2.3 Тяговый расчет и определение производительности
бульдозера.
Задание: записать условия движения бульдозера без буксования, рассчитать силу тяги, развиваемую двигателем трактора, определить силу тяги по сцеплению, определить величины сопротивлений при резании и транспортировании грунта бульдозером, оснащенным неповоротным отвалом с учетом уклона местности, проверить выполнение условий движения и определить эксплуатационную сменную производительность бульдозера. Исходные данные для расчета приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1
№ вари- анта Грунт Базовая машина Ширина отвала, м
Высота отвала, м
Глубина резания, мм
Уклон местности , рад Масса бульдозера, кг
Примечание
7 Щебень ДТ-
75МЛ 2,52 0,80 15 + 0,06 7080
Ɩр= 7 м
Ɩтр=40 м
Ɩх.х=45 м
∆=10 мм

Проверяем условие движения бульдозера без буксования:
Рт>∑Рi; Рсц>∑Рi ,
где Рт – тяговое усилие, развиваемое двигателем трактора, Н; Рсц – сила тяги по сцеплению бульдозера, Н; ∑Рi – сумма сопротивлений передвижению бульдозера, возникающих в случае лобового резания и транспортирования грунта отвалом бульдозера по горизонтальной поверхности, Н.
Тяговое усилие, развиваемое двигателем трактора, Н:
Рт=3600Nνη=3600·665,3·0,8=35864,15 Н=35,86 кН ,
где: N=66 кВт – эффективная мощность двигателя (таблица 4.3); ν=5,3 км/ч – скорость машины на низших передачах (первой или второй), (принимается по таблице 4.3);
η – КПД привода машины (η= 0,75… 0,85).
Технические характеристики базовых тракторов приведены в таблице 4.3.
Сила тяги по сцеплению, Н:
Рсц=Gсц·φс=69384·0,6=41630,4 Н=41,63 кН ,
где: Gсц – сцепной вес бульдозера, Н;
φс=0,6 – коэффициент сцепления движителей с
грунтом (таблица 4.2),
HB=0,802,52=0,126.
Gсц=mб·g=7080·9,8=69384 Н.
mб=7080 кг – масса бульдозера (таблица 4.1);
g=9,8 м/с2 – ускорение свободного падения.
Таблица 4.2
Вид грунта ƒ
φс
kпр при Н/В

0,15 0,30 0,35 0,40 0,45
Связный Несвязный 0,06…0,07 0,10…0,12 0,8…0,9 0,5…0,7 0,70 1,15 0,80 1,20 0,85 1,25 0,90 1,30 0,95 1,50

Сумма сопротивлений передвижению бульдозера, Н:
∑Рi=Р1+Р2+Р3+Р4+Р5 .

Показатели ДТ ДТ-75МЛ Т-4А Т-100М3 Т-180 Т-130 ДЭТ-250 Т-150К Т-330
Мощность двигателя, кВт
Тяговый класс, кН 70

