Производительность бульдозера м3 в час средняя. Производительность бульдозеров и пути ее повышения. Толщина земляной стружки
Бульдозеры это техника для сложной работы, зачастую ею пользуются определенные организации, которые не покупают технику, а пользуются услугами на условиях аренды. Бульдозером можно произвести различные работы с грунтом, например вырыть траншеи, разровнять поверхность, избавиться от снега. Также отлично применяется в строительстве. В зависимости от выполняемых работ меняется производительность бульдозера, ведь на это влияет множество факторов. На производительность техники могут повлиять следующие факторы:
- Физическое состояние используемого грунта;
- Расстояние пути при транспортировке грунта;
- Тип и характеристика отвала;
- Механические показатели грунта (просадка, прочность и т. д.).
Виды бульдозеров
Для лучшей производительности рекомендуется использовать бульдозеры на гусеничном ходу, они не только хорошо проходят по сложным поверхностям, но и создают отличное сцепление для разнообразной сложности работ. Стандартно производители комплектуют бульдозеры отвалами поворотного и неповоротного типа. Поворотные модификации представлены большей производительностью, потому что имеют возможность переместить грунт под углом 60 градусов.
Так как техника предназначена для выполнения сложных работ, ее принято классифицировать по тяговому классу. Бульдозер наиболее эффективен для возки в продольном и поперечном направлении, оптимальное расстояние 100-150 метров. С совковым отвалом производительность увеличивается до 200 метров. Тяговой класс может быть следующим:
- Легкий - тяговое усилие до 60 кН;
- Средний класс - усилие максимум 100-150 кН;
- Тяжелые - показатель тягового усилия до 250 кН.
При землеройно-транспортных работах производительность бульдозера в час производится в м3/ч, планировочные работы рассчитываются в м2/ч.
Бульдозер: стоимость часа
Так как бульдозер техника не из дешевых, купить ее для выполнения нескольких работ бывает достаточно затратно. Поэтому компании просто берут технику в аренду вместе с оператором, который выполнит нужные работы. Цена рассчитывается почасово, и в зависимости от сложности работы и модели бульдозера цена может существенно варьироваться. Также стоимостью часа работы интересуются те, кто желает купить технику для будущего заработка путем выполнения земельных и строительных работ.
Цена работы зависит от таких факторов:
- Модель бульдозера и его производительность;
- Масштаб и сложность работы;
- Необходимость использовать насадки и навесное оборудование;
Средняя стоимость аренды бульдозера составляет 1500 рублей за час, зачастую в эту сумму уже входит топливо и работа оператора. Если применяется дорогая новая техника, цена может возрасти до 2 000 рублей. Если поискать информацию о цене часа работы на японском бульдозере , можно найти стоимость от 3 000 рублей.
Расход топлива в час у бульдозера
Учитывая что бульдозер техника тяжелая и имеет огромный двигатель с мощностью выше 100 л.с. и огромной тягой, экономной такие машины назвать нельзя. Так как техника в основном работает на небольших участках и развивает скорость в среднем 10 км/час, расход топлива учитывается за 1 час работы. Приведем пример расхода на известном бульдозере Т-170.
Базовым двигателем для Т-170 выступает силовая установка с объемом 14,4 литра и мощностью 160 лошадок, работает от дизельного топлива и поэтому потребляет не столь много. В эксплуатации машина простая и способна выполнить самые сложные работы. В зависимости от нагрузки бульдозер потребляет от 14 до 17 литров солярки. При оптимальной нагрузке средний показатель находиться в пределах 15 литров. Конечно, многие современные фирменные модели давно модернизированы и потребляют меньше топлива.
Видео
ПРИ РАЗРАБОТКЕ И ПЕРЕМЕЩЕНИИ ГРУНТА
Цель работы: определить производительность бульдозера при разработке и перемещении грунта с учетом тягово-сцепных характеристик гусеничного трактора.
На базовой машине, гусеничном тракторе 3 (рис. 2.1) могут быть установлены бульдозерное 1 и рыхлительное 5 оборудование. Для изменения положения навесного рабочего оборудования служат гидроцилиндры 2 и 4 .
Рис. 2.1. Навесное оборудование бульдозера
Производительность бульдозера П, м 3 /ч, при разработке и перемещении грунта:
(2.1)
где: - ширина призмы грунта впереди отвала, м;
Длина и высота отвала, м;
Угол естественного откоса грунта в движении, град;
Коэффициент, учитывающий потери грунта, принимается равным ;
Дальность перемещения грунта, м,
Число циклов за 1 час работы;
- продолжительность цикла, с;
Время резания грунта, с;
Длина пути резания (обычно 6.. 15 м);
Скорость движения трактора при резании грунта, м/с;
Время перемещения грунта, с;
Путь перемещения грунта, м;
Скорость движения трактора при перемещении грунта, м/с;
- время обратного хода трактора, с;
Скорость движения трактора при обратном его ходе, м/с;
Дополнительное время, с (в дополнительное входит время на переключение скоростей до 5 с, на подъем и опускание отвала до 4 с, на разворот трактора до 10 с, на распределение грунта и др.);
Коэффициент разрыхления грунта, т.е. отношение объема рыхлого грунта к объему того же грунта в плотном теле (1,12 - для песчаных; 1,22 - для суглинистых; 1,3 - для глинистых грунтов).
