Расчёт Бульдозера
.pdf
Расчёт Бульдозера
ВАРИАНТ ЗАДАНИЯ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
Бульдозер |
N, |
G, |
H, |
L, |
См − см , |
ℓ Г . Х , |
i |
K у |
|
п/п |
(трактор) |
кВт |
т |
м |
м |
|
руб |
м |
|
|
16 |
Саt D9T |
220 |
47,9 |
1,934 |
4,31 |
|
1080 |
100 |
0,17 |
0,45 |
* - с козырьком; без козырька вычесть 0,3 м. |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
Грунтовые условия |
|
|
|
|
|||
№ |
Вид |
γ, |
K p |
К, |
µ |
µ1 |
f |
φ |
β |
°С |
п/п |
кН/м3 |
МПа |
||||||||
3 |
Суглинок |
16,5 |
1,2 |
0,15 |
0,6 |
0,5 |
0,1 |
0,85 |
0,004 |
35 |
|
|
Технические характеристики бульдозера |
|
|
||||||
Модель трактора
Бульдозерное оборудование
Мощность двигателя эксплуатационная N, кВт
Тип трансмиссии
|
I |
|
|
II |
|
Тяговое усилие F, кН |
|
|
(скорость υ, км/час) на |
III |
|
передаче: |
||
|
||
|
IV |
|
|
V |
|
|
З.Х |
|
Габариты отвала: |
|
|
ширина L, мм |
|
|
высота H, мм |
|
Заглубление отвала h (max), мм
Угол резания отвала min/max, град
Масса трактора/ |
GТ |
бульдозера, т |
G |
|
Бульдозер
Cat D9T
306
ГМТ
(0÷3,9) ЗХ(0÷4,7)
(0÷6,8) ЗХ(0÷8,4)
(0÷11,7) ЗХ(0÷14,3)
9U
4650
1934
606
52/59
47,9
55,034
! |
1 |
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
! |
2 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
РАСЧЁТ БУЛЬДОЗЕРА
Исходные данные. Определить режим работы, производительность и стоимость разработки 1 м3 грунта при работе бульдозера общего назначения Cat D9T.
Стоимость машино-смены Cm−cm = 1080 руб/м-см при работе по челночной схеме.
Разрабатываемый грунт-суглинок со следующими физико-механическими свойствами:
γ =1,7 т/м3;
Kp =1, 2 ;
K = 0,15 МПа;
= 0, 6 ;
1 = 0,5;
f = 0,1;
φ= 0, 85 ;
β= 0, 004 .
Дальность транспортировки грунта ℓ Г . Х = 100 м; уклон пути гружёного хода i = 0,17; K у = 0,45.
Решение
1. Определяем силу тяги по сцеплению бульдозера:
!сц = !сц !! = !!", !" !, !" = !"#, !"!!"
где Gсц − сцепная масса бульдозера, равная для гусеничных машин массе трактора, с установленным на нём рабочим бульдозерным оборудованием, кН;
ϕ– коэффициент сцепления гусениц с грунтом для данных условий.
ипроверяем условие его движения без буксования на первой передаче:
!сц = !"#, !"!!" > !""!!" = !!
Условие выполняется. Далее расчёты ведём с учётом полной загрузки двигателя бульдозера по мощности.
Набор грунта
2.Сопротивление перемещению бульдозера при наборе грунта на горизонтальном участке пути, i = 0:
!! = ! !! 
! ± !
= !!, !"# !, !" 
!, ! ± !
= !", !!!!"
где G – масса бульдозера, т;
g = 9,81 м/с2 – ускорение силы тяжести;
f – коэффициент сопротивления качению (или удельное сопротивление движению гусеничной машины);
i – уклон (знак «–») / подъём (знак «+») пути.
Набор грунта обычно производится на горизонтальном участке, в этом случае i = 0.
! |
3 |
3. Толщина стружки грунта, срезаемая в начале набора. Другие сопротивления в этот период отсутствуют:
!!"# = |
!! − !!! |
= |
!"" − !", !! |
= !, !"!м |
! ! !!! |
!, !" !, !" !"! |
где FΙ − сила тяги бульдозера на первой (максимальной по передаточному отношению)
передаче;
L - длина отвала, м
Здесь в числителе разность (FΙ − W1 ) – это та часть тяги бульдозера, которая используется для преодоления сопротивления грунта резанию в начальный период набора.
