Технические характеристики некоторых марок бульдозеров приведены в табл. 2, а расчеты производительности в формуле (1).
Производительность бульдозеров при разработке и перемещении грунта
М 3 /ч, (1)
где q – объём грунта, перемещаемого перед отвалом, м 3 ;
t Ц – время полного цикла, ч;
K ГР – коэффициент, учитывающий группу грунта по трудности разработки (табл. 3); Таблица 2
Технические характеристики бульдозеров
| Модель | Длина отвала b , м | Высота отвала h , м | Рабочие скорости, км/ч | ||
| V З | V П | V ОБ.Х | |||
| TD 15E | 1,00 | 0,8 | 3,2 | 10,5 | 12,5 |
| ТК-25.05 | 1,4 | 0,72 | 3,5 | 10,0 | 15,1 |
| D 5C | 1,93 | 1,43 | 3,1 | 10,0 | 11,9 |
| ДЗ-42В | 2,52 | 0,8 | 2,5 | 5,0 | 8,0 |
| Т-4АП2 | 2,84 | 1,05 | 3,0 | 6,0 | 7,5 |
| ДЗ-171.4 | 3,2 | 1,3 | 2,8 | 5,8 | 7,6 |
| ДЗ-186 | 2,52 | 1,52 | 3,0 | 6,0 | 7,5 |
| Б10.02ЕР | 3,4 | 1,3 | 3,4 | 6,2 | 8,4 |
| Т-50.01 | 3,94 | 1,4 | 3,5 | 12,0 | 14,2 |
| ДЭТ-350Б1Р2 | 4,2 | 1,8 | 4,7 | 9,5 | 13,2 |
| D355A-3 (KOMATSU) | 4,31 | 1,54 | 5,8 | 12,5 | 15,0 |
| D4C XL | 4,99 | 1,17 | 5,1 | 11,0 | 11,9 |
| D9R | 4,65 | 1,93 | 4,1 | 11,8 | 14,7 |
| ДЗ-141УХЛ | 4,8 | 2,0 | 4,0 | 8,0 | 11,5 |
| D10R | 5,26 | 2,12 | 5,2 | 12,5 | 15,6 |
| D11R | 6,35 | 2,37 | 4,8 | 11,6 | 14,1 |
Таблица 3
Значения K ГР
K В – коэффициент использования внутрисменного времени (K В =0,75);
K Т
– коэффициент перехода от технической производительности к эксплуатационной (K Т
=0,70); 
, м 3 , (2)
где h – высота отвала, м (см. табл. 2);
b – длина отвала, м (см. табл. 2);
K П – коэффициент, учитывающий потери грунта при перемещении, K П =0,85;
K Р – коэффициент разрыхления грунта (K Р =1,1 для песчаных грунтов, K Р =1,2 для глинистых грунтов);
t З – затраты времени на резание (набор) грунта, ч;
– длина резания, м;
V З – скорость резания грунта, км/ч (см. табл. 2);
h СТР – толщина стружки резания, м (h СТР =0,10…0,25 м);
t П – затраты времени на перемещение и разравнивание грунта, ч;
t ОБ.Х – время обратного хода, ч;
t ПЕР – время на переключение передач, подъём и опускание отвала, ч;
t ПЕР =0,005 ч.
, (6)
, (7)
где ℓ П – дальность перемещения грунта, м (ℓ П =10…40 м);
V П – скорость движения при разравнивании (перемещении) грунта (см. табл. 2);
V ОБ.Х – скорость обратного (холостого) хода, км/ч (см. табл. 2).
Рис. 1. Бульдозер
 |
Поперечная и поперечно-участковая схемы разработки грунта бульдозером приведены на рис. 2.
