Расчет производительности бульдозера при разработке грунта

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.

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.

РАСЧЕТЫ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ МАШИН

БУЛЬДОЗЕР

Эксплуатационная производительность при резании и перемещении грунта:

где kв — коэффициент использования бульдозера по времени, kв = 0,8 — 0,9;

V — объем грунта перед отвалом в плотном теле, м 3 ,

здесь B — длина отвала, м;

b — высота отвала, м;

kп — коэффициент, учитывающий потери грунта и зависящий от дальности перемещения, kп = 1 — 1,1;

kр — коэффициент разрыхления грунта, kр = 1,1 — 1,35;

tц — время цикла, с,

здесь tк — время копания и набора призмы грунта, с, tк = lк/Vк;

lк — длина пути резания, lк = 6 — 10 м;

vк — скорость движения при резании грунта, Vк = 0,4 — 0,5 м/с;

tтр — время транспортирования, с,

lтр — длина пути транспортирования, м;

Vтр — скорость транспортирования, Vтр = 0,7 — 0,83 м/с;

tхх — время холостого хода, с,

Vхх — скорость при обратном ходе, для колесных машин не менее 2,8 м/с, для машин с полужесткой и балансирной подвеской гусениц — не более 1,9 м/с, а с эластичной и балансирно-звеньевой подвеской — не более 4 м/с.

РЫХЛИТЕЛЬ

Эксплуатационная производительность при резании и перемещении грунта:

где kв — коэффициент использования рыхлителя по времени, kв = 0,85 — 0,9;

V — объем разрыхленного грунта;

здесь B — ширина полосы разрыхления, м,

kп — коэффициент перекрытия, kп = 0,75;

b — ширина наконечника;

v — угол скола, v = 15 — 16°;

n — число зубьев;

hэф — эффективная глубина рыхления, м, hэф = (0,6 — 0,8)h;

h — глубина рыхления;

Читайте также  Бульдозер дз 110а технические характеристики

L — длина пути рыхления, м;

tц — продолжительность цикла, с;

lр — длина пути рыхления, м;

Vp — средняя скорость рыхления, Vр.

АВТОГРЕЙДЕР

Эксплуатационная производительность при профилировании участка:

П = 3600LBkв/t, м 3 /ч,

где L — длина участка, м;

B — длина отвала, м;

kв — коэффициент использования автогрейдера по времени, kв = 0,8 — 0,9;

t — время, необходимое для профилирования участка дороги длиной L, с,

здесь n1, n2, …, ni — число проходов, выполняемых соответственно при зарезании, перемещении и отделке;

V1, V2, …, Vi — скорости соответственно при зарезании, перемещении и отделке, м/с; зарезание грунта производят на скорости 0,83 — 1,1 м/с, перемещение 0,83 — 1,67 м/с, отделка 0,83 — 1,1 м/с;

tпов — время вспомогательных операций, необходимых для поворота автогрейдера или его отвала на 90° на концах рабочего участка, tпов = 60 — 150 с.

СКРЕПЕР

Эксплуатационная производительность, м 3 /ч:

где V — геометрическая вместимость ковша, м 3 ;

kн — коэффициент наполнения ковша, kн = 0,9 — 1,1;

kв — коэффициент использования скрепера по времени, kв = 0,8 — 0,9;

kр — коэффициент разрыхления грунта, kр = 1,1 — 1,35;

tц — время цикла, с,

здесь tнаб — время копания и набора грунта, tнаб = lнаб/Vнаб, lнаб — путь набора, lнаб = 20 — 30 м;

Vнаб — скорость набора, Vнаб = 0,5 — 0,7 м/с;

Vтр — скорость транспортирования составляет 0,8 скорости порожнего скрепера;

lраз — путь разгрузки, м;

Vраз — скорость разгрузки, Vраз = 0,83 — 1,1 м/с;

Vxx — скорость порожнего скрепера.

