III – суглинок плотный II – суглинок легкий IV – глина ломовая III – суглинок плотный IV – глина ломовая

3. МЕТОДИКА И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 3.1. Выбор варианта задания Из таблиц 1, 2 и 3 выписать данные своего варианта в соответствии с номером в журнале посещаемости группы. Из литературных источников найти схему бульдозера, соответствующую марке, указанной в задании, начертить схему, охарактеризовать конструкцию, устройство и изложить принцип работы бульдозера.

10

3.2. Проведение тягового расчета бульдозера 3.2.1. Определение тягового усилия бульдозера по мощности базового трактора Тяговое усилие по мощности базового трактора (тягача) определяется по формуле Ne KЗАГ V (1 )

TN

, кН,

(1)

где Ne – номинальная мощность двигателя трактора, кВт (данные из табл. 2); KЗАГ – коэффициент загрузки двигателя трактора, (KЗАГ = 0,7 для тракторов с механической трансмиссией; KЗАГ = 0,8 для тракторов с гидромеханической трансмиссией); V – скорость движения трактора без загрузки (данные из табл.2 (принимать наименьшее значение), м/с;

– среднее значение коэффициента буксования при рабочем хо-

де бульдозера ( = 0,18...0,22 для бульдозера на базе гусеничного трактора; гача);

= 0,35...0,40 для бульдозера на базе пневмоколесного тя-

– коэффициент полезного действия трансмиссии и движителя

( = 0,7...0,95 – меньшие значения соответствуют гидромеханической трансмиссии и колесному движителю). 3.2.2. Определение тягового усилия по сцеплению Тяговое усилие по сцеплению определяется по формуле

T

m g

, кН,

(2)

где m – номинальная мощность двигателя трактора, кВт (данные из табл. 2); g – ускорение свободного падения (g = 9,8 м/с2); циент использования сцепного веса (

– коэффи-

= 0,7...0,9 – для гусеничных

промышленных тракторов; 0,4...0,45 – для пневмоколесных тягачей с колесной формулой 4x4; 0,37...0,39 – для пневмоколесных тягачей с колесной формулой 4x2). Для дальнейшего расчета выбираем меньшее из двух полученных значений тяговых усилий TN или T и обозначаем его T.

11

3.2.3. Составление уравнения тягового баланса Уравнение тягового баланса для бульдозера имеет вид T Wf Wр Wпр Wтр, кН,

(3)

где Wf – сопротивление перемещению бульдозера, кН; Wр – сопротивление грунта резанию, кН; Wпр – сопротивление перемещению призмы волочения, кН; Wтр – сопротивление от трения грунта перед отвалом, кН. Определить составляющие уравнения тягового баланса. Сопротивление перемещению бульдозера Wf m g(f i ), кН,

(4)

где f – коэффициент сопротивления перемещению бульдозера (для гусеничных бульдозеров при движении по свежесрезанному грунту f = = 0,06...0,1, для бульдозеров на базе пневмоколесных тягачей f = = 0,08...0,15); i – уклон местности (при работе под уклон, см. табл. 1, принимается со знаком минус, при работе на подъем – со знаком плюс). Сопротивление грунта резанию (5) Wр В hср R, кН, где В – ширина отвала, м (данные из табл. 2); R – удельное сопротивление резанию, кН/м2 (табл. 3). Глубина резания может изменяться от hmin до hmax (см. рис. 3), hmin принимается равным 0,1 м, hmax берется из табл. 2.

Средняя глубина резания определяется как hmin hmax hср , м. 2

hmax

(6)

hmin

hmin hmax Рис. 3. Схема копания грунта бульдозером: а – действительная; б – расчетная

Таблица 2 Технические характеристики бульдозеров

I

II

Обратный ход

Ширина отвала, В, м

4

5

6

7

8

9

10

11

Макси симальная глубина опускания отвала, м 12

гидромех/гус.

52

2

3,2

2,4

2,46

0,94

6,34

1,01

0,55

Пр.

D4G XL

гидромех/гус.

60

2,2

3,6

2,6

2,67

1,03

6,74

1,11

0,57

Пр.

3

ДЗ-42Г

мех./гус.

66

1,4

1,47

1,6

2,56

0,80

5,84

1,07

0,20

Пр.

4

D5G XL

гидромех/гус.

67,1

2,6

4,1

2,9

2,69

1,10

7,67

1,25

0,63

Пр.

5

D5N XL

мех./гус.

