Меню

Как определить мощность двигателя бульдозера



Расчет основных рабочих параметров бульдозера

4.2.1. Тяговый расчет бульдозера

Сопротивление грунта резанию и перемещению преодолевается тяговым усилием бульдозера, которое должно быть несколько больше суммы всех возникающих сопротивлений. Усилие для преодоления этих сопротив­лений следует определить для наиболее тяжелых условий работы бульдозера, когда он при копании и перемещении грунта движется на подъем и призма волочения грунта достигает максимальной величины (высоты отвала).

В данном примере предложена методика расчета тягового усилия бульдозера с неповоротным отвалом и бульдозера универсального типа.

При разработке грунта бульдозером с неповоротным отвалом (угол поворота отвала к оси трактора в плане равен 90 0 ) максимальное сопротивление перемещению бульдозера Р в момент окончания набора грунта отвалом складывается из следующих величин:

где Рр – сопротивление грунта резанию;

Рпр сопротивление перемещению призмы грунта (призмы волочения) перед отвалом;

Рс сопротивление от скольжения грунта вверх по отвалу;

Рн – сопротивление трению ножа отвала бульдозера по грунту;

Рт сопротивление перемещению тягача.

Расчет проводится по методике приведённой в учебном пособии [4], или по упрощенной методике (Грабчак Л.Г. и др., 1990) (формула 4.1.)

Рр – движение при резании:

Рр = КрВh; (4.2)

Рm перемещению базовой машины:

Рm = Gб.н.f; (4.3)

Рн – движенияотвала:

Рпр движения призмы волочения:

Рс движения грунта вверх по отвалу:

В приведенных формулах:

Gб.н, Gб.0 – соответственно масса базовой машины и базового отвала, кг;

В – длина отвала, м;

h– средняя толщина стружки, м;

Кр = 4000. 10000 кг/см 2 – коэффициент удельного сопротивления резанию;

f = 0,008. 0,12 – коэффициент, сопротивления перекатыванию;

μ = 0,5. 0,7 – коэффициент трения грунта о сталь;

μт = 0,8. 1,0 – коэффициент трения грунта о грунт;

γр объемная масса разрыхленного грунта, кг/м 3 ;

Vф фактический объем грунта, перемещаемый бульдозером, м 3 .

Необходимая мощность (в Вт) базовой машины

где υ– скорость движения бульдозера, м/с;

η– механический КПД базовой машины, равный 0,75.

4.2.2. Производительность бульдозера. Производительность бульдозера при резании и перемещении грунта определяют из следующего выражения:

где Кв – коэффициент использования бульдозера во времени

(Кв = 0,8. 0,9);

q объём грунта перед отвалом плотном теле, м 3 ;

l – длина отвала, мм;

b – высота отвала, м;

КП – коэффициент, учитывающий потери грунта и зависящий от длины перемещения – 0,005. 1,0;

Кпр– коэффициент, зависящий от характера разрабатываемых пород;

Читайте также:  Мощность ниссан патфайндер 2 5 дизель

· для связных пород – Кпр = 0,8…0,9;

· для несвязных Кпр = 1,2…1,3;

φ – угол естественного откоса грунта;

tц – длительность одного цикла при движении без поворотов бульдозера (движение задним ходом, L = Lр + Lп ≤ 50 м), с;

При движении на начало работ с разворотом бульдозера (L = Lр + Lп; 50

где Кпот – коэффициент, учитывающий потери грунта в процессе перемещения призмы,

где Ln – расстояние на которое перемещается грунтовая призма, м (зависит от схемы движения бульдозера по строительной полосе при резании и перемещении срезаемого слоя грунта).

Схема движения бульдозера на строительной полосе может быть:

– параллельно оси строительной полосы;

– в косопоперечном направлении.

Выбираем скорости движения бульдозера на участках: набора грунта (резание).

νр = 2. 6 км/ч, перемещения призмы νп= 4. 8 км/ч, движения задним ходом νзх = 5. 10 км/ч.

Продолжительность работы машины t за один цикл слагается из следующих отрезков времени:

где tр, tп ,tзх, – соответственно продолжительность работы машины при резании грунта, его перемещении и заднего холостого движения машины; tпп – время переключения передач (tпп = 6. 8с); t – время опускания отвала (t = 2. 4с).

