Составление уравнения тягового баланса

Уравнение тягового баланса для бульдозера имеет вид

				, кН,	(3)
	где		- сопротивление перемещению бульдозера, кН;
		- сопротивление грунта резанию, кН;
		- сопротивление перемещению призмы волочения, кН;
		- сопротивление от трения грунта перед отвалом, кН.

Определить составляющие уравнения тягового баланса.
  Сопротивление перемещению бульдозера

				, кН,	(4)
	где f		- коэффициент сопротивления перемещению бульдозера (для гусеничных бульдозеров при движении по свежесрезанному грунту f= 0,06...0,1, для бульдозеров на базе пневмоколесных тягачей f=0,08...0,15);
	i	- уклон местности (при работе под уклон, см. табл. 1, принимается со знаком минус, при работе на подъем - со знаком плюс).

Сопротивление грунта резанию

				, кН,	(5)
	где В		- ширина отвала, м (данные из табл. 2);
	R	- удельное сопротивление резанию, кН/м^2 (табл. 3).

Глубина резания может изменяться от до (см.рис.3),  принимается равным 0,1 м, берется из табл. 2.

Средняя глубина резания определяется как

, м,

(6)

Рис. 3. Схема копания грунта бульдозером:
а - действительная; б – расчетная

Сопротивление перемещению призмы волочения определяется из выражения

						, кН,		(7)
	где			- объем призмы волочения, м^3;
							, м^3,		(8)
	где Н				- высота отвала бульдозера (табл. 2), м;
	φ1	- угол естественного откоса грунта в движении (φ1 =20...50° - меньшее число для сыпучих грунтов, большее - для связных);
		- коэффициент разрыхления грунта (табл. 3);
			- поправочный коэффициент к объему призмы волочения, зависящий от соотношения высоты и ширины отвала, а также физико-механических характеристик разрабатываемого грунта (см. табл. 4);
		- объемная масса грунта, т/м^3 (табл. 3);
		- коэффициент трения грунта по грунту ( = 0,4... 0,8 возрастает с уменьшением связности).

Таблица 2

Технические характеристики бульдозеров

№ п.п.	Марка бульдозера	Тип трансмиссии / шасси	Номин. мощн. двигат. тракто-ра, кВт	Скорости движения на различных передачах без нагрузки, м/с			Ширина отва-ла, В, м	Высота отвала, Н, м	Экспл. масса трак-тора, т	Масса буль-дозер-ного обору-дова-ния, т	Макси-маль- ная глубина опуска-ния отвала, м	Тип отва- ла
				I	II	Обрат-ный ход
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
1	D3G XL	гидромех/гус.	52	0,2	3,2	2,4	2,46	0,94	6,34	1,01	0,55	Пр.
2	D4G XL	гидромех/гус.	60	0,22	3,6	2,6	2,67	1,03	6,74	1,11	0,57	Пр.
3	ДЗ-42Г	мех./гус.	66	1,4	1,47	1,6	2,56	0,80	5,84	1,07	0,20	Пр.
4	D5G XL	гидромех/гус.	67,1	0,26	4,1	2,9	2,69	1,10	7,67	1,25	0,63	Пр.
5	D5N XL	мех./гус.	86	0,3	5,4	3,8	3,08	1,11	10,89	1,93	0,43	Пов
6	ДЗ-101А	мех./гус.	95,5	0,97	1,14	0,9÷1,0	2,80	0,99	8,45	1,70	0,35	Пр.
7	D6N LGP	мех./гус.	104	0,33	5,8	4,0	4,08	1,03	14,11	2,82	0,43	Пр.
8	Четра Т9	гидромех/гус.	110	0,38	6,9	5,0	3,16	1,27	15,23	2,12	0,50	п/сф.
9	ДЗ-109Б	мех./гус.	118	0,89	1,06	1,78	4.12	1,00	14,03	2,25	0,54	Пов
10	ДЗ-110	мех./гус.	118	0,89	1,06	1,66	3,22	1,15	13,80	2,50	0,50	Пр.
Продолжение таблицы 3
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
11	D6R	мех./гус.	123	0,38	6,6	4,9	4,16	1,03	15,33	2,73	0,51	Пов
12	ДЗ-171.1	мех./гус.	128,7	1,03	1,01	1,5	3,20	1,30	16,00	2,02	0,40	Пр.
13	Четра Т11М	гидромех/гус.	136	0,37	6,7	4,9	4,19	1,16	22,98	2,53	0,55	Пр.
14	Четра Т11С	гидромех/гус.	138	0,36	6,7	4,9	4,31	1,15	18,70	3,08	0,47	Пов.
15	Б14	гидромех/гус.	158	0,34	0÷6,07	0÷4,25	3,86	1,22	22,07	2.83	0,52	Пр.
16	D7R XR	мех./гус.	179	0,37	6,4	4,8	4,5	1,11	21,78	3,53	0,67	Пов.
17	814F	мех./кол.	179	0,58	10,2	6,6	3,6	1,1	17,97	3,74	0,53	Пр.
18	D8R	мех./гус.	228	0,35	6,2	4,7	4,99	1,17	21,30	5,46	0,63	Пов.
19	ДЭТ-400	электр.мех/гус	275	0,57	-	0÷15,7	4,25	1,23	40,32	5,03	0,50	п/сф.
20	824 GсерII	мех./кол.	235	0,6	10,5	6,9	4,51	1,23	23,59	5,14	0,43	Пр.
21	D9R	мех./гус.	306	0,39	6,8	4,8	4,65	1,93	42,01	7,13	0,61	п/у
22	Четра Т35	гидромех/гус.	360	0,44	7,9	5,4	5,06	2,10	51,08	9.70	0,71	Сф..
23	Четра Т35Л	гидромех/гус.	382	0,44	7,9	5,4	4,67	2,21	53,94	7,02	0,72	Пр.
24	D10R	мех./гус.	433	0,4	7,1	5	4,86	2,12	55,17	10,23	0,67	п/у
25	Четра Т40	гидромех/гус	435	0,42	7,7	5,2	4,73	2,65	54.83	10,31	0,75	п/сф.
26	834 G	мех./кол.	358	0,67	11,8	7,0	5,07	1,47	40,23	6,88	0,46	Пр.
27	844	мех./кол.	463	0,70	12,2	7,7	5,15	1,44	54,69	15,67	0,47	у

