Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
19
Добавлен:
19.05.2015
Размер:
650.82 Кб
Скачать

Федеральное агентство по образованию РФ Тверской государственный технический университет

Кафедра "Строительные и дорожные машины и оборудование"

Лабораторная работа

По дисциплине «СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ»

На тему «Бульдозеры. Тяговый расчет и производительность».

Выполнил студент группы ………………………

Факультета……………………………

Фамилия И.О. ………………………

Принял ……………………………

Тверь 20___г.

Бульдозеры. Тяговый расчет и производительность

Цель работы: изучение конструкции и основных технико-эксплуатационных параметров бульдозеров; освоение методики расчета сопротивлений, возникающих при работе бульдозера; определение производительности для заданных технологических условий.

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1.1. Исходные данные взять в соответствии с вариантом задания из приложения 1 и занести в таблицу 1:

Таблица 1. Исходные данные

Наименование

 

Обозначение

Ед. изм.

значение

Марка бульдозера

 

-

-

 

Марка трактора

 

-

-

 

Мощность

 

 

N

 

 

Вес

 

 

G

 

 

Высота отвала

 

 

H

 

 

Длина отвала

 

 

L

 

 

Длина груженого хода

 

lГХ

 

 

Уклон

 

 

I

 

 

Коэффициент уклона пути

 

Ky

 

 

Объемный вес материала

 

γ

 

 

Коэффициент сопротивления грунта

Kp

 

 

резанию

 

 

 

 

 

Удельное сопротивление грунта

K

 

 

резанию

 

 

 

 

 

Коэффициент трения грунта о грунт

μ

 

 

Коэффициент трения грунта о сталь

μ1

 

 

Удельное сопротивление бульдозера

f

 

 

движению

 

 

 

 

 

Оэффициент

сцепления

гусениц с

φ

 

 

грунтом

 

 

 

 

 

Коэффициент

вида и

состояния

β

 

 

грунта

 

 

 

 

 

Угол естественного откоса грунта в

φe

 

 

движении

 

 

 

 

 

2

1.2. На схеме конструкции бульдозера указать основные элементы конструкции

рис. 1. Схема конструкции бульдозера

1 – базовая машина

2 – толкающие брусья

3 – отвал

4 – нож

5 – козырек

6 – вертикальные раскосы

7 – гидроцилиндры подъема/опускания рабочего органа

1.3. Пользуясь методическими указаниями, найти эксплуатационную расчетную производительность бульдозера.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Бульдозеры – одни из самых универсальных и применяемых машин земляных работ в любом строительстве. Они разрабатывают и транспортируют волоком грунт на расстояние до 150 м, а так же выполняют разнообразные подготовительные и вспомогательные работы. Наиболее распространенные схемы движения бульдозеров – челночная (возврат задним ходом, рис.1, стр.19) и эллиптическая. Для получения максимальной производительности и эффективного использования мощности базового трактора, а так же определения режима работы бульдозера выполняют тяговые расчеты.

3

2. Тяговые расчеты.

Для выполнения тяговых расчетов бульдозеров пользуются общим уравнением тягового баланса:

Р³ Fкр ³ W

в нашем случае необходимо, чтобы:

Р³ W

и (1.1)

Fкр ³ W

Верхнее неравенство 1.1 определяет условие движения без буксования; нижнее - условие движения бульдозера по тяговому усилию тягача.

где Рсц = Gсц ×j - сила тяги по сцеплению; Gсц = G - сцепной вес бульдозера, равный для гусеничных машин ее весу; j - коэффициент сцепления гусениц с грунтом; Fкр - сила тяги на крюке тягача; åW - суммарное сопротивления операции цикла.

Для бульдозеров общего назначения с неповоротным отвалом наиболее тяжелой операцией является конечная стадия набора грунта. Суммарные сопротивления для этих условий состоят из следующих составляющих:

2.1. Набор грунта

Набор грунта в нашем случае производится на наклонном участке: в этом случае сопротивления определяются по выражению:

åWH = W1 + Wp + W2 + W3 , кН

(1.2)

где

 

W1 = G( f + i), кН

(1.3)

W1 = ……………………………………………………………………………………………

здесь W1- сопротивление перемещению бульдозера, кН; f – удельное сопротивление движению; i – уклон пути;

Wp = К р × L × hmin , кН

(1.4)

здесь Wp- сопротивление резанию, кН; Кр- коэффициент сопротивление грунта резанию, МПа;

L-длина отвала, м; h- толщина срезаемой стружки, м;

W2 = V ×g × (m + i), кН

(1.5)

4

здесь W2- сопротивление перемещению призмы волочения, кН; g - объемный вес плотного грунта, т/м3; m - коэффициент трения грунта о грунт;

V =

L

×

H 2

, м3

(1.6)

2

tgjе

 

 

 

 

здесь V- объем призмы волочения, м3; Н-высота отвала, м; jе -угол естественного откоса разрыхленного грунта призмы в движении, град;

V = ……………………………………………………………………………………………

W2 =……………………………………………………………………………………………

W = V ×g × cos2 a × m

1

, кН

(1.7)

3

 

 

здесь W3 - сопротивление перемещению грунта вверх по отвалу, кН; α-угол резания ножом отвала, град; m1 - коэффициент трения грунта о сталь.

