Тяговий розрахунок бульдозера

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 2

Визначення продуктивності та експериментальні дослідження опору копання ґрунту бульдозером Д-535

 

Мета роботи: ознайомитися з призначенням, будовою та принципом роботи бульдозера і гідравлічної системи керування; визначити технічну продуктивність бульдозера; одержати навички експериментального визначення опору копанню ґрунту землерийними машинами і дослідження зусиль, що виникають у робочому устаткуванні бульдозера.

 

 

Загальні відомості

 

Найпоширеніші бульдозери з неповоротним відвалом, з поворотним відвалом, бульдозери-розпушувачі, а також бульдозери-навантажувачі [1-5].

Бульдозери з неповоротними відвалами бувають із твердими (рис. 2.1, а ) і шарнірними (рис. 2.1, б) брусами, що штовхають.

Бульдозер першого типу обладнаний відвалом 1, до якого жорстко приварені два штовхаючих бруси 7, що охоплюють зовні базовий трактор 8. Бруси шарнірно встановлені на поперечній балці 6, болтами прикріпленої до рами трактора. Попереду до неї також прикріплений підрамник 5, до якого шарнірно через несучу рамку 2 підвішений один гідроциліндр 3 подвійної дії. До гідроциліндра підведені два рукави високого тиску 4, які з'єднують його з гідросистемою трактора. Вона складається з гідронасоса, гідророзподільника, гідробака й гідроліній. Подаючи тиск масла, що розвиває гідронасос, до однієї порожнини гідроциліндра, піднімають бульдозерний відвал, до іншої – опускають його. Відвал у зоні обладнаний змінними ножами 9.

Бульдозер другого типу містить у собі прямокутні штовхаючі бруси  7, які з одного боку шарнірно за допомогою запряжних шарнірів 18 пов'язані з візками 16 трактора, з іншого боку – універсальними шарнірами – з відвалом 1.

Для збереження певного положення й різання ґрунту з мінімальними витратами енергії відвал з однієї сторони втримується гідророзкосом 19, з іншого боку – твердою тягою. Гідророзкіс приєднаний до гідросистеми трактора і здійснює перекіс відвала у поперечній площині. Бульдозер обладнаний двома гідроциліндрами 3 підйому-опускання, які також пов'язані з гідроприводом трактора.

Гідроциліндрами підйому-опускання 3 відвал установлюють у нижнє I, робоче II, транспортне III і проміжні положення. Як базова машина може бути використаний трактор, тягач або спеціальне шасі. Двигун 10 трактора через муфту зчеплення 11 або гідротрансформатор пускає в хід коробку передач 13 і задній міст 14. Зірочки 15 передають обертання від двигуна гусеницям 17, які переміщають всю машину вперед або назад. Кабіну 12 розміщають переважно в задній (у тракторів типу ДТ-75Н, Т-4АП2, Т-170) або в середній (у трактора ДЭТ-250М2) частини, а також поперед машини з боку бульдозерного встаткування (у трактора Т-330).

 

а – із твердими штовхаючіми брусами,

 б – із шарнірними брусами: 1 – відвал, 2 – несуча рамка,

3 – гідроциліндр підйому-опускання відвала, 4 – рукав,

 5 – підрамник, 6 – поперечна балка, 7 – штовхаючій брус,
8 – трактор, 9 – ніж, 10 – двигун, 11 – муфта зчеплення, 12 – кабіна,
13 – коробка передач, 14 – задній міст, 15 – зірочка, 16 – гусеничний візок, 17 – гусениця, 18 – шарнір, 19 – гідророзкіс, 20 – універсальний шарнір; положення відвала: I – нижнє, II – робоче, III – транспортне

 

Рисунок 1 – Гусеничні бульдозери з неповоротними відвалами

 

Бульдозери з поворотним відвалом (рис. 2.2) відрізняються від бульдозера з неповоротним відвалом тим, що на базовий трактор 5 на запряжних шарнірах 6 кріплять охоплюючу раму 3. Поперед рами приварена кульова опора, на якій установлений відвал 1, що повертається ліворуч або праворуч за ходом руху машини.

 

 

1 – відвал, 2 – штовхач із укосом, 3 – рама, 4 – гідроциліндр,
5 – трактор, б – шарнір, 7, 8 – ножі

 

Рисунок 2 – Гусеничний бульдозер з поворотним відвалом

 

По краях відвала розташовують штовхачі 2, призначені для кріплення його до охоплюючої рами. Переставляючи вручну штовхачі в кронштейнах на рамі, установлюють відвал у праве положення за ходом  машини, середнє або ліве. У середньому положенні відвала бульдозер виконує такі ж роботи, як бульдозер з неповоротним відвалом, при бічних положеннях відвала засипають траншеї або очищають сніг. Вертикальні переміщення відвала виконують гідроциліндрами підйому-опускання 4. Відвал обладнаний середніми 8 і крайніми 7 ножами.

