Значения рабочих скоростей, необходимые для расчета времени рабочего цикла, были приняты из тяговой характеристики бульдозера Б-10М с гидромеханической трансмиссией: двигатель ЯМЗ-236; гидротрансформатор ГТР-4300.
Рассмотрим следующие режимы работы бульдозера при копании грунта.
1) в качестве грунтовых условий рассматривается глина с углом естественного откоса0 35 и коэффициентом разрыхления kр 1,29 .
Режим номинальной силы тяги Тном =137 kH.
При установке максимально возможной глубины копания h=60 мм для серийного бульдозера получим: сила сопротивления грунта копанию Ркоп 137,5 kH, объем призмы грунта
Vп 1,61 м3; техническая производительность ПТ 25,273 м3/ч.
Для бульдозера с модернизированным рабочим оборудованием устанавливается угол резания =30º и глубина копания идентичная, серийному бульдозеру. В этом случае сила
сопротивления грунта копанию равняется Ркоп 119,98 kH, следовательно, имеется запас
двигателя по мощности, равный 17 kH, который можно направить на увеличение объема призмы грунта путем изменения высоты отвала. При увеличении высоты отвала на 18%
( Н0 =1,12 м) объем призмы грунта будет равен Vп 2,24 м3; сила сопротивления грунта копанию возрастет до значения номинальной силы тяги Ркоп 137 kH, а техническая производительность увеличится на 39 % ( ПТ 25,273 м3/ч).
2) в качестве грунтовых условий рассматривается суглинок с углом естественного откоса 0 30 и коэффициентом разрыхления kр 1,21.
При установке максимально возможной глубины копания h=100 мм для серийного бульдозера получим: сила сопротивления грунта копанию Ркоп 136 kH, объем призмы грун-
та Vп 2,08 м3; техническая производительность ПТ 32,67 м3/ч.
Для бульдозера с модернизированным рабочим оборудованием устанавливается угол резания =30º и глубина копания идентичная, серийному бульдозеру. В этом случае сила
сопротивления грунта копанию равняется Ркоп 120,686 kH, следовательно, имеется запас
двигателя по мощности, равный 16 kH, который можно направить на увеличение объема призмы грунта путем изменения высоты отвала. При увеличении высоты отвала на 18%
( Н0 =1,1 м) объем призмы грунта будет равен Vп 2,79 м3; сила сопротивления грунта копанию возрастет до значения номинальной силы тяги Ркоп 137 kH, а техническая производительность увеличится на 34 % ( ПТ 43,8 м3/ч).
Анализируя полученные расчетным путем данные можно сделать выводы об эффективности предлагаемой конструкции рабочего оборудования бульдозера.
Поэтому в дальнейшем предполагается создание модели рабочего оборудования бульдозера, позволяющего адаптировать угол резания и высоту отвала к грунтовым условиям с целью получения экспериментальных данных, подтверждающих расчетные зависимости.
Библиографический список
1.Патент на изобретение №2374396 «Рабочее оборудование бульдозера» Никулин П.И., Чуйков О.В.
2.Никулин П.И, Чуйков О.В., Онгери О.А. Рабочее оборудование бульдозера с изменяемой высотой отвала: Сборник научных трудов/Интерстроймех-2009. – Киргизия, Биш-
кек,2009.-58-61 с.
205
3.Волков Д.П., Крикун В.Я., Никулин П.И. Машины для земляных работ. - М.:Машиностроение,1992.-448 с.
4.Зеленин А.Н., Керов И.П., Баловнев В.И. Машины для земляных работ. - М.:Машиностроение,1975.-424 с.
5.Баловнев В.И. Дорожно-строительные машины с рабочими органами интенсифицирующего действия. - М.:Машиностроение,1981.-223 с.
6.ФедоровД.И. Рабочиеорганыземлеройныхмашин. - М.:Машиностроение, 1977.-288 с.
7.Артемьев К.А. Теория резания грунтов землеройными машинами. - Новосибирск: Новосибирский инженерно-строительный институт им. В.В. Куйбашева,1978.-104 с.