Скорость движения трактора (табл. 2.1) зависит от сопротивлений, возникающих при работе бульдозера.
Усилие, которое необходимо преодолеть трактору при работе с бульдозером:
где: W 1 - сопротивление грунта резанию:
,
(2.3)
где: b - длина отвала, м;
- угол поворота отвала в плане относительно оси трактора, град;
с - толщина срезаемого слоя, м;
k - коэффициент сопротивления грунта резанию для бульдозеров;
W 2 - сопротивление волочению призмы грунта впереди отвала:
(2.4)
где - угол естественного откоса грунта(= 40...45°);
- плотность грунта;
- ускорение свободного падения;
- коэффициент трения грунта по грунту (0,4...0,8, причем меньшие значения берут для влажных и глинистых грунтов);
- уклон пути,
W 3 - сопротивление трению грунта по отвалу:
где: δ - угол резания (50...55°);
µ" - коэффициент трения грунта по стали (µ" =0,7...0,8 для глины; µ" =0,5...0,6 - для суглинка и супеси; µ" =0,35...0,5 - для песка);
W 4 - сопротивление движению бульдозера с трактором:
(2.6)
где G - вес бульдозера с трактором;
ω 0 - удельное сопротивление движению (0,15 - 0,12, меньшее для плотных грунтов).
Машины находятся в движении без пробуксовывания при условии, что сцепная сила тяги больше окружного усилия на ободе ведущего колеса (звездочки) и больше общего сопротивления передвижению.
Тяговое усилие, развиваемое трактором:
(2.6)
где: - мощность двигателя;
- КПД трансмиссии;
- скорость передвижения.
Сила тяги по сцеплению:
где: - сцепной вес машины;
- коэффициент сцепления.
Условие движения без буксования:
Объем грунта в призме волочения:
(2.9)
Порядок выполнения работы
Определить производительность бульдозера при разработке и перемещении грунта. Исходные данные принять по таблице 2.3 согласно номеру варианта, заданного преподавателем.
Таблица 2.1. Основные параметры гусеничных тракторов
| Показатель | ДТ-75 | Т-75 | Т-4А | Т-100М | Т-130 |
| Марка двигателя | СМД-14 | Д-75 | А-01М | Д-10 | Д-160 |
| Мощность двигателя, кВт | |||||
| Тяговый класс | |||||
| 5; 5,58; 6,21; 6,9; 7,67 | 2,14...10,6 | 3,47; 4,03; 4,66; 5,2; 6,35; 7,37; 8,53; 9,52 | 2,36; 3,78; 4,5; 6,45; 10,15 | 3,7; 4,4; 5,13; 6,1; 7,44; 8,87; 10,27; 12,2 | |
| 3,42...4,28 | 1,76...5,86 | 4,69; 5,47; 6,34; 7,04 | 2,79; 4,46; 5,34; 7,61 | 3,56; 4,96; 7,14; 9,9 | |
| Габариты, мм | |||||
| длина | |||||
| ширина | |||||
| высота | |||||
| Масса трактора, т | 5,26 | 5,9 | 12,1 |
Продолжение таблицы 2.1
| Показатель | Т-180 | ДЭТ-250 | Т-220 | Т-330 | Т-500 |
| Марка двигателя | Д-180 | В-ЗОВ | ДВ-220 | 8ДВТ-330 | 12ДВТ-500 |
| Мощность двигателя, кВт | |||||
| Тяговый класс | |||||
| Скорость движения вперед, км/ч: | 2,86; 5,06-6,9; 9,46; 13,09 | Рабочая 2,3...15; Транспорт. 3,5...24,5 | 0...17,6 | 0...16,4 | 0...16,2 |
| Скорость движения назад, км/ч: | 3,21...8,19 | То же | 0...14,6 | 0...13,7 | 0...13.5 |
| Габариты, мм | |||||
| длина | |||||
| ширина | |||||
| высота | |||||
| Масса трактора, т | 14,35 |
В качестве примера определим производительность бульдозера при разработке и перемещении грунта. Исходные данные: трактор Т-130, длина отвала b = 3,2 м, высота отвала h = 1,3 м. Масса трактора с навесным оборудованием т = 17280 кг. Разрабатываемый грунт - плотный суглинок γ = 1700 кг/м 3 . Место работы - горизонтальная площадка. Отвал перпендикулярен оси трактора α = 90°.
