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.

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

При выемок и насыпей целесообразно применять бульдозерный комплект техники, если средняя дальность продольной либо поперечной возки не превышает 100 метров. Чтобы выбрать наиболее оптимальную модель спецтехники, необходимо сравнить производительность бульдозеров с разным тяговым классом и различным типом рабочего оборудования.

Наиболее перспективными являются машины на Техника на пневмоколесном ходу востребована меньше. При расчете производительности необходимо учитывать условия местности, характер работ и другие факторы.

Основные сведения о бульдозерах

Бульдозер - землеройно-транспортная машина для послойной разработки и транспортировки грунта, разработанная на базе гусеничного или пневмоколесного трактора со сменным навесным рабочим оборудованием - отвалом (плоский щит с боковыми открылками), рамой и механизмом управления.

Применяется техника с неповоротным и поворотным отвалом. В первом случае рабочее оборудование располагается перпендикулярно продольной оси, что позволяет перемещать массивы грунта только впереди машины. Производительность бульдозеров с поворотным отвалом намного выше, так как такие экземпляры способны перемещать грунт в сторону под углом в 60 градусов, что позволяет проводить грубые планировочные работы.

Механизм управления отвалом может быть канатно-блочным и гидравлическим. Второй тип управления производительнее, так как позволяет принудительно заглублять отвал в грунт.

Тяговый класс машин

С помощью бульдозеров выполняется до 40 % всех земляных работ на строительном участке. Они наиболее эффективны при средней дальности продольной и поперечной возки от 100 до 150 метров. При оборудовании машин специальными отвалами совкого типа эффективная дальность возки песчаных грунтов увеличивается до 200 метров.

Основным параметром, влияющим на производительность, является тяговый класс - усилие, с которым может толкать грунт вперед бульдозер. Технические характеристики машин влияют на объем перемещаемого земляного массива, скорость работ. Согласно этому параметру все бульдозеры делятся на три группы:

Легкие, тяговое усилие которых не превышает 60 кН. Они применяются во время подготовительных, сельскохозяйственных и вспомогательных работ.
Средние, с тяговым усилием 100-150 кН. Используются для разработки 1-3 с предварительным рыхлением.
Тяжелые, тяговое усилие которых превышает 250 кН. Они применяются при разработке плотных и твердых горных пород.

Бульдозеры применяются в комплексе с другими землеройными машинами. Они могут использоваться в качестве толкачей для самоходных и прицепных скреперов. Обычно в состав бульдозерного комплекта техники входит трамбующая машина и рыхлитель.

Факторы, влияющие на производительность

Рассчитывая производительность бульдозеров, необходимо учитывать физические и механические показатели разрабатываемого земляного массива, а также местные условия. К основным физико-механическим характеристикам грунта относят:

гранулометрический состав - соотношение размеров частиц грунта по массе;
плотность - масса грунта в единице его объема;
пористость - количество пустот между зернами, выраженное в процентном отношении по массе;
число пластичности - диапазон влажности, в котором грунт обладает пластичными свойствами и не переходит в текучее состояние;
набухаемость - способность земляного массива увеличиваться в объеме при переувлажнении;
угол внутреннего трения - сопротивляемость частиц грунта срезу.

К местным условиям, влияющим на производительность бульдозеров, относят характер рельефа и технологические особенности строительного объекта. На равнинном и прямолинейном участке с минимальной дальностью поперечной возки скорость выполнения работ намного выше, чем на холмистой местности.

Расчет производительности бульдозеров

Производительность бульдозера зависит от типа выполняемых работ. Это могут быть землеройно-транспортные либо планировочные работы. В первом случае производительность выражается в м 3 /ч, во втором - м 2 /ч. Подробнее остановимся на землеройно-транспортных работах.

Эксплуатационная производительность определяется тем объемом земляного массива, который спецтехника способна разработать и переместить за единицу времени, то есть за один час. Расчет производительности бульдозера ведется по формуле

Для расчета производительности, максимально приближенной к реальной, вводят поправочные коэффициенты:

k y - влияние уклона земляной площадки. Во время работы на уклонах от 5-15 % значение увеличивается от 1,35 до 2,25; при разработке грунта на подъеме коэффициент уменьшается с 0,67 до 0,4;
k в - значение, учитывающее время использования машины (k в = 0,8-0,9);
k н - коэффициент наполнения геометрического объема призмы волочения (k н = 0,85-1,05).

