Строительные машины

Задача.

       Описать рабочий процесс, устройство и область  применения бульдозера заданного типа; определить: а) общее сопротивление движению бульдозера при разработке и перемещении грунта; б) тяговое усилие базового тягача бульдозера при резании грунта; в) запас тягового усилия (свободную силу тяги) тягача по сцепному весу и мощности; г) среднюю толщину срезаемого слоя грунта; д) длину участка набора грунта; е) продолжительность одного цикла бульдозера; ж) техническую производительность бульдозера при разработке и перемещении грунта.

       В графической части работы выполнить  принципиальную схему бульдозера с  обозначением основных узлов и указать  силы, действующие на бульдозер при  резании и перемещении грунта. 

 Дано:

Марка бульдозера ДЗ-109;

Базовый трактор Т-130.1.Г-1;

G_δ = 164.9 кН (вес бульдозера с трактором);

В = 4,12м (длина отвала);

Н = 1,14 м (высота отвала);

α = 60º (угол установки отвала в плане);

l_n = 90 м (дальность перемещения грунта);

β = 0º (угол поворота местности);

Тип отвала поворотный;

III категория грунта. 
 
 
 
 
 

Решение:

1. Бульдозер ДЗ-109 (тип отвала – поворотный, длина отвала 4,12 м, высота отвала 1,14 м, управление – гидравлическое, мощность 117,7 (160) л.с.), так называемый "террасер" – бульдозер, предназначен для разработки и перемещения грунтов I-IV категорий для резания террас на горных склонах. Отвал соединен с универсальной рамой с помощью шаровой опоры. Рама сферическими опорами закреплена на цапфах, приваренных к продольным балкам ходовых тележек трактора. Отвал с рамой закреплен толкателями с винтовыми раскосами. Регулирование углов резания и перекоса отвала осуществляется путем изменения длины раскосов механическим способом. Рабочий процесс бульдозера с поворотным отвалом состоит из операций, срезания стружки, перемещения грунта перед ним и разравнивания грунта. Срезанный грунт, поднимаясь вверх по отвалу, накапливается перед ним образуя валик, близкий по форме к треугольнику в поперечном сечении, называемый призмой волочения. При транспортировании грунта катет призмы, прилегающей к отвалу, может достигнуть   его   высоты.   После   этого   отвал   приподнимают прекращая тем самым процесс резания.

2. Зададимся недостающими характеристиками

Для трактора Т-130.1.Г-1:

       Р = 95 кВт (мощность двигателя);

       U₁ = 0,85 м/с (скорость движения вперед для 1-ой скорости);

       U₂ = 1,03 м/с (скорость движения вперед для 2-ой скорости);

       U₃ = 1,3 м/с (скорость движения вперед для 3-ий скорости);

       U₄ = 1,72 м/с (скорость движения вперед для 4-ой скорости);

       U_з = 0,8 – 2,2 м/с (скорость движения назад).

Для III категории грунтов:

       К_рез = 0,2 МПа (удельное сопротивление грунта резанию);

       К_p = 1,3 (коэффициент разрыхления грунта в призме);

       ρ = 1800 кг/м³ (плотность грунта);

       μ₁ = 0,4 (коэффициент трения грунта о грунт);

       y = 45º (угол естественного откоса грунта в движении);

       К_н = 0,85 (коэффициент наполнения геометрической призмы грунтом);

       μ₂ = 0,75 (коэффициент трения грунта по стали). 

3. Найдем  сопротивление волочению призмы грунта впереди отвала:

   , где

   В – длина отвала (В = 4,12 м);

   Н – высота отвала (Н = 1,14 м);

   α – угол поворота отвала в плане  относительно продольной оси трактора (α = 60º)

   ρ – плотность грунта (ρ = 1800 кг/м³);

   g – ускорение свободного падения (g = 9,81 м/с²);

   μ₁ – коэффициент трения грунта по грунту (μ₁ = 0,4);

   i – уклон пути, i = tg β, где β угол наклона местности (β = 0º); i = tg 0º = 0;

   y – угол естественного откоса грунта в движении (y = 45º). 
 
 

4. Найдем  сопротивление трению грунта по отвалу:

, где

δ –  угол резания грунта (δ = 50º);

μ₂ – коэффициент трения грунта по стали (μ₂ = 0,75); 
 

5. Найдем  сопротивление движению бульдозера с трактором:

, где 

G_δ – вес бульдозера с трактором (G_δ = 164,9 кН);

f – коэффициент сопротивления движению транспорта по фунту (f = 0,15). 
 

6. Найдем  тяговое усилие, развиваемое трактором  при резании грунта:

, где 

F₀ – окружное усилие на ведущей звездочке гусеничного движения;

Р_дв. – мощность двигателя трактора (Р_дв. = 95 кВт);

η_м – КПД механизма передвижения трактора (η_м = 0,85);

U_p – рабочая скорость движения трактора (U_p = 0,85 м/с на 1-ой скорости). 
 

7. Найдем  оценочную силу тяги:

, где 

Ψ –  коэффициент сцепления движения с опорной поверхностью (ψ = 0,7). 
 

