Технологические схемы работ

Бульдозерами разрабатывают грунт в неглубоких и протяженных выемках и резервах для перемещения его в насыпи на расстояние до 100м (при применении более мощных тракторов можно перемещать грунты на большие расстояния). Бульдозерами также окучивают грунты, выполняют обратную засыпку траншей и пазух котлованов, зачищают дно котлованов после экскаваторных работ, разравнивают и планируют грунт. Разработку выемок бульдозером ведут ярусами, соответствующими толщине стружки, снимаемой за одну проходку.

Разработку ведут от начала выемки к середине (рис.V.27), при этом должна быть обеспечена эффективная работа бульдозера под уклон. В цикл работы бульдозера входят следующие операции: резание и набор грунт путем снятия стружки под уклон, перемещение грунта с надвижкой его отвалом, разгрузка грунта и возвратный холостой ход. На участке перемещения грунта могут быть его потери от осыпания в сторону с отвала. Для уменьшения потерь отвалы оборудуют по бокам открылками ящичного типа.

Бульдозерами планируют площадки преимущественно траншейным и послойном способами.

В первом случае (рис.V.27,б) выемку разбивают на ярусы глубиной 0,4.. .0,5 м. Каждый ярус разрабатывают траншеями на ширину отвала, оставляя между ними полосу нетронутого грунта шириной 0,4.. .0,6 м. Эти валы срезают бульдозером в последнюю очередь. Траншейный способ исключает значительные потери грунта при его транспортировании и поэтому более производителен.

При послойном способе выемку разрабатывают слоями на толщину снимаемой стружки за один проход бульдозера последовательно по всей ширине выемки или отдельным ее частям (рис. V.27,в). Этим способом пользуются при сложном очертании площадок и при небольшой глубине срезки.

При перемещениях грунта на расстояние свыше 40 м применяют способ разработки с промежуточным валом, а также спаренную работу двух бульдозеров. Отсыпку грунта ведут послойно, начиная с более удаленной точки от места забора, путем постепенного подъема отвала. Возвращается бульдозер в забой для повторения цикла при дальности перемещения до 70 м задним ходом без разворота. Плотные грунты перед разработкой их бульдозером рыхлят.

Ступенчатую схему разработки и перемещения грунта применяют преимущественно при устройстве насыпей, выполнении вскрышных работ и вертикальной планировке площадей, когда допускается отсыпать разрабатываемый грунт по всей ширине выемки. Работая по этой схеме, бульдозер разрабатывает грунт параллельными проходками. Переместив грунт из одной проходки, бульдозер совершает холостой ход под углом к оси рабочего хода и начинает разработку и перемещение грунта на расположенной рядом проходке (рис.28).

Тяговый расчет

Тяговый расчет проводится с целью определения сил рабочего сопротивления, сил внутреннего сопротивления; расчета силы тяги и мощности привода тягача.

Суммарное сопротивление на ноже бульдо­зера W6(кН) при копании и перемещении породы по горизонталь­ной поверхности, определяемое суммой сопротивлений: копа­нию Wk; перемещению призмы волочения перед отвалом Wпр; пе­ремещению породы вверх по отвалу WВ; перемещению бульдозера по горизонтали или уклону (подъему) Wo и т рению ножа бульдозера о породу Wтр, (рис. 24.1), рассчитывается из выражения

W6= Wk+ Wпр+ WВ+ Wo+ Wтр=103KfLt+gVBƴµ2/Kp+ gVBƴµ1cos2ƥo/ Kp+gmбт(fkcosα±sinα)+gK_om_бо µ1 , (24.1)

Где Kf - коэффициент сопротивления копанию (см.табл. 1.3 при­ложения), МПа;

L и t – соответственно ширина отвала и средняя толщина стружки, м;

VB - объем призмы волочения, перемещаемой отвалом бульдозера, м3; ƴ - плотность породы. т/м3;

µ1 и µ2 - коэффициенты трения породы о сталь и породы о породу;

mбт и mбо - массы соответственно базовой машины и бульдозерного

оборудования, т;

fk = 0,06÷1 — коэффициент сопротивления перекатыванию;

α и ƥo - углы соответственно подъема (уклона) поверхности и резания ножа бульдозера, градус;

Ko= 0,5÷0,8 - коэффициент, учитывающий долю веса бульдозерного оборудова­ния, участвующего в трении о породу.