ЭКСКАВАТОР

Эксплуатационная производительность, м 3 /ч:

где q — вместимость ковша, м 3 ;

kн — коэффициент наполнения ковша, kн = 0,75 — 1,4;

kв — коэффициент использования машины по времени, kв = 0,9 — 0,95;

kр — коэффициент разрыхления, kр = 1,1 — 1,5;

tц — время цикла, с,

здесь tкоп. = 6 — 10 с;

n — обороты платформы, об./с;

КАТКИ

Производительность машин (в м 3 /смену) непрерывного действия — трамбующей машины, катков, виброкатков и виброплит:

где B — ширина полосы уплотнения (катка или сцепа), м;

b — ширина перекрытия смежных полос уплотнения, м;

V — средняя рабочая скорость движения, км/ч;

H — толщина слоя эффективного уплотнения, м;

T — продолжительность смены, ч;

kв — коэффициент использования времени смены, kв = 0,85 — 0,95;

m — необходимое число проходов по одному следу.

Производительность трамбующей плиты (в м 3 /смену):

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

Технические характеристики некоторых марок бульдозеров приведены в табл. 2, а расчеты производительности в формуле (1).

Производительность бульдозеров при разработке и перемещении грунта

, м 3 /ч, (1)

где q – объём грунта, перемещаемого перед отвалом, м 3 ;

tЦ – время полного цикла, ч;

KГР – коэффициент, учитывающий группу грунта по трудности разработки (табл. 3); Таблица 2

Технические характеристики бульдозеров

Модель Длина отвала b, м Высота отвала h, м Рабочие скорости, км/ч
VЗ VП VОБ.Х
TD 15E 1,00 0,8 3,2 10,5 12,5
ТК-25.05 1,4 0,72 3,5 10,0 15,1
D 5C 1,93 1,43 3,1 10,0 11,9
ДЗ-42В 2,52 0,8 2,5 5,0 8,0
Т-4АП2 2,84 1,05 3,0 6,0 7,5
ДЗ-171.4 3,2 1,3 2,8 5,8 7,6
ДЗ-186 2,52 1,52 3,0 6,0 7,5
Б10.02ЕР 3,4 1,3 3,4 6,2 8,4
Т-50.01 3,94 1,4 3,5 12,0 14,2
ДЭТ-350Б1Р2 4,2 1,8 4,7 9,5 13,2
D355A-3 (KOMATSU) 4,31 1,54 5,8 12,5 15,0
D4C XL 4,99 1,17 5,1 11,0 11,9
D9R 4,65 1,93 4,1 11,8 14,7
ДЗ-141УХЛ 4,8 2,0 4,0 8,0 11,5
D10R 5,26 2,12 5,2 12,5 15,6
D11R 6,35 2,37 4,8 11,6 14,1

Значения KГР

Группа материала или грунта
KГР 1,0 0,8 0,65 0,5

KВ – коэффициент использования внутрисменного времени (KВ =0,75);

KТ – коэффициент перехода от технической производительности к эксплуатационной (KТ=0,70); , м 3 , (2)

где h – высота отвала, м (см. табл. 2);

b – длина отвала, м (см. табл. 2);

KП – коэффициент, учитывающий потери грунта при перемещении, KП =0,85;

KР – коэффициент разрыхления грунта (KР=1,1 для песчаных грунтов, KР =1,2 для глинистых грунтов);

, ч, (3)

tЗ – затраты времени на резание (набор) грунта, ч;

, ч; (4)

– длина резания, м;

VЗ – скорость резания грунта, км/ч (см. табл. 2);

, м (5)

hСТР – толщина стружки резания, м (hСТР=0,10…0,25 м);

tП – затраты времени на перемещение и разравнивание грунта, ч;

Читайте также  Бульдозер шантуй СД 22 технические характеристики

tОБ.Х – время обратного хода, ч;

tПЕР – время на переключение передач, подъём и опускание отвала, ч;

, (6)

, (7)

где ℓП – дальность перемещения грунта, м (ℓП =10…40 м);

VП – скорость движения при разравнивании (перемещении) грунта (см. табл. 2);

VОБ.Х – скорость обратного (холостого) хода, км/ч (см. табл. 2).

