24. Использование формулы Ветрова для определения сопротивления резанию.

Ю.А. Ветров предложил метод расчета сопротивлений Р_р резанию простым острым ножом как :

(2.8)

где Р_св - сопротивление грунта срезу передней гранью (по ширине ; см рис. 2.3.); Р_бок – сопротивление грунта от разрушения по боковым расширениям прорези АКВ и ЕLF; Р_бок.ср.- сопротивление грунта срезу боковыми ребрами ножа у дна прорези по линиям ВС и ЕД.

В предварительных расчетах обычно задается производительность машины и по ней определяют мощность привода рабочего органа:

; (2.9)

где N – мощность, затрачиваемая на копание, Вт; К₀ - удельная энергоемкость, н·м/м³; П – производительность, м³/с.

Для одноковшовых экскаваторов в зависимости от категории грунта значения К₀ могут изменяться от 1,10⁵÷6·10⁵ Н·м/м³, для рабочих органов землеройно-транспортных машин – от 1·10⁵÷3,5·10⁵ Н·м/м³.

25. Бульдозеры: назначение, применение, классификация, конструкция, производительность.

Бульдозер состоит из трактора, оборудованного управляемым отвалом с ножом для послойного срезания, перемещения и разравнивания грунта.

Бульдозерами возводятся насыпи, планируются площадки и откосы, отрываются и засыпаются траншеи, котлованы, каналы, штабелируются и распределяются по поверхности различные сыпучие материалы. Они могут использоваться для корчевки пней и валки деревьев, расчистки дорог и площадок, для работы в качестве толкачей скреперов.

Бульдозеры классифицируют по номинальному тяговому усилию и ходовым системам базовых тракторов, назначению, конструктивным отличиям навесного оборудования.

По номинальному тяговому усилию бульдозеры подразделяют на сверхтяжелые – с номинальным тяговым усилием более 350 кН, тяжелые – 200-350 кН, средние – 135-200 кН, легкие – 25-135 кН и очень легкие – менее 25 кН.

Различают бульдозеры общего, специального и многоцелевого назначения. Бульдозеры общего назначения предназначены для землеройно-транспортных и планировочных работ в различных климатических условиях при температуре воздуха от –40⁰ до +40⁰ С.

Специальные бульдозеры предназначены для выполнения таких работ, как прокладка путей и пионерных дорог, сгребание торфа, разравнивание кавальеров, подземная или подводная разработка материалов, разработка легких материалов типа угля, а также для работы в особых климатических и эксплуатационных условиях (при низких отрицательных температурах до –60⁰ С, тропической влажности и температуре до +60⁰ С, в сухом и жарком климате пустынь, в опасных и загазованных местах, на грунтах с пониженной несущей способностью и т.д.). На специальных бульдозерах используют отвалы различных типов, соответствующих их назначению.

Бульдозеры многоцелевого назначения наряду с выполнением обычных землеройно-транспортных работ используют для разработки и засыпки траншей, каналов, скважин, отрывки корыт проведения земляных работ на мерзлых грунтах, погрузочно-разгрузочных работ. В этом случае бульдозерное оборудование агрегатируют с задним оборудованием экскаватора, рыхлителя, канавокопателя, бурильно-крановой машины и т.п.

Бульдозеры–рыхлители выпускают общего и специального назначения. Машины общего назначения служат для разработки и перемещения мерзлых и разборно–скальных грунтов. Бульдозеры – рыхлители специального назначения имеют рыхлительное оборудование в однозубом исполнении для глубокого рыхления грунтов. В многозубом исполнении рыхлители используют на горных работах.

По ходовому устройству различают бульдозеры гусеничные и колесные.

По типу рабочего органа различают бульдозеры (рис. 14.1):

с неповоротным отвалом, который установлен перпендикулярно продольной оси машины и не может поворачиваться в плане;

с неповоротным полусферическим отвалом, боковые части которого установлены под небольшим углом к лобовой поверхности;

с неповоротным сферическим отвалом, состоящим из трех примерно равных частей, установленных одна к другой под углом около 15⁰;

с неповоротным усиленным отвалом, оборудованным амортизаторами для уменьшения ударных нагрузок при толкании скреперов;

с поворотным отвалом, устанавливаемым в горизонтальной плоскости под углом в обе стороны от продольной оси машины или перпендикулярно к ней;

универсальные (или путепрокладчики) с шарнирно сочлененным отвалом из двух половин, которые по отдельности или вместе можно устанавливать в горизонтальной плоскости под углом к продольной оси машины или перпендикулярно к ней.

По типу рамы различают бульдозеры с охватывающей и внутренней рамой. Внутреннюю раму используют для бульдозеров толкачей, жесткость которых должна быть повышенной.

По типу механизма управления различают бульдозеры с гидравлическим и канатно-блочным управлением. Управление последнего типа в настоящее время почти не используют.