8.Ветров Ю.А. Резание грунтов землеройными машинами. - М.: Машиностроение, 1971.- 357 с.
9.Исследование машин для земляных работ: Сборник научных трудов / ВНИИ транспортного строительства; под ред. И.А. Недорезова. - М.:Транспорт,1984.-134 с.
References
1.Patent for the invention №2374396 « the Working equipment of a bulldozer » Nikulin P.I., Chukov O.V.
2.Никулин П.И, Chuikov O.V., Ongeri A.O. Working equipment of bulldozer with change in height of cutting blade: the Collection scientific journals/Interstroimech-2009. – Kirghizia, Bishkek, 2009.-58-61 p.
3.Patent for useful model 48115 « the Working equipment of a scraper with loading devices » Nikulin P.I., Sidorov A.A.
4.Zelenin A.N., Kerov I.P., Баловнев V.I. Machines for excavation work. - М.: Mechatronics, 1975.-424 p.
5.Balovnev V.I. Roadbuilding machine with intensified action working parts.- М.: Mechatronics, 1981.-223 p.
6.Fedorov Д.И. Working parts of earthmoving machines. - М.:Mechatronics, 1977.-288 p.
7.Artemyev K.A. Theory of cutting by Earth-moving machines. - Novosibirsk: Novosibirsk Engineering and building institute V.V.Kuibasheva, 1978.-104 p.
8.Vetrov Y.A. Cutting of ground by earthmoving machines. - М.: Mechatronics, 1971.357 p.
9.Research on earthmoving machines: the Collection research work / VNII transport construction; under red. I.A. Nedorezova. - М.:Transport, 1984.-134 p.
206
УДК 621.878.62 (27)
Воронежский государственный архитектурно-строительный университет Д-р техн. наук, проф., кафедры «Строительные и дорожные машины» В.А. Нилов. Канд. техн. наук, доц. ВВАИУ П.И. Иванищев Студенты кафедры «Строительные и дорожные машины» Сысоев В.С.
Россия, г. Воронеж, тел. 8-(473)-277-01-29) e-mail: pmptm@vorstu.ru
Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering
Dr. Technical sciences, prof., Department «Road and Building Machines» V.A. Nilov. Candidate Technical sciences, associate professor VMAEU, P.I. Ivanishchev Students «Road and Building Machines Department» Sysoev V.S.
Russia, Voronezh, tel. 8-(473)-277-01-29) e-mail: pmptm@vorstu.ru
В.А. Нилов, П.И. Иванищев, В.С. Сысоев
ВЛИЯНИЕ УГЛА УСТАНОВКИ ТОЛКАЮЩЕЙ ПЛИТЫ НА СЦЕПНЫЕ КАЧЕСТВА БУЛЬДОЗЕРА-ТОЛКАЧА
В статье рассматривается вопрос о совершенствовании конструкции толкающей плиты бульдозера-толкача, применяемого для обслуживания скреперов. Предлагается устанавливать толкающую плиту наклонно, что обеспечивает меньшую неравномерность вертикальных нагрузок на ходовую часть и повышение сцепного веса толкача.
Ключевые слова: бульдозер, толкающая плита, наклон, амортизатор, неравномерность нагружения.
V.A. Nilov, P.I. Ivanishchev, Sysoev V.S.
INFLUENCE OF THE CORNER OF INSTALLATION OF THE PUSHING PLATE ON COUPLING QUALITIES OF THE BULLDOZER - PUSHER
In article the question on perfection of a design of a pushing plate of the bulldozerpusher used for service of scrapers is considered. It is offered to establish pushing plate under an inclination, that provides smaller non-uniformity of vertical loadings on a running part and increase of coupling weight of a pusher.
Keywords: the bulldozer, a pushing plate, an inclination, the shock-absorber, non-uniformity to load.
Для облегчения набора грунта самоходным или прицепными скреперами в строительстве применяют специальные толкачи на базе серийных тракторов. Рабочее оборудование толкача представляет собой установленную вертикально толкающую плиту, соединенную с рамой гусеничного трактора (рис. 1). В ряде случаев в качестве толкача скреперов применяют серийные бульдозеры (рис. 2).
