3.Определение времени производства работ бульдозера

3.1.Задание

Для заданной технологии устройства грунтовой насыпи бульдозером:

1. Подобрать:

• Бульдозерное рабочее оборудование,

• Режимы работы;

2. Оценить: его производительность и стоимость разработки одного кубометра грунта при коэффициенте использования машины по времени К_в=0.75 (стоимость машино-часа С_м-час=5000р.)

Полученные результаты проанализировать.

3.2. Исходные данные

Исходные данные бульдозера гусеничного марки D10 фирмы Катерпиллер даны в табл.3.1.

Таблица 3.1

Исходные данные бульдозера гусеничного марки D10 Сat

фирмы Катерпиллер

Базовый трактор		Рабочее оборудование
Модель	Масса Gт, т	Масса Gро, т	Ширина отвалаВо, м	Высота отвалаНо, м	Заглубление отвала Сmax, м	Подъем отвалаHmax, м	Vкоп /Vo = а
D 10	64	12,7	5,49	2,16	0,67	0,9	1,5

Тягово-скоростные характеристики бульдозера:

Исходные данные, представляющие характеристики пар: «грунт-рабочий орган», «грунт-движитель», даны в табл. 3.2.

Таблица 3.2

Характеристика пар: «грунт-рабочий орган», «грунт-движитель»

Тип грунта	Уд. сопротивление грунта резанию Кр, кПа	Обобщенный коэффициент трения μ	Удельное сопротивление передвижению f	Коэффициент сцепления φ	Плотность грунта в массиве , т/м	Коэффициент разрыхления грунтаKр
Суглинок II кат.связный	100	0,625	0,1	0,95	1,8	1,2

Параметры возводимой насыпи представлены в табл. 3.3.

Таблица 3.3

Параметры возводимой насыпи

В, м	Н, м	h, м	o	L, м	d
16	2,0	1,5	25	1000	3,0

Технология устройства насыпис использованием бульдозера представлена на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Технология устройства насыпи с использованием бульдозера

Технология устройства насыпивключает следующие основные операции реализуемые бульдозером в каждом цикле работы:

• копание грунта, в зоне резерва (выемки), производимое по схеме рационального продольного профиля стружки (рис. 3.2) на длине l_коп со скоростью V_коп;

• перемещение отдельного грунта в зону устройства насыпи на расстоянии l_п со скоростью V_п;

• отсыпка грунта слоем наибольшей величины на участке l_отс при скорости V_отс с частичным уплотнением грунта;

• разворот бульдозера и возврат его в положение, соответствующее началу нового цикла разработки грунта на участке l_хх со скоростью V_хх.

Рис. 3.2. Схема рационального продольного профиля копания отвалом бульдозера

3.3. Методика выполнения задания

Техническая объемная производительность бульдозера при копании и пе

ремещении грунта в плотном теле м³/ч

Пт=3600(Qпр/Tц)Кукл

(1)

где Q_пр– объем в плотном теле призмы грунта перед отвалом сформированной после копания, м³;

К_укл– коэффициент изменения производительности учитывающий уклон (α) и дальность перемещения грунта;

T_ц – время рабочего цикла.

Стоимость разработки одного кубометра грунта:

С=См-час/Пэ=См-час/(КвПт)

(2)

Расчет требует определения Q_пр;T_ц; К_укл.

Значение объема призмы грунта в плотном теле производим из уравнения тягового баланса бульдозера в режиме перемещения грунта по горизонтальной трассе:

Qпр=(Р – Gδgƒ) / (ρgµ),

(3)

где G_δ = G_т + G_p – эксплуатационная масса бульдозера;

µ = µ₂ + µ₁∙cos²δ– обобщённый коэффициент трения грунта;

Р – величина тягового усилия бульдозера, зависящая от скорости его движения, не превышающая значения номинального тягового усилия по сцеплению Р_сц = G_δ g ϕ.

Из ряда возможных значений Q_пр, соответствующих различным скоростям передвижения бульдозера, выбирают то, которое может быть обеспечено имеющимися для него размерами (Н_о;В_о) отвалов. Вместимость отвала оценивается по объёму призмы волочения Q_пр=0,5 В₀ Н₀²/ К_{пр .,}

где К_пр = tg Ɵ₀∙К_р ,

где К_р – коэффициент разрыхления грунта;

Ɵ₀ – угол естественного откоса грунта в призме.

Значение К_пр принимается по справочным данным.

Расчет времени рабочего цикла проводят в предположении реализации постоянства скоростных режимов на каждом из его участков: копания (коп), перемещения (п), отсыпка грунта слоем определенной толщины с частичным уплотнением грунта (отс), холостого хода (х.х), во время которого бульдозер возвращается в положение, соответствующее началу нового цикла.

В состав времени цикла включают время, маневрирования бульдозера (ман), составляющее обычно 5с.

Скоростные режимы движения бульдозера выбирают по уравнению тягового баланса на отдельных участках рабочего цикла по тягово-скоростной характеристике. На участке отсыпки грунта скорость отсыпки может быть ориентировочно принята как V_отс = 0,64 м/с.Толщину слоя отсыпки определяют с учетом коэффициента потерь грунта при его перемещении К_пот по формуле

hотс= (Qпр ∙ (1- Kпот ∙lп)) / (lотс ∙В0)

(4)

Значение h_отсне должно превышать значения максимального подъема отвала (H_max) заданного бульдозера. Значение К_пот принимают по Табл. 3 справочных данных.

Определяем протяженность участков движения бульдозера в рабочем цикле:

• Копания

lкоп =lвн+lн+lвытл,

(5)

где l_вн – длина пути внедрения отвала, м;

l_н- длина пути добора грунта в отвал, м;

l_вытл– длина пути выталкивания отвала, м.

Длина пути внедрения отвала

lвн = C1 ∙а

(6)

Длина пути добора грунта в отвал

lн = (Qпр – 0,5 ∙ а ∙ B0 ∙ (C12+ +C22)) / (0,5 ∙ B0 ∙ (C1+C2))

(7)

Длина пути выглубления отвала, м

lвыгл = C2 а≈ 0,05 а

(8)

Перемещение грунта:

lп = D/cosα=0,5∙(Hп∙ctg γ +2 ∙ d +Aв+ +2 ∙ hв ∙ ctg γ) / cosα,

(9)

где α - угол наклона трассы перемещения грунтаtgα=0,5 (H_п+h_в) / D,

А_в определяется из условия равенства масс грунта в выемке и насыпи, высота насыпи в уплотненном состоянии.

ωн/Кр = ωн,

(10)

где ω – площадь поперечного сечения насыпи и выемки

откуда

Ав=(ВнНн+(Н2н –Крh2в)ctgγ)/(Крhв)

(11)

Отсыпка грунта:

lотс≈Hнctgγ+Вн

(12)

Холостой хода бульдозера с учётом коэффициента холостого хода:

lхх=Kxx(lкоп+lп+lотс)

(13)