86

3,1

5,4

3,8

3,08

1,11

10,89

1,93

0,43

Пов

6

ДЗ-101А

мех./гус.

95,5

0,97

1,14

0,9÷1,0

2,80

0,99

8,45

1,70

0,35

Пр.

7

D6N LGP

мех./гус.

104

3,3

5,8

4,0

4,08

1,03

14,11

2,82

0,43

Пр.

Марка бульдозера

Тип трансмиссии / шасси

Номин. мощн. двигат. трактора, кВт

1

2

3

1

D3G XL

2

№ п.п.

Скорости движения на различных передачах без нагрузки, м/с

Высота отвала, Н, м

Экспл. масса трактора, т

Масса бульдозерного оборудования, т

Тип отвала

13 12

Продолжение табл. 2 2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

8

Четра Т9

гидромех/гус.

110

3,8

6,9

5,0

3,16

1,27

15,23

2,12

0,50

п/сф.

9

ДЗ-109Б

мех./гус.

118

0,89

1,06

1,78

4.12

1,00

14,03

2,25

0,54

Пов

10

ДЗ-110

мех./гус.

118

0,89

1,06

1,66

3,22

1,15

13,80

2,50

0,50

Пр.

11

D6R

мех./гус.

123

3,8

6,6

4,9

4,16

1,03

15,33

2,73

0,51

Пов

12

ДЗ-171.1

мех./гус.

128,7

1,03

1,01

1,5

3,20

1,30

16,00

2,02

0,40

Пр.

13

Четра Т11М

гидромех/гус.

136

3,7

6,7

4,9

4,19

1,16

22,98

2,53

0,55

Пр.

14

Четра Т11С

гидромех/гус.

138

3,6

6,7

4,9

4,31

1,15

18,70

3,08

0,47

Пов.

15

Б14

гидромех/гус.

158

0÷4,25

3,86

1,22

22,07

2.83

0,52

Пр.

16

D7R XR

мех./гус.

179

3,7

6,4

4,8

4,5

1,11

21,78

3,53

0,67

Пов.

17

814F

мех./кол.

179

5,8

10,2

6,6

3,6

1,1

17,97

3,74

0,53

Пр.

18

D8R

мех./гус.

228

3,5

6,2

4,7

4,99

1,17

21,30

5,46

0,63

Пов.

13

1

0÷3,42 0÷6,07

Окончание табл. 2 2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

19

ДЭТ-400

электр.мех/гус

275

0÷5,7

–

0÷15,7

4,25

1,23

40,32

5,03

0,50

п/сф.

20

824 GсерII

мех./кол.

235

6,1

10,5

6,9

4,51

1,23

23,59

5,14

0,43

Пр.

21

D9R

мех./гус.

306

3,9

6,8

4,8

4,65

1,93

42,01

7,13

0,61

п/у

22

Четра Т35

гидромех/гус.

360

4,4

7,9

5,4

5,06

2,10

51,08

9.70

0,71

Сф.

23

Четра Т35Л

гидромех/гус.

382

4,4

7,9

5,4

4,67

2,21

53,94

7,02

0,72

Пр.

24

D10R

мех./гус.

433

4,0

7,1

5

4,86

2,12

55,17

10,23

0,67

п/у

25

Четра Т40

гидромех/гус

435

4,2

7,7

5,2

4,73

2,65

54.83

10,31

0,75

п/сф.

26

834 G

мех./кол.

358

6,7

11,8

7,0

5,07

1,47

40,23

6,88

0,46

Пр.

27

844

мех./кол.

463

7,0

12,2

7,7

5,15

1,44

54,69

15,67

0,47

у

14

1

15

Таблица 3 Параметры грунтов Группа и тип грунта I – песок II – суглинок легкий III – суглинок плотный IV – глина ломовая

Объемная масса грунта, , т/м3

Коэффициент разрыхления, Kpx

1,4...1,8

1,1...1,2

Удельное сопротивление резанию, R, кН/м2 19,6...100,2

1,5...1,8

1,16...1,25

93,1...176,4

0,4

1,6...1,9

1,2...1,3

166,3...284,2

0,5

1,9...2,0

1,25...1,35

313,6...480,2

0,8

Коэффициент трения грунта по металлу, 1 0,35

Сопротивление перемещению призмы волочения определяется из выражения Vпр Kпр Wпр g ( i ), кН, (7) Kрх где Vпр – объем призмы волочения, м3; Vпр

B H2 , м3 , 2tg 1

(8)