W3 = ……………………………………………………………………………………………

В начальный период набора действует только сопротивление перемещению бульдозера, поэтому разрабатывают грунт максимально возможной по тяговым усилиям толщиной стружки, при этом используют выражение:

h =

FI -W1

 

, м

(1.8)

 

 

max

L × K ×10

3

 

 

 

 

 

hmax = ……………………………………………………………………………………………

где FI -сила тяги на крюке тягача на первой (максимальной) передаче; К - удельное сопротивление грунта резанию, МПа.

Значение hmax не должно превышать максимальной величины опускания отвала в грунт h0,

т. е. hmax h0, (прил.2).

В конечной стадии набора действуют все сопротивления, поэтому толщину стружки рассчитывают с использованием выражения:

h =

FI -W1 -W2

-W3

, м

(1.9)

 

 

min

L × K ×10

3

 

 

 

 

 

hmin = ……………………………………………………………………………………………

Wp = ……………………………………………………………………………………………

Если по расчету получается, что hmin < 0 , то принимаем hmin = 0

5

Среднюю толщину срезаемой стружки определяют по формуле:

h =

hmax + hmin

, м

(1.10)

cp

2

 

hcp = ……………………………………………………………………………………………

Длину пути набора грунта определяют по выражению:

lH

=

V × K1

, м

(1.11)

 

 

 

L × hcp

 

где К1- коэффициент потерь грунта при наборе; для связных грунтов (суглинок, глина) К1=1,2; для сыпучих (песок, супесь) К1=1,3…1,5.

lH = ……………………………………………………………………………………………

Время набора грунта определяют по выражению:

tH

=

lH × 3,6

, с

(1.12)

 

 

 

vI × K3

 

где vI – скорость перемещения тягача при наборе на первой передаче, км/ч; К3=0,8 коэффициент замедления при трогании бульдозера с места.

tH = ……………………………………………………………………………………………

2.2.Груженый ход

Транспортирование грунта в призме волоком перед отвалом осуществляют в различных условиях (в данном расчете на подъем) при этом действуют сопротивления:

åWГХ = W1y + W2y , кН

(1.13)

где

 

W y = G × ( f + i), кН

(1.14)

1

 

W1y - сопротивление перемещению бульдозера с учетом работы на подъем;

W1y = ……………………………………………………………………………………………

6

W2y = Vcp ×g × (m + i), кН

(1.15)

W2y - сопротивление перемещению призмы волочения при груженом ходе с учетом уклона и потерь грунта в боковые валки;

V =

V + V1

, м3

(1.16)

cp

2

 

здесь Vcp – среднее значение объема призмы, м3

V = V × K

n

, м3

(1.17)

1

 

 

V1 – объем призмы с учетом потерь, м3

Kn = 1- b × lГХ

(1.18)

здесь Kn - коэффициент потерь грунта при груженом ходе; b - коэффициент вида и состояния грунта; lГХ - длина пути груженого хода бульдозера, м.

Kn = ……………………………………………………………………………………………

V1 = ……………………………………………………………………………………………

Vcp = ……………………………………………………………………………………………

W2y = ……………………………………………………………………………………………

Суммарное сопротивление при груженом ходе должно быть меньше или равно силе тяги на крюке одной из передач трактора, обычно вторая FII или третья FIII передачи. В технической характеристике тягача указаны соответствующие им скорости - vI ,vII ,vIII ...и т.д. При этом должно соблюдаться условие:

Fкр ³ åWГХ

(1.19)

Силу тяги на крюке для тягача с гидродинамической трансмиссией (бесступенчатое изменение скорости), определяют по графику (рис 3).

В нашем случае выбираем ……………… передачу и скорость движения v = …………км/ч

Время груженого хода определяют по выражению:

tГХ

=

3,6 × lГХ

, с

(1.20)

 

 

 

v × K3

 

здесь v - скорость движения во время груженого хода на выбранной передаче (обычно на 2-й или 3-й передаче)

7

tГХ = ……………………………………………………………………………………………

2.3.Разгрузка грунта.

Разгрузка грунта осуществляется ровными слоями заданной толщины hp для последующего уплотнения грунта. Эта операция обычно осуществляется при скорости не более 5 км/ч, т.е. vp £ 5 км/ч. Начальные условия тяговых расчетов при разгрузке идентичны груженому ходу

на горизонтальном участке, без учета уклона, т.е. i =0. Путь и время разгрузки определяют по выражениям:

lp =

 

V1

 

,

 

м

(1.21)

L × hp

 

 

 

 

 

t p =

 

3,6lp

 

,

с

(1.22)

 

 

 

 

 

 

vp × K3

 

 

lp = ……………………………………………………………………………………………

При выборе скорости разгрузки следует руководствоваться выражением 1.19, так как сопротивление в начальный момент разгрузки равно сопротивлению груженого хода. Не следует также забывать, что для обеспечения качественного ровного слоя грунта при разгрузке должно выполняться условие vp £ 5 км/ч.