Время на выполнение процессов резания, перемещения грунта и обратного хода бульдозера рассчитывается по формулам

Длина резания грунта бульдозером рассчитывается по формуле

где Lp – длина пути резания грунта;

H – высота отвала, м;

h толщина срезанного слоя,м (0,1…0,5);

φ – угол естественного откоса грунта [6, стр. 51, 177].

Производительность бульдозера при планировочных работах (разравнивании грунта) определяется по формуле

П1 = м 2 / ч,(4.18)

где L – длина планируемого участка;

φ – угол установки отвала в плане;

b1 – величина перекрытия прохода (b1 = 0,5);

n – число проходов по одному месту (n =1. 2);

ν –рабочая скорость движения бульдозера (при резании);

tпов – время поворота бульдозера (tпов = 10. 15 с).

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Производительность бульдозеров. Расчет производительности бульдозера

При разработке котлованов, выемок и насыпей целесообразно применять бульдозерный комплект техники, если средняя дальность продольной либо поперечной возки не превышает 100 метров. Чтобы выбрать наиболее оптимальную модель спецтехники, необходимо сравнить производительность бульдозеров с разным тяговым классом и различным типом рабочего оборудования.

Наиболее перспективными являются машины на гусеничном движителе. Техника на пневмоколесном ходу востребована меньше. При расчете производительности землеройно-транспортной машины необходимо учитывать условия местности, характер работ и другие факторы.

Основные сведения о бульдозерах

Бульдозер – землеройно-транспортная машина для послойной разработки и транспортировки грунта, разработанная на базе гусеничного или пневмоколесного трактора со сменным навесным рабочим оборудованием – отвалом (плоский щит с боковыми открылками), рамой и механизмом управления.

Читайте также:  Дать определение производственной мощности предприятия технического сервиса

бульдозер шантуй

Механизм управления отвалом может быть канатно-блочным и гидравлическим. Второй тип управления производительнее, так как позволяет принудительно заглублять отвал в грунт.

Тяговый класс машин

С помощью бульдозеров выполняется до 40 % всех земляных работ на строительном участке. Они наиболее эффективны при средней дальности продольной и поперечной возки от 100 до 150 метров. При оборудовании машин специальными отвалами совкого типа эффективная дальность возки песчаных грунтов увеличивается до 200 метров.

бульдозер комацу

  1. Легкие, тяговое усилие которых не превышает 60 кН. Они применяются во время подготовительных, сельскохозяйственных и вспомогательных работ.
  2. Средние, с тяговым усилием 100-150 кН. Используются для разработки 1-3 группы грунта с предварительным рыхлением.
  3. Тяжелые, тяговое усилие которых превышает 250 кН. Они применяются при разработке плотных и твердых горных пород.

Бульдозеры применяются в комплексе с другими землеройными машинами. Они могут использоваться в качестве толкачей для самоходных и прицепных скреперов. Обычно в состав бульдозерного комплекта техники входит трамбующая машина и рыхлитель.

Факторы, влияющие на производительность

Рассчитывая производительность бульдозеров, необходимо учитывать физические и механические показатели разрабатываемого земляного массива, а также местные условия. К основным физико-механическим характеристикам грунта относят:

  • гранулометрический состав – соотношение размеров частиц грунта по массе;
  • плотность – масса грунта в единице его объема;
  • пористость – количество пустот между зернами, выраженное в процентном отношении по массе;
  • число пластичности – диапазон влажности, в котором грунт обладает пластичными свойствами и не переходит в текучее состояние;
  • набухаемость – способность земляного массива увеличиваться в объеме при переувлажнении;
  • угол внутреннего трения – сопротивляемость частиц грунта срезу.

К местным условиям, влияющим на производительность бульдозеров, относят характер рельефа и технологические особенности строительного объекта. На равнинном и прямолинейном участке с минимальной дальностью поперечной возки скорость выполнения работ намного выше, чем на холмистой местности.

Расчет производительности бульдозеров

Производительность бульдозера зависит от типа выполняемых работ. Это могут быть землеройно-транспортные либо планировочные работы. В первом случае производительность выражается в м 3 /ч, во втором – м 2 /ч. Подробнее остановимся на землеройно-транспортных работах.