Рис. 2. Типовые схемы разработки грунта бульдозером:
а) поперечная (челночная); б) поперечно-участковая:
г – вал грунта; а – щирина перекрытия полосы прохода; m – полоса временной дороги;
b – длина отвала бульдозера; h СТР – толщина стружки зарезания;
1,2,3 и т.д. – номера проходов бульдозера
Производительность бульдозера при разравнивании материалов и грунтов
, м 3 /ч, (8)
где q – объём материала (грунта), перемещаемого бульдозерным отвалом, м 3 ;
t Ц – время полного цикла, ч;
K Р.В – коэффициент, учитывающий часть отсыпаемого материала или грунта, перемещаемого при разравнивании (табл. 4);
K ГР – коэффициент, учитывающий группу материала или грунта по трудности разработки (см. табл. 3);
K В
=0,75; K Т
=0,60; 
, м 3 , (9)
где h – высота отвала бульдозера, м;
b – длина отвала бульдозера, м;
K П – коэффициент, учитывающий потери материала или грунта при перемещении, К П = 0,85.
, ч, (10)
, ч (11)
, (12)
t ПЕР =0,01 ч,
где ℓ П – дальность перемещения материала или грунта при разравнивании, м, зависящая от толщины разравниваемого слоя h СЛ (см. табл. 4);
V П – скорость движения при разравнивании (перемещении) материала или грунта (см. табл. 2).
а) при разработке грунта
М 3 /ч (13)
где a – угол установки отвала в плане, град. (a =50…60 О);
h СТР – толщина снимаемого слоя грунта, м;
K П.В – коэффициент потерь времени на холостой ход при разворотах и переключение передач (K П.В =0,6);
K В =0,75; K Т =0,70;
Таблица 4
Значения дальности перемещения грунта ℓ П и K Р.В
Производительность бульдозера при работе по продольно-поперечной
Производительность бульдозера определяется как объем работ, выполненный за единицу времени. При составлении проекта работ, осуществлять которые будут бульдозерные агрегаты, важно применить корректные параметры производительности машин в условиях, определенных техническим заданием на проект.
Расчет производительности
В первую очередь определяются теоретические параметры искомого показателя, затем необходимо откорректировать его в соответствии с условиями будущей строительной площадки. В итоге получим реальную производительность машины для конкретного проекта.
Расчеты ведутся по формуле:
- Q — искомая производительность машины, м3 /ч;
- q — производительность бульдозера за цикл, м3
- См- рабочий цикл по времени, мин;
- e — коэффициент, учитывающий угол уклона;
- E: коэффициент, учитывающий продуктивность бульдозера
Цикловая (теоретическая) производительность определяется:
q1 — вместимость отвального устройства (м3)
a — коэффициент, учитывающий заполнение отвала
Выбор коэффициента (a)
| Перемещение бульдозером грунта в условиях | Коэффициент корректировки заполнения отвала (a) | |
|---|---|---|
| в простых условиях | Грунт песчаного состава, не обводненный и не уплотненный. Материал, складированный в штабель, обычная почва. Отвал перемещается полным. | 1,1 ~ 0.9 |
| средняя сложность | Почва, включающая песчаные, гравийные материалы. Рыхлые грунты. Отвал при перемещении полностью не заполняется. | 0,9 ~ 0.7 |
| высокая сложность | Обводненный вязкий и твердый глинистый материал, песок со щебнем, прочные грунты. | 0,7 ~ 0,6 |
| сложность очень высокая | Порода после взрыва, крупные фрагменты породы. | 0,6 ~ 0,4 |
Время цикла (движение, разворот и смена режима КПП), определяется по формуле:
D – плечо перемещения разрыхленной массы, м;
F — темп переднего хода, м/мин
R — темп заднего хода, м/мин
Z — время, затраченное на переключение КПП, мин.
Значения:
- F и R — определяются исходя из скорости перемещения вперед 3-5 км/ч, назад 5-7км/ч;
- Z – для механической трансмиссии 0,10 мин, для гидромеханики 0,05 мин.
Коэффициент e, учитывающий угол уклона определяется по специальному графику и составляет 0,75 при движении на 15% уклон, 1,2 при перемещении под 15% уклон.
Коэффициент E, учитывающий продуктивность бульдозера выбирается в зависимости от условий эксплуатации: хорошие – 0,83, средние – 0,75, ниже чем средние – 0,67, плохие – 0,58.
Существуют более точные методы расчета, на основе которых предлагается графический и табличный материал для определения технической производительности бульдозера. Алгоритм подсчета заложен в программное обеспечение вычислительных устройств строительных и машиностроительных центров, в бортовые компьютеры современных агрегатов.
