Тема 3 продуктивність бульдозерів, розпушувачів і скреперів

Більшість будівельних машин в процесі роботи взаємодіють з грунтом, природними кам'яними і скельними матеріалами і породами чи штучними будівельними матеріалами шляхом відокремлення середовища, що розробляється, від масиву за допомогою різання, копання або зачерпування. Багато будівельних машин обладнано робочими органами механічного типа, які залежно від функціонального призначення можуть мати різноманітну форму і конструкцію.

Для розробки грунтів і легких скельних порід використовують робочі органи у вигляді:

зуба для розпушування і розкришування середовища, що розробляється до неодхідних для подальшої розробки розмірів;

прямого або дискового ножа, що відокремлює розроблювальне середовище, від масиву і подає його до ківша на овальну поверхню і так далі (грейдер-елеватори, скрепери і т. ін.);

прямо чи косо встановленого відвального робочого органу, що відокремлює грунт від масиву, формує і ріже стружку, накопичує і пересуває розроблювальне середовище попереду робочого органу чи зсуває його убік від напряму руху (бульдозери, автогрейдери і т. ін.);

ківша, що здійснює відділення середовища від масиву, формує і просуває стружку всередину, накопичує і транспортує і тому подібне (ківш екскаватора, навантажувача, траншеєкопача і ін.).

У загальному випадку процес взаємодії робочого органу з роздрібнювальним середовищем включає впровадження, різання і копання (бульдозери, автогрейдери, скрепери і інші землерійно-транспортні машини) чи деформування певної частини середовища в масиві.

При впровадженні шляхом натискання і пересування робочого органу досягається таке межове становище розроблювального середовища, яке забезпечує його руйнування і проникнення в нього робочого органу на необхідну глибину для подальшої розробки.

Різання є процесом відділення середовища, що розробляється, від масиву з подальшим її переміщенням по клиновидному робочому органу і формуванню стружки чи призмам волочіння залежно від фізико-механічних властивостей середовища і параметрів робочого інструменту.

Копання уявляє сукупність процесів, що включає різання, армування стружки і її переміщення в накопиченій призмі волочіння або об'ємі середовища, що розробляється, яке раніше було набрано в робочий орган (наприклад, ківш), пересування накопиченого об'єму розроблювального середовища, і так далі.

Грунти складаються із твердих мінеральних часток, води і газоподібного середовища. При мінусових температурах у складі грунту присутній лід. Фізичні і механічні властивості грунтів залежать від гранулометричного складу (відсоткового співвідношення часток різного розміру), вологості і щільності. Опір грунтів залежить від міцністних показників і від типу робочого органу машини.

В результаті дослідження процесів різання і копання грунтів складені таблиці, що містять дані про питомі опіри грунтів копанню і різанню (таблиця. 1)

 

На базовій машині, гусеничному тракторі 3 (рис. 7) можуть бути встановлені бульдозерне 1 і розпушувальне 5 обладнання. Для зміни положення на­вісного робочого обладнання використовуються гідроциліндри 2 і 4.

Рисунок. 7. Навісне обладнання бульдозера і розпушувача на гусеничному ракторі

 

Продуктивність бульдозера, при розроблюванні і переміщеннях грунту, м³/год

, (1)

де а=h/tgφ — ширина призми грунту попереду відвала, м; b, h — довжина і висота відвала відповідно, м; φ — кут природнього відкосу грунта, що пересувається, град; ψ — коефіцієнт, що враховує збиток грунту при пересуванні дорівнює 1—0,005L; L — довжина пересування грун­ту, м; n = 3600/t_ц — число циклів за 1 рік. роботи; t_ц=t₁+t₂+t₃+t₄ - тривалість циклу, с; t₁=l₁/v₁—час різання грунту, с; l₁ — довжина шляху різання (зазвичай 6...15 м); v₁ — швидкість руху трактора при різанні грунту, м/с; t₂=l₂/v₂ — час пересування грунту, з; l₂ — шлях пересування грунту, м; v₂ — швидкість руху трактора при пересуванні грунту, м/с; t₃= (l₁+l₂) /v₃ — час руху трактора у зворотньому напрямку, с; v₃ — швидкість руху трактора при зворотньому напрямку, м/с; t₄ — додатковий час, с (додатковий час складається з часу перемикання швидкостей до 5 с, підйом і опускання відвала до 4 с, розвороту трактора до 10 с, розподілення грунту і т. ін.); kp — коефіцієнт розпушування грунту, тобто відношення об'єму розпушеного грунту до об'єму того ж грунту в щільному тілі (1,12 — для піщаних; 1,22 — для суглинистих; 1,3 — для глинястих грунтів).

Швидкість руху трактора (таблиця. 2) залежить від опорів, що виникають при роботі бульдозера.

 

Рисунок 8. Універсальний бульдозер з канатним управлінням:
1 — лебідка; 2 — направляючий блок; 3 — трактор; 4 — підйомник; 5 — поліспаст; 6— боковий штовхач; 7 — відвал; 8 — стояки рами, що штовхають