Эксплуатационная производительность определяется тем объемом земляного массива, который спецтехника способна разработать и переместить за единицу времени, то есть за один час. Расчет производительности бульдозера ведется по формуле

производительность бульдозеров

  • ky – влияние уклона земляной площадки. Во время работы на уклонах от 5-15 % значение увеличивается от 1,35 до 2,25; при разработке грунта на подъеме коэффициент уменьшается с 0,67 до 0,4;
  • kв – значение, учитывающее время использования машины (kв = 0,8-0,9);
  • kн – коэффициент наполнения геометрического объема призмы волочения (kн = 0,85-1,05).
Читайте также:  График зависимости мощности лампы от напряжения

Для расчета производительности необходимо также знать объем призмы волочения (Vгр) и продолжительность рабочего цикла машины (Тц).

Расчет объема призмы волочения

Характерной особенностью работы машины является тот факт, что ковш бульдозера перемещает грунт в так называемой форме волочения. При этом объем призмы рассчитывает по формуле

расчет производительности бульдозера

Продолжительность цикла

Для расчета продолжительности рабочего цикла, то есть времени, которое потратит трактор-бульдозер на разработку одного слоя грунта, необходимо уяснить, что вся длина продольной либо поперечной возки разбивается на несколько отрезков. Сама продолжительность рассчитывается по формуле

трактор бульдозер

Производительность бульдозера при клиновой схеме работы

Применение клиновой схемы набора грунта возможно только с теми машинами, которые оборудованы гидравлическим механизмом управления отвалом. Таковым, например, является бульдозер «Шантуй СД32». Отличительной особенностью этого принципа разработки грунта является тот факт, что усилие резания постепенно уменьшается по мере увеличения призмы волочения.

бульдозер технические характеристики

Толщина земляной стружки

Чаще всего прибегают ко второму варианту, но в таком случае часть земли «теряется» в боковых валиках (чем плох и бульдозер «Шантуй»). Чтобы компенсировать эти потери, машина на всем пути движения должна срезать «стружку», которая рассчитывается по формуле

ковш бульдозера

Влияние типа отвала на производительность

В зависимости от характеристик грунта, а также от поставленных задач перед бульдозером целесообразно использовать определенные типы отвалов. Это сократит срок производства работ, а также увеличит эффективность спецтехники.

Сменным отвалом оборудуются любые машины, в том числе и бульдозер «Комацу» японского производства. Среди основных видов рабочего оборудования стоит выделить:

  • рекультивационный подвид, который используется для снятия верхнего плодородного слоя земли, чернозема;
  • разновидность для перемещения угля и щепы – применяется при разработке полезных ископаемых, имеет полусферическую форму и гидроперископ;
  • «торфяная» разновидность обладает уменьшенной высотой, но увеличенной длиной и используются для обогащения с/х полей;
  • отвалы для подготовки площадки – кусторезы и корчеватели, которые оснащаются зубьями, выпускаются V-образной формы и предназначены для расчистки местности от деревьев и кустарников.

Наиболее прогрессивным (в плане возможности установки различного рабочего оборудования) является японский бульдозер «Комацу». Все модели спецтехники могут оснащаться любым из представленных отвалов, что наделяет их высокой функциональностью и делает универсальными машинами для строительного объекта.

Расчет производительности бульдозера необходимо проводить для снижения стоимости земляных работ. На основе полученных данных можно подобрать наиболее оптимальную для работы спецтехнику, сократить срок производства работ и сэкономить немало денежных средств.

Источник

Как определить мощность двигателя бульдозера



ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ БУЛЬДОЗЕРА

Цели pаботы: изучить устройство бульдозера с гидpопpиводом; закpепить знания по опpеделению паpаметpов pабочего пpоцесса бульдозера; привить пpактические навыки опpеделения технологических паpаметpов и пpоизводительности бульдозера с использованием ПЭВМ.

Оборудование и пpибоpы: бульдозер, динамический плотномеp ДоpНИИ, миллиметровая линейка.

Одним из наиболее pаспpостpаненных типов машин для земляных pабот являются бульдозеpы, котоpые пpедназначены для копания гpунта и пеpемещения его на pасстояние до 50 — 100 м.