Тяговое усилие, развиваемое трактором при N дв = 118 кВт, η = 0,8 и скорости движения v = 3,7 км/ч =1,03 м/с:
Сила тяги по сцеплению (формула 2.7) при движении бульдозера по плотному грунту (φ = 0,9):
Сопротивление волочению призмы грунта впереди отвала на горизонтальной площадке при φ = 40°, α = 90° и µ =0,4 по формуле (2.4):
Сопротивление от трения грунта по отвалу по формуле (2.5):
Сопротивление движению бульдозера по формуле (2.6):
Свободная сила тяги (запас тягового усилия) по сцепному весу:
По мощности:
Для дальнейших расчетов следует принимать меньшее значение. Расчетная глубина резания (толщина стружки грунта) из формулы (2.3):
Для разрабатываемого грунта - плотного суглинка k = 0,14МПа (по табл. 2.2).
В конце набора грунта
В начале копания, когда все тяговое усилие расходуется только на резание грунта и перемещение бульдозера, свободная сила тяги:
Отвал бульдозера может быть опущен на глубину:
Таблица 2.2. Значения удельных сопротивлений грунта резанию и копанию, МПа
| Наименование грунта | Категория | Объемная масса в плотном теле, кг/м 3 | Коэффициент разрыхления | Удельное сопротивление грунта резанию | |
| нож бульдозера | нож скрепера | ||||
| Песок рыхлый, сухой | I | 1200...1600 | 1,05...1,1 | 0,01...0,03 | 0,02...0,04 |
| Песок влажный, супесь, суглинок разрыхленный | I | 1400...1800 | 1,1...1,2 | 0,02...0,04 | 0,05...0,1 |
| Суглинок, средний и мелкий гравий, легкая глина | II | 1500...1800 | 1,15...1,25 | 0,06...0,08 | 0,09...0,18 |
| Глина, плотный суглинок | III | 1600...1900 | 1,2...1,3 | 0,1...0,16 | 0,16...0,3 |
| Тяжелая глина, сланцы, суглинок со щебнем, гравием | IV | 1900...2000 | 1,25...1,3 | 0,15...0,25 | 0,3,..0,4 |
| Сцементировавшийся строительный мусор, взорванная скальная порода | V | 1900...2200 | 1,3...1,4 | 0,2...0,4 | - |
Средняя толщина срезаемого слоя:
Длина участка набора грунта:
Выбираем скорости движения на участках: набора грунта =3,7 км/ч, транспортирования =4,4 км/ч, движения задним ходом =4,96 км/ч.
Продолжительность элементов цикла:
где: l 1 , - длина участка;
Скорость движения машины.
Продолжительность набора грунта:
Продолжительность транспортирования грунта:
Продолжительность движения задним ходом:
Контрольные вопросы
1. Как определяется производительность бульдозера при разработке и перемещении грунта?
2. Что такое призма волочения? Ее основные размеры?
3. Что такое коэффициент разрыхления грунта? От чего он зависит?
4. Из каких сопротивлений состоит усилие, которое необходимо преодолеть трактору при работе с бульдозером?
5. Что представляет условие движения без буксования?
6. Как можно определить расчетную глубину резания (толщина стружки грунта)?
7. Из каких элементов состоит рабочий цикл бульдозера? Как определяется продолжительность элементов цикла?
8. Каким образом учитываются потери грунта при перемещении бульдозером?
ЗЕМЛЕРОЙНО-ТРАНСПОРТНЫЕ МАШИНЫ
На базовой машине, гусеничном тракторе 3 (рис. 1.1), может быть установлено бульдозерное 1 и рыхлительное 5 оборудование. Для изменения положения навесного рабочего оборудования служат гидроцилиндры 2, 4.
Рис. 1.1. Навесное оборудование бульдозера и рыхлителя
на гусеничном тракторе
Производительность бульдозера, м 3 /ч, при разработке и перемещении грунта определяется по формуле
, (1.1)
где 
–
ширина призмы грунта впереди отвала, м;
– длина и высота отвала, м;
– угол естественного откоса грунта в движении, град;
– коэффициент, учитывающий потери грунта, принимается равным 1-0,005L;
– дальность перемещения грунта, м;
– продолжительность цикла, с;
– время резания грунта, с;
– длина пути резания (обычно 6–15 м);
– скорость движения трактора при резании грунта, м/с;
– время перемещения грунта, с;
– путь перемещения, м;
– скорость трактора при перемещении грунта, м/с;
– время обратного хода трактора, с;
– скорость движения трактора при обратном его ходе, м/с;
– дополнительное время, с (в дополнительное время входит время на переключение скоростей до 5 с, на подъем и опускание отвала до 4 с, на разворот трактора до 10 с, на распределение грунта и др.);
– коэффициент разрыхления грунта, т.е. отношение объема рыхлого грунта к объему того же грунта в плотном теле (1,12 – для песчаных; 1,22 – для суглинистых; 1,3 – для глинистых грунтов).