Производительность бульдозеров российского производства и их зарубежных аналогов
Техническая производительность машин зависит от 4 факторов:
- Вместимости отвального устройства, формируещего объемы перемещаемого материала в призме волочения.
- Параметра мощности силового агрегата трактора, обеспечивающего темп перемещения и маневренность.
- Длины плеча рабочего участка, от которого зависит время цикла и потери породы из призмы волочения.
- Характеристик пород грунта рабочего участка.
Для конкретной машины любого производителя объемный параметр переработки грунта за единицу времени зависит от 2 и 3 фактора, в большей степени от энергонасыщенности машины, обеспечивает которую силовой агрегат. Конструкция и объем отвального устройства также во многом зависят от мощности мотора.
Энергонасыщенность зарубежных агрегатов выше, отвальные устройства более разнообразны по конструкции, объем призмы волочения, формируемый ими, значительно больше.
Бульдозеры российского производства
| Производители | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Показатель | ЧТЗ-Уралтрак | Четра-Промышленные машины | Дормаш | Кировец | Волгоградский тракторный завод |
| Флагман линейки | ЧТЗ Б10М2 | ЧЕТРА Т25 | Б-150 | К-703МА-ДМ15 | ВгТЗ ДТ-75 |
| Мощность | 180 | 413 | 240 | 184 | 95 |
| Тяговый класс | 10 | 25 | 15 | 10 | 3 |
| Отвал, м3 | 4,28 | 13,1/11,9 | 5,5 | 4,0 | 3,3 |
Бульдозеры зарубежных производителей
Российские производители не ищут собственных путей развития тракторостроения, а используют в машинах детали и агрегаты зарубежных компаний.
Бульдозер ЧЕТРА Т25 снабжается американской силовой установкой QSX15-C440 фирмы «Cummins», гидравлика работает от насосных установок компании David Brown. В российских машинах используются трансмиссионные узлы от BOSCH-REXROTH SAUER-DANFOSS (Германия).
Стоимость высокопроизводительных тракторов с бульдозерным оборудованием российского производства значительно выросла. Для их продвижения на рынке строительного оборудования необходимо внедрение современных лизинговых схем, грамотная маркетинговая политика.
РАССКАЖИ ДРУЗЬЯМ
Вконтакте
5. Определить производительность бульдозера при разработке грунта
Исходные данные к задаче: бульдозер марки Т-500, дальность транспортировки грунта L = 160 метров, грунт – плотный суглинок.
Производительность бульдозера определяем по формуле
где П – производительность бульдозера, м 3 /час; V пр – объем призмы волочения, м 3 ; Т ц – продолжительность цикла, с; К – коэффициент потери грунта, К = 1- 0,005 L, L – дальность транспортирования грунта,
L = 1- 0,005∙160 = 0,2; К р – коэффициент разрыхления грунта, К р = 1,3 (таб.8)
Тяговое усилие, развиваемое трактором при мощности 372 кВт (таб.5), в ньютонах;
, (5.2)
где N дв - мощность двигателя трактора, кВт; - КПД трансмиссии трактора, = 0,9; V 1 - скорость движения трактора на 1-ой передаче, м/с. V 1 =4 км/час = 1,1 м/с.
Сила тяги по сцеплению Т сц, в ньютонах:
где G сц = m 9,8 – сила тяжести трактора с навесным оборудованием, Н; m – эксплуатационная масса бульдозера, 59455 (кг), таб.5 - коэффициент сцепления при движении по плотному суглинку =0,9;
G сц =59455∙9,8 = 582659 (Н)
Т сц =582659∙0,9=524393 (Н)
Условие движения без буксования:
Т сц › Т N ›W
где W – суммарное сопротивление, возникающее при работе бульдозера.
W=ΣW=W 1 +W 2 +W 3 +W 4, (5.4)
где W 1 – сопротивление грунта резанию:
W 1 =B∙sinα∙c∙k,
где В = 4530 мм. (таб.5) – длина отвала, м; α = 90 ° (таб.5) – угол поворота отвала в плане относительно оси трактора, град; с – толщина срезаемого слоя, принимаем равной 0,3 м; κ = 100000 Па по (таб.8) – удельное сопротивление грунта резанию, Па.