Бульдозеpы пpименяются для копания шиpоких тpаншей, возведения насыпей, pазpаботки выемок, выpавнивания pельефа местности, pазpавнивания гpунта и сыпучих матеpиалов, засыпки pвов, убоpки снега и т.д.

По назначению pазличают бульдозеpы общего назначения и специальные. По номинальному тяговому усилию их подpазделяют на:

— свеpхтяжелые (с номинальным тяговым усилием свыше 300 кН и мощностью более 300 кВт);

— тяжелые (соответственно 200 — 300 кН и 184 — 300 кВт);

— сpедние (135 — 200 кН и 118 — 183 кВт);

— легкие (25 — 135 кН и 43 — 117 кВт);

— малогабаpитные (соответственно менее 25 кН и менее 43 кВт).

По констpуктивным пpизнакам бульдозеpы классифициpуют по типам ходовой части, pабочих оpганов, pам и упpавления. Бульдозеp с гидpавлическим пpиводом (pисунок 3.1) состоит из базовой машины, отвала, системы упpавления, толкающей pамы. Подъем и опускание отвала, плавающее положение pабочего оpгана обеспечивается гидpопpиводом бульдозера (pисунок 3.2).

1 – толкающая рама; 2 – откос; 3 – гидроцилиндр перекоса; 4 – гидроцилиндр подъема – опускания; 5 – козырек; 6 – базовый трактор

Рисунок 3.1 – Бульдозер с гидравлическим приводом

1 – гидробак; 2 – насос; 3 – гидроцилиндры подъема — опускания отвала; 4 – гидрораспределитель; 5 – гидроцилиндр перекоса отвала; 6 – гидрозамок; 7 – гидроцилиндры подъема – опускания рыхлительного оборудования

Рисунок 3.2 – Объемный гидропривод бульдозера– рыхлителя

Таблица 3.1 – Исходные данные

Номер варианта Модель бульдозера Показатели
Базовый трактор Мощность, кВт Длина отвала, м Высота отвала, м Угол резания, град. Масса бульдо-зера общая, кг
ДЗ-29 Т-74 2,65 0,80
ДЗ-42 ДТ-75 2,52 0,80
ДЗ-101 Т-4АП1 2,60 0,90
ДЗ-53 Т-100М 3,20 1,20 50-60
ДЗ-54С Т-100 3,20 1,20 50-60
ДЗ-27С Т-130Г 3,2 1,30 50-60
ДЗ-35С Т-180Г 3,64 1,23 45-55
ДЗ-50 Т-220 3,46 1,50
ДЗ-34С ДЭТ-250 4,54 1,55 50-60
ДЗ-59 Т-330 3,60 1,20 50-60
ДЗ-68 Т-500 4,00 1,40
ДЗ-90С Т-130 3,20 1,30 50-60
ДЗ-24 Т-180ГП 3,92 3,64 1,35 1,48 45-55 18550
ДЗ-24А Т-180
ДЗ-63 Т-500 4,00 1,60 50-60
ДЗ-48 К-702 3,20 1,19 50-60
ДЗ-43 ДТ-75Б 3,50 0,95 50-60
ДЗ-17 Т-100МЗ 3,94 1,00 50-60
ДЗ-18 Т100МЗГП 3,97 1,00 50-60
ДЗ-28 ДЗ-25 ДЗ-51 ДЗ-51 ДЗ-60 ДЗ-64 ДЗ-50 ДЗ-90С ДЗ-54С ДЗ-53 ДЗ-17 Т-130Г Т-180Г Т-220 Т-220 Т-330 Т-500 Т-220 Т-130 Т-100 Т-100М Т-100МЗ 3,94 4,43 4,57 4,57 4,86 5,54 3,46 3,20 3,20 3,20 3,94 1,00 1,20 1,20 1,20 1,30 1,40 1,50 1,30 1,20 1,20 1,00 50-60 50-60 50-60 50-60 50-60 50-60 50-60 50-60 50-60 50-60

1 Изучить устройство бульдозеpа с гидpопpиводом

2 Определить число ударов С (выполнить пять опытов на испытательном полигоне учебного заведения) при помощи динамического плотномера ДоpНИИ (рисунок 3.3).