Для улучшения условий работы операторов толкачей рабочее оборудование бульдозеров стали приспосабливать к особенностям работы в качестве скреперных толкачей [1]. В настоящее время отечественная промышленность выпускает две марки бульдозеров-толкачей: ДЗ120, созданный на базе бульдозера ДЗ-110А и ДЗ-121 на базе бульдозера ДЗ-118.
Рабочее оборудование бульдозера-толкача ДЗ-120 (рис. 3) максимально унифицировано с рабочим оборудованием бульдозера ДЗ-110А и отличается от него установкой вместо жестких раскосов резинометаллических амортизаторов 5 и усилением металлической накладкой отвала бульдозера 1 в месте контакта с буфером скрепера.
207
Рис.1. Трактор в качестве толкача |
Рис.2. Бульдозер в качестве толкача |
Недостатком серийной конструкции рабочего оборудования бульдозера-толкача (рис. 1) является перераспределение вертикального нагружения опорной поверхности базового трактора при толкании скрепера. На рис. 4 приведена (упрощенная) схема сил, действующих на толкач. В общем случае (поскольку буфер скрепера выполнен по цилиндрической поверхности) силовое взаимодействие буфера скрепера и толкающей плиты толкача действует нормально к поверхности толкающей плиты. Если толкающую плиту установить наклонно (угол β), то появляется вертикальная сила, которая улучшает равномерность вертикального нагружения опорной поверхности толкача.
Рис.3. Бульдозер-толкач
Рассматривая равновесие толкача относительно точек А и В можно определить величины вертикальных реакций грунта R1 и R2 в этих точках (формулы (1 и 2)) и оценить влияние угла β наклона толкающей плиты на сцепной вес толкача, а также соотношение нормальных реакций грунта R1/ R2, по которому можно судить остепени неравномерности нагружения
Рис.4. Схема (упрощенная) сил, действующих на толкач скрепера
208
опорных поверхностей трактора при работе со скрепером.
R |
|
1 |
G b T a L sin hcos , |
(1) |
|||
|
|
|
|||||
1 |
|
L |
|
T |
|
||
|
|
|
|
|
|
||
R |
1 |
G |
|
L b T hcos asin , |
(2) |
||
|
|
||||||
2 |
L |
T |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||
где L – продольная база толкача; GT – вес толкача; Т – сила тяги, развиваемая толкачом; β – угол наклона толкающей плиты; a, b, h – соответствующие плечи сил.
Расчеты, выполненные по приведенным зависимостям, показывают, что вертикальные опорные реакции ходовой части толкача существенно изменяются как от развиваемой им силы тяги, так от угла наклона β толкающей плиты. При отсутствии силового воздействия на толкающую плиту (Т=0) величины опорных реакция близки (коэффициент неравномерности R1/R2 =0,951). Появление толкающего усилия (Т= 0,85 φ GT , [2]) вызывает резкое изменение картины (рис. 5): при вертикальном положении толкающей плиты (β=0) коэффициент неравномерности резко увеличивается (R1/R2 =0,328) поскольку реакция R1 существенно снижается по сравнению со статическим значением (точки 1, 2 на рис. 5), а реакция R2 значительно возрастает (точки 3, 4). При этом величина толкающего усилия в расчетах принята равной
110,77 кН.
Рис.5. Влияние угла наклона толкающей плиты на опорные реакции толкача
Рекомендуемая наклонная установка толкающей плиты позволяет выровнять опорные реакции грунта на ходовую часть толкача. При этом следует иметь в виду, что угол наклона β толкающей плиты должен быть меньше угла трения стали о сталь, который составляет (при коэффициенте трения f =0,15…0,2) величину φ =8,5….11,5°. Такой наклон толкающей плиты обеспечивает коэффициент неравномерности опорных реакций R1/R2 в пределах 0,7…0,8, что существенно лучше минимального приведенного выше значения 0,328. Немаловажно отметить, что при этом увеличиваетсяи сцепной вес толкача (он увеличивается в среднем на 8…9%).
