2.3. Тяговый расчёт бульдозеров

Рассмотрим вопросы тягового расчета применительно к наиболее распространенному способу работы - лобовому толканию грунта при бестраншейном способе работ.

Тяговый расчёт бульдозера заключается в определении необходимого тягового усилия Т, которое должно быть больше или равно сумме всех возникающих при работе машины сопротивлений – ∑W.

Т ≥ ∑W (2.6.)

За расчетное тяговое усилие Р_т, при определении потребной силы тяги, принимают наименьшую по величине силу тяги по двигателю или сцеплению.

Т^сц = G_бул × f_сц = (m_тр + m_отв) × g × f_сц (2.7.)

где m_тр - масса трактора;

m_отв - масса отвала;

g - ускорение свободного падения;

f_сц - коэффициент сцепления.

Для бульдозеров значение f_сц может приниматься равным: 0,6 - для гусеничных и 0,5 - для колесных сельскохозяйственных тракторов и соответственно 0,9 и 0,6 - для промышленных тракторов).

Объем призмы Q_пр волочения зависит от геометрических размеров отвала и свойств грунта

L × H²

Q_пр = ––––––––– (2.8.)

2 × k_пр

где L - ширина отвала, м;

H - высота отвала с учетом козырька, м;

k_пр - коэффициент, зависящий от характера грунта (связности, коэффициента рыхления) и от отношения H/L.

Значения коэффициента k_пр

Отношение H/L	0,15	0,3	0,45
Связные грунты (1…2 категории )	0,75	0,78	0,85
Несвязные грунты (3…4 категории)	1,15	1,20	1,50

Этот коэффициент получен в результате обработки экспериментальных данных по производительности бульдозеров.

Суммарное сопротивление движению бульдозера при транспортировании грунта отвалом по горизонтальной площадке определяется по формуле:

∑W = W₁ + W₂ + W₃ + W₄, (2.9.)

где W₁ - сопротивление резанию;

W₂ - сопротивление перемещению призмы грунта перед отвалом;

W₃ - сопротивление перемещению грунта вверх по отвалу;

W₄ - сопротивление движению бульдозера.

Сопротивление резанию грунта отвалом

W₁ = k_рез × L × h_рез (2.10.)

где L - ширина отвала бульдозера, м;

h_рез - глубина резания во время перемещения призмы грунта, м;

k_рез - удельное сопротивление грунта лобовому резанию, Н/м².

Средние значения k_рез при угле резания α = 45...60^о

Категория грунта	Значение kрез, кН/м2.
I категория	10…40
II категория	60…80
III категория	100…160
IV категория	150…250

Сопротивление перемещению призмы грунта перед отвалом

W₂ = Q_пр × γ × µ₂ = G _пр × µ₂ (2.11.)

где Q_пр - фактический объем призмы волочения в плотном теле, м³

G _пр - сила тяжести призмы волочения, Н;

γ - удельный вес грунта в плотном теле, кН/м³;

µ ₂ - коэффициент трения грунта по грунту.

Сопротивление от перемещения грунта вверх по отвалу (Рис. 2.3,б)

W₃ = G _пр × Сos α × µ ₁ (2.12.)

где α - угол резания;

µ ₁ - коэффициент трения грунта по металлу, находится в пределах 0,3...0,6 (I категория – 0,46…0,6; . II категория – 0,37…0,41; III категория – 0,24…0,31; IV категория – 0,18…0,22)

Сопротивление перемещению бульдозера

W₄ = G_бул × f (2.12.)

где G_бул - сила тяжести трактора и бульдозера, Н;

f = 0,1...0,12 - коэффициент сопротивления перемещению бульдозера.

При тяговом расчете бульдозеров с поворотным отвалом необходимо учитывать разложение сил, вызываемое поворотом отвала в плане на угол φ.

Для бульдозера с поворотным отвалом суммарное сопротивление движению

W' = W₁' + W₂' + W₃' + W₄', (2.13.)

где W₁' = W₁ ×Sin φ;

W₂' = W₂ ×Sin φ;

W₃' = W₃ ×Sin φ + W''₃,

где W''₃ - сопротивление трению, возникающему при движении грунта вдоль отвала;

W₃'' = Q_пр × γ × µ ₁. × µ₂ × Cos φ.

W₄' = W₄

При работе бульдозера на подъемах в тяговом расчете необходимо учесть составляющие от массы бульдозера, которые будут изменять величину W₄.

В этом случае величина W₄ определяется

W₄' = G_бул × (f + i),

где i - уклон местности.

Изложенный выше метод определения сопротивлений теоретически еще недостаточно обоснован, так как в данном случае имеет место суммирование сопротивлений без учета их взаимного влияния, также не учитывается влияние затупления ножа отвала.