6. Бульдозеры
Бульдозер- выемочно-транспортирующая машина состоящая из базовой машины (тягача) и бульдозерного оборудования.
Бульдозеры применяются для выполнения следующих работ:
-
Разработке выемок и полувыемок на косогорах.
-
Разработке неглубоких выемок на горизонтальных участках местности с перемещением породы в отвал.
-
Сооружение насыпей с перемещением породы из резерва
-
Выравнивание рельефа местности при строительстве дорог.
-
Зачистки экскаваторных уступов.
-
Планировки породы в отвалах.
-
Засыпки рвов, ям и канав.
-
Планировки строительных и аэродромных площадок.
-
Расчистки площадей от камней, пней, леса, снега и т.д.
В качестве базовых тягачей используются гусеничные тракторы мощностью от 120 до 600 л.с., реже колесные тягачи мощностью от 160 до 800 л.с.
В зависимости от условий работы, мощности и типа бульдозера заполнение отвала производиться на скоростях 2,5…8,0 км/час для гусеничного и 3,5…10 км/час для колесного перемещения грунта соответственно на скоростях 4…10 и 6…12 км/час, холостой ход на скоростях 8…12 и 10…20 км/час.
6.1. Бульдозерное оборудование.
-
Отвал;
-
Толкающие брусья;
-
Подкосы;
-
Механизм подъема и опускания отвала;
Толкающие брусья изготавливаются в виде балок коробчастого или круглого сечения.
На одном конце брусьев шарнирно крепится отвал. Второй конец шарнирно соединяется с рамой гусениц или ходовой рамой машины.
Подкосы служат для изменения угла установки отвала в вертикальной плоскости, обычно на угол до 20 градусов.
Подкосы выполняются в виде:
-
труб постоянной длины с проушинами на обеих концах для соединения с отвалом и напорной балкой. Изменение угла наклона осуществляется за счет перестановки подноса в регулировочных отверстиях балки;
-
труб с правой и левой резьбой на концах, навинчивающихся на винтовые стерпони, укрепленные в шарнирах отвала и балки;
-
гидроцилиндров. В последних двух случаях изменение угла установки отвала в вертикальной плоскости осуществляется за счет изменения длины подкосов.
Механизм подъема и опускания отвала может быть :
- канатный,
- гидравлический,
Канатный механизм применяется в настоящее время редко, в основном для машин большой мощности, работающих в условиях низких температур. Внедрение отвала в грунт осуществляется у таких машин за счет только веса отвала. Поэтому для эффективной работы вес таких отвалов должен быть значительным.
Гидравлический механизм подъема выполняется в виде 2х гидроцилиндров. Нашел в настоящее время широкое применение.
Он позволяет обеспечить значительные напорные усилия отвала на грунт (до 0,5 от веса трактора).
Отвал представляет собой сварную конструкцию из листовой стали.
В зависимости от условий работы отвалы имеют следующие формы: Прямой отвал имеет прямую образующую, небольшие изогнутые боковые щитки и боковые ножи, уменьшающие износ щитков. Ножи отвала съемные и состоят из небольших частей. Применяется для разработки крепких грунтов. Масса отвала 20…22% от массы трактора.
Универсальный отвал аналогичен по конструкции прямому, только немного шире и ниже. Этот отвал еще называется поворотным и может быть установлен на угол к оси машины в плане.
Применяется для планировочных работ. Отвал пригоден только для гусеничных тягачей, так как колесные тягачи не приспособлены к восприятию сильных боковых нагрузок.
Масса близка к массе прямого отвала.
Сферичный отвал имеет криволинейную образующую. Изогнутая форма отвала обеспечивает косое резание и несколько уменьшает сопротивление перемещения отвала на 10-12 градусов.
Такой отвал также перемещает большой объем чем прямой отвал (на 20-25%).
Применяется для разработки легких и средних грунтов при значительной длине транспортировки.
Масса отвала на 10% больше прямой.
Отвалы с рыхлящими боковыми зубъями.