30 66

30 100

40 74

100 118

100 130

150 220

250 120

30 250

350
Скорость передвижения: вперед

назад

3,26… 11,5

4,05… 8,54

5,3;5,91;
6,58;7,31;
8,16;9,05;
11,18

4,54

3,74;4,03;
4,66;5,2;
6,35;7,37;
8,53;9,52

4,96;5,47;
6,34;7,04

2,36; 3,78;
4,51;6,45;
10,15

2,79;4,46;
5,34,7,16

3,7;4,4;
5,13;6,1;
7,44;8,87;
10,27;12,2

3,56;4,96;
7,14;9,9

2,86;5,06;6,9;9,46;
13,09

3,21…8,19

рабочая
2,3…15
транспор тная
3,5…24,5

то же

8,53;0,8;
11,40;13,38;18,55
0…14,6

24,9;29,12

0…3,5
0…6,4
0…13

2,9… 10,8
Габаритные размеры, мм:
длина
ширина
высота

30754
1740
2273

3600
1840
2300

4475
1952
2568

4313
2640
3059

4390
2475
3080

5800
2740
2800

6236
3160
3180

5885
2220
2825

6045
3170
3820
Масса трактора, т
5,6 5,9 8 12,1 14 14,35 25 7,4 39,8
Таблица 4.3

Сопротивление грунта резанию, Н:
P1=kуд·F·106=0,09·0,0378· 106=3402 Н ,
где kуд= 0,09 – удельное сопротивление грунта резанию, МПа (для II группы грунтов).
Площадь поперечного сечения срезаемой стружки, м2:
F=B·h=2,52·0,015=0,0378 м2,
где: B=2,52 м – ширина отвала (таблица 4.1);
h=15 мм=0,015 м – глубина резания (таблица 4.1).
Сопротивление перемещению призмы волочения грунта перед отвалом бульдозера, Н:
P2=Vпр·γμ1kр·103=0,701·1,8·0,921,2·103=967,38 Н ,
где: Vпр – объем призмы волочения, м3;
γ=1,80 – плотность грунта, т/м3 (см. таблицу 4.4);
μ1=0,92 – коэффициент трения грунта о грунт (см. таблицу 4.4);
kр=1,2 – коэффициент разрыхления грунта (см. таблицу 4.4).

Vпр=B·H22·kпр=2,52·0,822·1,15=0,701 м3,
где: H=0,8 – высота отвала (таблица 4.1);
HB=0,802,52=0,126.
kпр=1,15 – коэффициент, характеризующий грунт и геометрические размеры отвала (см. таблицу 4.2).
Сопротивление перемещению грунта вверх по отвалу, Н:
P3=Vпр·μ2γkрcos2α·103=0,701·0,52·1,81,2cos240·103=
=321 Н .
где: μ2=0,52 – коэффициент трения грунта о поверхность отвала (см. таблицу 4.4);
α – угол резания, град, (α= 35…50°).
Сопротивление передвижению трактора, Н:
P4=Gбf±i=69384·0,11+0,06=11795,28 Н ,
где: f=0,11 – коэффициент сопротивления перемещению
движителя (см. таблицу 4.2);
i=+ 0,06 – уклон местности, рад. (см. таблицу 4.1).
Сила тяжести от веса бульдозера, Н:
Gб=mб·g=7080·9,8=69384 Н .

Таблица 4.4
Грунт Группа грунта Плотность грунта, т/м3 kр
μ1
μ2
Песок
Супесь
Растительный
грунт
Гравий 80…90 мм
Легкий суглинок
с включениями
щебня
Тяжелый
суглинок
Щебень более 80 мм
Мягкая глина
Сухой грунт I
I

I
I

П

III
II
III
Ш
1,50
1,65

1,20
1,75

1,75

1,90
1,80
1,95
1,30 1,1
1,2

1,15
1,15

1,2

1,3
1,2
1,2
1,1 0,53..0,62
0,53..0,62

0,53…0,70
0,70..0,84

0,84..1,20

0,84..1,20
0,84..1,00
0,84..1,20
0,53..0,70 0,27..0,60
0,27..0,60

0.30..0,42
0,40..0,65

0,50..0,70

0,50..0,70
0,34..0,70
0.50..0,70
0,30..0,42

Сопротивление, возникающее на площадке затупления, Н:
P5=Pуд·B·∆=600·2,52·0,01=15,12 Н ,
где: Pуд=600 Па – удельное сопротивление от затупления режущей
кромки отвала, зависящее от ширины площадки
затупления и группы грунта(таблица 4.5);
∆=10 мм – ширина площадки затупления (таблица 4.1).
Таблица 4.5
Ширина площадки затупления, мм Группа грунта