Для расчета производительности необходимо также знать объем призмы волочения (V гр) и продолжительность рабочего цикла машины (Т ц).

Расчет объема призмы волочения

Характерной особенностью работы машины является тот факт, что ковш бульдозера перемещает грунт в так называемой форме волочения. При этом объем призмы рассчитывает по формуле

Здесь В и Н - длина и высота отвала соответственно, k н коэффициент учета потерь земли во время ее перемещения, принимается равным 0,85-1,05, k р - степень разрыхления грунта.

Продолжительность цикла

Для расчета продолжительности рабочего цикла, то есть времени, которое потратит трактор-бульдозер на разработку одного слоя грунта, необходимо уяснить, что вся длина продольной либо поперечной возки разбивается на несколько отрезков. Сама продолжительность рассчитывается по формуле

Здесь l p , l n и l o = l p +l n - длины участков резания, перемещения грунтового массива и обратного хода спецтехники, а v p , v n и v o - максимально возможные скорости на этих участках. Коэффициент t n учитывает время, которое машинист тратит на переключение передач во время работы. Обычно оно составляет 15-20 секунд.

Производительность бульдозера при клиновой схеме работы

Применение клиновой схемы набора грунта возможно только с теми машинами, которые оборудованы гидравлическим механизмом управления отвалом. Таковым, например, является бульдозер "Шантуй СД32". Отличительной особенностью этого принципа разработки грунта является тот факт, что усилие резания постепенно уменьшается по мере увеличения призмы волочения.

В начале работы все силы машины направлены на погружение отвала в грунт на максимальную глубину h max и резание земляного массива. По мере движения грунт накапливается перед бульдозером, из-за чего возрастает сопротивление движению. Для дальнейшей работы машинист должен увеличивать прикладываемое тяговое усилие либо уменьшить глубину резания.

Толщина земляной стружки

Чаще всего прибегают ко второму варианту, но в таком случае часть земли «теряется» в боковых валиках (чем плох и бульдозер "Шантуй"). Чтобы компенсировать эти потери, машина на всем пути движения должна срезать «стружку», которая рассчитывается по формуле

Здесь k п - поправка, учитывающая потери грунта во время транспортировки, k пр коэффициент призмы волочения, который берется из эксплуатационных характеристик машины, L п - длина участка, на котором происходит резания грунта. Она определяется как отношение объема призмы волочения к площади разрабатываемого участка.

Влияние типа отвала на производительность

В зависимости от характеристик грунта, а также от поставленных задач перед бульдозером целесообразно использовать определенные типы отвалов. Это сократит срок производства работ, а также увеличит эффективность спецтехники.

Сменным отвалом оборудуются любые машины, в том числе и японского производства. Среди основных видов рабочего оборудования стоит выделить:

рекультивационный подвид, который используется для снятия верхнего плодородного слоя земли, чернозема;
разновидность для перемещения угля и щепы - применяется при разработке полезных ископаемых, имеет полусферическую форму и гидроперископ;
«торфяная» разновидность обладает уменьшенной высотой, но увеличенной длиной и используются для обогащения с/х полей;
отвалы для подготовки площадки - кусторезы и корчеватели, которые оснащаются зубьями, выпускаются V-образной формы и предназначены для расчистки местности от деревьев и кустарников.

Наиболее прогрессивным (в плане возможности установки различного рабочего оборудования) является японский бульдозер "Комацу". Все модели спецтехники могут оснащаться любым из представленных отвалов, что наделяет их высокой функциональностью и делает универсальными машинами для строительного объекта.

Расчет производительности бульдозера необходимо проводить для снижения стоимости земляных работ. На основе полученных данных можно подобрать наиболее оптимальную для работы спецтехнику, сократить срок производства работ и сэкономить немало денежных средств.

Производительность бульдозера определяется как объем работ, выполненный за единицу времени. При составлении проекта работ, осуществлять которые будут бульдозерные агрегаты, важно применить корректные параметры производительности машин в условиях, определенных техническим заданием на проект.

Расчет производительности

В первую очередь определяются теоретические параметры искомого показателя, затем необходимо откорректировать его в соответствии с условиями будущей строительной площадки. В итоге получим реальную производительность машины для конкретного проекта.