Значение hmax не должно превышать максимальной величины заглубления отвала для конкретной модели бульдозера (табл. П2).
4.Объём призмы волочения:
!= ! !! = !, !" !, !"#! = !", !!!м!
!!"# ! !, !"
где L - длина отвала, м Н - высота отвала, м
ε- угол естественного откоса грунта в движении, град
5.Сопротивление призмы волочения при i = 0:
!! = ! !! ! 
! ± !
= !", !! !, ! !, !" 
!, ! ± !
= !"!, !"!!"
где V – объём призмы волочения, м3;
γ− объёмная масса плотного грунта, т/м3;
− коэффициент трения грунта о грунт.
6.Сопротивление движению грунта вверх по отвалу:
!! = ! !! ! !"#!! !! = !", !! !, ! !, !" !"#!!" !, ! = !!, !"!!"
где α – угол резания ножом отвала, град;1 − коэффициент трения грунта о сталь.
7. Толщина стружки грунта, срезаемой в конце операции набора:
!!"# = |
!! − !!! − !! − !! |
= |
!"" − !", !! − !"!, !" − !!, !" |
= !, !"!м |
||||||
|
|
! |
|
|
!, !" !, !" !" |
! |
||||
8. Средняя толщина! |
стружки! !": |
|
|
|
|
|
||||
|
|
!ср = |
!!"# + !!!"# |
= |
!, !" + !, !" |
= !, !"#!м |
|
|||
|
|
! |
|
|
! |
|
||||
9. Длина пути при наборе грунта:
!н = ! !!! = !", !! !, ! = !, !"!м ! !ср !, !" !, !"
где K1 − коэффициент потерь грунта при наборе; для связных грунтов K1 =1,2 ; для сыпучих грунтов K1 = 1,3…1,5.
! |
4 |
10. Время набора грунта:
!н = !н !, ! = !, !" !, ! = !, !!с !р !! ! !, !
где υр − скорость перемещения бульдозера при наборе грунта (рабочая скорость); υр = 2…4
км/час. Для машин с механической или гидромеханической трансмиссией это скорость на первой передаче, т.е. υр =υΙ .
KЗ = 0,8 − коэффициент замедления при трогании бульдозера с места.
11.Сопротивление грунта резанию при среднем значении толщины срезаемой стружки hср:
!р = ! !! !ср !"! = !, !" !, !" !, !"# !"! = !"#, !"!!"
12.Сопротивление грунта копанию при hср:
WK = Wp + W2 + W3 = 184,84+101,16+22,36 = 308,36 kH
В процессе набора грунта сопротивления на рабочем органе бульдозера (отвале) меняются: с увеличением объёма призмы волочения возрастают сопротивление перемещению призмы волочения отвалом бульдозера W2, и сопротивление движению грунта вверх по отвалу
W3.
Так как имеется ограничение по максимальному тяговому усилию для данной модели трактора ( FI max по двигателю = 300 кН), то для преодоления суммарного сопротивления
набора грунта ∑WH = W1 + Wp + W2 + W3 приходится уменьшать толщину срезаемой
стружки. Если в начале набора грунта максимальная толщина срезаемой стружки составляет 0,35 м (это меньше максимального заглубления отвала для данной модели бульдозера, равного 0,606 м), то в конце набора она составляет только 0,18 м.
Гружёный ход
13. Определяем коэффициент потерь грунта при его транспортировке:
!П = ! − ! !Г.Х = ! − !, !!" !"" = !, !
где β − коэффициент вида и состояния грунта (табл. П1.2); ℓ Г . Х − длина пути гружёного хода бульдозера, м.
14. Объём призмы волочения грунта в конце пути транспортировки:
!! = ! !П = !", !! !, ! = !, !"!м!
