Выявление применимости бульдозеров в конкретных условиях эксплуатации

V_пр=B*H²/2tgφ₁               (8) 

где H – высота  отвала бульдозера (табл.2), м;

φ₁ – угол естественного откоса грунта в движении (φ₁ =20…50º - меньшее число для сыпучих грунтов, большее – для связных);

R_px – коэффициент разрыхления грунта (табл.3);

R_пр – поправочный коэффициент к объёму призмы волочения, зависящий от соотношения высоты и ширины отвала, а также физико-механический характеристик разрабатываемого грунта (табл.4);

γ - объёмная масса грунта, т/м³ (табл.3);

μ – коэффициент трения грунта по грунту (μ = 0,4…0,8 возрастает с уменьшением связности). 
 

 V_пр=3,64*(1,20)²/ 2tg30=4,5м³ 

 W_пр=4,5*0,83*9,8*1,4(0,4+0,02)/1,1=19,5  кН 

 Отношение Н/В=0,3. 
 

 Сопротивление от трения грунта перед  отвалом 

 W_тр = V_пр* R_пр*g*γ* μ₁*cos²α/ R_px       , кН           (9) 

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

 α –  угол резания (регулируется винтовыми  или гидравлическими раскосами  и выбирается в пределах α =45…60º). 

 W_тр = 4,5*0,83*9,8*1,4*0,35*cos²45º/1,1=8 кН       

 T ≥ W_f  + W_p+ W_пр + W_тр   

 T ≥16+18+19,5+8 

                                                                   130≥61,5. 
 
 

 3.2.4 Определить необходимое  тяговое усилие  при резании грунта 

 Т_рез=(Т-(W_f  + W_пр + W_тр)) , кН           (10) 

 Т_рез=(130-(16+19,5+8))=86, 5 

 Т_рез≥ 0 и Т≥ W_f  + W_пр + W_тр , а Т_рез>W_{р ,} т.е.  86,5>0;

 130≥43,5;

  86,5>18,

 то бульдозер  может работать в данных грунтовых  условиях, но с толщиной стружки, равной или больше принятой, но расчётная  толщина стружки не должна быть больше максимальной глубины опускания  отвала (см. табл.2), что не позволяет  сделать конструктивные  особенности  подвески отвала( длина штыков гидроцилиндров).

 Поэтому нам  необходимо определить допустимую толщину  срезаемого слоя. 

 3.2.5 Определяем среднюю  толщину стружки  в процессе копаний.

 Для этого  необходимо воспользоваться формулой (6), при этом  

 h_мах=h₁=T-W_f /B*R   ,м             (11) 

 толщина стружки в конце процесса резания 

 h_min=h₂=T-(W_f +W_пр+W_тр) /B*R  ,м           (12) 

 h_мах= h₁=130-16/3,64*19,6=1,6 м 

 h_min=h₂= 130-(16+19,5+8)/3,64*19,6=1,2м 

 Практически набор грунта в призму волочения  производится по ступенчатой схеме (см.рис.1,а), для теоретического расчёта  воспользуемся схемой (рис.1,б). 

 3.3 Определить технико-эксплуатационные показатели работы бульдозера.

 3.3.1  Определяем техническую  производительность  бульдозера

  

 П_т=3600* V_пр*R_пр*R_k*R_y*R_c*R_фо/ T_ц*R_{px    ,}м³/ч    (13) 
 
 

                    П_т=3600*4,5*0,83*1*1*0,9*1\57,1*1,1=193

 где  R_k – коэффициент учёта квалификации машиниста( при управлении гусеничным бульдозеров машинистом высокой квалификации R_k=1,   при управлении  колесным бульдозером соответственно 1;0,7;0,55);

 R_y – коэффициент учета влияния уклона местности (принимают при работе под уклон R_y=2);

 R_c – коэффициент сохранения грунта при транспортировании ( R_c=1-0,005L , где L – длина пути перемещения грунта, м);

 R_c=1-0,005*20=0,9 м

 R_фо – коэффициент влияния на производительность формы отвала (для прямого отвала R_фо=1; для сферического отвала R_фо=1,2);

 T_ц – продолжительность цикла работы бульдозера. 

Продолжительность цикла рабочего процесса бульдозера 

 Т_ц= t₁+t₂+t₃+t₄     ,с    ( 14) 

 где t_1, t₂, t₃ – соответственно  время, затрачиваемое на набор грунта, его перемещение и холостой (обратный ход, с);

 t₄ – время вспомогательных операций (t₄ = 20-30 с). 

 3.3.2 Определить длину  участка резания 

 l₁=V_пр/F*R_px= V_пр/B*h_ср*R_px     ,м      (15) 

 где F – средняя площадь поперечного сечения срезаемого слоя;

  h_ср – рассчитывается по формуле (6). 

 l₁=4,5/3,64*0,25*1,1=4,49 м 
 

 3.3.3 Определяем составляющие  продолжительности  цикла работы бульдозера 

 Время, затрачиваемое на набор грунта 

 t₁=l₁/V_p       ,с                (16) 

 где V_p – скорость резания грунта  V_p=V₁*(1-δ), м/с. 

 V_p=0,7*(1-0,18)=0,6  м/с 

 t₁= 4,49/0,6=7 с

 Время затрачиваемое на перемещение грунта 

 t₂=L-l₁/V_пер        ,с      (17)

 где V_пер- скорость перемещения грунта, перемещение грунта происходит на 2 передаче (см. табл.2), для бульдозеров с гидромеханической трансмиссией низшая скорость умножается на 1.25, м/с,

 V_пер=V₂*(1-δ₂)  , 

 δ₂ – коэффициент буксования на 2 передаче (δ₂ =0,07…0,1). 

 V_пер=1,28*(1-0,1)=1,1 м/с 

 t₂=20-4,49/1,1=14,1 с 
 

 Время холостого (обратного) хода 

 t₃=L/V_ox            ,с    (18) 

 где V_ox – скорость обратного хода (см. табл.2), м/с

 .

 t₃=20/1,81=11 с 

 Т_ц=7+14,1+11+25=57,1  с