В нашем случае выбираем ……………… передачу и скорость движения vp =…………км/ч

tp = ……………………………………………………………………………………………

2.4. Холостой ход

Холостой ход осуществляется для челночной схемы на задней передаче (для нашего случая это движение под уклон) на максимальной скорости тягача v3 x .

Путь lxx и время txx перемещения задним ходом определяют по выражениям:

lxx = lH + lГХ + lp , м

(1.23)

txx =

lxx

× 3,6

, c

(1.24)

 

 

 

 

v3

x

× K3

 

 

 

 

 

 

lxx =……………………………………………………………………………………………

txx = ……………………………………………………………………………………………

8

3.Определение производительности

3.1.Эксплуатационная расчетная производительность

Эксплуатационную расчетную производительность бульдозера, как землеройнотранспортной машины цикличного действия определяют по выражению:

П

 

=

3600

 

×V × K

 

× K

 

×8,0 , м3

(2.1)

Э

 

 

y

вр

 

 

tц

× K p

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где tц - время полного цикла, с;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для челночной схемы:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tц

= tн + tГХ

+ t р

+ tхх + t0

+ пtп , с

(2.2)

где п – количество переключений передач; tn = 5 с, время одного переключения для машин с механической трансмиссией; t0 = 1 с, время опускания отвала.

рис.2. Челночная схема движения бульдозера

tц =……………………………………………………………………………………………

V1 - объем призмы волочения грунта в конце операции груженого хода, м3; К у - коэффициент, учитывающий уклон пути при транспортировании грунта (табл. 2.2); Квр =0,85 – коэффициент использования машины во времени в течении смены; К р - коэффициент разрыхления грунта (табл. 2.2).

ПЭ = ……………………………………………………………………………………………

9

Таблица 2. Наименование принятых обозначений и их размерность

Обозначение в

Наименование параметров

Размерность

п/п

формулах

 

 

 

 

 

 

 

 

Исходные параметры

 

 

 

 

 

1

G

Вес бульдозера

кН

 

 

 

 

2

FI…N

Сила тяги бульдозера на первой, второй и т.д. пере-

кН

дачах

 

 

 

 

 

 

 

3

N

Мощность бульдозера

кВт

4

vI…N

Скорости движения бульдозера на первой, второй и

км/ч

т.д. передачах

 

 

 

 

 

 

 

5

vз/х

Скорость движения на задней передаче

км/ч

 

 

 

 

6

η=0,85

КПД тарнсмиссии бульдозера

б/р

 

 

 

 

7

L

Длина отвала

м

 

 

 

 

8

H

Высота отвала

м

 

 

 

 

9

α=55˚

Угол резания отвала ножем

град

 

 

 

 

10

tn=5c

Время переключения одной передачи

с

 

 

 

 

11

t0=1c

Время опускания отвала

с

 

 

 

 

12

Квр=0,85

коэффициент использования бульдозера по времени в

б/р

смену

 

 

 

 

 

 

 

13

Т=8,0

Продолжительность маш-смены

час

 

 

 

 

14

К3=0,8

Коэффициент замедления при трогании бульдозера с

б/р

места

 

 

 

 

 

 

 

15

γ

Объемный вес плотного грунта

кН/м3

16

Кр

Удельное сопротивление грунта резанию

МПа

 

 

 

 

17

μ

Коэффициент трения грунта о грунт

б/р

18

μ1

То же грунта о сталь

б/р

19

f

Удельное сопротивление бульдозера движению

б/р

 

 

 

 

20

φ

Коэффициент сцепления гусениц бульдозера с грун-

б/р

том

 

 

 

 

 

 

 

21

β

Коэффициент вида и состояния грунта

б/р

 

 

 

 

22

Кр

Коэффициент разрыхления грунта

б/р

 

 

 

 

23

φе

Угол естественного откоса грунта в движении

град

 

 

 

 

24

i

Уклон пути груженого хода

б/р

 

 

 

 

25

lГХ

Длина пути груженого хода

м

 

 

 

 

26

K1

Коэффициент потерь грунта при наборе

б/р

 

 

 

 

27

Kn

Коэффициент потерь грунта из призмы волочения

б/р

при груженом ходе

 

 

 

 

 

 

 

28

Ky

Коэффициент уклона пути при транспортировании

б/р

грунта

 

 

 

 

 

 

 

29

hp=0,15

Толщина разгружаемого слоя грунта

м

 

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчитываемые параметры

 

 

 

 

 

31

Рсц

Сила тяги бульдозера по сцеплению

кН

 

 

 

 

32

V

Объем призмы волочения

м3

10