Бульдозер

Федеральное агентство по образованию Томский государственный архитектурно-строительный университет

МАШИНЫ ДЛЯ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ

БУЛЬДОЗЕР

Методические указания к курсовому и дипломному проектированию

Составители: Г.И.Митерев, В.А.Слепченко

Томск-2006

3

1 ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

С целью углубления и закрепления знаний по дисциплине "Машины для земляных работ" студентам предлагается в качестве тематики курсового проектирования разработка эскизного учебного проекта наиболее распространенной землеройно-транспортной машины - бульдозера.

В соответствии с заданием следует осуществить компоновку машины в целом и разработать отдельные ее сборочные единицы на основе общего расчета, включающего: выбор и обоснование основных параметров бульдозера; проведение тягового расчета бульдозера; обоснование и расчет гидравлического управления бульдозерным оборудованием; расчет производительности бульдозера; определение внешних нагрузок на бульдозер; расчет устойчивости бульдозера.

1.1 Задание на курсовое проектирование

Согласно методическим указаниям [9] последняя цифра "0" в шифре студента заочного факультета или в порядковом списке студентов дневного отделения определяет вид проектируемой машины - бульдозер. Задания на разработку бульдозерного оборудования, по вариантам, номера которых определяются руководителем проекта, представлены в таблице 1.1.

4

Таблица 1.1 - Варианты заданий по бульдозерам

Примечания:

*Типы бульдозеров:I - с неповоротным отвалом; II - с гидрофицированным перекосом неповоротного отвала; III - с гидрофицированным перекосом и наклоном неповоротного отвала; IV - с поворотным отвалом;

**Сборочные единицы: 1 - отвал; 2 - толкающие брусья; 3 - универсальная толкающая рама; 4 - раскос; 5 - гидрораскос; 6 - упряжной шарнир

5

В соответствии с заданием, а также результатами обзора технической литературы и патентного поиска приводится обоснование принятых:

ходового оборудования (гусеничного или колесного); типа трансмиссии (ступенчатой, бесступенчатой, механической, гидромеханической, электромеханической и

др.);

бульдозерного оборудования (с поворотным или неповоротным отвалом);

типа отвала и ножа (прямого, сферического, полусферического) кинематики подъема-опускания и перекоса отвала;

типа привода управления, его состава и конструктив- но-кинематической схемы;

наличие дополнительных устройств, повышающих производительность и эффективность машины.

2 ВЫБОР И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ БУЛЬДОЗЕРА

где 0,17...0,22 - эмпирический коэффициент; принимается для отвалов неповоротных меньшее значение, а для поворотных - большее; mт - эксплуатационная масса трактора, кг.

Сцепная сила тяжести (Н)

6

где - коэффициент, учитывающий долю от общей силы тяжести, приходящуюся на ведущие колеса; принимается=1 при гусеничном и колесном движителе с колесной формулой 2 х 2, а при двухосной базовой машине с одним ведущим мостом находится по статическому распределению нагрузки между мостами; g = 9,81 м/с.

Тяговое усилие, обеспечиваемое сцепным весом бульдозера (кН)

где кт = (0,80...0,83) - для гусеничного движителя и кт = (0,70...0,73) - для колесного; сц – коэффициент сцепления (таблица 2.1).

Таблица 2.1 - Коэффициенты сопротивления передвижению f и сцепления сц гусеничного и колесного движителей [4]

7

Тяговое усилие, обеспечиваемое двигателем бульдо-

где N - мощность двигателя, кВт; тр - к.п.д. трансмиссии механической - 0,83...0,86 и гидромеханической - 0,73...0,76;

Vp - рабочая скорость перемещения бульдозера, км/ч, при-

нимают в пределах 2,0...3,0 км/ч, если такие скорости отсутствуют у базовой машины, то уточнять ее следует по паспортной характеристике (приложение 2, 3).

Необходимо учесть то, что должно выполняться неравенство TN Т , если этого не происходит, тогда рабо-

чую скорость следует пересчитать по формуле

V3,6N тр .

рТ

Скорость обратного хода бульдозера Vох (км/ч) принимается

равной 6...7 - при полужесткой и балансирной подвеске гусениц и 8...15 - при балансирно-звеньевой и для колесных бульдозеров [6].

Номинальная сила тяги ТН равна меньшей из сил

TN и Т .

Среднее статическое давление на грунт (Па)

8

сти гусеницы, м; Вr - ширина гусеницы, м; n - число колес

с площадью отпечатка Fк на грунте каждого, м2 .

Центр давления или точка приложения равнодействующей нормальных реакций от горизонтальной поверхности грунта на гусеничный движитель определяется для трех случаев (рисунок 1): а) бульдозер стоит с максимально поднятым отвалом; б) срезает грунт с оптимальной толщиной стружки при максимальном объеме призмы волочения; в) осуществляет транспортировку максимальной призмы волочения в траншее без попутного резания.

Координату положения центра давления по продольной оси машины можно найти из выражения (рисунок 1,а-в)

Рисунок 1 – Схемы к расчету координаты центра давления на грунт

9

где Gб - сила тяжести бульдозера, Н; Rr - горизонтальная составляющая сопротивления грунта на отвале, Н; принимается Rr = (0,6...0,8) сцGсц ; Rв - вертикальная состав-

ляющая этого сопротивления, Н; принимается Rв RrtgV

(рисунок 1,б); угол V = 17° при копании связного грунта и V = 0° при резании рыхлого грунта и перемещении призмы волочения в траншее [1.7];LG , LR , hR - плечи действия со-

ответствующих сил относительно т. А (рисунок I), м. Высоту приложения силы сопротивления на отвале

следует принимать hr 0,17H при резании связных грунтов и hr 0,27H при резании и транспортировании несвязных

грунтов [1,5], где H - высота отвала, м.

Центр давления не должен выходить за пределы средней трети длины опорной части гусеницы; т.е.

Xц (0,5...0,67) .

Тогда максимальное давление на передней кромке опорной поверхности

qmax (Gб R в)(3 XLц 1) /[ВrL]

и минимальное на задней кромке qmin [(Gб Rв) /[ВrL] qmax .

При проектировании бульдозера на колесном тракторе необходимо для тех же случаев (что и гусеничного трактора) определить реакции на передние и задние колеса из уравнений, составленных по схеме, приведенной на рисунок I, г. Не допускается отрыва колес бульдозера от грунта, т.е. равенства одной из реакций нулю.

10