8. Находим свободную  силу тяги (запас тягового усилия):

по сцепному весу: 
 
 

по мощности: 
 
 
 

       

9. В качестве процесса резания, когда всё тяговое  усилие трактора расходуется только на резание грунта и перемещение  бульдозера, максимальная толщина h₁ срезаемого слоя грунта составляет:

, где 

К_рез. – удельное сопротивление грунта резанию (К_рез. = 0,2 МПа). 
 

       

10. В конце  набора грунта, когда на бульдозер  действует полное сопротивление  движению, толщина срезанного слоя h₂ будет минимальной:

 
 
 

11. Средняя толщина срезанного слоя:

 
 
 

12. Найдем  сопротивление грунта резанию:

, где

h – средняя толщина срезанного слоя грунта (h = 0,045 м). 
 

13. Находим полное сопротивление движению бульдозера

 
 
 
---
 
       

14. Бульдозер находится в движении без пробуксовывания  при условии, что сцепная сила тяги F_сц. Больше окружного усилия F₀ на ведущей звездочке движителя и больше общего сопротивления передвижению F_Σ

 
 
 

15. Найдем  объем грунта в призме волочения:

, где 

К_н – коэффициент наполнения геометрического объема призмы волочения грунтом (К_н = 0,85);

К_Р – коэффициент разрыхления грунта в призме (К_р = 1,3). 
 

16. Найдем  длину участка набора грунта:

 
 
 

17. Находим продолжительность одного рабочего цикла:

, где

t₁ – продолжительность набора грунта ();

t₂ – продолжительность перемещения грунта ();

t₃ – продолжительность движения бульдозера задним ходом (_);

t₄ – продолжительность переключения передач в течении цикла (t_ц = 15 с).

здесь l_р, l_n и l_з = l_р + l_n – длины соответственно участков набора грунта, перемещения грунта и обратного (заднего) хода бульдозера 
 

18. Найдем  техническую производительность бульдозера:

, где 

К_п   –   коэффициент,    учитывающий    потери    грунта     при    перемещении,  К_п = 1 – 0,005 l_n = 1 – 0,005 • 90 = 0,55, где l_n – дальность перемещения грунта (l_n = 90 м)

n – число циклов за час работы; n = 3600/T_ц. = 3600/171,836 = 21 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Бульдозер с поворотным отвалом.

 

       Отвал может быть установлен в плане  под углом ? в обе стороны от продольной оси машины и под прямым углом к ней. Для установки  отвала в три положения (прямое, правое и левое) на верхней полке каждой полурамы установлены по три опорных  кронштейна 6, в которых шарнирно крепятся толкатели. На скошенной части  полурам установлены кронштейны 9 для крепления гидроцилиндров 3 подъема-опускания отвала. У некоторых  моделей бульдозеров изменение  угла поворота отвала в плане и  регулировка угла перекоса отвала осуществляются с помощью гидроцилиндров. 

       Вопросы:

       83. Как устроены, работают и где применяются автопогрузчики? Приведите схему грузоподъёмника.

       107. Изложите основные классификации  и индексации одноковшовых строительных  экскаваторов?

       159. Какие электрические ручные машины  применяют для обработки дерева? Приведите схемы.  

       Ответы  на вопросы: 

    Вопрос  №83.

    Автопогрузчики  применяются для перемещения  и. складирования разнообразных  материалов на строительных площадках  и предприятиях строительной индустрии. Автопогрузчиком можно захватить  и поднять груз, отвести его  на необходимое расстояние и уложить  в заданном положении на складе или  погрузить в кузов транспортной машины. В качестве привода используют двигатели внутреннего сгорания и электродвигатели, обычно работающие от аккумуляторов.

    Для работы со штучными грузами автопогрузчик  вооружается вилочными подхватами, безблочной стрелой, штырем для перевозки  коротких труб, захватом для перевозки  бревен и других длинномерных материалов, рычажной стрелой, а также ковшом для работы с сыпучими и тестообразными материалами.

    Грузоподъемность  автопогрузчиков от 3 до 10 т. Высота подъема при вооружении вилочным подхватом — 4—4,5 м и при вооружении стрелой — до 7 м. Скорость передвижения по усовершенствованному покрытию до 40 км/ч (без груза).

    Ходовое устройство автопогрузчиков выполняется  обычно из узлов и .деталей серийных автомобилей: двигателя 4 , коробки скоростей , колес , рулевого управления , карданных  валов , радиатора  и т. д.

    

    В отличие от автомобилей задний мост 2 со сдвоенными пневмоколесами устанавливается  спереди автопогрузчика, так как  передняя часть автопогрузчика нагружается  значительно больше, чем задняя, весом подъемного устройства и поднимаемого груза. Двигатель и управляемые  колеса с осью 6 устанавливаются  сзади.

    Грузоподъемное  устройство состоит из, основной рамы 9, шарнирно закрепленной на ходовой  раме автопогрузчика, по направляющим которой перемещается подъемная  рама 12 под воздействием гидроцилиндра 11. На перекладине подъемной рамы установлены звездочки 8, через которые  перекинуты грузовые цепи 7, прикрепленные  к основной раме. Также на подъёмной  раме расположена  грузовая каретка 13 на которую крепится навесное оборудование 1.