где Н – высота отвала бульдозера (табл. 2), м; откоса грунта в движении (

1

1

– угол естественного

= 20...50° – меньшее число для сыпучих

грунтов, большее – для связных); Kрх – коэффициент разрыхления грунта (табл. 3); Kпр – поправочный коэффициент к объему призмы волочения, зависящий от соотношения высоты и ширины отвала, а также физико-механических характеристик разрабатываемого грунта (см. табл. 4);

– объемная масса грунта, т/м3 (табл. 3);

– коэффици-

ент трения грунта по грунту ( = 0,4...0,8 возрастает с уменьшением связности). Таблица 4 Поправочные коэффициенты к объему призмы волочения Отношение Н/В Kпр

0,15

0,3

0,35

0,4

0,45

Связные грунты

1,43

1,25

1,18

1,1

1,06

Несвязные грунты

0,87

0,83

0,8

0,77

0,67

16

Если значение Н/В для конкретного бульдозера находится в промежутке между значениями) указанными в табл. 4, то необходимо построить график функции Kпр = f(Н/В) и графически определить Kпр расчетного значения Н/В. Сопротивление от трения грунта перед отвалом определяется по формуле Vпр Kпр Wтр g (9) 1 cos , кН, K рх где

1

– коэффициент трения грунта по металлу (табл. 3);

– угол ре-

зания (регулируется винтовыми или гидравлическими раскосами и выбирается в пределах

= 45...60°).

3.2.4. Определение необходимого тягового усилия при резании грунта Тяговое усилие при резании грунта вычисляется по формуле

Трез

Т

(Wf

а) если Трез < 0 или Т < Wf

Wпр Wтр ), кН,

(10)

Wпр Wтр , то бульдозер не может

разрабатывать данный грунт и необходимо выбрать бульдозер со следующим по порядку большим тяговым классом базового трактора и повторить расчет по зависимостям (1...10); б) если Трез ≥ 0 и Т ≥ Wf Wпр Wтр , а Трез < Wр , то бульдозер может работать в данных грунтовых условиях, но с толщиной стружки меньше принятой. Рекомендуется выполнить действия, предусмотренные в п. 3.2.5. Если толщина стружки, рассчитанная в п. 3.2.5 (13), значительно меньше величины, полученной, в п. 3.2.3 (6), что отрицательно отразится на производительности бульдозера, то следует воспользоваться рекомендациями п. 3.2.4, а; в) если Трез ≥ 0 и Т ≥ Wf Wпр Wтр , а Трез > Wр , то бульдозер может работать в данных грунтовых условиях с толщиной стружки, равной или больше принятой, но расчетная толщина стружки не должна быть больше максимальной глубины опускания отвала (см. табл. 2), что не позволяют сделать конструктивные особенности под-

17

вески отвала (длина штоков гидроцилиндров). Поэтому необходимо определить допустимую толщину срезаемого слоя. 3.2.5. Определение средней толщины стружки в процессе копаний

hmax

Для этого необходимо воспользоваться формулой (6), при этом – толщина стружки в начале процесса копания

T Wf , м, B R толщина стружки в конце процесса резания, hmin hmax

T

(Wf

Wпр Wтр )

, м, B R средняя толщина стружки в процессе резания, hср hmin

hmin

(11)

(12)

hmax

, м. (13) 2 Практически набор грунта в призму волочения производится по ступенчатой схеме (см. рис. 3а) для теоретического расчета воспользуемся схемой (рис. 3б). По результатам расчетов в случаях пп. 3.2.4б и 3.2.4в произвести необходимые сопоставления соответствующих толщин стружки и сделать заключение о правильности выбора бульдозера. hср

3.3. Определение технико-эксплуатационных показателей работы бульдозера 3.3.1. Определение технической производительности бульдозера Техническая производительность бульдозера определяется по формуле 3600 Vпр Kпр Пт Kк K у K с K фо , м3 /ч, (14) Т ц Kрх где Kк – коэффициент учета квалификации машиниста (при управлении гусеничным бульдозером машинистом высокой квалификации Kк =

18

= 1, средней квалификации Kк = 0,85, низшей квалификации – 0,65; при управлении колесным бульдозером Kк соответственно равен 1; 0,7; 0,55); K у – коэффициент учета влияния уклона местности (принимают при работе на подъем при уклоне 0...0,05 K у = 1...0,67; при 0,05...0,1