Скорость движения трактора (табл. 1.1) зависит от сопротивлений, возникающих при работе бульдозера.
Таблица 1.1
Основные параметры гусеничных тракторов
| Модель | ДТ-75 | Т-75 | Т-4А | Т-100М | Т-130 |
| Марка двигателя | СМД-14 | Д-75 | А-01М | Д-10 | Д-160 |
| Мощность двигателя, кВт | |||||
| Тяговый класс | |||||
| 5; 5,58; 6,21; 6,9; 7,67 3,42– 4,28 | 2,14–10,6 1,76–5,86 | 3,47; 4,03; 4,66; 5,2; 6,35; 7,37; 8,53; 9,52 4,69; 5,47; 6,34; 7,04 | 2,36; 3,78; 4,51; 6,45; 10,15 2,79; 4,46; 5,34; 7,61 | 3,7; 4,4; 5,13; 6,1; 7,44; 8,87; 10,27; 12,2 3,56; 4,96; 7,14; 9,9 | |
| 3075 1740 2273 | 4475 1952 2568 | 4313 2460 3059 | |||
| Масса трактора, т |
Окончание табл. 1.1
| Модель | ДТ-75 | Т-75 | Т-4А | Т-100М | Т-130 |
| Марка двигателя | Д-180 | В-30 В | ДВ-220 | 8ДВТ-330 | 12ДВТ-500 |
| Мощность двигателя, кВт | |||||
| Тяговый класс | |||||
| Скорость движения, км/ч: вперед назад | 2,86; 5,06; 6,9; 9,46; 13,09 3,21– 8,19 | Рабочая 2,3–15 Транспортная 3,5–24,5 То же | 0–17.6 0–14.6 | 0–16.4 0–13.7 | 0–16,2 0–13,5 |
| Габариты, мм: длина ширина высота | |||||
| Масса трактора, т | 13,2 |
Усилие, которое необходимо преодолеть трактору при работе с бульдозером,
где – сопротивление грунта резанию (табл.1.2);
,
(1.3)
где – длина отвала, м;
– угол поворота отвала в плане относительно оси трактора, град;
с – толщина срезаемого слоя, м;
– коэффициент сопротивления грунта резанию для бульдозеров;
– сопротивление волочению призмы грунта впереди отвала;
,
(1.4)
где – угол естественного откоса грунта (
);
– плотность грунта;
– ускорение свободного падения;
– коэффициент трения грунта по грунту ( = 0,4–0,8, причем меньшие значения берут для влажных и глинистых грунтов);
Таблица 1.2
Значение удельных сопротивлений грунта резанию, МПа
| Наименование грунта | Категория | Объемная масса в плотном теле, кг/м 3 | Коэффициент раз- рыхления | Удельное сопротивление грунта резанию | |
| Нож бульдозера | Нож скрепера | ||||
| Песок рыхлый, сухой | I | 1200– 1600 | 1,05–1,1 | 0,01–0,03 | 0,02–0,04 |
| Песок влажный, супесь, суглинок разрыхленный | I | 1400–1800 | 1,1–1,2 | 0,02–0,04 | 0,05– 0,1 |
| Суглинок, средний и мелкий гравий, легкая глина | II | 1500–1800 | 1,15–1,25 | 0,06–0,08 | 0,09–0,18 |
| Глина, плотный суглинок | III | 1600–1900 | 1,2–1,3 | 0,1–0,16 | 0,16–0,3 |
| Тяжелая глина, сланцы, суглинок со щебнем, гравием | IV | 1900–2000 | 1,25–1,3 | 0,15–0,25 | 0,3–0,4 |
| Сцементиро-завшийся строительный мусор, взорванная скальная порода | V | 1900–2200 | 1,3–1,4 | 0,2–0,4 | –. |
Уклон пути;
– сопротивление трению грунта по отвалу
, (1.5)
где –угол резания (
);
– коэффициент трения грунта по стали ( = 0,7–0,8 для глины, = 0,5 –0,6 – для суглинка и супеси, =0,35–0,5 -для песка);
– сопротивление движению бульдозера с трактором;
, (1.6)
где – вес бульдозера с трактором;
– удельное сопротивление движению (табл. 1.3).
Таблица 1.3
Удельное сопротивление движению
Машины находятся в движении без пробуксовывания при условии, что сцепная сила тяги больше окружного усилия на ободе ведущего колеса (звездочки) и общего сопротивления передвижению.