Устанавливается на мощных тягачах с установленной мощностью не менее 250 л.с. Отвал обеспечивает рыхление и перемещение грунта. Боковые зубья могут опускаться ниже уровня ножа отвала на 20…30 см. Размеры такие, как и у прямого отвала.
Применяется для разработки очень крепких грунтов при небольшой длине транспортировки (зубья при транспортировке поднимаются).
Короткий прямой отвал имеет длину короче прямого и снабжен амортизатором.
Предназначен для выполнения земляных работ и в качестве толкача скреперов при заполнении последних грунтом.
Масса отвала 17…18% от массы гусеничного трактора.
Геометрия отвала
нож передний мост отвала нижняя коробка жосткости верхняя коробка жесткости козырек тыльная сторона отвала
Геометрия отвала характеризуется следующими параметрами:
В- ширина отвала
Н- высота
Н1- высота козырька
а- длина прямого участка отвала
δ- угол резания
ß-угол заострения
- задний угол
φ- угол захвата
R-радиус кривизны поверхности отвала
-угол опрокидывания
ε-угол наклона отвала
Ширина отвала. Минимальная ширина отвала выбирается так, что бы отвал, повернутый на минимальный угол, перекрывал габариты базовой машины по ширине не менее чем на 100 мм с каждой стороны.
При соблюдении этого условия возможна работа бульдозера трансшейным способом и по одному следу.
Ширина отвала принимается равной:
- для тяжелых условий
- для легких условий
Н- высота отвала;
А- ширина гусеничного хода или можно принимать
В=0,6;
N- мощность тягача, л.с.
Высота отвала для бульдозеров неповоротным отвалом принимается равной:
Для тяжелых условий работы :
Для легких условий работы :
Поворотные отвалы на 15…20 % ниже неповоротных и на 20…30 % шире.
Высота козырька принимается равной
Угол резания δ сказывает большое влияние на энергоемкость процесса резания. С уменьшением δ энергоемкость резания уменьшается. Рекомендуется принимать δ:
- неповоротного отвала δ=55º
- для поворотного отвала δ=50-55º
При δ меньше 50º прочность режущей кромки получается недостаточной. Задний угол по условиям работы бульдозера траншейным способом должен быть не менее углов подъема и спуска (углов образуемых поверхностью земляного откоса с горизонтом)
Рекомендуется принимать задний угол =30…35º. Угол заострения ß может быть определен из соотношения ß= δ-.
Угол захвата =45…50º.
Угол опрокидывания выбирается таким образом, что бы исключить возможность пересыпания груза через отвал. Обычно значение этих углов принимаются:
-
для неповоротных отвалов – 70-75º
-
для поворотных отвалов – 65-75º
Радиус кривизны поверхности отвала
R приближенно может быть принят равным:
- для неповоротных отвалов
R=Н
- для поворотних отвалов
R=0,8Н
Ширина ножа обычно равна
а= (0,12…0,15)Н
Угол наклона отвала принимается ε обычно равным 75º.
Угол установки козырька принимаются равным 90…100º для обоих типов отвалов.
6.2. Основные параметры бульдозера
Значение основных параметров гусеничных бульдозеров с двигателем мощностью от 25 до 310 л.с. могут быть определены по этим эмпирическим формулам:
1. Номинальное тяговое усилие, кгс
кгс
где N – мощность трактора, л.с.
2. Полный вес
кг
3.Вес рабочего оборудования
кг
4. Наибольший подъем отвала
Лекция 22.
6.3. Тяговый расчёт бульдозера
Общее сопротивление перемещению бульдозера при резании грунта:
,
где Рр – сила сопротивления резанию,
Ртр1 – сила трения ножа о грунт,
Рпр – сила сопротивления призмы волочению,
Рв – сила сопротивления движению, машины от перемещения грунта вверх по отвалу,
Рпер. б. – сила сопротивления бульдозера перемещению
Сила сопротивления резанию грунта:
, кгс,
где Кр – удельное сопротивление грунта резанию, даН/см2.