Рис. 1. Бульдозер

Поперечная и поперечно-участковая схемы разработки грунта бульдозером приведены на рис. 2.

Рис. 2. Типовые схемы разработки грунта бульдозером:

а) поперечная (челночная); б) поперечно-участковая:

г – вал грунта; а – щирина перекрытия полосы прохода; m – полоса временной дороги;

b – длина отвала бульдозера; hСТР – толщина стружки зарезания;

1,2,3 и т.д. – номера проходов бульдозера

Производительность бульдозера при разравнивании материалов и грунтов

, м 3 /ч, (8)

где q – объём материала (грунта), перемещаемого бульдозерным отвалом, м 3 ;

tЦ – время полного цикла, ч;

KР.В – коэффициент, учитывающий часть отсыпаемого материала или грунта, перемещаемого при разравнивании (табл. 4);

KГР – коэффициент, учитывающий группу материала или грунта по трудности разработки (см. табл. 3);

KВ =0,75; KТ =0,60; , м 3 , (9)

где h – высота отвала бульдозера, м;

b – длина отвала бульдозера, м;

KП – коэффициент, учитывающий потери материала или грунта при перемещении, КП = 0,85.

, ч, (10)

, ч (11)

, (12)

где ℓП – дальность перемещения материала или грунта при разравнивании, м, зависящая от толщины разравниваемого слоя hСЛ (см. табл. 4 );

VП – скорость движения при разравнивании (перемещении) материала или грунта (см. табл. 2).

а) при разработке грунта

, м 3 /ч (13)

где a – угол установки отвала в плане, град. (a =50…60 О );

hСТР – толщина снимаемого слоя грунта, м;

KП.В – коэффициент потерь времени на холостой ход при разворотах и переключение передач (KП.В=0,6);

Значения дальности перемещения грунтаℓПи KР.В

Толщина разравниваемого слоя материала или грунта hСЛ, м , м K Р.В
0,1 8,0 0,85
0,2 6,5 0,75
0,3 5,0 0,6

Производительность бульдозера при работе по продольно-поперечной

Рис. 3. Схема разравнивания материалов и грунтов бульдозером:

hСЛ – толщина разравниваемого слоя;

— дальность перемещения грунта при разравнивании

б) при перемещении грунта

, м 3 /ч, (14)

где q – объём материала, перемещаемого бульдозерным отвалом, м 3 ;

tЦ – время полного цикла, ч;

, м 3 , (15)

, ч, (16)

, ч (17)

, ч; (18)

Расстояние перемещения грунта ℓП вычисляют по формуле:

, м, (19)

где ВГР – ширина полосы, на которой снимается (срезается) грунт, м;

с – расстояние от границы полосы, с которой снимается грунт, до места складирования вала грунта;

b – угол поперечного прохода к валу грунта (b =50…80 О ).

Расчет производительности автогрейдеров

Технические характеристики некоторых марок автогрейдеров приведены в табл. 5. Таблица 5

Технические характеристики автогрейдеров

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

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

Читайте также  Бульдозеры ЧТЗ модельный ряд

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

Расчет производительности бульдозера

Эксплуатационную производительность бульдозера определяют по формуле

(6.14)

где Пэ — эксплуатационная производительность в м 3 /смену; Т — продолжительность смены в ч; Q — объем грунта в плотном теле, перемещаемого бульдозером, в м 3 ; кв — коэффициент использования времени, равный 0,85—0,90; tц — продолжительность цикла в сек.

