При перемещении грунта

Цель работы: изучить влияние положения отвала на тяговую способность машины и найти оптимальное положение отвала при перемещении грунта.

Общие сведения о перемещении грунта бульдозерами

При подготовке территории под строительство объектов (инженерных сооружений) возникает необходи­мость в разработке и перемещении грунта на строительной площадке.

Для этой цели применяются различные землеройно-транспортные машины, в том числе и бульдозеры. По расположению отвала относительно оси движения бульдозеры делятся с поворотным отвалом (универсальные) и с неповоротным отвалом (рис. 13).

Отвал неповоротного бульдозера (см.рис. 13, б) крепится шарнирно к толкающему устройству в виде двух толкающих брусьев коробчатого сечения, задние концы которых соединены шарнирно с балками ходового устройства базовой машины.

Отвал поворотного бульдозера (см. рис. 13, а) монтируется на универсальной толкающей раме, на которой вместо отвала может быть установлено различное сменное оборудование с гидравлическим управлением. Поворотный отвал соединен с толкающей рамой посредством центрального шарового шарнира и двух боковых толкателей, обеспечивающих различное положение отвала в плане относительно базовой машины. При продольном движении бульдозера с повернутым в плане отвалом грунт перемещается вбок по отвалу.

Способность поворотных бульдозеров перемещать грунт в сторону определяет их широкое использование при засыпке каналов, рвов, траншей коммуникаций и т. п.

Система управления обеспечивает поворот отвала в плане (у поворотных бульдозеров) гидроцилиндрами, поперечный двусторонний перекос (до 12°) отвала в вертикальной плоскости (см.рис. 13, в), регулировку угла резания ножей отвала (среднее значение 55°) путем поворота (наклона) отвала гидроцилиндрами (см. рис. 13, а) вперед и назад относительно толкающего устройства. Положение отвала бульдозера будет влиять на тяговую способность базовой машины.

Для определения теоретического значения тягового усилия расчет ведется в следующем порядке.

Определяем суммарную величину сопротивлений W _о, возникающих при копании грунта:

W_о = W₁ + W₂ + W₃ + W₄ + W₅ + W₆

где W ₁ – сопротивление возникающее при резании грунта;

W ₁ = k ₁ · B · h, кН,

здесь k ₁ – коэффициент сопротивления грунта резанию, кН/м²;

B – ширина ножа, м;

h – глубина резания, м.

Величину сопротивления W ₂, W ₃, W ₄ определяем для различных значений угла α (90°, 75°, 60°, 45°, 30°).

W ₂ – сопротивление от перемещения грунта впереди отвала, кН:

W ₂ = G·μ ₂ = H ·B²· γ _о ·µ₂·g sin α / tgφ,

где H – высота ножа, м;

γ _о – объемная масса грунта, т/ м ³;

µ₂ – коэффициент трения грунта о грунт, µ₂ = 0, 8–1, 0;

α - угол установки отвала в плане;

φ - угол внутреннего трения грунта;

g - ускорение силы тяжести, м /с².

W ₃ - сопротивление, возникающее от перемещения грунта вдоль по отвалу:

W ₃ = кН,

где µ ₁ - коэффициент трения грунта по стали, µ₁ = 0, 5 – 0, 6;

W ₄ - сопротивление, возникающее при перемещении материала вверх по отвалу:

W ₄ =, кН,

здесь – угол резания.

W₅ – сопротивление перемещению машины:

W ₅ = G _м (f + i),

где G _м - сила тяжести машины, кН;

f – коэффициент сопротивления качению;

i - уклон местности.

W ₆ - сопротивление сил инерции при трогании с места, кН

W ₆ = .

Рис. 13. Основные параметры бульдозеров: а – с поворотным отвалом; б – с неповоротным отвалом; в – поперечный перекос отвала

Считая, что при трогании с места движение машины происходит равноускоренно, величина сопротивления сил инерции при трогании с места может быть вычислена по формуле:

W ₆ = , кН;

где g – ускорение силы тяжести, м /с²;

v – скорость машины, м/с;

t – время разгона, t = 5–15 c.

Устанавливаем, на какой передаче может двигаться машина, исходя из условия:

P _{сц о} ,

здесь Р _сц – сила тяги по сцеплению движителя с грунтом, которая определяется по формуле

Р _сц =,

где – тяжести машины, приходящаяся на ведущие колеса;

– коэффициент сцепления.

Учитывая то обстоятельство, что в строительстве оснований и покрытий широкое распространение получили автогрейдеры, то величина силы тяги может быть определена по следующей зависимости:

,

здесь – сила тяжести машины, – коэффициент, зависящий от колесной формулы машины.

Сила тяги на ведущих колесах определяется по формуле

= ,

где N - номинальная мощность двигателя машины, кВт;

η - механический кпд;

v - скорость движения маши­ны, м/с.

Отсюда скорость движения машины будет равна:.

Задачи лабораторной работы: получить расчетное тяговое усилие по заданным параметрам; определить экспериментальное значение тягового усилия для заданных условий; определить оптимальное положение отвала при копании грунта.

Используемое оборудование и приборы: грунтовой канал; тензометрическая тележка; модель отвала бульдозера; измерительная аппаратура; набор инструментов.

Порядок выполнения работы

1. Рассчитать теоретическое значение тягового усилия.

2. Проверить и протарировать измерительную аппаратуру.

3. Разровнять грунт в канале и уплотнить до заданного значения.

4. Определить усилия, необходимые для перемещения ходовой тележки без рабочего оборудования (холостой ход).

5. Определить сопротивление движению тележки при различной установке отвала в плане.

После каждого замера грунт разравнять и уплотнить. Степень уплотнения грунта должна быть одинаковой. Количество замеров при одном и том же положении отвала должно быть не менее трех. Полученные величины заносятся в табл. 10.

Таблица 10