Значение Кр может быть принято:
- песок, супесь – Кр=0,10,3 даН/см2;
- суглинок, лёгкая глина – Кр=0,30,6 даН/см2;
- средняя глина, мягкий уголь – Кр=0,51,3 даН/см2;
- тяжёлая глина, уголь средней крепости – Кр=1,32,5 даН/см2;
- мягкий известняк, крепкий угол – Кр=3,05,5 даН/см2;
Значение «К» в формуле Н. Г. Домбровского (которая используется при определении сопротивления резанию ковшом экскаватора) в 1,52,0 раза больше «Кр». Это связано с тем, что «К» учитывает и сопротивления трения и перемещения грунтов ковша.
Сила трения ножа о грунт.
,
где f1 – коэффициент трения стали по грунту, f = 0,25÷1,0.
Pn – сила сопротивления внедрению лезвия отвала в грунт.
где Kв – удельное сопротивление внедрению лезвия в грунт, даН/см2.
Величина Kв>Kp , так как порода находится в условиях близкого к всестороннему сжатию. Для ориентировочных расчетов .
F – проекция площадки затупления лезвия отвала на плоскость резания, см2.
где -- линейный износ лезвия отвала, см
Сопротивление перемещения призмы волочения.
где V – объем призмы волочения, м3;
-- объемный вес породы, даН/ м3;
f2 – коэффициент внутреннего трения;
Между коэффициентом внутреннего трения f2 и коэффициентом трения стали по грунту f1 имеется зависимость (приближенная):
Для песка, гравия и растительного слоя f2 находится в пределах , а для сухой глины .
Объем призмы волочения можно определить по формуле:
Несвязные породы | Связные породы | ||
H/B | m | H/B | m |
0,15 | 1,10 | 0,15 | 0,70 |
0,30 | 1,15 | 0,30 | 0,80 |
0,35 | 1,20 | 0,35 | 0,85 |
0,40 | 1,30 | 0,40 | 0,90 |
0,45 | 1,50 | 0,45 | 0,95 |
Сопротивление Рпр можно определить по приближенной формуле:
, даН
V – объем призмы волочения, м3
Сопротивление движению машины от пермещения грунта вверх по отвалу:
,
где , a
Тогда выражение для Pв будет:
где Gпр – вес призмы волочения,
Ориентировочно сопротивление Рв можно определить так:
, даН
V – объем призмы волочения, м3.
Сила сопротивления бульдозера перемещена на подъем или под уклон равна:
G – вес бульдозера
- yгол наклона местности, град
- коэффициент сопротивления передвижению
Среднее значение коэффициента сцепления и коэффициента сопротивления передвижению колесных и гусеничных машин
Дорожные условия | Тип ходовой части | |||
пневмошины | гусеницы | |||
|
|
|
| |
1. Дороги с улучшенным покрытием |
0,015 |
0,7 |
0,06 |
- |
2. Улатанная сухая проселочная дорога |
0,03…0,05 |
0,6…0,9 |
0,06…0,07 |
0,9…1,1 |
3.Свежевзрыхленный грунт |
0,16 |
0,4 |
0,10 |
0,7 |
4. Песок сухой… | 0,20 | 0,3 | 0,15 | 0,4 |
5. Песок влажный… | 0,16 | 0,4 | 0,10 | - |
6. Снег… | 0,15 | 0,3 | 0,10 | 0,6 |
Полученное значение общего сопротивления может быть использовано для определения таких параметров:
-
Работоспособности машин при заданных параметрах стружки и скорости движения, для чего необходимо, чтобы было выполнено условие:
где сила тяги по сцеплению,
, даН
сцепной вес машины, даН
- коэффициент сцепления (таблица)
- сила тяги по мощности двигателя
, даН
N- мощность двигателя, л.с.
v- скорость машины, м/сек
- к.п.д. трансмиссии
2. Минимального значения сцепного веса машины:
даН
3. Минимальной мощности двигателя тягача:
л.с.
