4 Лабораторная работа № 4. Определение удельных напорных усилий и вертикальных давлений бульдозера

Цель работы: определить удельные напорные усилия и вертикальное давление на режущей кромке отвала бульдозера.

Теоретическая часть

Бульдозер – землеройно-транспортная машина, оборудованная управляемым отвалом для послойного срезания, перемещения и укладки грунта.

Главным параметром бульдозера является номинальное тяговое усилие, под которым понимают наибольшее тяговое усилие, реализуемое базовым трактором при работе на плотном свежесрезанном грунте с учетом его догрузки от массы навесного оборудования при скорости 2,5...3,5 км/ч.

Основными параметрами бульдозера являются эксплуатационная масса, основные рабочие скорости, мощность двигателя, среднее статическое давление, основные размеры отвала, удельное напорное усилие и вертикальное давление на режущей кромке отвала и некоторые другие параметры.

Удельное напорное усилие определяется как отношение номинального тягового усилия Т_ном бульдозера к длине отвала В:

. (4.1)

У современных бульдозеров оно составляет 40...60 кН на 1 м режущей кромки ножей отвала и увеличивается с повышением мощности бульдозера.

Под вертикальным давлением q_в понимают отношение максимального заглубляющего усилия Q_в на режущей кромке к площади опорной поверхности ножей:

, (4.2)

где с – ширина площадки затупления (рисунок 4.1).

Вертикальное давление на режущей кромке ножей у бульдозеров с принудительным заглублением отвала может достигать 5 МПа при незатупленных ножах. У бульдозеров с затупленными ножами вертикальное давление ниже в среднем в 3 раза.

Рисунок 4.1 - Режущая кромка ножа

По значениям удельного напорного усилия и вертикального давления на режущей кромке ножей бульдозера судят о возможности разработки грунтов различной прочности (таблица 4.1).

Таблица 4.1 - Рекомендуемые значения и

Показатель	Категория грунта
	I	II	III	IV
	Значения показателей
кН/м	До 15	20…30	40…55	Более 60
МПа	До 1	1,2…2,0	2,5…3,5	Более 3,5

С целью обеспечения максимального удельного напорного усилия и вертикального давления на режущей кромке длину отвала бульдозера выбирают минимально возможной, но с обязательным перекрытием габарита машины по ширине не менее чем на 100 мм с каждой стороны.

При работе в легких условиях, например на торфяниках, длину отвала увеличивают за счет установки удлинителей и открылков.

Повышение вертикальных давлений обеспечивает более эффективное заглубление отвала в грунт. С этой целью угол резания у бульдозеров выбирают достаточно большим (α = 50...55°), а также оснащают отвал механизмом перекоса.

Максимальное значение вертикального давления ограничивается весом машины. При этом следует иметь в виду, что гидроцилиндры должны развивать усилие, обеспечивающее вывешивание бульдозера на отвале (рисунок 4.2).

Рисунок 4.2 - Расчетная схема

В этом случае

, (4.3)

где G – вес бульдозера с рабочим оборудованием;

l – координата центра тяжести бульдозера;

L – расстояние от режущей кромки до оси задней звездочки.

Если известно давление в гидроцилиндрах вывешенного на отвале бульдозера, то максимальное заглубляющее усилие можно определить и другим способом:

, (4.4)

где а, b, с – плечи соответствующих сил;

G_РО – вес рабочего оборудования;

N – усилие, развиваемое гидроцилиндром при вывешивании бульдозера на отвале.

, (4.5)

где D – диаметр поршня гидроцилиндра;

p_m – давление в гидроцилиндре;

η – механический кпд гидроцилиндра.

Используемое оборудование

При проведении испытаний используются: бульдозер, манометр, рулетка, штангенциркуль.

Порядок проведения работы и содержание отчета

Удельное напорное усилие определяют по формуле (4.1). Величину номинального тягового усилия принимают по технической характеристике машины либо используют значения, полученные экспериментально в предыдущих лабораторных работах.

Для определения вертикального давления на режущей кромке отвала бульдозер вывешивают на отвале и замеряют давление масла в поршневых полостях гидроцилиндров. Численное значение вертикального давления определяют по формуле (4.2). Максимальное заглубляющее усилие подсчитывается по формуле (4.4). Если известны координаты центра тяжести машины, можно использовать формулу (4.3). Необходимые для расчетов размеры замеряются рулеткой и штангенциркулем.

В отчете приводится расчетная схема, а также результаты замеров и расчетов. Делаются выводы о пригодности бульдозера к разработке грунтов.

Изучаются параметры бульдозеров по таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Краткая техническая характеристика бульдозеров

Показатель	Марка бульдозера
	ДЗ-37	ДЗ-42	ДЗ-48	ДЗ-28	ДЗ-25	ДЗ-118	ДЗ-124ХЛ	ДЗ-68
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Базовый трактор
Модель	МТЗ-80	Т-75	К-702	Т-130Г	Т-180 ГП	ДЭТ-270МI	Т-330	Т-500
Номинальное тяговое усилие, кН	14	30	60	92	138	250	250	350
Мощность двигателя, кВт	55	55	145	95	130	220	245	370
Бульдозерное оборудование
Длина отвала, мм	2000	2520	3600	3940	4430	4310	4800	4000
Угол резания, град	55	55	50…60	50…60	45…55	55	55	50…60
Высота отвала, мм	650	800	1200	1000	1200	1370	1370	1400
Угол перекоса, град	-	-	±4	±5	±5	±12	±12	±6
Угол установки в плане, град	90	90	90	63…90	60…90	90	90	90
Масса бульдозерного оборудования, кг	450	1020	3100	2850	3960	4869	7700	5700
Масса бульдозера, кг	3300	6925	18100	16550	19320	29920	53100	45700

Меры безопасности

При выполнении экспериментальной части работы запрещается находиться перед отвалом бульдозера.

Замерять необходимые геометрические параметры и плечи сил следует после выключения двигателя бульдозера. Отвал машины должен при этом устанавливаться на грунт, а сам бульдозер должен быть заторможен.

Контрольные вопросы

1 Что понимается под номинальным тяговым усилием?

2 Что понимается под удельным напорным усилием на режущей кромке отвала?

3 Что понимается под вертикальным давлением на режущей кромке отвала?

4 Чем ограничивается максимальное заглубляющее усилие отвала?

5 Когда гидроцилиндры подъема отвала будут развивать максимальное усилие?