Производительность бульдозеров при планировочных работах, м 2 /ч,
,
(1.7)
где – скорость движения бульдозера, км/ч;
– длина отвала, м;
– угол установки отвала в плане по отношению к продольной оси трактора;
– коэффициент, учитывающий перекрытие следов ( =0,8–0,85);
– число слоев планирования.
Производительность рыхлителей по объему грунта, подготавливаемого для транспортирования, м 3 /ч,
,
(1.8)
где – скорость движения рыхлителя, км/ч;
– глубина рыхления, м;
–
ширина рыхления одним зубом ( 
),
причем большие значения соответствуют материалам слоистой структуры с горизонтальным расположением слоев;
– число зубьев;
– коэффициент, учитывающий снижение рабочей скорости ( = 0,7–0,8);
– коэффициент, учитывающий уменьшение толщины разрыхляемого слоя грунта ( = 0,6–0,8, причем меньшие значения соответствуют грунтам, образующим крупный скол, глыбы);
– число проходов по одному резу;
– число слоев рыхления в поперечных направлениях для подготовки грунта к транспортированию.
Пример 1.1.
Определить производительность бульдозера при разработке грунта. Исходные данные: трактор Т-130, длина отвала
=3,2 м, высота отвала = 1,3 м. Масса трактора с навесным оборудованием =17280 кг. Разрабатываемый грунт – плотный суглинок = 1700 кг/м 3 . Место работы – горизонтальная площадка. Отвал перпендикулярен оси трактора
= 90°;
– КПД трансмиссии.
Решение. Тяговое усилие, развиваемое трактором, =118 кВт (160 л.с.), =0,8 при скорости движения V=3,7 км/ч =1,03 м/с.
Сила тяги по сцеплению 
.При движении бульдозера по плотному грунту =0,9.
Условие движения без буксования > > .
Сопротивление волочению призмы грунта впереди отвала на горизонтальной площадке при =40 , 
и 
по формуле (1.4)
Сопротивление от трения грунта по отвалу по формуле (1.5).
Сопротивление движению бульдозера по формуле (1.6)
Свободная сила тяги (запас тягового усилия) по сцепному весу
По мощности
Для дальнейших расчетов следует принимать меньшее значение. Расчетная глубина резания (толщина стружки грунта) из формулы (1.3)
.
Для разрабатываемого грунта – плотного суглинка =0,14 МПа (по табл.1.2).
В конце набора грунта
.
В начале копания, когда все тяговое усилие расходуется только на резание грунта и перемещение бульдозера, свободная сила тяги
Отвал бульдозера может быть опущен на глубину
.
Средняя толщина срезаемого слоя
.
Объем грунта в призме волочения
.
Длина участка набора грунта
.
Выбираем скорости движения на участках: набора грунта =3,7 км/ч, транспортирования =4,4
км/ч, движения задним ходом =4,96 км/ч. Продолжительность элементов цикла 
, где l
– длина участка;
– скорость движения машины.
Продолжительность набора грунта
.
Продолжительность транспортирования грунта
.
Продолжительность движения задним ходом
.
Дополнительное время на переключение скоростей, разгрузку и распределение грунта t 4 = 30 с. Продолжительность цикла
цикла.
Коэффициент, учитывающий потери грунта,
Производительность бульдозера по формуле (1.1)
Пример 1.2.
Определить сменную производительность рыхлителя, подготавливающего грунт для дальнейшей его разработки бульдозером, и время работы бульдозера. Разрабатываемый грунт – глинистые сланцы. Число слоев рыхления 
, число проходов по одному резу 
. Базовая машина – трактор Т-100М, число рыхлительных зубьев =3, глубина рыхления =300 мм. Толщина разрабатываемого слоя h=1 м. Форма участка – квадрат. Дальность транспортирования грунта бульдозером L –
длина стороны участка. Длина пути набора грунта бульдозером = 12 м. Размеры отвала =3,97 м, h =1 м.
Решение.
Скорость трактора =2,36 км/ч. Ширина полосы рыхления 
,для сланцев 
м.
Производительность рыхления по формуле (1.8)
Скорость бульдозера V=2,36 км/ч =0,66 м/с.
Время набора грунта бульдозером
Сменная производительность рыхлителя при коэффициенте использования машины в течение смены 
.
При толщине разрабатываемого слоя грунта H=1 м, площадь разрабатываемого участка
.
Длина стороны участка .
Время перемещения грунта на второй скорости трактора
.
Время возвращения бульдозера задним ходом
Дополнительные затраты времени 
.
Продолжительность цикла
Число циклов за один час работы
.
Коэффициент, учитывающий потери грунта при транспортировании,
Производительность бульдозера
Для перемещения разрыхленного грунта потребуется
.
Скреперы
Скреперы – самоходные или прицепляемые к гусеничным тракторам (колесным тягачам) машины, предназначенные для послойной срезки, транспортирования и выгрузки грунта (рис.1.2).