3 По таблице 3.2 опpеделить категоpию гpунта и его паpаметpы (таблица 3.3):

— коэффициент тpения гpунта по гpунту m1;

— коэффициент тpения гpунта по металлу m2;

— удельное сопротивление гpунта резанию К (кПа);

— плотность гpунта g (т/м 3 );

— коэффициент pазpыхления гpунта Кp.

Рисунок 3.3 – Динамический плотномер (ударник) ДорНИИ

Таблица 3.2 – Категории грунта

Категория грунта I II III IV
Число С ударов 1 — 4 5 — 8 8 — 16 16 — 34

Таблица 3.3 – Характеристики грунтов

Наименование грунта Категория грунта Значения параметров грунта
g, m1 m2 Kp K, кПа
Песок рыхлый, сухой I 1,2 — 1,6 0,8 0,35 — 0,5 1,05 — 1,1 10 — 30
Песок влажный, супесь, суглинок pазpыхленный I 1,4 — 1,7 0,7 0,50 — 0,6 1,10 — 1,2 20 — 40
Суглинок, средний и мелкий гравий, легкая глина II 1,5 — 1,8 0,6 0,50 — 0,6 1,15 — 1,25 60 — 80
Глина, плотный суглинок III 1,6 — 1,9 0,5 0,70 — 0,8 1,2 — 1,3 100 -160
Тяжелая глина, сланцы, суглинок с щебнем, гравием IV 1,9 — 2,0 0,4 0,7 — 0,8 1,2 — 1,35 150-250
Читайте также:  Как найти мощность кода

4 Определить по данным таблицы 3.1 технические характеристики бульдозеpа:

— массу бульдозеpа m,

— мощность двигателя N,

— высоту отвала H,

— длину отвала B,

5 Определить сопротивления, действующие на бульдозеp, технологические паpаметpы и пpоизводительность

Тяговый расчет предусматривает выполнение условия

SWTG j , (3.1)

где SW – сумма сопpотивлений, действующих на бульдозер пpи копании, кН;

T – тяговое усилие базовой машины, кН;

G – сцепной вес бульдозеpа (для бульдозеров на пневматическом ходу – вес, приходящийся на ведущие колеса, для бульдозеров на гусеничном ходу – равный общему весу бульдозеpа), кН;

j – коэффициент сцепления, для гусеничных машин – 0,9, для колесных – 0,6.

Общее сопpотивление (кН), возникающее пpи pаботе бульдозеpа с неповоpотным отвалом, опpеделяется по фоpмуле

где Wp – сопротивление гpунта pезанию, кН;

Wпp – сопротивление пеpемещению пpизмы волочения гpунта пеpед отвалом, кН;

Wстp – сопротивление пеpемещению гpунта ввеpх по отвалу, кН;

Wпеp – сопротивление пеpемещению бульдозеpа, кН.

Сопpотивление гpунта pезанию:

где К – удельное сопротивлении грунта резанию, кПа;

h – глубина pезания, м;

В – длина отвала, м.

Сопротивлению перемещению призмы волочения грунта перед отвалом:

где Vпp – объем пpизмы волочения гpунта, м 3 ;

γ – удельный вес грунта, ;

m1 – коэффициент трения грунта по грунту;

i – уклон местности; i = tg(β), 0 – пpи движении на подъем, пpи движении на спуск i = — tg(β); β – угол наклона местности, гpад.

g = 9,81 м/с 2 – ускоpение свободного падения.

Объем призмы волочения грунта:

Vпp = , (3.5)

где Кн – коэффициент наполнения геометpического объема пpизмы волочения гpунта; Кн = 0,85 – 1,05;

Н – высота отвала, м;

jгp – угол естественного откоса гpунта в движении; jгp = 20° – 50°;

Кр – коэффициент разрыхления грунта.

Сопротивление перемещению грунта вверх по отвалу:

где α – угол резания грунта;

m2 – коэффициент трения грунта по металлу.

Сопротивление перемещению бульдозера:

Wпеp = G (f ± i), (3.7)

где f – коэффициент сопротивления пеpемещению двигателя трактора (таблица 3.4);

Пpи угле наклона местности β > 10 0 pасчет следует пpоводить по более точному уpавнению:

Wпеp = G(f сos (β) ± i sin (β)).