4. Скорость движения машины:
-
Максимальной толщины срезаемой стружки, для чего в начале находят:
При этом имеется в виду, что , что приведет к буксованию машины при , но машина не заглохнет.
Далее определяем толщину стружки С, как:
Ориентировочно значение мощности двигателя тягача бульдозера может быть принято:
, л.с.
6.4. Определение производительности бульдозера
Производительность бульдозера при резании и перемещении грунта определяется по формуле:
;
где V- объем грунта (в плотном теле перед отвалом)
m- коэффициент, определяется в зависимости от отношения Н/в и типа породы; равен 0,7…1,5.
коэффициент разрыхления грунта
коэффициент использования бульдозера во времени,
коэффициент, учитывающий влияние уклона местности, определяется по таблице:
Угол подъема, град | Угол наклона, град | ||
0…5 | 1,0…0,67 | 0…5 | 1,0…1,33 |
5…10 | 0,67…0,50 | 5…10 | 1,33…1,94 |
10…15 | 0,50…0,49 | 10…15 | 1,94…2,25 |
- | - | 15…20 | 2,25…2,68 |
производительность цикла, сек
сек
где длина пути резания, м
длина пути перемещения грунта (до 100м).
- скорость машины при резании грунта, м/сек;
- скорость машины при перемещении грунта, м/сек;
- скорость холостого хода бульдозера, м/сек;
Значения , , указаны выше.
- время необходимое на разворот машины, сек =10 сек
- время на опускание отвала, =10…12 сек
- время на переключение передач, =4…5 сек
Производительность бульдозера при планировочных работах определяется по формуле:
где длина планируемого участка, м;
- угол захвата отвала;
- число проходов по одному месту, =1…2;
рабочая скорость движения трактора, м/с;
м/сек
0,5- величина перекрытия проходов, м:
время на разворот трактора, сек,
Максимальная длина транспортировки грунта бульдозерами обычного исполнения не превышает 100 и 110 м (большее значение для мощных бульдозеров).
Наиболее эффективная работа бульдозера под уклон и в условиях, где грунт перемещается на расстояние 15…30 м в зависимости от ножа отвала, рода и состояния грунта.
При работе спаренных бульдозеров расстояние перемещения грунта может быть увеличено на 20…25%.
При работе с двух тракторов на один общий бульдозерный отвал резко увеличивается обьем перемещаемой породы (при N=400 л.с. каждый, объем грунта перед отвалом достигает 30м).
Техническая характеристика бульдозеров (СНГ)
-
Мощность двигателя, л.с. – 180…430
-
Ширина отвала, м – 3,2…4,5
-
Высота отвала, м – 1,2…1,65
-
Вес с навесным оборудованием, т – 14…25
-
Максимальная скорость, км/час – 11…40
-
Тяговое усилие, т – 8,6…22
Типы: Д-522, Д-581, Д-661, Д -384А.
Лекция 23
- Литература:
- Модуль 1. Классификация горных машин. Свойства горных пород. Бурильные машин
- Классификация горных машин для открытой разработки полезных ископаемых
- Физико-механические свойства горных пород
- 3.1 Краткая история развития буровой техники
- 3.2 Способы бурения горных пород
- 3.3. Новые методы бурения
- 3.4 Основы теории разрушения при различных способах бурения горных пород
- 3.4.1. Основы теории вращательного шнекового бурения режущим инструментом
- 3.5. Классификация бурильных машин.
- 3.6 Конструкция буровых станков
- 3.7. Вращатели буровых ставов
- 3.8. Механизмы подачи буровых станков
- 3.9. Буровой инструмент станков ударно-вращательного бурения
- 3.10. Буровой инструмент станков шнекового бурения.
- 3.11. Буровой инструмент станков шарошечного бурения
- 3.12. Инструмент станков огневого бурения
- 3.13. Вращательно-подающие механизмы (впм) буровых станков.
- 3.13.3. Вращательно-подающий механизм роторного типа
- 3.13.4. Впм станков шнекового и пневмоударного бурения
- 3.14.Ударные механизмы буровых станков
- 3.14.3. Расчет основных параметров пневмоударников
- 3.15. Ходовое оборудование буровых станков.