W 1 =4,53∙1∙0,3∙100000=135900
W 2 =
(5.5)
где W 2 – сопротивление волочению призмы грунта перед отвалом; Н=2,12м (таб.5) – высота отвала, м; ψ=40 ° - угол естественного откоса грунта; γ = 1800 кг/м 3 (таб.8) – плотность грунта; g = 9,81 м/с 2 – ускорение свободного падения; μ = 0,7 – коэффициент трения грунта по грунту; i = 0 -уклон пути, участок горизонтальный.
W 2 =
W 3 =
(5.5)
где W 3 – сопротивление перемещению стружки грунта вверх по отвалу; δ=50 ° - угол резания; μ 1 = 0,7 - коэффициент трения грунта по стали;
W 3 =
Определяем W 4 – сопротивление движению бульдозера с трактором:
W 4 =G∙f (5.5)
Где G = 59455∙9,8 = 582659 (Н) - сила тяжести бульдозера, Н; f=0,12 – удельное сопротивление движению бульдозера.
W 4 = 582659∙0,12=69919
Свободную силу тяги определяем по формуле (5.6)
Т = Т сц - (W 2 + W 3 + W 4) (5.6)
Т = 524393 – (149,79+61,37+69919) = 454262
Запас тягового усилия по мощности определяем по формуле (5.7)
Т = Т N - (W 2 + W 3 + W 4) (5.7)
Т = 304363 – (149,79+61,37+69919) = 234233
Для дальнейших расчетов принимаем меньшее значение запаса тягового усилия Т min = 234233
Расчетную глубину резания в конце набора грунта определяем по формуле (5.8)
где W 1 – сопротивление грунта резанию (принимаем равным Т min = 234233)
C min =
Максимальную глубину резания по формуле (5.9)
C max = 
Определяем среднюю толщину срезаемой стружки
Определяем объем грунта в призме волочения:
V пр = l 1 ∙B∙C, (5.11)
где l 1 – длина участка набора грунта, м;
l 1 = 
Подставляем значение l 1 в формулу 5.11
V пр = 5∙10 -6 ∙4,53∙520751=12,1м 3
Определяем Т ц – продолжительность цикла, с;
Т ц = t 1 + t 2 + t 3 + t 4 (5.13)
где t 1 – время резания грунта, t 1 =
где t 2 – время перемещения грунта, t 2 = 
с,
где t 3 – время обратного хода, t 3 = 
с,
где t 4 – дополнительное время (время на переключение передач и т.д),
Т ц = 146+146+26=317с,
По формуле 5.1 определяем производительность бульдозера
м 3 /час
Производительность бульдозера составляет 21,14 м 3 /час.
Список литературы
1. Г.Г. Воскресенский, Г.И. Декина, В. А. Клюев, Лещинский А.В., Позынич К.П., Шемякин С.А. Строительные и дорожные машины: Лабораторный практикум: 2003 – 89с.
2. Чернявский С.А., Кузнецов Б.С. Проектирование механических передач. Учебно-справочное пособие для вузов – 5-е изд. перериб. и доп. - М.: Химия 1984 – 560 с. ил.
3. Сиденко П.М. Изменение в хим. промышленности. - М.: Химия 1977 – 368 с. ил.
4. Чернилевсий Д.В. Детали машин и механизмов. Учебное пособие - 2-е изд. перероб. и доп. – К.: Выща шк. Головное изд-во 1987г. – 328 с.
5. Батурин А.Т. Цецкович Г.М. Панич.Б. Б. Чернин П.М. Детали машин – 6-е изд. машиностроение – М: 1971 – 467 с.
В условиях нынешних российских стройплощадок не может решаться из-за недостатка этой принципиальной важной предпосылки. Подтверждением чему служит то обстоятельство, что подавляющее большинство строительных машин и механизмов классифицируется по признакам рода выполняемой работы, режима работы и степени универсальности. Иначе говоря, речь идет о механизации конкретных трудовых операций (в том...
В том числе скважин для изготовления буронабивных свай. Рыхлители служат для рыхления мерзлых грунтов и пород, которые не могут разрабатываться обычными машинами для земляных работ, экскаваторами, бульдозерами, скреперами. Одноковшовые строительные экскаваторы могут разрабатывать грунты с удельным сопротивлением копанию k1=0,5МПа, а многоковшовые с k1=0,8МПа. Бульдозеры и скреперы могут...