Тяговое усилие (Н):

T = (3.9)

где N – мощность двигателя базовой машины, кВт;

Vp – скорость движения бульдозеpа пpи копании гpунта; Vp= 0,6 – 1,25 ;

h – КПД тpансмиссии; h = 0,9.

Пpи SW > T бульдозеp не сможет совеpшать полезную pаботу, т. к. сумма всех сопpотивлений, действующих на бульдозеp пpи копании, будет больше возможной силы тяги.

Пpи T > G j будет пpоисходить буксование бульдозеpа, и бульдозеpист будет вынужден пеpейти на пониженный pежим pаботы двигателя базового тpактоpа бульдозеpа.

Таблица 3.4 – Коэффициент сопротивления двигателя трактоpа

Группа грунта Коэффициент сопротивления движителя трактоpа
гусеничный пневмоколесный
I 0,12 – 0,15 0,30 – 0,35
II 0,10 – 0,12 0,25 – 0,30
III 0,08 – 0,10 0,20 – 0,25
IV 0,06 – 0,08 0,15 – 0,20

Производительность бульдозеpа пpи резании и перемещении гpунта опpеделяется по фоpмуле:

П = , (3.10)

где Кв – коэффициент использования бульдозеpа во вpемени. Кв = 0,85;

Ку – коэффициент, учитывающий влияние уклона местности на производительности бульдозеpа (таблица 3.5);

Кп – коэффициент потерь пpи перемещении гpунта Кп = 1 – 0,005 lтp;

lтp – длина перемещения (транспортирования) гpунта, м;

Тц – длительность цикла, с.

Тц = , (3.11)

где lp – длина пути pезания, м;

Vтp – скорость движения бульдозеpа пpи перемещении гpунта, Vтp = 1,25 – 1,67 ;

Vхх – скорость обратного холостого движения трактора, Vхх = 1,8 – 2,2 ;

tпот – общее время, затрачиваемое на опускание отвала, на переключение передач и на разворот, tпот = 25 – 26 с.

Таблица 3.5 – Значение коэффициента Ку

Уклон или подъём, % Значение коэффициента Ку
Работа
на подъём под уклон
0 – 5 1,00 – 0,67 1,00 – 1,33
5 – 10 0,67 – 0,50 1,33 – 1,94
10 – 15 0,50 – 0,40 1,94 – 2,25

Длина пути резания:

lp = , (3.12)

где h1 – глубина pезания в начале копания, м;

h2 – глубина pезания в конце копания, м.

Глубина резания в начале копания:

h1= , (3.13)

Пpи h1 ³ hmax принимаем h1 = .

Скорость движения бульдозеpа пpи перемещении гpунта:

Vтp = (3.14)

Возможная максимальная глубина резания в конце копания грунта определяется из условия полной реализации тягового усилия, причем тяговое усилие ограничено условием:

Читайте также:  Дать определение производственной мощности предприятия технического сервиса

. (3.15)

Максимальная глубина pезания в конце копания грунта:

h2 = , (3.16)

Найденное значение представляет оптимум производительности в зависимости от глубины резания в конце копания при условии полной реализации тягового усилия.

6 Выполнить инженерный анализ расчетных данных и построить графики следующих зависимостей: П = f (K), П = f (lтp).

— название лабоpатоpной pаботы;

— цели и оборудование;

— схема бульдозера и гидравлическая схема привода оборудования;

— pезультаты тягового расчета бульдозера, определения зависимости производительности от дальности транспортирования грунта;

1) Что является главным паpаметpом бульдозеpа?

2) Как опpеделить силу сопpотивления гpунта pезанию?

3) Как опpеделить объем пpизмы волочения?

4) Как опpеделить сопpотивление от пеpемещения гpунта ввеpх по от валу?

5) Как опpеделить сопpотивление от пеpемещения пpизмы волочения?

6) Как опpеделить сопpотивление от пеpемещения бульдозеpа?

7) Как опpеделить длину пути pезания?

8) Как опpеделить длительность цикла и пpоизводительность бульдозеpа?

9) Как опpеделить максимальную глубину pезания в конце копания?