- 3.16 Привод буровых станков.
- 3.17. Определеине критичской и эксплуатационной скорости вращения шнека.
- 3.18. Определение расхода воздуха на продувку скважины.
- 3.19. Пылеулавливание и пылеподавление при шарошечном бурении.
- 3.19.3. Конструкция и принцип работы пылеулавливающей установки
- 3.20. Определение основных параметров буровых станков.
- 3.21. Техническая характеристика буровых станков.
- 3.22. Основные направления совершенствования буровых станков.
- Машины для зарядки и забойки скважин
- 4.1 Машины для зарядки скважин
- 4.2 Машины для забойки скважин.
- Модуль 2. Экскаваторы
- 5. Экскаваторы
- 5.1 Одноковшовые экскаваторы
- 5.2 Рабочее оборудование одноковшовых экскаваторов
- 5.3. Расчет мощности подъемного и напорного механизмов прямой лопаты
- 5.4. Расчет мощности тяговой и подъемной лебедок драглайна
- 5.5. Поворотная платформа
- 5.6. Определение момента инерции вращающихся частей одноковшовых экскаваторов и мощности двигателя поворота
- 5.7. Ходовое оборудование
- 5.7.8. Эксцентриковый механизм шагания
- 5.8. Тяговый расчет гусеничного хода
- 5.9. Механическое оборудование одноковшовых экскаваторов
- 5.10. Силовое оборудование одноковшовых экскаваторов
- 5.11. Механизмы и аппаратура управления
- 5.12. Статический расчет одноковшовых экскаваторов
- 5.13. Производительность одноковшовых экскаваторов
- 5.14. Область применения, техническая характеристика и направления развития одноковшовых экскаваторов
- 5.15. Вскрышные экскаваторы
- Многоковшовые экскаваторы
- Основные показатели роторных экскаваторов:
- Конструкция рабочего оборудования
- Роторы камерной конструкции
- Роторы бескамерной конструкции
- Роторы комбинированной (полукамерной) конструкции.
- Ковши роторных экскаваторов
- Привод роторов
- Роторные стрелы
- Опорно-поворотное устройство
- Транспортирующее оборудование (конвейеры)
- Ходовое оборудование роторных экскаваторов
- Рельсовое ходовое оборудование
- Гусеничное ходовое оборудование
- Шагающе-рельсовое ходовое оборудование
- 5.15.5. Определение основных параметров роторных экскаваторов
- 5.15.7. Определение производительности многоковшовых экскаваторов
- 5.16. Техобслуживание и ремонт экскаваторов
- 5.17. Правила т.Б. При работе на экскаваторах
- Модуль 3.Вспомогательные выемочно-транспортирующие машины. Гидромеханизация
- Вспомогательные выемочно-транспортирующие машины
- 6. Бульдозеры
- 7. Скреперы
- 8. Рыхлители
- 9. Одноковшовые погрузчики
- 10. Машины для гидромеханизации
- 10.1.1. Классификация гидромониторов
- 10.1.3. Структура и параметры струи гидромонитора
- 10.1.4. Гидравлический расчет гидромонитора.
- 10.1.6. Автоматизация гидромониторных установок
- 10.1.7. Техническая характеристика гидромониторов (самоходные)
- 10.2.1. Классификация драг
- 10.2.2. Конструктивная схема многочерпаковой драги
- 10.2.3. Принцип работы драги
- 10.2.4. Производительность драг
- 10.2.6. Эксплуатация драг
- 10.2.7. Техническая характеристика драг
- 10.3.1. Классификация землесосных снарядов
- 10.3.2. Конструкция землесосных снарядов
- 10.3.3. Расчет производительности
- 10.3.4. Автоматизация землесосных снарядов
- 10.3.5. Требования безопасности при гидромониторных и землесосных работах
- 10.3.6. Техническая характеристика некоторых типов земснарядов