Рабочий процесс – резание и набор грунта, транспортирование к месту укладки, выгрузка и возвращение к месту набора – представляет собой ряд последовательно повторяющихся операций (рис.1.3). Ковш опускается на грунт, врезается в него под действием силы трактора (тягача) или собственного двигателя и снимает слой грунта (I). Наполненный ковш поднимается на ходу в транспортное положение (II) и перемещается к месту выгрузки, которая осуществляется также на ходу путем выталкивания грунта подвижной задней стенкой ковша или путем наклона его днища, а в некоторых моделях – опрокидыванием ковша (III).
Производительность скреперов (м 3 /ч) определяют по формуле
,
(1.9)
где 
– число циклов за 1 ч работы;
– коэффициент наполнения ковша грунтом ( =0,8– 1,2);
– коэффициент разрыхления грунта ( =1,1 –1,3);
– продолжительность цикла, с;
,
(1.10)
где 
–
соответственно время набора грунта, груженого хода, разгрузки, холостого хода, с;
– продолжительность поворота, переключения передач скоростей и другие затраты времени.
| е |
| д |
| г |
| в |
| б |
| а |
Рис. 1.2. Общий вид самоходного скрепера:
а – самоходный скрепер;
б, в, г, д – схемы соединения с тягачом;
е – скрепер с принудительной загрузкой ковша
скребковым элеватором
Рис.1.3. Цикл работы скрепера
Продолжительность каждого элемента цикла
,
(1.11)
где – длина соответствующего участка, м;
– скорость движения скрепера на этом участке, м/с.
Длина участка набора грунта
,
(1.12)
где – геометрическая вместимость ковша скрепера, м 3 ;
– ширина срезаемой полосы, м;
с – толщина срезаемого слоя грунта, м.
Набор грунта скрепером производится на участках длиной 12–30 м. Разгружаются скреперы на участках длиной 5–15 м. Скорость движения скрепера зависит от возникающих сопротивлений грунтов и мощности трактора.
Наибольшее усилие, потребное для перемещения скрепера, возникает во время набора грунта. Это усилие определяется по формуле
5. Определить производительность бульдозера при разработке грунта
Исходные данные к задаче: бульдозер марки Т-500, дальность транспортировки грунта L = 160 метров, грунт – плотный суглинок.
Производительность бульдозера определяем по формуле
где П – производительность бульдозера, м 3 /час; V пр – объем призмы волочения, м 3 ; Т ц – продолжительность цикла, с; К – коэффициент потери грунта, К = 1- 0,005 L, L – дальность транспортирования грунта,
L = 1- 0,005∙160 = 0,2; К р – коэффициент разрыхления грунта, К р = 1,3 (таб.8)
Тяговое усилие, развиваемое трактором при мощности 372 кВт (таб.5), в ньютонах;
, (5.2)
где N дв - мощность двигателя трактора, кВт; - КПД трансмиссии трактора, = 0,9; V 1 - скорость движения трактора на 1-ой передаче, м/с. V 1 =4 км/час = 1,1 м/с.
Сила тяги по сцеплению Т сц, в ньютонах:
где G сц = m 9,8 – сила тяжести трактора с навесным оборудованием, Н; m – эксплуатационная масса бульдозера, 59455 (кг), таб.5 - коэффициент сцепления при движении по плотному суглинку =0,9;
G сц =59455∙9,8 = 582659 (Н)
Т сц =582659∙0,9=524393 (Н)
Условие движения без буксования:
Т сц › Т N ›W
где W – суммарное сопротивление, возникающее при работе бульдозера.
W=ΣW=W 1 +W 2 +W 3 +W 4, (5.4)
где W 1 – сопротивление грунта резанию:
W 1 =B∙sinα∙c∙k,
где В = 4530 мм. (таб.5) – длина отвала, м; α = 90 ° (таб.5) – угол поворота отвала в плане относительно оси трактора, град; с – толщина срезаемого слоя, принимаем равной 0,3 м; κ = 100000 Па по (таб.8) – удельное сопротивление грунта резанию, Па.
W 1 =4,53∙1∙0,3∙100000=135900
W 2 =
(5.5)
где W 2 – сопротивление волочению призмы грунта перед отвалом; Н=2,12м (таб.5) – высота отвала, м; ψ=40 ° - угол естественного откоса грунта; γ = 1800 кг/м 3 (таб.8) – плотность грунта; g = 9,81 м/с 2 – ускорение свободного падения; μ = 0,7 – коэффициент трения грунта по грунту; i = 0 -уклон пути, участок горизонтальный.