K у = 0,67...0,5; при 0,1...0,15 K у = 0,5...0,9, при работе под уклон 0...0,05 K у = 1,0...1,33; 0,05...0,1 K у = 1,33...1,94; 0,1...0,15 K у = 1,94...2,25), если значение уклона местности находится внутри интервала, то конкретные величины K у определяются путем составления пропорции; K с – коэффициент сохранения грунта при транспортировании ( K с = 1 – – 0,005L, где L – длина пути перемещения грунта, м); Kфо – коэффициент влияния на производительность формы отвала (для прямого отвала Kфо = 1; для сферического отвала Kфо = 1,2); Т ц – продолжительность цикла работы бульдозера, с. Продолжительность цикла рабочего процесса бульдозера определяется выражением (15) Тц t1 t2 t3 t4, с, где t1, t2, t3 – соответственно время, затрачиваемое на набор грунта, его перемещение и холостой (обратный), ход, с; t 4 – время вспомогательных операций ( t 4 = 20...30 с). 3.3.2. Определение длины участка резания Длина участка резания может быть определена из выражения Vпр Vпр l1 , м, (16) F Kрх В hсрKрх где F – средняя площадь поперечного сечения срезаемого слоя, м2; hср – рассчитывается по формуле (6). 3.3.3. Определение составляющих продолжительности цикла работы бульдозера Время, затрачиваемое на набор грунта определяется выражением

19

t1

l1 , с, Vр

(17)

где Vр – скорость резания грунта (резание или набор грунта производится на I-й передаче или на низшей скорости для бульдозера с гидромеханической трансмиссией (см. табл. 2), м/с, Vр VI (1 ) . Время, затрачиваемое на перемещение грунта вычисляется по формуле L l1 (18) t2 , с, Vпер где Vпер – скорость перемещения грунта (перемещение грунта происходит на 2-й передаче (см. табл. 2), для бульдозеров с гидромеханической трансмиссией низшая скорость умножается на 1,25, м/с); (19) Vпер VII (1 II ), м/с, где

II

– коэффициент буксования на 2-й передаче (

II

= 0,07...0,1).

Время холостого (обратного) хода равно L , с, t3 Vox

(20)

где Vox – скорость обратного хода (см. табл. 2), м/с. 4. УКАЗАНИЯ ПО ОФОРМЛЕНИЮ ОТЧЕТА Для оформления отчета необходимо выполнить следующие действия: выполнить чертеж (схему) бульдозера согласно варианту задания по аналогии с рис. 1 с указанием основных элементов конструкции; представить результаты расчетов в виде таблицы (табл. 5); расчеты параметров производить с подстановкой в формулы соответствующих цифровых значений вместо буквенных выражений. Простановка конечных результатов без соответствующих расшифровок не допускается. Таблица 5 Результаты расчетов ТN

Т

Т

Wf

Wp

Wпр

Wтр

Трез

hср(6)

hср(13)

Тц

ПТ

20

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ 1. Опишите устройство и принцип действия бульдозера. 2. Из каких элементов состоит рабочий цикл бульдозера? 3. Какие операции входят в состав вспомогательных операций рабочего цикла бульдозера? 4. Как меняется производительность при изменении дальности транспортировки грунта? 5. Какие типы бульдозерных отвалов Вы знаете? 6. За счет каких конструктивных мероприятий можно увеличить производительность бульдозера? 7. За счет каких технологических и организационных мероприятий можно повысить производительность бульдозера? 8. Какие операции позволяет выполнить гидравлический (или механический) раскос? 9. Какие функции выполняет толкающий брус бульдозера? 10. За счет какого элемента гидросистемы бульдозера можно обеспечить заглубление отвала на глубину резания? 11. Что должно иметь большую ширину: отвал или трактор по габариту гусениц? И почему? 12. Как осуществляется поворот бульдозера? 13. Как учитывается уклон местности в тяговом расчете бульдозера? 14. При одинаковых мощности ДВС и массе трактора у каких бульдозеров гусеничных или колесных будет большее тяговое усилие? 15. Как повлияет на производительность бульдозера установка отвала с бóльшими габаритными размерами? 16. За счет какого усилия осуществляется внедрение отвала в грунт у бульдозеров с канато-блочным управлением? 17. Каким элементом гидросистемы можно обеспечить установку отвала бульдозера в режим перекоса для рыхления грунта? 18. Какие типы отвалов позволяют менять угол поворота отвала в плане? 19. На какие расстояния бульдозер осуществляет перемещение грунта?