Объем призмы волочения.

VB=0.5KпL(H+H1)2

где H1 – высота козырька.

Значения коэффициента призмы волочения Kп в зависимости от

отношения высоты отвала Н к его длине L и вида породы:

отношениеН/L	0,15	0,3	0,35	0,4	0,45
связные породы категорий I и II	1,45	1,25	1,18	1,1	1,05
несвязные породы	0,87	0,835	0,8	0,77	0,67

Р ис. 24.1. Схема сил к определению сопротивления на ноже бульдозера

При работе бульдозера с поворотным отвалом и установке его под углом суммарное сопротивление будет меньше, чем при работе с неповоротным отвалом, за счет уменьшения Wпр.

При решении обратной задачи по заданному усилию тяги определяются силы рабочего сопротивления.

F_т=350кН – усилие тяги

1. Максимальное заглубление отвала:

F_c=F_{р max}=К*С_max*B_отв

К - уд. Сопротивление резанию (0,2кПа)

С_max – величина максимального заглубления отвала

B_отв – ширина отвала (4900м)

Удельное сопротивление резанию определяется в зависимости от крепости грунта.

F_{р max}=0,2МПа*С_max*4,9

С_max=0,35м

2. Заполнение отвала:

F_C=F_P+F_{перем.гр}

3. Транспортирование грунта

F_С=F_{перем max} =F_Т + F_ВН.С =0,9F_Т

F_{перем.гр} = Е_отв*ρ*g*μ_вн /K_р

ρ – плотность грунта (2,5),

g – ускорение свободного падения (10 м/c²),

μ_вн – коэффициент внутреннего трения (0,8),

K_{р –} коэффициент разрыхления грунта (1,3)

Сила сопротивления

Fe.раб.=Fрез.+Fволоч.+Fволоч.Max.

Fволоч.Max.=Еотв.ρg(µ2+µ1)/ KР ;

Еотв=Fc KР/ ρgµв4; Fc=0.9 Fт ; Fт=350Kн

Еотв=(0.9*350*1,3)/(2,5*10*0,8)=20;

Fволоч.Max=(20*2.5*10*(0.4+0.9))/1.3=315кН

Не учитывается cos² , так как перемещение грунта происходит в процессе.

5. Технический расчет: производится для оценки устойчивости бульдозера.

I случай – отвал упирается в препятствие в момент восстанавливающих сил

M_в=GL_з

Момент опрокидывания сил: М_опр.(А)=R_oL₁+W_kL₂

Коэффициент устойчивости: ¥_А=М_в/ М_опр ≥1,5

Коэффициент устойчивости бульдозера принят из условия, что при воздействие внешних сил, центр давления смещается.

Центр давления. Центра давления определяется из условия статистического момента.

Статистический момент:

R_o-l₂+G*l₂-R*x=0; R=±R_o+G.

Центр давления это точка приложения равнодействующих реакций грунта. Для расчета координат центра давления необходимо определить величину равнодействующей реакции грунта N.

Условия равновесия бульдозера:

Ʃy=0

Ʃx=0 Ʃy=-G-F_n*sinα+N=0; N=G+ F_n*sinα

Ʃz=0

Определение координат центра давления:

ƩM_B=F_n*l-G*l₁+N*x; x=

Коэффициент устойчивости K_y=1.5, с учетом наклона бульдозера в сторону действия нагрузок при смещение центра давления.

II случай – подъем заглубленного отвала:

K_y=