I – 7 – 10
II – 10 – 18
III – 18 – 20
h1 – глубина резания во время перемещения призмы грунта
В – ширина отвала
здесь kп – коэффициент, учитывающий потери грунта в боковые валики:
для связных грунтов – 0,025 – 0,039
для несвязных грунтов – 0,06 – 0,07.
Сопротивление перемещению призмы волочения:
W2 = Vпр · γ2·µ2 = Gпр ·µ2 g, Н;
где · γ – объемная масса грунта; Vпр - объем призмы волочения; Gпр - масса грунта в призме,Н; ·µ2 – коэффициент трения грунта по грунту, для связных грунтов - ·µ2= 0,5; для несвязных грунтов - ·µ2= 0,7÷1,0.
Сопротивление от перемещения грунта вверх по отвалу:
W3 = G ·cos2δ·μ1,
где δ – угол резания; μ1 – коэффициент трения грунта по металлу: песок и супесь – 0,35, суглинок – 0,5 ÷ 0,8.
Сопротивление перемещению бульдозера:
W4 = G·f·g,
где G – масса трактора и бульдозера, Н; f – коэффициент сопротивления перемещению движителей трактора – f = 0,1 ÷ 0,12.
Сопротивление трению ножа бульдозера о грунт:
W5= μ1(Rz+ G1) = μ1(Rx·tgν + G1),
где Rх и Rz – горизонтальная и вертикальная составляющие силы сопротивления копанию:
Rх= кт· Тн ;
где кт – коэффициент использования тягового усилия – 0,6÷ 0,8; Тн – номинальная сила тяги.
G1 – вес рабочего оборудования, Н; ν – угол наклона результирующей силы резания на отвале в град: для плотных грунтов ν = 17˚, для разрыхленного ν = 0˚
По суммарному сопротивлению (W) выбирается соответствующая передача так, чтобы окружное усилие на ведущих колесах тягача или ведущих звездочках гусеничного трактора:
Рк >W
При тяговом расчете бульдозеров с поворотным отвалом необходимо учитывать разложение сил, вызываемое поворотом отвала в плане на угол φ.
Для бульдозера с поворотным отвалом полное сопротивление равно:
W' = W'1+ W'2+ W'3 + W4+ W5
Здесь W'1 = W1 ·sin φ; W'1 = W2 ·sin φ;
W'3 = W'3 ·sin φ + W''3, где W''3 – сопротивление трению, возникающему при движении грунта вдоль отвала:
W''3 = VПР·γ2·μ1·μ2· cos φ.
Расчет сил, возникающих при работе бульдозера и определение производительности
Прочность деталей и агрегатов бульдозерного оборудования в процессе работы может определяться следующими типичными по характеру действующих сил основными положениями:
- при окончании копания грунта, когда призма волочения грунта сформировалась, но отвал с ножом еще заглублен, и резание грунта еще продолжается;
при начале выглубления отвала, после окончания резания;
при принудительном заглублении отвала.
При моменте наибольшего сопротивления на неповоротный отвал бульдозера действует (Рис.а): результирующая сила сопротивления копанию Ро, сила веса навесного оборудования Gо.б., сила со стороны механизма подъема отвала, натяжение полистпаста S и реакция R в упряжном шарнире в точке О, которая может быть разложена на две составляющие Rх и Rу (соответственно горизонтальную и вертикальную).
Экспериментальные исследования позволили установить зависимость силы Ро от угла резания, а также от вида и состояния грунта. При угле резания 50º и заглублении отвала на 0,1 – 0,12 м результирующая (Ро) приложена на высоте Н1 ≈0,2 Н (Рис а в точке В) и при плотных грунтах направлена под углом ν = 15º ÷ 20º. При рыхлых грунтах можно считать ν = 0.
Результирующая Ро может быть разложена на горизонтальную Р1 и вертикальную Р2 составляющие. При нормальной работе бульдозера Р1 = (0,6 ÷ 0,8) Тн, где Тн – тяговое усилие трактора. При прочностных расчетах его принимают равным Тр:
Тр = kg··Gб·φсц, где
Т – максимальное тяговое усилие трактора, кг; kg – коэффициент динамичности равен 1,5; G – рабочий вес бульдозера, кг; φсц - коэффициент сцепления, для гусеничного хода φсц = 0,8 ÷ 1,0.
Тогда значение горизонтальной составляющей Rх в упряжном шарнире «0» определяется при проекции всех действующих сил на горизонтальную ось (Σх = 0):
Rx = P1+S·cosθ = Tp + S·cosθ
Значение вертикальной реакции Rу вычисляется из уравнения моментов относительно приложения силы Ро:
Ry ·l1 + Go.б.· (l1 – l2) – Rx·m – S·ro = 0
Тогда
где Go.б. – вес навесного оборудования ,кг.
Вертикальную составляющую сил сопротивления копанию найдем Р2 = Р1·tgν ≈ 0,3 Р1, кг.
Силу натяжения полистпаста определим из условия равновесия системы относительно упряжного шарнира 0: ∑Мо = 0;
S·r – P2·l1- P1·m – Go.б.·l2= 0