15. Средний объём и средний вес призмы волочения:
!ср = ! + !!! = |
!", !! + !, !" |
= !, !"м! |
! |
! |
|
!ср = !ср ! !! = !, !" !, !" !, ! = !"#, !!!" |
||
16. Сопротивление гружёного хода бульдозера с учётом уклона пути: |
||
! |
|
5 |
∑!Г.Х = ! ! ! + ! + !ср ! + ! |
|
|
|
||||
Гружёный = !!, !"# !, !" |
!, ! + !, !" + !"#, !" !, ! + !, !" = !"#, !!!!" |
||||||
ход будем осуществлять на второй передаче трактора: |
|||||||
т.е. условие движения по |
!! = !"#!!" > !"#, !!!!" = !Г.Х |
||||||
|
двигателю выполняется. |
|
|||||
Скорость движения на второй передаче: |
!! = !Г.Х = !км/ч. |
||||||
17. Время гружёного хода: |
! |
Г.Х |
= |
!,! !Г.Х |
= |
!,! !"" |
|
где ℓ Г . Х − длина пути гружёного |
|
!Г.Х !! |
! !,! = !"#!с |
||||
|
|
хода, м (табл. П1.1). |
|||||
Разгрузка
18. Определяем путь и время разгрузки призмы грунта слоем hp = 0,15 м при скорости не
более 5 км/ч для обеспечения его ровности. Разгрузку осуществляем на третьей передаче трактора при скорости !! = !р = 5км/ч.
|
|
|
|
|
!разг |
!! |
!, !" |
|
|
|||
|
|
|
!р = ! !р = ! !р |
= !, !" !, !" = !, !!м |
|
|||||||
|
|
|
|
|
!, ! !р |
= |
!, ! !, ! |
= !, !"!! |
|
|||
|
|
|
|
|
!р = !р !! |
! !, ! |
|
|||||
19. Путь холостого хода: |
|
Холостой ход |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
20. Время |
|
!Х.Х = !н + !Г.Х + !р = !, !" + !"" + !, ! = !!!, !!!м |
|
|||||||||
|
холостого хода при движении бульдозера задним ходом и под уклон (схема |
|||||||||||
челночная): |
|
|
! |
Х.Х |
!, ! !Х.Х |
= |
!, ! !!!, !! |
= !"#, !!!с |
|
|||
21. Полное |
время |
tп = 5 с , |
||||||||||
|
= !З.Х !! |
|
! !, ! |
|
||||||||
рабочего цикла бульдозера. Время переключения передач количество переключений передач по схеме – 4, время опускания отвала tо = 1 с
tц = tн + tГ.Х + tр + tХ.Х + tо + n*tn =6,9+150+7,83+167,66+1+4*5 = 353,39 c
где n – число переключений передач (для машин с механической трансмиссией); tn – время одного переключения (примерно 5 сек.);
to – время опускания/подъёма отвала (примерно 1…2 сек.);
Рис. П1. Челночная схема работы бульдозера
! |
6 |
Производительность
22. Сменная эксплуатационная производительность бульдозера:
ПЭ = |
!"## |
!! !у !ВР !, ! = |
!"## |
! |
!ц !р |
!"!, !" !, ! |
!, !" !, !" !, !" !, ! = !"!, !"!м /смену |
где V1 − объём призмы волочения грунта в конце операции гружёного хода с учётом его потерь при транспортировке, м3;
tц − время полного цикла, сек.
K p − коэффициент разрыхления грунта (табл. 2.2);
Kу − коэффициент, учитывающий влияние уклона местности на производительность
бульдозера (табл.2.2);
KВР = 0,85 − коэффициент использования машины во времени в течение смены; 8,2 – число часов в смене.
Производительность бульдозера зависит от многих факторов, которые в данной работе не рассматриваются. В значительной степени производительность зависит от способа производства работ: при работе под уклон уменьшается сопротивление перемещению грунта и сопротивление движению бульдозера, увеличивается объём грунта, перемещаемого отвалом; при работе на подъём происходит обратное явление и производительность бульдозера снижается. При 10%-ном подъёме его производительность уменьшается примерно на 40÷50% по сравнению с производительностью на горизонтальной площадке. Такое уменьшение производительности учитывается в формуле производительности (2.1) с помощью
коэффициента K у (табл. 2.2).
Стоимость разработки грунта
23.Определяем стоимость разработки одного м3 грунта:
С= !м!см = !"#" = !, !"!руб/м! ПЭ !"!, !"
где См−см − стоимость машино-смены, руб/м-см (табл.2.1).
Заключение
Тяговый расчёт бульдозера может служить основой для построения техникоэкономической модели бульдозерного агрегата. Такие модели используются при решении задач оптимального агрегатирования базовых машин (гусеничных и пневмоколёсных тягачей) с рабочим бульдозерным оборудованием.
! |
7 |