Бульдозеры выполняют как навесное оборудование на гусеничных (ДТ–75, Т-4АП2, Т-130, Т-170, Т-180, ДЭТ-250М, ДЭТ-250М2, ДЭТ-320, Т-330, Т-25.01, Т-35, Т-50, Т-500, Т-800) или пневмоколесных (К-702, МТЗ80/82) тракторах.

Рабочий орган в виде отвала 5 с ножами 4 в его нижней части навешивают на трактор через два толкающих бруса 2 (рис. 14.2, б) или универсальную раму 3, которая имеет шарнирные соединения 1 с боковыми балками ходовых тележек трактора или с кронштейнами его нижней рамы (при пневмоколесном тракторе). Вместе с толкающими брусьями и раскосами 6 (рис. 14.2, а) отвал образует жесткую систему, которая с помощью одного или двух гидравлических цилиндров 7 может подниматься и опускаться, поворачиваясь в вертикальной плоскости относительно шарниров 1. При этом режущая кромка ножей отвала всегда остается перпендикулярной продольной оси машины.

По второй схеме (бульдозеры с поворотным отвалом) отвал соединяют с универсальной рамой шаровым шарниром 12 (рис. 14.2, в) и двумя толкателями 10, задние шарниры 9, которых закреплены в ползунах, перемещающихся по направляющим боковых балок подковообразной универсальной рамы и фиксируемых в требуемых положениях закладными штырями. Горизонтальный поворот отвала с отклонениями в каждую сторону на угол до 30…36⁰ выполняется двумя гидроцилиндрами 11. Замена раскосов 6 постоянной длины винтовыми стяжками или гидроцилиндрами, способными изменять свою длину, обеспечивает регулирование угла резания и поперечный перекос отвала на угол до 12⁰ в каждую сторону (рис. 14.2, г). За счет поперечных перекосов отвала удается сократить число повторных проходок при планировке поверхностей с поперечными уклонами и на косогорах и тем самым повысить производительность машины.

С целью расширения области применения бульдозеры снабжают дополнительным быстросъемным оборудованием (рис. 14.3). На рис. 14.3: 1 - жестко закрепляемые или гидроуправляемые уширители: 2 – открылки; 3 – удлинители; 4 – передние и задние рыхлительные зубья; 5 – кирка для взламывания асфальтобетонных покрытий; 6 – ножи для мерзлых грунтов; 7 – кусторезная наставка; 8 – жестко закрепляемая канавная наставка или гидроуправляемый выступающий нож; 9 – откосник с жестким креплением или гидроуправляемый откосник–планировщик; 10 – передние и задние лыжи; 11 – отвальная приставка для работы от стенки; 12 – грузовые вилы; 13 – подъемный крюк.

Определяющим фактором в использовании различных видов сменного дополнительного оборудования к бульдозерам является объем специфических работ и возможность быстрой установки и демонтажа этого оборудования без переездов.

Технология производства земляных работ бульдозерами зависит от конкретных условий: вида и состояния грунта, рельефа местности, дальности перемещения грунта, высоты отсыпаемых насыпей и глубины разрабатываемых выемок.

Рабочий цикл бульдозера состоит из рабочего хода с копанием грунта, остановки для переключения движения на задний ход, холостого хода при возврате в исходное положение для копания и остановки для переключения на передний ход.

Основным элементом рабочего цикла является рабочий ход, при котором осуществляется внедрение отвала в грунт, накапливание перед отвалом определенного объема грунта, называемого призмой волочения, и перемещение его на требуемое расстояние, распределение и укладка грунта. Существуют три наиболее распространенные схемы внедрения отвала в грунт и набора призмы волочения в зависимости от вида грунта, ровности и уклона поверхности.

На ровной поверхности возможно резкое заглубление отвала на максимальную глубину копания и постепенное его выглубление по мере роста призмы волочения.

На нервной поверхности и из-за неточности управления отвалом, которое зависит от типа ходового устройства трактора и квалификации машиниста, внедрение отвала в грунт и набор призмы волочения осуществляют по гребенчатой схеме с частным выглублением и повторным заглублением отвала.

При работе на большом уклоне, когда вес машины способствует копанию, внедрение в грунт и набор призмы волочения можно осуществлять с постоянной глубиной резания.

Бульдозеры с поворотным отвалом, работают в режиме машин непрерывного действия. В этом случае, призма волочения, сформированная из отделенного от массива грунта, непрерывно перемещается в сторону наклона, за его край и укладывается в виде валика параллельно с направлением движения машины.

Некоторые модели гусеничных неповоротных и поворотных бульдозеров могут оснащаться системами комбинированного автоматического управления положением отвала «Копир - Автоплан» и «Комбиплан». Аппаратура автоматического управления отвалом обеспечивает повышение качества обработки грунтовой поверхности, повышение производительности машины за счет уменьшения проходов бульдозера по планируемому участку, и снижения утомляемости машиниста.