 

Таблица 3

Параметры грунтов

Группа и тип грунта	Объемная масса грунта, , т/м^3	Коэффициент разрыхления,	Удельное сопротивление резанию, R, кН/м^2	Коэффициент трения грунта по металлу, 1
I – песок	1,4...1,8	1,1...1,2	19,6...100,2	0,35
II – суглинок легкий	1,5...1,8	1,16...1,25	93,1...176,4	0,4
III – суглинок плотный	1,6...1,9	1,2...1,3	166,3...284,2	0,5
IV – глина ломовая	1,9...2,0	1,25...1,35	313,6...480,2	0,8

 

Если значение Н/В для конкретного бульдозера находится в промежутке между значениями) указанными в табл. 4, то необходимо построить график функции = f (Н/В) и  графически определить расчетного значения Н/В.

Сопротивление от трения грунта перед отвалом определяется по формуле

				, кН,	(9)
	где 1		- коэффициент трения грунта по металлу (табл. 3);
	α	- угол резания (регулируется винтовыми или гидравлическими раскосами и выбирается в пределах α =45...60°).

 

Таблица 4

Поправочные коэффициенты к объему призмы волочения

 

Отношение Н/В		0,15	0,3	0,35	0,4	0,45
	Связные грунты	1,43	1,25	1,18	1,1	1,06
	Несвязные грунты	0,87	0,83	0,8	0,77	0,67

 

Определение необходимого тягового усилия при резании грунта

Тяговое усилие при резании грунта вычисляется по формуле

, кН,

(10)

а) если <0 или Т<   +   + , то бульдозер не
может разрабатывать данный грунт и необходимо выбрать бульдозер со следующим по порядку большим тяговым классом базового трактора и повторить расчет по зависимостям (1...10);

б)  если   ≥ 0 и Т ≥   +   + , а <  , то бульдозер может работать в данных грунтовых условиях, но с толщиной стружки меньше принятой. Рекомендуется выполнить действия, предусмотренные в формулах 11,12,13. Если толщина стружки, рассчитанная в формуле 13, значительно меньше величины, полученной, в формуле 6, что отрицательно отразится на производительности бульдозера, то следует воспользоваться рекомендациями п. а;

в)  если  ≥ 0 и Т ≥   +   + , а >  , то бульдозер может работать в данных грунтовых условиях с толщиной стружки, равной или больше принятой, но расчетная толщина стружки не должна быть больше максимальной глубины опускания отвала (см. табл. 2), что не позволяют сделать конструктивные особенности подвески отвала (длина штоков гидроцилиндров). Поэтому необходимо определить допустимую толщину срезаемого слоя.

Определение средней толщины стружки в процессе копаний

Для этого необходимо воспользоваться формулой (6), при
этом - толщина стружки в начале процесса копания

, м,

(11)

толщина стружки в конце процесса резания,

, м,

(12)

средняя толщина стружки в процессе резания,

, м,

(13)

Практически набор грунта в призму волочения производится
по ступенчатой схеме (см. рис. 3а) для теоретического расчета
воспользуемся схемой (рис. 3б).

По результатам расчетов в случаях п. «б» и «в» произвести необходимые сопоставления соответствующих толщин стружки и сделать заключение о правильности выбора бульдозера.