I II III
5
10
15 60…120
250..400
450..700 150…250
500…700
600…1000
400…550
800…1000
1100…1300

Пользуясь неравенством, записанным выше, проверяем, соблюдается ли условие движения бульдозера без буксования:
Рт=40 кН>∑Рi; Рсц>∑Рi
∑Рi=Р1+Р2+Р3+Р4+Р5=3402+967,38+321+11795,28+15,12==16500,78 Н=16,5 кН
Рт=30 кН>∑Рi=16,5 кН – условие выполняется.
Рсц=41,63 кН>∑Рi=16,5 кН – условие выполняется.
Эксплуатационная сменная производительность бульдозера:
Пэ.см=3600Tц·kрVпр.·kэ·kу·nч.р=
=3600182,61·1,2·0,701·0,77·0,643·8=45,61 м3/см,
где: Tц – время цикла работы бульдозера, с;
kэ– коэффициент эксплуатационных потерь времени при работе
бульдозера (kэ= 0,75…0,8);
kу=0,643 – коэффициент, учитывающий влияние величины
уклона на производительность (таблица 4.6),
nч.р – количество часов работы бульдозера в смену (nч.р= 8 ч).
Таблица 4.6
Величина
уклона,
рад. -0,15 -0,05 0 + 0,05 +0,15

2,25 1,35 1,00 0,67 0,40

Продолжительность рабочего цикла бульдозера, с:
Tц=3,6Ɩрνр+Ɩтрνтр+Ɩх.хνх.х+2tп.п+tпов+tо.= ,
=3,675,3+405,3+454,54+245+11+1,5=182,61 с.
где: Ɩр=7 м, Ɩтр=40 м, Ɩх.х=45 м – соответственно пути резания,
транспортирования и холостого хода (таблица 4.1);
νр=5,3, νтр=5,3, νх.х=4,54 – соответственно скорости
движения бульдозера при резании, перемещении (транспортировании) грунта и холостого (обратного) хода, км/ч;
tп.п – время, затрачиваемое на переключение передач ма
шинистом бульдозера, с, (tп.п= 40…50);
tпов – время, затрачиваемое на повороты, с, (tпов= 10… 12);
tо. – время, затрачиваемое на опускание отвала, с, (tо.= 1 …2).
Скорости по операциям рабочего цикла составляют: при резании νр= 2,5…5,0 км/ч;
при транспортировании νтр= 2,5…5,0 км/ч;
при холостом ходе νх.х= 5,8…8,0 км/ч.
При расчете производительности скорости выбираются с учетом вышеизложенных рекомендаций по таблице 4.3.
Результаты проведенных расчетов заносятся в таблицу 4.7.
Таблица 4.7
№ Параметр Значение
1 Сила тяги по сцеплению, кН 41,63
2 Сила тяги, развиваемая двигателем, кН 30
3 Общее сопротивление перемещению бульдозера,
кН 16,5
4 Сопротивление грунта резанию, Н 3402
5 Сопротивление перемещению призмы волочения
перед отвалом, Н 967,38
6 Сопротивление перемещению грунта вверх по
отвалу, Н 321
7 Сопротивление перекатыванию движителя
бульдозера, Н 11795
8 Сопротивление, возникающее на площадке
затупления, Н 15,12
9 Объем призмы волочения, м3 0,701
10 Заключение о возможности движения бульдозера
без буксования Движе- ние
возмож-
но
11 Продолжительность цикла работы бульдозера, с
182,61
12 Принятые скорости по операциям рабочего цикла
бульдозера, км/ч:
при резании грунта
при транспортировании грунта
при холостом ходе

5,3
5,3
4,54
13 Эксплуатационная сменная производительность
бульдозера, м3/см 45,61

Список использованной литературы
1. А.В. Раннев, Строительные машины, «Машиностроение», 1976
2. Н.Г. Домбровский, Строительные машины, Учебник для вузов,
«Машиностроение», 1976
3. Л.А. Гоберман, Основы теории расчета и проектирования
строительных и дорожных машин, Учебник для техникумов,
«Машиностроение», 1988

2 3 Тяговый расчет и определение производительности бульдозера