Производительность бульдозеров и пути ее повышения

Техническую производительность бульдозеров на работах по рытью и перемещению грунта определяют по формуле:

  

где:    V- объем грунта в рыхлом теле, перемещаемого отвалом бульдозера, м3.

где
l и В - длина и высота отвала по хорде;
 - угол естественного откоса грунта, перемещаемого перед отвалом (  = 35° для сыпучих грунтов;   = 45° для связных грунтов нормальной влажности) ;
Кп-коэффициент, учитывающий потери грунта во время его перемещения. Кп= 1-тL, где
L- дальность перемещения в метрах; m = 0,04 для сухого песка и т=0,008-0,04 для связных грунтов (большие значения для сухих грунтов) ;
Кр-коэффициент разрыхления грунта (1,25-1,3);
t- продолжительность цикла, мин.
Продолжительность цикла подсчитывается так же, как и для скреперов. Но если холостой ход бульдозера совершается задним ходом трактора, исключается время на развороты и несколько увеличивается время на переключение механизмов управления (8-10 сек).

Резание грунта бульдозером производится при горизонтальном или наклонном на угол зарезания положении ножа. В первом случае нож срезает слой грунта всей длиной (за исключением срезки косогоров); во втором случае на первых проходах - только частью ножа, а на последующих - частью или всей длиной.
Отвал устанавливается: для перемещения грунта вперед - под углом захвата   ; для смещения в сторону перпендикулярно продольной оси - под углом захвата  .
Ширина захвата  , где l0 - длина отвала, участвующая в резании. При горизонтальном положении ножа отвала, l0 = ll - длина отвала. При наклонном положении отвала на угол зарезания   величина
где

  

где Cmax - максимальное заглубление конца отвала.
У бульдозеров с жестким креплением отвала к толкающей раме угол резания у остается постоянным при выполнении всех видов работ.

У бульдозеров с шарнирным креплением отвала к толкающей раме угол резания у можно изменять. В целях уменьшения сопротивления резанию разрабатывать тяжелые грунты следует при минимальном угле резания. Разравнивать насыпной грунт и вести разработку малосвязных и сыпучих грунтов нужно при максимальном угле резания. С увеличением угла резания верхняя часть отвала располагается выше над уровнем земли, поэтому объем грунта, перемещаемого впереди отвала, увеличивается.

В начале резания грунта на отвале нет, и все толкающее усилие можно расходовать только на резание и преодоление дополнительного усилия на перемещение тягача, которое вызывается весом оборудования бульдозера.
Площадь поперечного сечения снимаемой стружки в начале реза­ния при полном использовании тягового усилия тягача равна:



 см2,


где   Т-толкающее усилие тягача, равное усилию на крюке, кг;
W6-дополнительное сопротивление на перемещение тягача в кгс от веса оборудования бульдозера;
k-удельное сопротивление резанию грунта, кг/см2. При угле захвата    k=0,25-0,3 для грунтов I группы, 0,4-0,6 для грунтов II группы, 0,8-1,2 для грунтов III группы, 1-2 для грунтов IV группы; при  k меньше на 15-20% для каждой группы грунта;
gб- вес оборудования бульдозера, кг;
f-коэффициент сопротивления передвижению тягача (0,1+0,15);
i- уклон, на котором работает бульдозер; при работе под уклон ставится знак ( + ) в первом  члене   равенства и знак (-) во втором: при работе на    подъем ставится знак  (-)  в первом члене равенства и знак  ( + ) во втором
В процессе дальнейшего резания сопротивление копанию увеличивается за счет сопротивления подъему грунта Wn вверх по отвалу, со­противления перемещению грунта перед отвалом Wnp, а при угле захва­та  и сопротивления перемещению грунта WT вдоль отвала.
В конце резания, когда объем перемещаемого грунта, соответствует нормальному заполнению отвала, можно снимать стружку с площадью поперечного сечения, равной:
при установке отвала под углом   и угле зарезания

                                                   (239)
при   и   


      (240)         

  
Подставляя в равенства  (239) и  (240)  значение сил W6, Wa, Wnp и WT, получим соответственно



    (241)

                                  (242)    

 