Выполненные исследования показывают целесообразность не только установки амортизаторов толкающей плиты (рис. 3), но необходимость монтажа самой толкающей плиты с фиксированным предварительным наклоном (с учетом деформации амортизаторов под нагрузкой и полужесткой подвески рамы самого трактора). Такая конструкция рабочего обору-
209
дования толкача будет полнее соответствовать условием его работы и способствовать повышению производительности обслуживаемых им скреперов.
Библиографический список
1.Домбровский Н.Г., Картвелишвили Ю.Л., Гальперин М.И. Строительные машины. Учебник для вузов. В 2 частях. Ч. 1-я. М., «Машиностроение», 1976. – 391 c.
2.Ульянов Н.А. Теория самоходных колесных землеройно-транспортных машин. М., «Машиностроение», 1969. – 520 с.
References
1.Dombrovskij N.G., Kartvelishvili J.L., Galperin M.I. Building of the machine. The textbook for high schools. In 2 parts. P. 1-n. М., "Mechanical engineering", 1976. - 391 pp.
2.Yljanov N.A. Theory of self-propelled wheel digging-transport machines. М., "Mechanical engineering", 1969. - 520 pp.
210
УДК 621.878.62 (27)
Воронежский государственный архитектурно-строительный университет Д-р техн. наук, проф., кафедры «Строительные и дорожные машины» В.А. Нилов Канд. техн. наук, доц. ВВАИУ А.А. Косенко Магистранты кафедры «Строительные и до-
рожные машины» Сидоров А.А., Марфенко В.В.
Россия, г. Воронеж, тел. 8-(473)-277-01-29 e-mail: pmptm@vorstu.ru
Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering
Dr. Technical sciences, prof., Department «Road and Building Machines» V.A. Nilov
Candidate Technical sciences, associate professor VMAEU, A.A. Kosenko Magistracy «Road and Building Machines Department» Sidorov A.A., Marfenko V.V. Russia, Voronezh, tel. 8-(473)-277-01-29 e-mail: pmptm@vorstu.ru
В.А. Нилов, А.А. Косенко, А.А.Сидоров, В.В. Марфенко
ПОИСК РАЦИОНАЛЬНОЙ ВМЕСТИМОСТИ КОВША СКРЕПЕРНОГО АГРЕГАТА
В статье рассмотрен вопрос об экономико-математическом моделировании скреперных агрегатов. Приведено математическое описание экономикоматематической модели прицепного скреперного агрегата и даны результаты расчетов технико-экономических показателей агрегата.
Ключевые слова: скрепер, вместимость ковша, тягач, агрегат, экономико-математическая моделирование.
V.A. Nilov, A.A. Kosenko, A.A. Sidorov, V.V. Marfenko
In article the question on economic-mathematical modeling scraper units is considered. The mathematical description of economic-mathematical model hook-on scraper the unit is resulted and results of calculations of technical and economic parameters of the unit are given.
Keywords: a scraper, capacity of a ladle, the tractor, the unit, economic-mathematical modeling.
Повышение производительности скреперных агрегатов возможно за счет совершенствования их рабочих органов, повышения тяговых качеств, рационального агрегатирования, совершенствования технической и производственной эксплуатации. Одним из наименее изученных вопросов является рациональное (оптимальное) агрегатирование тягача и ковша скрепера. Основы этого направления изложены в работе [1], где в качестве главных параметров оптимизации предложены производительность и приведенные удельные затраты на разработку и перемещение грунта, причем последние позволяют сравнивать разные по составу и производительности скреперные агрегаты.
Основой рационального агрегатирования скреперных агрегатов является наиболее полное математическое описание всех этапов технологического процесса, тяговых и скоростных качеств, экономических компонентов их эксплуатации, а также учета различных ограничивающих факторов. В развитие исследований [1] разработаны ЭВМ-модели для прицепных скреперных агрегатов к колесному и гусеничному тягачам при работе с толкачом и без него, полуприцепных скреперов и скреперных поездов.
В таблице приведено сокращенное математическое описание работы прицепного скреперного агрегата с изменяемым сцепным весом [2, 3].
211