W 2 =
W 3 =
(5.5)
где W 3 – сопротивление перемещению стружки грунта вверх по отвалу; δ=50 ° - угол резания; μ 1 = 0,7 - коэффициент трения грунта по стали;
W 3 =
Определяем W 4 – сопротивление движению бульдозера с трактором:
W 4 =G∙f (5.5)
Где G = 59455∙9,8 = 582659 (Н) - сила тяжести бульдозера, Н; f=0,12 – удельное сопротивление движению бульдозера.
W 4 = 582659∙0,12=69919
Свободную силу тяги определяем по формуле (5.6)
Т = Т сц - (W 2 + W 3 + W 4) (5.6)
Т = 524393 – (149,79+61,37+69919) = 454262
Запас тягового усилия по мощности определяем по формуле (5.7)
Т = Т N - (W 2 + W 3 + W 4) (5.7)
Т = 304363 – (149,79+61,37+69919) = 234233
Для дальнейших расчетов принимаем меньшее значение запаса тягового усилия Т min = 234233
Расчетную глубину резания в конце набора грунта определяем по формуле (5.8)
где W 1 – сопротивление грунта резанию (принимаем равным Т min = 234233)
C min =
Максимальную глубину резания по формуле (5.9)
C max = 
Определяем среднюю толщину срезаемой стружки
Определяем объем грунта в призме волочения:
V пр = l 1 ∙B∙C, (5.11)
где l 1 – длина участка набора грунта, м;
l 1 = 
Подставляем значение l 1 в формулу 5.11
V пр = 5∙10 -6 ∙4,53∙520751=12,1м 3
Определяем Т ц – продолжительность цикла, с;
Т ц = t 1 + t 2 + t 3 + t 4 (5.13)
где t 1 – время резания грунта, t 1 =
где t 2 – время перемещения грунта, t 2 = 
с,
где t 3 – время обратного хода, t 3 = 
с,
где t 4 – дополнительное время (время на переключение передач и т.д),
Т ц = 146+146+26=317с,
По формуле 5.1 определяем производительность бульдозера
м 3 /час
Производительность бульдозера составляет 21,14 м 3 /час.
Список литературы
1. Г.Г. Воскресенский, Г.И. Декина, В. А. Клюев, Лещинский А.В., Позынич К.П., Шемякин С.А. Строительные и дорожные машины: Лабораторный практикум: 2003 – 89с.
2. Чернявский С.А., Кузнецов Б.С. Проектирование механических передач. Учебно-справочное пособие для вузов – 5-е изд. перериб. и доп. - М.: Химия 1984 – 560 с. ил.
3. Сиденко П.М. Изменение в хим. промышленности. - М.: Химия 1977 – 368 с. ил.
4. Чернилевсий Д.В. Детали машин и механизмов. Учебное пособие - 2-е изд. перероб. и доп. – К.: Выща шк. Головное изд-во 1987г. – 328 с.
5. Батурин А.Т. Цецкович Г.М. Панич.Б. Б. Чернин П.М. Детали машин – 6-е изд. машиностроение – М: 1971 – 467 с.
В условиях нынешних российских стройплощадок не может решаться из-за недостатка этой принципиальной важной предпосылки. Подтверждением чему служит то обстоятельство, что подавляющее большинство строительных машин и механизмов классифицируется по признакам рода выполняемой работы, режима работы и степени универсальности. Иначе говоря, речь идет о механизации конкретных трудовых операций (в том...
В том числе скважин для изготовления буронабивных свай. Рыхлители служат для рыхления мерзлых грунтов и пород, которые не могут разрабатываться обычными машинами для земляных работ, экскаваторами, бульдозерами, скреперами. Одноковшовые строительные экскаваторы могут разрабатывать грунты с удельным сопротивлением копанию k1=0,5МПа, а многоковшовые с k1=0,8МПа. Бульдозеры и скреперы могут...
По конструкции разделяются на машины с бортовым поворотом или с шарнирно сочлененной рамой. В мини-погрузчиках широко используется как гидромеханическая трансмиссия, так и специализированный гидрообъемный привод в механизмах привода хода и в механизмах рабочего оборудования. Малогабаритными строительными машинами считаются погрузчики массой до 7,4 т, грузоподъемностью до 1,5 т, с двигателем...
Технические характеристики некоторых марок бульдозеров приведены в табл. 2, а расчеты производительности в формуле (1).
