4. Определение фактической скорости подъема груза:

V_г.факт = , м/мин

V_г.факт = = 24,74 , м/мин

П_дв – частота вращения вала двигателя, об/мин.;

D_расч – расчетный диаметр барабана, м ;

U_р.таб – передаточное число редуктора;

а_п – кратность полиспаста

4.1 Определение расхождения заданной скорости подъема груза с фактической:

V_r = * 100%

V_r = * 100% =1,04 %

Расчет технико-экономической модели

Исходные данные. Определить режим работы, производительность и стоимость разработки 1 м³ грунта при работе бульдозера общего назначения Cat D7R. Стоимость машино-смены руб/м-см при работе по челночной схеме. Разрабатываемый грунт-песок со следующими физико-механическими свойствами:

т/м³;

;

K = 0,08 МПа;

;

;

f = 0,15;

;

.

Дальность транспортировки грунта = 75 м; уклон пути гружёного хода

i = 0,1; = 0,45.

Решение

1. Определяем силу тяги по сцеплению бульдозера:

где сцепная масса бульдозера, равная для гусеничных машин массе трактора, с установленным на нём рабочим бульдозерным оборудованием, кН;

–коэффициент сцепления гусениц с грунтом для данных условий.

и проверяем условие его движения без буксования на первой передаче:

Условие выполняется. Далее расчёты ведём с учётом полной загрузки двигателя бульдозера по мощности.

Набор грунта

2. Сопротивление перемещению бульдозера при наборе грунта на горизонтальном участке пути, i = 0:

где G – масса бульдозера, т;

g = 9,81 м/с² – ускорение силы тяжести;

f – коэффициент сопротивления качению (или удельное сопротивление движению гусеничной машины);

i – уклон (знак «–») / подъём (знак «+») пути.

Набор грунта обычно производится на горизонтальном участке, в этом случае i = 0.

3. Толщина стружки грунта, срезаемая в начале набора. Другие сопротивления в этот период отсутствуют:

где сила тяги бульдозера на первой (максимальной по передаточному отношению) передаче;

L - длина отвала, м

Здесь в числителе разность – это та часть тяги бульдозера, которая используется для преодоления сопротивления грунта резанию в начальный период набора.

Значение не должно превышать максимальной величины заглубления отвала для конкретной модели бульдозера (табл. П2).

4. Объём призмы волочения:

где L - длина отвала, м

Н - высота отвала, м

ε - угол естественного откоса грунта в движении, град

5. Сопротивление призмы волочения при i = 0,1:

где V – объём призмы волочения, м³;

объёмная масса плотного грунта, т/м³;

коэффициент трения грунта о грунт.

6. Сопротивление движению грунта вверх по отвалу:

где α – угол резания ножом отвала, град;

коэффициент трения грунта о сталь.

7. Толщина стружки грунта, срезаемой в конце операции набора:

8. Средняя толщина стружки:

9. Длина пути при наборе грунта:

где коэффициент потерь грунта при наборе; для связных грунтов; для сыпучих грунтов1,3…1,5.

10. Время набора грунта:

где скорость перемещения бульдозера при наборе грунта (рабочая скорость); 2…4 км/час. Для машин с механической или гидромеханической трансмиссией это скорость на первой передаче, т.е. .

коэффициент замедления при трогании бульдозера с места.

11. Сопротивление грунта резанию при среднем значении толщины срезаемой стружки h_ср:

12. Сопротивление грунта копанию при h_ср:

W_K = W_p + W₂ + W₃ = 7,93 + 38,02 + 7,82 = 53,77 кН

В процессе набора грунта сопротивления на рабочем органе бульдозера (отвале) меняются: с увеличением объёма призмы волочения возрастают сопротивление перемещению призмы волочения отвалом бульдозера W₂, и сопротивление движению грунта вверх по отвалу W₃.

Так как имеется ограничение по максимальному тяговому усилию для данной модели трактора (по двигателю = 100 кН), то для преодоления суммарного сопротивления набора грунта=W₁ + W_p + W₂ + W₃ приходится уменьшать толщину срезаемой стружки. Если в начале набора грунта максимальная толщина срезаемой стружки составляет 0,06 м (это меньше максимального заглубления отвала для данной модели бульдозера, равного 0,527 м), то в конце набора она составляет только 0,017 м.

Для сравнения можно выбрать (для данных условий) другой, более мощный, бульдозер, например Cat D8R класса тяги 22,28 тс (222,8 кН) и сопоставить результаты расчёта.

Гружёный ход

13. Определяем коэффициент потерь грунта при его транспортировке:

где коэффициент вида и состояния грунта (табл. П1.2);

длина пути гружёного хода бульдозера, м.

14. Объём призмы волочения грунта в конце пути транспортировки:

15. Средний объём и средний вес призмы волочения:

;

16. Сопротивление гружёного хода бульдозера с учётом уклона пути:

Гружёный ход будем осуществлять на второй передаче трактора:

,

т.е. условие движения по двигателю выполняется.

Скорость движения на второй передаче .

17. Время гружёного хода:

где длина пути гружёного хода, м (табл. П1.1).

Разгрузка

18. Определяем путь и время разгрузки призмы грунта слоем при скорости не более 5 км/ч для обеспечения его ровности. Разгрузку осуществляем на третьей передаче трактора при скорости

;

Холостой ход

19. Путь холостого хода:

20. Время холостого хода при движении бульдозера задним ходом и под уклон (схема челночная):

21. Полное время рабочего цикла бульдозера. Время переключения передач , количество переключений передач по схеме – 3, время опускания отвалаt_о = 1 с

где n – число переключений передач (для машин с механической трансмиссией);

t_n – время одного переключения (примерно 5 сек.);

t_o – время опускания/подъёма отвала (примерно 1…2 сек.);

Рис. П1. Челночная схема работы бульдозера

Производительность

22. Сменная эксплуатационная производительность бульдозера:

где объём призмы волочения грунта в конце операции гружёного хода с учётом его потерь при транспортировке, м³;

время полного цикла, сек.

коэффициент разрыхления грунта (табл. 2.2);

коэффициент, учитывающий влияние уклона местности на производительность бульдозера (табл.2.2);

коэффициент использования машины во времени в течение смены;

8,2 – число часов в смене.

Производительность бульдозера зависит от многих факторов, которые в данной работе не рассматриваются. В значительной степени производительность зависит от способа производства работ: при работе под уклон уменьшается сопротивление перемещению грунта и сопротивление движению бульдозера, увеличивается объём грунта, перемещаемого отвалом; при работе на подъём происходит обратное явление и производительность бульдозера снижается. При 10%-ном подъёме его производительность уменьшается примерно на 40÷50% по сравнению с производительностью на горизонтальной площадке. Такое уменьшение производительности учитывается в формуле производительности (2.1) с помощью коэффициента (табл. 2.2).

Стоимость разработки грунта

23. Определяем стоимость разработки одного м³ грунта:

где стоимость машино-смены, руб/м-см (табл.2.1).