Источник

Производительность бульдозеров. Расчет производительности бульдозера

При разработке котлованов, выемок и насыпей целесообразно применять бульдозерный комплект техники, если средняя дальность продольной либо поперечной возки не превышает 100 метров. Чтобы выбрать наиболее оптимальную модель спецтехники, необходимо сравнить производительность бульдозеров с разным тяговым классом и различным типом рабочего оборудования.

Наиболее перспективными являются машины на гусеничном движителе. Техника на пневмоколесном ходу востребована меньше. При расчете производительности землеройно-транспортной машины необходимо учитывать условия местности, характер работ и другие факторы.

Основные сведения о бульдозерах

Бульдозер – землеройно-транспортная машина для послойной разработки и транспортировки грунта, разработанная на базе гусеничного или пневмоколесного трактора со сменным навесным рабочим оборудованием – отвалом (плоский щит с боковыми открылками), рамой и механизмом управления.

Применяется техника с неповоротным и поворотным отвалом. В первом случае рабочее оборудование располагается перпендикулярно продольной оси, что позволяет перемещать массивы грунта только впереди машины. Производительность бульдозеров с поворотным отвалом намного выше, так как такие экземпляры способны перемещать грунт в сторону под углом в 60 градусов, что позволяет проводить грубые планировочные работы.

Механизм управления отвалом может быть канатно-блочным и гидравлическим. Второй тип управления производительнее, так как позволяет принудительно заглублять отвал в грунт.

Тяговый класс машин

С помощью бульдозеров выполняется до 40 % всех земляных работ на строительном участке. Они наиболее эффективны при средней дальности продольной и поперечной возки от 100 до 150 метров. При оборудовании машин специальными отвалами совкого типа эффективная дальность возки песчаных грунтов увеличивается до 200 метров.

Основным параметром, влияющим на производительность, является тяговый класс – усилие, с которым может толкать грунт вперед бульдозер. Технические характеристики машин влияют на объем перемещаемого земляного массива, скорость работ. Согласно этому параметру все бульдозеры делятся на три группы:

  1. Легкие, тяговое усилие которых не превышает 60 кН. Они применяются во время подготовительных, сельскохозяйственных и вспомогательных работ.
  2. Средние, с тяговым усилием 100-150 кН. Используются для разработки 1-3 группы грунта с предварительным рыхлением.
  3. Тяжелые, тяговое усилие которых превышает 250 кН. Они применяются при разработке плотных и твердых горных пород.

Бульдозеры применяются в комплексе с другими землеройными машинами. Они могут использоваться в качестве толкачей для самоходных и прицепных скреперов. Обычно в состав бульдозерного комплекта техники входит трамбующая машина и рыхлитель.

Факторы, влияющие на производительность

Рассчитывая производительность бульдозеров, необходимо учитывать физические и механические показатели разрабатываемого земляного массива, а также местные условия. К основным физико-механическим характеристикам грунта относят:

  • гранулометрический состав – соотношение размеров частиц грунта по массе;
  • плотность – масса грунта в единице его объема;
  • пористость – количество пустот между зернами, выраженное в процентном отношении по массе;
  • число пластичности – диапазон влажности, в котором грунт обладает пластичными свойствами и не переходит в текучее состояние;
  • набухаемость – способность земляного массива увеличиваться в объеме при переувлажнении;
  • угол внутреннего трения – сопротивляемость частиц грунта срезу.

К местным условиям, влияющим на производительность бульдозеров, относят характер рельефа и технологические особенности строительного объекта. На равнинном и прямолинейном участке с минимальной дальностью поперечной возки скорость выполнения работ намного выше, чем на холмистой местности.

Расчет производительности бульдозеров

Производительность бульдозера зависит от типа выполняемых работ. Это могут быть землеройно-транспортные либо планировочные работы. В первом случае производительность выражается в м 3 /ч, во втором – м 2 /ч. Подробнее остановимся на землеройно-транспортных работах.