Объем грунта в плотном теле, перемещаемого бульдозером, опреде­ляется по формуле

(6.15)

где h — высота отвала в м; φ — угол естественного откоса грунта в град; ℓ —длина отвала в м; kp — коэффициент разрыхления, β — угол наклона в плане между продольной осью бульдозера и линией отвала (60—65°)

Продолжительность цикла tц в сек определяется по формуле

(6.16)

где lр — длина пути резания в м,; lп — длина перемещения грунтов в м,; V1 — скорость движения бульдозера при резании грунта в м/сек; V2 — то же, при перемещении в м/сек; V3 —скорость обратного (порожнего) хода бульдозера в м/сек, tм — продолжительность переключения передач в сек; tц — продолжительность поворота бульдозера в сек; t — продолжительность опускание отвала в сек.

Для сокращения цикла необходимо уменьшить время, затрачиваемое на выполнение каждой операции. Это можно сделать путем совмещения таких операций, как подъем ножа с разравниванием и разгрузкой, а опускание ножа с переключением передач трактора и началом движения бульдозера задним ходом.

При разработке слабых грунтов производительность бульдозе­ров можно увеличить за счет использования дополнительных уст­ройств к отвалам, изменяющих форму и объем последних (в 1,7 — 1,8 раз) в виде лобовых щитков, закрепляемых в верхней части отвала, уширителей и открылков на его боковых стенках.

Производительность можно повысить также за счет правильного вы­бора трассы транспортирования грунта, отдавая предпочтение дви­жению под уклон. Влияние уклона на объем перемещаемого перед отвалом грунта иллюстрируется схемой (рис. 6.11), из которой сле­дует, что при движении по пересеченной трассе переход от укло­на к горизонтальному участку или последнего к подъему при одном и том же естественном откосе связан с неизбежными потерями грунта. При перемещении под уклон 10. 12° можно повысить выработку бульдозера по сравнению с движением по горизонтальной трассе на 30. 40%, и наоборот, при движении на подъем до 10 0 производительность бульдозера снижается почти вдвое.

6.8. Автоматизация управления землеройно-транспортными машинами

Особенности рабочих процессов землеройно-транспортных машин (ЗТМ) затрудняют полную автоматизацию их управления без участия машиниста, в связи с чем в настоящее время автома­тизированы те операции и рабочие движения этих машин, которые в наибольшей мере определяют производительность труда и эффективность их использования. В системах автоматического уп­равления (САУ) ЗТМ обычно используют дискретные электрон­ные системы на основе полупроводниковых элементов, обеспечивающих надежность работы системы за счет применения бес­контактных элементов. Они имеют сравнительно большой срок служ­бы, малые габаритные размеры, потребляют небольшое количе­ство энергии, работают от простых источников питания. САУ вне­дрены лишь на части отечественных ЗТМ, выпущенных в последние годы. Значительная часть ЗТМ не имеет такого управления.

В системах автоматического управления ЗТМ решаются задачи стабилизации углового положения ковша или отвала в продольном (относительно продольной оси машины) и поперечном направлениях, а также высотного положения режущей кромки.

Рис. 6.12. Схема размещения приборов системы «Стабилоплан — 10» на скрепере

1 — блок управления; 2 — пульт управления; 3 — аккумуляторная батарея; 4 — гидрораспределитель; 5 — преобразователь углового положения.

Рис. 6.13. Схема размещения приборов САУ отвалом бульдозера

Рис. 6.14. Блок-схема САУ «Профиль — 10»

1 — блок управления; 2 — электрогидрозолотник с гидроблоком; 3 — гидролинии; 4 — управляемый гидроцилиндр; 5 — рама автогрейдера; 6 — датчик; 7 — отвал; 8 — электрическая проводка.

Кроме того, решается задача автоматической защиты дви­гателя от перегрузок. Стабилизация углового положения рабочего органа в продольном направлении осуществляется за счет использования маятниковых датчиков — преобразователей углового положения, устанавливаемых на продольно расположенных элементах рабоче­го органа (4 и 5— рис. 6.12 и 5— рис. 6.13).