21

20. По каким показателям классифицируются бульдозеры? 21. У каких бульдозеров, гусеничных или колесных больше удельное давление на грунт? Почему? 22. На каких работах используются бульдозеры специального назначения? 23. Какой параметр считается главным для промышленного трактора? 24. Какие элементы входят в состав уравнения тягового баланса бульдозера? 25. Объясните физический смысл составляющих в уравнении тягового баланса бульдозера. 26. Какие элементы гусеничного ходового оборудования Вам известны? 27. Каково назначение опорных роликов в гусеничном ходовом оборудовании? 28. Каково назначение поддерживающих роликов в гусеничном ходовом оборудовании? 29. Назовите основные параметры пневмоколеса. 30. Сравните два типа ходового оборудования. Укажите преимущества и недостатки гусеничного и колесного ходового оборудования. 31. У каких тракторов рабочие и транспортные скорости выше, с гусеничным или колесным ходовым оборудованием? 32. Какие типы управления бульдозерным оборудованием Вам известны? 33. Как влияет ширина отвала бульдозера на производительность? 34. Какими элементами конструкции бульдозера регулируется угол резания бульдозера? 35. Каким техническим параметром бульдозера ограничивается глубина резания? 36. Как влияет изменение продолжительности рабочего цикла бульдозера на его производительность? 37. Как влияет номинальная мощность на величину тягового усилия по мощности бульдозера?

22

38. Как влияет масса бульдозера на величину тягового усилия по сцеплению? 39. В какое положение должен быть установлен бульдозерный отвал, чтобы бульдозер выполнил работу рыхлителя? 40. Как влияют параметры грунтов на работу бульдозера, на примере составляющих уравнения тягового баланса? ЛИТЕРАТУРА 1. Раннев, А.В. Устройство и эксплуатация дорожно-строительных машин: учебник для нач. проф. образования / А.В. Раннев, М.Д. Полосин. – М.: Издательский центр «Академия», 2010. – 488 с. 2. Полосин, М.Д. Машинист бульдозера: учеб. пособие / М.Д. Полосин, Э.Г. Ронинсон. – М.: Издательский центр «Академия», 2014. – 64 с. 3. Гончаров, Н.В. Строительные машины: учеб. пособие / Н.В. Гончаров. – Томск: Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2012. – 72 с. 4. Белецкий, Б.Ф. Строительные машины и оборудование: учеб. пособие / Б.Ф. Белецкий, И.Г. Булгакова. – Санкт-Петербург; Москва; Краснодар: Лань, 2012. – 606 с. 5. Машины для земляных и строительно-монтажных работ: учеб. пособие / Р.А. Янсон, А.Б. Агапов, А.А. Демин, Е.В. Кошкарев. – М.: Изд-во АСВ, 2012. – 358 с. 6. Технико-эксплуатационные характеристики машин компании CATERPILLAR: справочник. – Пеория, Иллинойс, США: Caterpillar inc, 2003. – 620 с.

23

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................. 3 1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ .................................................................... 8 2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ............................................................................ 8 3. МЕТОДИКА И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ ....................................................................... 9 3.1. Выбор варианта задания ................................................................ 9 3.2. Проведение тягового расчета бульдозера.................................. 10 3.2.1. Определение тягового усилия бульдозера по мощности базового трактора ........................................ 10 3.2.2. Определение тягового усилия по сцеплению .................. 10 3.2.3. Составление уравнения тягового баланса ....................... 11 3.2.4. Определение необходимого тягового усилия при резании грунта .............................................................. 16 3.2.5. Определение средней толщины стружки в процессе копаний ............................................................. 17 3.3. Определение технико-эксплуатационных показателей работы бульдозера ................................................. 17 3.3.1. Определение технической производительности бульдозера ....................................... 17 3.3.2. Определение длины участка резания ............................... 18 3.3.3. Определение составляющих продолжительности цикла работы бульдозера................ 18 4. УКАЗАНИЯ ПО ОФОРМЛЕНИЮ ОТЧЕТА.......................................... 19 ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ ........................................................ 20 ЛИТЕРАТУРА ............................................................................................ 22

КОНШИН Виктор Михайлович ЛОКШИН Евгений Семенович САБУРЕНКОВ Сергей Евгеньевич

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ВЫБОР БУЛЬДОЗЕРОВ ДЛЯ КОНКРЕТНЫХ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ И ПРАКТИЧЕСКИМ РАБОТАМ

Редактор В.В. Виноградова

Подписано в печать 10.03.2015 г. Формат 60×84/16. Усл. печ. л. 1,5. Тираж 230 экз. Заказ . Цена 55 руб. МАДИ, 125319, Москва, Ленинградский пр-т, 64.