Производительность бульдозеров при разработке и перемещении грунта
М 3 /ч, (1)
где q – объём грунта, перемещаемого перед отвалом, м 3 ;
t Ц – время полного цикла, ч;
K ГР – коэффициент, учитывающий группу грунта по трудности разработки (табл. 3); Таблица 2
Технические характеристики бульдозеров
| Модель | Длина отвала b , м | Высота отвала h , м | Рабочие скорости, км/ч | ||
| V З | V П | V ОБ.Х | |||
| TD 15E | 1,00 | 0,8 | 3,2 | 10,5 | 12,5 |
| ТК-25.05 | 1,4 | 0,72 | 3,5 | 10,0 | 15,1 |
| D 5C | 1,93 | 1,43 | 3,1 | 10,0 | 11,9 |
| ДЗ-42В | 2,52 | 0,8 | 2,5 | 5,0 | 8,0 |
| Т-4АП2 | 2,84 | 1,05 | 3,0 | 6,0 | 7,5 |
| ДЗ-171.4 | 3,2 | 1,3 | 2,8 | 5,8 | 7,6 |
| ДЗ-186 | 2,52 | 1,52 | 3,0 | 6,0 | 7,5 |
| Б10.02ЕР | 3,4 | 1,3 | 3,4 | 6,2 | 8,4 |
| Т-50.01 | 3,94 | 1,4 | 3,5 | 12,0 | 14,2 |
| ДЭТ-350Б1Р2 | 4,2 | 1,8 | 4,7 | 9,5 | 13,2 |
| D355A-3 (KOMATSU) | 4,31 | 1,54 | 5,8 | 12,5 | 15,0 |
| D4C XL | 4,99 | 1,17 | 5,1 | 11,0 | 11,9 |
| D9R | 4,65 | 1,93 | 4,1 | 11,8 | 14,7 |
| ДЗ-141УХЛ | 4,8 | 2,0 | 4,0 | 8,0 | 11,5 |
| D10R | 5,26 | 2,12 | 5,2 | 12,5 | 15,6 |
| D11R | 6,35 | 2,37 | 4,8 | 11,6 | 14,1 |
Таблица 3
Значения K ГР
K В – коэффициент использования внутрисменного времени (K В =0,75);
K Т
– коэффициент перехода от технической производительности к эксплуатационной (K Т
=0,70); 
, м 3 , (2)
где h – высота отвала, м (см. табл. 2);
b – длина отвала, м (см. табл. 2);
K П – коэффициент, учитывающий потери грунта при перемещении, K П =0,85;
K Р – коэффициент разрыхления грунта (K Р =1,1 для песчаных грунтов, K Р =1,2 для глинистых грунтов);
t З – затраты времени на резание (набор) грунта, ч;
– длина резания, м;
V З – скорость резания грунта, км/ч (см. табл. 2);
h СТР – толщина стружки резания, м (h СТР =0,10…0,25 м);
t П – затраты времени на перемещение и разравнивание грунта, ч;
t ОБ.Х – время обратного хода, ч;
t ПЕР – время на переключение передач, подъём и опускание отвала, ч;
t ПЕР =0,005 ч.
, (6)
, (7)
где ℓ П – дальность перемещения грунта, м (ℓ П =10…40 м);
V П – скорость движения при разравнивании (перемещении) грунта (см. табл. 2);
V ОБ.Х – скорость обратного (холостого) хода, км/ч (см. табл. 2).
Рис. 1. Бульдозер
 |
Поперечная и поперечно-участковая схемы разработки грунта бульдозером приведены на рис. 2.
Рис. 2. Типовые схемы разработки грунта бульдозером:
а) поперечная (челночная); б) поперечно-участковая:
г – вал грунта; а – щирина перекрытия полосы прохода; m – полоса временной дороги;
b – длина отвала бульдозера; h СТР – толщина стружки зарезания;
1,2,3 и т.д. – номера проходов бульдозера
Производительность бульдозера при разравнивании материалов и грунтов
, м 3 /ч, (8)
где q – объём материала (грунта), перемещаемого бульдозерным отвалом, м 3 ;
t Ц – время полного цикла, ч;
K Р.В – коэффициент, учитывающий часть отсыпаемого материала или грунта, перемещаемого при разравнивании (табл. 4);
K ГР – коэффициент, учитывающий группу материала или грунта по трудности разработки (см. табл. 3);
K В
=0,75; K Т
=0,60; 
, м 3 , (9)
где h – высота отвала бульдозера, м;
b – длина отвала бульдозера, м;
K П – коэффициент, учитывающий потери материала или грунта при перемещении, К П = 0,85.
, ч, (10)
, ч (11)
, (12)
t ПЕР =0,01 ч,
где ℓ П – дальность перемещения материала или грунта при разравнивании, м, зависящая от толщины разравниваемого слоя h СЛ (см. табл. 4);
V П – скорость движения при разравнивании (перемещении) материала или грунта (см. табл. 2).
а) при разработке грунта
М 3 /ч (13)
где a – угол установки отвала в плане, град. (a =50…60 О);
h СТР – толщина снимаемого слоя грунта, м;
K П.В – коэффициент потерь времени на холостой ход при разворотах и переключение передач (K П.В =0,6);
K В =0,75; K Т =0,70;
Таблица 4
Значения дальности перемещения грунта ℓ П и K Р.В
Производительность бульдозера при работе по продольно-поперечной