Система автоматического управления «Стабилоплан-10» состо­ит из преобразователя углового положения 5 (рис. 6.12), пульта управления 2, аккумуляторной батареи 3, блока управления 7 и гидрораспределителя 4 с электрогидравлическим управлением. При отклонении ковша от заданного положения относительно горизонта маятник преобразователя подает электрический сигнал на блок управления, который после обработки последнего выдает команду электромагнитам гидрораспределителя гидравлической системы скрепера, управляющего гидроцилиндрами подъема и опускания ковша. При опускании ковша в процессе движения скрепера по неровной поверхности гидрораспределитель направляет рабочую жидкость в штоковые полости гидроцилиндров на подъем ковша, а при его подъеме — в их поршневые полости на опускание ковша.

Система стабилизации отвала бульдозера, являющаяся частью САУ «Комбиплан-10Л» (рис.6.13), работает в описанном выше режиме. Так же работает САУ поперечной стабилизации углового положения отвала с преобразователем 6.

Автоматические системы с маятниковыми преобразователями стабилизируют объект управления только по одному параметру, по углу отклонения от заданного положения. Если по каким-либо причинам ковш оказался на другом уровне, то дальнейшая стабилизация будет осуществляться относительно его нового положения, что не гарантирует стабилизацию по за­данному уровню. Этого недостатка лишены копирные системы.

Так, в САУ отвала бульдозера «Комбиплан-10 Л» подсистемы продольной и поперечной стабилизации рабочего органа работа­ют в автономном режиме, на который САУ переключается с пульта управления 1. При работе же в копирном режиме лазерный луч, исходящий из излучателя 9, питаемого от аккумуляторной бата­реи 11 и установленного на треноге 10 на расстоянии 5. 500 м, воспринимается фотоприемным устройством 8 на штанге 7, за­крепленной на отвале бульдозера. При смещении отвала по высо­те, а вместе с ним и фотоприемного устройства на электромагни­ты гидрораспределителей 3 подается соответствующая команда, и гидроцилиндры перемещают отвал до восстановления заданного уровня. На базе одного лазерного излучателя могут работать не­сколько бульдозеров (до 10), оборудованных системой «Комби­план-10 Л». Так же работает САУ ковша скрепера «Копир-стабилоплан-10», состоящая из описанной выше системы «Стабилоплан-10» и копирного устройства.

Для управления отвалом автогрейдера применяют САУ «Про­филь-1» и «Профиль-2» и заменяющие их системы второго поко­ления «Профиль-10» и «Профиль-20». САУ «Профиль-1» и «Про­филь-10» стабилизируют поперечные уклоны отвала, а САУ «Про­филь-2» и «Профиль-20», кроме того — его продольные уклоны. При работе автогрейдера в автоматическом режиме с использова­нием САУ «Профиль-10» выходной сигнал датчика 6 (рис. 6.14), соответствующий поперечному положению отвала 7, сравнивает­ся в полупроводниковом сравнивающем устройстве блока управ­ления 1 с сигналом задатчика. При рассогласовании сигналов, пре­вышающем зону нечувствительности системы, усилитель включа­ет золотник 2, который соединяет напорную и сливную магист­рали гидросистемы с соответствующими полостями управляемо­го гидроцилиндра 4.

САУ «Профиль-20» включает в себя два канала управления — стабилизации углового положения отвала в поперечном направле­нии и его высотного положения относительно копира. Датчик по­перечной стабилизации устанавливают на поперечной балке тяго­вой рамы, а щуповый датчик — на одном конце отвала. Сигнал датчика при отклонении отвала от заданного уровня по высоте преобразуется в команду управления аналогично описанному выше устройству.

В последнее время некоторые модели автогрейдеров оборудуют САУ «Профиль-30», включающей в себя подсистему «Профиль-20», дополнительно оборудованную подсистемой стабилизации задан­ного курса движения автогрейдера путем воздействия на рулевое колесо. В рассматриваемые САУ включены также подсистемы, обес­печивающие защиту двигателя от перегрузки за счет снижения частоты вращения коленчатого вала. Для этого служит блок 2 (см. рис. 6.13), который в указанном режиме работы двигателя подает электрический сигнал на заглубление ковша, снижая тем самым его нагрузку.