где  gr- вес грунта, перемещенного отвалом;
f0 - коэффициент трения грунта по грунту (0,7-1,2);
  - коэффициент трения  металла по грунту (0,25-0,6);
  - угол резания.
Возможную толщину снимаемой стружки можно определить по зависимости:
при   и  


в начале резания                               (243)


в конце резания,                        

                

где l - длина отвала, см; при   и

в начале резания
вконце резания   (244)

Из приведенных зависимостей видно, что для эффективного исполь­зования мощности тягача в начальный момент резания нож нужно сразу заглублять на большую глубину. По мере накопления грунта на отвале и увеличения сопротивления его перемещению, чтобы не заглох двигатель, нож следует постепенно выглублять.

При работе в плотных грунтах нож отвала заглубляется очень медленно. Поэтому такие грунты рекомендуется предварительно разрыхлять рыхлителями или использовать задний ход для рыхления зубьями, специально установленными в тыльной стороне отвала бульдозера. При движении машины задним ходом зубья заглубляются в грунт и разрыхляют его, при движении вперед - благодаря своей шарнирной подвеске отклоняются назад, не нарушая нормального процесса резания ножом отвала.

Использование зубьев отвала бульдозера для рыхления грунта в определенных условиях повышает производительность труда до 30%.

Резание грунта выполняется на первой скорости, при возможности под уклон, когда толкающее усилие тягача позволяет вырезать стружку максимальной толщины.

Во время перемещения грунта значительная часть его теряется - смещается в сторону вдоль отвала. Величина этих потерь может достигать 1,5-2% находящегося впереди отвала грунта на каждый погонный метр перемещения. Чем больше скорость движения бульдозера при перемещении грунта, тем больше его потери. Поэтому грунт перемещают на первой скорости.

Чтобы сократить потери грунта, его следует транспортировать по возможности по одному и тому же следу. Образовавшиеся при первых проездах по бокам валики препятствуют потере грунта при последующих проходах.
Для сохранения высокой производительности при транспортировании грунта на большие расстояния его целесообразно перемещать по траншее или порциями: сначала на 20-25 м, затем еще на такое же расстояние, делая это несколько раз до места назначения.

Таким же образом выгодно перемещать грунт под откос. За несколько проходов его накапливают у края откоса, переваливая при каждом последующем проходе через ранее перемещенный грунт. Затем всю образовавшуюся кучу сталкивают вниз за один проход.

Объем перемещенного бульдозером грунта при разработке легких и перемещении разрыхленных грунтов может быть увеличен за счет крепления с боков отвала открылков. Производительность при этом повышается в 1,5-2 раза.
Открылки к отвалу крепятся болтами жестко или шарнирно. Шарнирное крепление открылков позволяет устанавливать их под разным углом наклона к отвалу и менять этим ширину захвата соответственно для разработки и перемещения легких грунтов, перемещения разрыхленных и разработки тяжелых грунтов.

Разгрузку грунта с отвала бульдозера можно вести тремя способами: быстрым подъемом отвала на большую высоту с оставлением грунта кучей; подъемом отвала на ходу на небольшую высоту с укладкой грунта слоями; сталкиванием грунта в яму, канал или под крутой откос. Способ разгрузки зависит от условий работы.

Холостой ход бульдозера к месту набора грунта может производиться передним и задним ходом и должен осуществляться на максимальной скорости движения, которая допускается условиями работы. Задним ходом холостой пробег целесообразно производить при перемещениях до 20-50 м.

Планировку площадок бульдозером ведут при приподнятом отвале на высоту, равную толщине необходимого слоя подсыпки, или на такую высоту, при которой объема срезаемого слоя грунта на возвышенностях достаточно для засыпки впадин. Окончательно грунт выравнивают движением бульдозера назад с отвалом, опущенным на грунт.
На планировочных работах техническую производительность бульдозера подсчитывают по формуле:



где    L- длина планируемого участка, м;
I- длина отвала, м;
  -угол захвата;
а- величина перекрытия проходов (0,3-0,5 м) ;
п- число проходов по одному месту;
v-средняя скорость движения бульдозера при планировке, м/ч;
t-время,  затрачиваемое  на поворот при  каждом  проходе (~10тс).