По конструкции разделяются на машины с бортовым поворотом или с шарнирно сочлененной рамой. В мини-погрузчиках широко используется как гидромеханическая трансмиссия, так и специализированный гидрообъемный привод в механизмах привода хода и в механизмах рабочего оборудования. Малогабаритными строительными машинами считаются погрузчики массой до 7,4 т, грузоподъемностью до 1,5 т, с двигателем...
где а, в, h — геометрические размеры призмы волочения грунта перед отвалом, м (определяются замером в натуре); n — число циклов за час работы, определяемое из выражения:
l
1 — длина пути зарезания для набора необходимого объёма грунта перед отвалом, м (принимается от 6 до 8 м); Ъ — длина перемещения грунта к месту его отсыпки и обратного хода, м; v t v , v 3 — скорости перемещения бульдозера в процессе зарезания грунта, перемещения его к месту отсыпки и обратного хода машины, м/с; t - время, затрачиваемое на переключение передач, опускание и подъём отвала, с (принимается 20-30 с); t - время на разгрузку отвала при отсыпке грунта, с; Кн — коэффициент наполнения геометрического объёма призмы волочения грунта перед отвалом, который принимается: для отвалов без открылок -0,9, для отвалов с открылками — 1,2; Кп — коэффициент потерь грунта при транспортировании его к месту отсыпки, зависящий от дальности перемещения, принимается Кп = l:0,05; Ka — коэффициент использования рабочего времени, принимается 0,85 — 0,90; Кр коэффициент разрыхления грунта, принимается 1,05:1,35; Кукл — коэффициент, учитывающий работу бульдозера под уклон ипи на подъём; при работе под уклон от 0 до 7° Кукл = 1,0:2,0, при работе на подъём от Кукл = 1,0:0,5
Производительность бульдозеров зависит главным образом от использования рабочего времени, что указывает на необходимость стремиться к сокращению простоев, в том числе на технические обслуживания и ремонты, добиваясь высокого коэффициента технической их готовности.
В процессе работы следует добиваться наиболее рациональных способов перемещения (транспортирования грунта), сокращая продолжительность производственного цикла (зарезание грунта, набор его перед отвалом, перемещение к месту укладки, обратный ход), максимально используя возможные скорости машины, а также совмещая операции рабочего цикла: подъём отвала с разгрузкой грунта, опускание отвала с переключением передач и началом движения бульдозера.
Бульдозеры в основном применяют в комплекте с другими машинами: с экскаваторами - для различных планировочных работ (планировка основания котлованов, разравнивания грунта, планировка откосов) ; со скреперами - на планировке основания дорог и т. п. Самостоятельное применение бульдозеры находят на вскрышных, планировочных и зачистных работах.
В настоящее время идет процесс увеличения единичной мощности дорожно-строительных машин, в том числе и бульдозеров. Так, в связи с выпуском Чебоксарским заводом дорожных машин промышленных тракторов Т-220 и Т-330 мощностью 220 и 330 кВт, относящихся по тяговым показателям к классам 25 - 35, промышленность приступила к выпуску бульдозеров с базовыми тракторами указанных марок. На базе трактора Т-330 изготовляются две модели бульдозеров-рыхлителей Д3-59хл с рыхлительным оборудованием ДП-10с и Д3-124хл с рыхлительным оборудованием ДП-29хл (см. табл. 3.4).
Производительность указанных моделей бульдозеров-рыхлителей в 3-4 раза превышает производительность бульдозеров на базовых тракторах классов 6-15.
Современные тенденции увеличения производительности бульдозеров - увеличение единичной их мощности, что не только повышает производительность этих машин, включая выработку на единицу установленной мощности базовой машины (трактора), но и несколько снижает себестоимость бульдозерньгх работ. С этим связано также и увеличение мощности и давления гидропривода управления рабочим органом бульдозера: требуемая мощность гидропривода составляет в среднем 50 % мощности двигателя базовой машины, а давление в системе достигает 20 МПа. Повышенная мощность и давление гидропривода обеспечивают значительное заглубление отвала в грунт, что дает возможность вести разработку более толстыми пластами, тем самым повышать и производительность бульдозеров.