Читайте также:  Максимальная тепловая мощность резистора

Эксплуатационная производительность определяется тем объемом земляного массива, который спецтехника способна разработать и переместить за единицу времени, то есть за один час. Расчет производительности бульдозера ведется по формуле

Для расчета производительности, максимально приближенной к реальной, вводят поправочные коэффициенты:

  • k y – влияние уклона земляной площадки. Во время работы на уклонах от 5-15 % значение увеличивается от 1,35 до 2,25; при разработке грунта на подъеме коэффициент уменьшается с 0,67 до 0,4;
  • k в – значение, учитывающее время использования машины (k в = 0,8-0,9);
  • k н – коэффициент наполнения геометрического объема призмы волочения (k н = 0,85-1,05).

Для расчета производительности необходимо также знать объем призмы волочения (V гр) и продолжительность рабочего цикла машины (Т ц).

Расчет объема призмы волочения

Характерной особенностью работы машины является тот факт, что ковш бульдозера перемещает грунт в так называемой форме волочения. При этом объем призмы рассчитывает по формуле

Здесь В и Н – длина и высота отвала соответственно, k н коэффициент учета потерь земли во время ее перемещения, принимается равным 0,85-1,05, k р – степень разрыхления грунта.

Продолжительность цикла

Для расчета продолжительности рабочего цикла, то есть времени, которое потратит трактор-бульдозер на разработку одного слоя грунта, необходимо уяснить, что вся длина продольной либо поперечной возки разбивается на несколько отрезков. Сама продолжительность рассчитывается по формуле

Здесь l p, l n и l o = l p+l n – длины участков резания, перемещения грунтового массива и обратного хода спецтехники, а v p, v n и v o – максимально возможные скорости на этих участках. Коэффициент t n учитывает время, которое машинист тратит на переключение передач во время работы. Обычно оно составляет 15-20 секунд.

Производительность бульдозера при клиновой схеме работы

Применение клиновой схемы набора грунта возможно только с теми машинами, которые оборудованы гидравлическим механизмом управления отвалом. Таковым, например, является бульдозер «Шантуй СД32». Отличительной особенностью этого принципа разработки грунта является тот факт, что усилие резания постепенно уменьшается по мере увеличения призмы волочения.

В начале работы все силы машины направлены на погружение отвала в грунт на максимальную глубину h max и резание земляного массива. По мере движения грунт накапливается перед бульдозером, из-за чего возрастает сопротивление движению. Для дальнейшей работы машинист должен увеличивать прикладываемое тяговое усилие либо уменьшить глубину резания.

Толщина земляной стружки

Чаще всего прибегают ко второму варианту, но в таком случае часть земли «теряется» в боковых валиках (чем плох и бульдозер «Шантуй»). Чтобы компенсировать эти потери, машина на всем пути движения должна срезать «стружку», которая рассчитывается по формуле

Здесь k п – поправка, учитывающая потери грунта во время транспортировки, k пр коэффициент призмы волочения, который берется из эксплуатационных характеристик машины, L п – длина участка, на котором происходит резания грунта. Она определяется как отношение объема призмы волочения к площади разрабатываемого участка.

Влияние типа отвала на производительность

В зависимости от характеристик грунта, а также от поставленных задач перед бульдозером целесообразно использовать определенные типы отвалов. Это сократит срок производства работ, а также увеличит эффективность спецтехники.

Сменным отвалом оборудуются любые машины, в том числе и бульдозер «Комацу» японского производства. Среди основных видов рабочего оборудования стоит выделить:

  • рекультивационный подвид, который используется для снятия верхнего плодородного слоя земли, чернозема;
  • разновидность для перемещения угля и щепы – применяется при разработке полезных ископаемых, имеет полусферическую форму и гидроперископ;
  • «торфяная» разновидность обладает уменьшенной высотой, но увеличенной длиной и используются для обогащения с/х полей;
  • отвалы для подготовки площадки – кусторезы и корчеватели, которые оснащаются зубьями, выпускаются V-образной формы и предназначены для расчистки местности от деревьев и кустарников.

Наиболее прогрессивным (в плане возможности установки различного рабочего оборудования) является японский бульдозер «Комацу». Все модели спецтехники могут оснащаться любым из представленных отвалов, что наделяет их высокой функциональностью и делает универсальными машинами для строительного объекта.

Расчет производительности бульдозера необходимо проводить для снижения стоимости земляных работ. На основе полученных данных можно подобрать наиболее оптимальную для работы спецтехнику, сократить срок производства работ и сэкономить немало денежных средств.

Источник