Робочий цикл бульдозера зображено на рисунку 2.3.

 

 

а – різання ґрунту; в – відсипання ґрунту

 

Рисунок 3 – Робочий цикл бульдозера при розробці ґрунту з поворотним відвалом

 

 

б – транспортування з підрізанням ґрунту; г – холостий хід

 

Рисунок 4 лист 2 – Робочий цикл бульдозера при розробці ґрунту з поворотним відвалом

 

Призначення бульдозера: для пошарового зрізання та переміщення ґрунту на відстань до 100м, при спорудженні дамб, насипів, гребель, засипанні ям, ровів, траншей котлованів, планування будівельних майданчиків, тощо.

Базовий трактор	Т-74
Довжина відвалу В, мм	2520
Маса бульдозера з трактором, кт	6560
Швидкість переміщення на передачі, м/с
1 -й –V1	0,7
2-й –V2	0,83
3-й –V3	1,0
4-й – V4	1,25
5-й – V5	1,48
6-й –V6	1,81
7-й –V7	2.22
8-й-V8	2,63
9-й - V9	3,22
Швидкість зворотного ходу Зг, м/с	1,57

 

Показник	Умовне позначення	Варіант
		16
Категорія ґрунту		II
Коефіцієнт розпушування	КР	1,2
Питомий опір копанню, кН/м2	К1	200
Щільність ґрунту		1700
Коефіцієнт тертя ґрунту об грунт	f	0,65
Кут природного схилу, град		37
Відстань переміщення, м	L	100

 

Технічна продуктивність бульдозера

де V_п =1,357- об'єм призми волочіння, м³

Кз - коефіцієнт збереження ґрунту: Кз=1-0,005L=1-0,005 =0,5;

L - відстань транспортування грунту L=100м,

Т_ц - тривалість циклу, Т_ц=200,6 с;

Кр - коефіцієнт розпушування ґрунту.

Об'єм призми волочіння, м³:

де В=2,52, Н=0,9 - відповідно ширина і висота відвалу, м;

р = 37⁰ - кут природного схилу, град (за табл. 2).

Товщина стружки, яку зрізає бульдозер на початку різання, м:

де Р - тягове зусилля, кН (для Д-535 береться рівним ЗО кН);

К₁ =200- питомий опір копанню, кН/м

Товщина стружки наприкінці різання, м:

де g - щільність фунту, кг/м³

f- коефіцієнт тертя фунту об грунт

Середня товщина зрізуваної стружки, м:

Шлях набирання ґрунту, м:

Час, що витрачається на набирання ґрунту, с:

де V₁ - швидкість бульдозера на 1-й передачі, м/с.

Шлях транспортування ґрунту, м:

Час транспортування ґрунту, с:

Час зворотного ходу, с

Где V_зв =1,57м/c- швидкість зворотнього ходу

Тривалість циклу

Тяговий розрахунок бульдозера

Умова  руху  бульдозера без буксування

де T_нб-сила тяги, кН;

  T_T-тяговое зусилля, що розвивається траком,кН;

    –сума опорів,кН.

де N_дв=55кВт-ефективна потужність двигуна;

   η=0,8-КПД машини;

  V_маш=0,7  км/ч-швидкість на першій передачі.

Сума опорів,що виникають у  випадку лобового різання та транспортування грунта відвалом бульдозера

де P₁-опір руху бульдозера;

P₂- опір грунта резанню;

P₃- опір волочінню призми грунта поперед відвала;

P₄- опір тертю грунта по відвалу

де G_б=6560 кг=64350 Н-вага бульдозера;

  f =0,11-коефіцієнт опору руху трактора по грунту для гусеничного рушія;

   ψ=15^o-розрахунковий  кут підйому.

де L=2,52м- довжина відвалу;

  k_p= 120кПа-питомий опір грунта різанню;

 h_min -мінімальне значення глибини різання.

де k_n =0,45-коефіцієнт втрат грунта при переміщенні призми волочіння

(для незв’язных рунтів)

  V_ф-фактичний  об’єм призми волочіння

де k₁ =1,3-коефіціент відношения Н/L=0.9/2.52=0.35

де μ₁=0,55-коефіцієнт  тертя  грунта о грунт.

 

 –умова виконується.

 

 

Висновок: В ході даної роботи ми ознайомилися з призначенням, будовою та принципом роботи бульдозера і гідравлічної системи керування; визначили технічну продуктивність бульдозера; виконали тяговий розрахунок.