К числу общих мероприятий повышения производительности бульдозеров относятся максимальное использование мощности двигателя базовой машины, а также самой машины на выполнение полезной работы; снижение удельных сопротивлений на перемещение машины (особенно в забое) и на резание разрабатываемых грунтов; своевременное и качественное техническое обслуживание, значительно уменьшающее частоту отказов в работе машины.
К числу особо эффективных методов повышения производительности бульдозеров относится использование уклонов местности разрабатываемых участков, выполняя работу под уклон, обеспечивающую повышение производительности машин в 1,5 раза, а в отдельных случаях в 2 раза.
Следует отметить, что работа бульдозерами на подъём резко сокращает их производительность. Так, при работе на подъём при 15 производительность не превышает 65 % производительности на горизонтальных участках, принятой за 100 %, а при работе на подъём до 30° производительность не будет превышать 35-40 %.
Для повышения производительности бульдозеров каждый машинист должен всемерно сокращать время в отдельных операциях цикла, при зарезании и наборе грунта перед отвалом, при транспортировании грунта к месту его отсыпки (избегая при этом потерь грунта) и при возвращении машины в забой.
Резервами повышения производительности бульдозеров являются уменьшение потерь скоростей рабочего и обратного ходов, увеличение скоростей до возможных для работы значений, уменьшение потерь на маневрирования и остановки в конце рабочих и обратных ходов.
К мероприятиям, повышающим эффективность использования бульдозеров, относится также применение ножей отвала из износостойких сплавов. Так, если в среднем ножи бульдозера при разработке грунтов II и III групп должны меняться через 720-960 ч, а при разработке грунтов IV группы через 480-720 ч, то ножи, изготовленные из износостойких сплавов (с наплавкой твердосплавных материалов), могут меняться через 1500-2000 ч,. т. е. срок службы последних в 2 раза выше, чем первых.
В современных конструкциях бульдозеров обеспечивается возможность увеличивать перекос отвала до 6-12°, чем значительно улучшаются эксплуатационные их показатели (особенно планирующие свойства), соответственно увеличивается и их производительность.
Для более эффективного использования бульдозеров и повышения их производительности промышленность приступила к выпуску машин (в основном на базе гусеничных тракторов Т-130.1.Г-1), которые оснащаются устройством для изменения положения отвала в плане в зависимости от вида и технологии земляных работ. Причем изменение положения отвала обеспечивается машинистом посредством гидпропривода базовой машины, не выходя из кабины трактора.
В ранее применявшихся конструкциях бульдозеров изменение положения отвала в плане выполнялось бульдозеристом вручную, на что затрачивалось (на одну перестановку) не менее 30 мин. Машина при этом простаивала, не выполняя прямых работ, что снижало ее производительность. Применение бульдозеров с указанным выше устройством показало, что при разработке грунтов I-III групп производительность этих машин в среднем на 25 % выше в сравнении с машинами с ручной перестановкой отвала.
На производительность бульдозеров значительное влияние оказывают выбранная форма отвала и принятые угловые его значения. Так, при недостаточной высоте отвала грунт в процессе копания и перемещения пересыпается за его верхнюю кромку, поэтому для устранения потерь грунта, а соответственно и уменьшения производительности бульдозеров отвалы их снабжаются козырьками. При малых значениях угла резания требуется меньше усилий на отделение грунта от основного массива, но затрудняется внедрение ножа отвала в грунт. Угол наклона положения отвала оказывает влияние как на затраты усилий при копании, так и на набор грунта перед отвалом. При меньших значениях этого угла требуется меньше усилий, но при малых углах наклона наблюдается пересыпание грунта через отвал. Кривизна отвальной поверхности также влияет на затраты усилий при копании и наборе грунта перед отвалом; при значительной крутизне отвала требуется больше усилий.
Опытными данными для каждой группы грунтов определены оптимальные углы и другие значения отвала. В среднем указанные значения принимаются: угол резания 45-55°; угол наклона отвала 75°; радиус кривизны отвала - внизу 0,8 H и вверху 1,1 H (высота отвала H принимается в зависимости от мощности базовой машины бульдозера).