2.2 Классификация бульдозеров

По устройству рабочего органа различают бульдозеры:

- с неповоротным отвалом, у которых отвал установлен в плане перпендикулярно к продольной оси несущего трактора и не может устанавливаться под углом к этой оси;

- с поворотным отвалом, который может устанавливаться в плане перпендикулярно или под углом в обе стороны к оси несущего трактора.

У обоих типов бульдозеров может быть предусмотрено устройство для бокового, двухстороннего наклона, т.е. поперечного перекоса, отвала в плоскости, перпендикулярной к продольной оси несущего трактора, и устройство для регулирования угла резания ножей отвала. Бульдозеры первого типа перемещают призму срезанного грунта по оси движения. Бульдозеры второго типа перемещают вдоль оси движения при перпендикулярном к ней положении отвала или в сторону от этой оси при отвале, установленном под углом к ней в плане. Перемещение грунта в сторону повернутым в плане отвалом преимущественно используется для засыпки канав, траншей и т.п.

По типу ходовой части базовой машины различают бульдозеры гусеничные и колесные, по типу механизма управления отвалом различают бульдозеры с гидравлическим и канатным управлением.

Типоразмеры гусеничных бульдозеров регламентированы государственным стандартом, а типоразмеры колесных бульдозеров типоминизированы.

3 Последовательность выполнения расчета и общие указания к тяговому расчету и определению производительности бульдозеров

Весь расчет бульдозеров сводится к выполнению тягового расчета и определению производительности бульдозеров.

В тяговом расчете проверяется условие движения бульдозера без буксования, рассчитываются силы тяги по сцеплению или сцепной массе и по мощности двигателя базовой машины бульдозера. Рассчитывается полное сопротивление, которое необходимо преодолеть трактору с бульдозерным оборудованием при наборе грунта в призму волочения бульдозерным отвалом. Полное сопротивление включает:

- сопротивление движению трактора с бульдозерным оборудованием,

- сопротивление волочению призмы грунта впереди отвала,

- сопротивление от трения грунта при движении грунта вверх по отвалу.

Рассчитывается сила тяги по сцепной массе и свободная сила тяги по мощности. Определяются толщина срезаемого слоя грунта в начале и конце копания, затем определяют среднюю толщину срезаемого слоя грунта, которая не должна превышать одной трети высоты отвала.

Во второй части расчета определяют производительность бульдозера, предварительно рассчитав время цикла бульдозера.

3.1 Порядок тягового расчета

Условие движения бульдозера без буксования:

Fсц> W

Fр>W, (1)

где Fсц – сила тяги по сцеплению, кН:

Fсц= G·g·φсц, (2)

где G – сцепная масса бульдозера, т, то есть масса, приходящаяся на его ведущие колеса (гусеницы); сцепная масса гусеничных и колесных бульдозеров соответствует их общей массе ( у базовых колесных тракторов все колеса являются ведущими),принимается по техническим характеристикам машины;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

φсц – коэффициент сцепления;

Fр – сила тяги по мощности двигателя, кН:

Fр =3,6·Р·ηт·ηом/Vн , (3)

где Р – мощность двигателя, кВт;

ηт – коэффициент полезного действия трансмиссии, передающий вращающий момент от вала двигателя к движущимся колесам или гусеницам,

- при механической трансмиссии ηт =0,83…0,86;

- при гидромеханической трансмиссии ηт =0,7…0,72;

- при электромеханической трансмиссии ηт =0,69 …0,71;

ηом – коэффициент отбора мощности, учитывающий расход мощности на вспомогательные нужды, ηом =0,85…0,88;

Vн –скорость движения бульдозера при резании принимается равной 65…80% от скорости по первой передаче, км/ч;

W – полное сопротивление, которое необходимо преодолевать трактору с бульдозерным оборудованием при наборе грунта в призме, кН:

W =W1 +W2 +W3 , (4)

где W1 – сопротивление движению трактора с бульдозерны оборудованием, кН:

W1 = G·g·(f+| i |), (5)

где f – коэффициент сопротивления передвижению принимается по виду грунта из таблицы 4 приложения В;

| i | - уклон по модулю поверхности движения призмы грунта перед бульдозерным отвалом; численно равный уклону строительной площадки ;

W2 – сопротивление волочению призмы грунта впереди отвала, кН::

W2=0,5·Н²·В·sin α·g·γ1·(μ +| i |)/tgφ1 , (6)

где Н – высота отвала, м;

В – длина отвала, м;

α – угол поворота отвала в плане относительно оси трактора, град;

sin α = 1 – для бульдозеров с неповоротным отвалом,

а для повротных отвалов sin 63… sin 90 = 0,89…1,0;

g=9,81 м/с² - ускорение свободного падения;

γ1 – объемная масса разрыхленного грунта, т/м³:

γ1= γ/Кр , (7)

где Кр – коэффициент разрыхления грунта , который принимается по таблице В.4 приложения В;

μ = 0,3…0,5 – коэффициент трения грунта по грунту, меньшее значение принимать для связанных грунтов, то есть влажных и глинистых грунтов;

| i | - уклон площадки по модулю, принимается из исходных данных согласно вариантному заданию по таблице Б.1 приложения Б;

φ1 - угол естественного откоса материала при его движении, град:

φ1 = 0,7·φ, (8)

где φ – угол естественного откоса материала в покое, принимается по таблице В.4 приложения В;

W3 - сопротивление от трения грунта при движении его вверх по отвалу, кН:

W3 = 0,5·В·Н²·g·γ1·μ1·cos²δ, (9)

где μ1 – коэффициент трения грунта по стали в движении, принимается по таблице 1

Таблица 1 - Значения коэффициента трения грунта по стали в движении в

зависимости от вида грунта

Вид грунта	Песок	Гравий	Глина	Щебень	Грунт сухой	Суглинок
Коэффициент трения μ1	0,73	0,75	0,75÷1	0,84	0,58	0,8

δ – угол резания, град, принимается из технических характеристик машины по таблицам В.1, В.2, В.3 приложения В.

Свободная сила тяги или запас тягового усилия по сцепной массе, кН:

Fcм = Fсц – W. (10)

Свободная сила тяги или запас тягового усилия по мощности, кН:

Fcр =Fр – W. (11)

Толщина срезаемого слоя грунта в начале копания, когда все тяговое усилие расходуется только на резание грунта и перемещения бульдозера, м:

Сн = (F – W1)/( В·sin α·К), (12)

где F –минимальна сила тяги по мощности Fр или по сцеплению Fр, кН;

К –коэффициент удельного сопротивления грунта резанию, кН/м², принимается по таблице В.4 приложения В по заданному грунту.

Значение Сн должно быть меньше или равно величине опускания отвала,м.

Толщина срезаемого слоя грунта в конце набора в призме, м:

Ск = Fс /( В·sin α·К), (13)

где Fс – сопротивление грунта резанию, кН, численно равное наименьшему значению свободной силы тяги по сцепной массе Fcм или по мощности Fcр.

Средняя толщина срезаемого слоя грунта, м:

С =0,5·(Сн + Ск). (14)