Расчеты ведутся по формуле:

Q — искомая производительность машины, м3 /ч;
q — производительность бульдозера за цикл, м3
См- рабочий цикл по времени, мин;
e — коэффициент, учитывающий угол уклона;
E: коэффициент, учитывающий продуктивность бульдозера

Цикловая (теоретическая) производительность определяется:

q1 — вместимость отвального устройства (м3)

a — коэффициент, учитывающий заполнение отвала

Выбор коэффициента (a)

Перемещение бульдозером грунта в условиях		Коэффициент корректировки заполнения отвала (a)
в простых условиях	Грунт песчаного состава, не обводненный и не уплотненный. Материал, складированный в штабель, обычная почва. Отвал перемещается полным.	1,1 ~ 0.9
средняя сложность	Почва, включающая песчаные, гравийные материалы. Рыхлые грунты. Отвал при перемещении полностью не заполняется.	0,9 ~ 0.7
высокая сложность	Обводненный вязкий и твердый глинистый материал, песок со щебнем, прочные грунты.	0,7 ~ 0,6
сложность очень высокая	Порода после взрыва, крупные фрагменты породы.	0,6 ~ 0,4

Время цикла (движение, разворот и смена режима КПП), определяется по формуле:

D – плечо перемещения разрыхленной массы, м;

F — темп переднего хода, м/мин

R — темп заднего хода, м/мин

Z — время, затраченное на переключение КПП, мин.

Значения:

F и R — определяются исходя из скорости перемещения вперед 3-5 км/ч, назад 5-7км/ч;
Z – для механической трансмиссии 0,10 мин, для гидромеханики 0,05 мин.

Коэффициент e, учитывающий угол уклона определяется по специальному графику и составляет 0,75 при движении на 15% уклон, 1,2 при перемещении под 15% уклон.

Коэффициент E, учитывающий продуктивность бульдозера выбирается в зависимости от условий эксплуатации: хорошие – 0,83, средние – 0,75, ниже чем средние – 0,67, плохие – 0,58.

Существуют более точные методы расчета, на основе которых предлагается графический и табличный материал для определения технической производительности бульдозера. Алгоритм подсчета заложен в программное обеспечение вычислительных устройств строительных и машиностроительных центров, в бортовые компьютеры современных агрегатов.

Производительность бульдозеров российского производства и их зарубежных аналогов

Техническая производительность машин зависит от 4 факторов:

Вместимости отвального устройства, формируещего объемы перемещаемого материала в призме волочения.
Параметра мощности силового агрегата трактора, обеспечивающего темп перемещения и маневренность.
Длины плеча рабочего участка, от которого зависит время цикла и потери породы из призмы волочения.
Характеристик пород грунта рабочего участка.

Для конкретной машины любого производителя объемный параметр переработки грунта за единицу времени зависит от 2 и 3 фактора, в большей степени от энергонасыщенности машины, обеспечивает которую силовой агрегат. Конструкция и объем отвального устройства также во многом зависят от мощности мотора.

Энергонасыщенность зарубежных агрегатов выше, отвальные устройства более разнообразны по конструкции, объем призмы волочения, формируемый ими, значительно больше.

Бульдозеры российского производства

Производители
Показатель	ЧТЗ-Уралтрак	Четра-Промышленные машины	Дормаш	Кировец	Волгоградский тракторный завод
Флагман линейки	ЧТЗ Б10М2	ЧЕТРА Т25	Б-150	К-703МА-ДМ15	ВгТЗ ДТ-75
Мощность	180	413	240	184	95
Тяговый класс	10	25	15	10	3
Отвал, м3	4,28	13,1/11,9	5,5	4,0	3,3

Бульдозеры зарубежных производителей

Российские производители не ищут собственных путей развития тракторостроения, а используют в машинах детали и агрегаты зарубежных компаний.

Бульдозер ЧЕТРА Т25 снабжается американской силовой установкой QSX15-C440 фирмы «Cummins», гидравлика работает от насосных установок компании David Brown. В российских машинах используются трансмиссионные узлы от BOSCH-REXROTH SAUER-DANFOSS (Германия).

Стоимость высокопроизводительных тракторов с бульдозерным оборудованием российского производства значительно выросла. Для их продвижения на рынке строительного оборудования необходимо внедрение современных лизинговых схем, грамотная маркетинговая политика.

РАССКАЖИ ДРУЗЬЯМ

Вконтакте

Мама с ребенком