Назначение, общее устройство и принцип работы бульдозера ДЭТ - 250

 

Рисунок 16 - Формы поперечных сечений прорезей в мерзлом грунте, выполняемых бульдозером-рыхлителем:

 

Эксплуатационная производительность машины определяется за час или смену работы и учитывает простои машин, связанные с необходимостью ежесменного технического обслуживания, возможными поломками и технологическими перерывами в работе, отдыхом машиниста.

Сменную эксплуатационную производительность Пэ (м3/смену) для всех видов машин определяют по формуле

 

П_э = П_тТК_в,

 

где Т — часы работы в смену с учетом техобслуживания  машины, отдыха машиниста, равное 6,82 ч; К_в — коэффициент использования машины по времени, равный 0,85...0,95.

На практике эксплуатационную производительность определяют часто по объему отрытой траншеи или котлована и по времени, затраченному на выполнение этой работы.

Объем отрытой траншеи  определяют геометрическими обмерами с помощью рулетки и рейки (для  замера глубины траншеи) или маркшейдерским способом с применением теодолита и рейки.

Тогда эксплуатационную производительность машины Пэ (м3/ч) в  плотном теле грунта находят по формуле

 

П_э = V/Т,

 

где V — объем отрытой  траншеи, м3.

На планировочных работах  производительность бульдозера определяют по площади спланированной поверхности за единицу времени и выражают в м2/ч.

 

5 Влияние свойств грунта  на производительность бульдозера

Основным объектом разработки в строительстве являются песчаные, глинистые, крупнообломочные и полускальные грунты. Землеройные машины рассчитаны на разработку главным образом этих грунтов.

На процесс взаимодействия рабочего органа землеройной машины с грунтом существенное влияние  оказывают физико-механические свойства грунта. В связи с этим при выборе типа машины для земляных работ надо учитывать характерные свойства и состояние разрабатываемых грунтов. Наиболее важные с этой точки зрения свойства грунтов — сопротивление разработке и устойчивость их как основания, на котором установлена машина, определяются в основном гранулометрическим составом и физико-механическими свойствами грунта.

К физическим свойствам грунтов относятся объемная масса, влажность, пористость, плотность, пластичность, угол внутреннего трения, разрыхляемость, тиксотропность, водопроницаемость и др. К механическим свойствам - прочность (несущая способность), деформативность, сопротивление сдвигу (сцепление), коэффициент бокового давления и др.

В практике проектирования земляных работ используется такая  характеристика, как трудность разработки. Она учитывает не только свойства грунтов, но и трудоемкость их разработки с использованием соответствующих машин и механизмов.

Порядок разделения грунтов на группы по трудности разработки приведен в сборнике Единых норм и расценок на земляные работы. Так, например, при разработке грунтов одноковшовыми экскаваторами выделено шесть групп, многоковшовыми экскаваторами и скреперами - две, бульдозерами и грейдерами - три. При производстве земляных работ вручную грунты по трудности их разработки разделены на семь групп. Во всех случаях меньший номер группы соответствует грунтам, трудность разработки которых наименьшая.

Рассмотрим  признаки грунтов, наиболее необходимые для оценки условий применения машин для земляных работ.

По мере уменьшения грунтовых частиц их удельная поверхность  увеличивается. В связи с этим возрастают молекулярные силы поверхностного взаимодействия частиц и начинают сказываться ионные и коллоидные свойства минералов, образующих грунты. Молекулярные силы становятся соизмеримыми с силой тяжести частиц или даже превосходят ее. Одновременно увеличиваются силы контактного взаимодействия частиц с деталями и узлами рабочих органов машин, проявляясь в липкости и внешнем трении грунтов.

При выполнении одинакового вида работ производительность бульдозеров меняется в зависимости  от группы и состояния разрабатываемого грунта. Так, при разработке песчаных грунтов сопротивление их перемещению увеличивается и на преодоление этого сопротивления затрачивается значительная мощность двигателя. Сопротивление грунта внешнему трению рабочих органов машин относится к числу наиболее существенных факторов рабочего процесса машин для земляных работ. Коэффициентом и углом внешнего трения грунта по конструкционным материалам машин определяются соотношение между ортогональными составляющими сил резания и копания грунтов, усилия для перемещения машин по грунтовому массиву, условия устойчивости машин.

Исследования показали, что закономерности трения между грунтом и рабочим органом машины отличаются от соответствующих закономерностей трения твердых тел. Коэффициент трения между грунтом ненарушенного сложения и сталью зависит от давления и влажности грунта, уменьшаясь при их увеличении. Для большинства глинистых и песчаных грунтов угол трения по стали в условиях взаимодействия с рабочим органом машины составляет от 15 до 30°.

Во время транспортировки  песчаного грунта большая часть  его теряется по пути, ссыпаясь по сторонам отвала. При разработке тяжелых глинистых и переувлажненных пылеватых грунтов производительность бульдозера снижается вследствие значительного сопротивления этих грунтов резанию и большой плотности. Наиболее производительно бульдозеры работают в супесчаных и суглинистых грунтах, имеющих нормальную влажность (10… 15%). Объем одновременно перемещаемого супесчаного или суглинистого грунта нормальной влажности примерно в 1,5 раза превышает объем глинистого или сухого песчаного грунта при прочих равных условиях.

Производительность бульдозеров  резко снижается при разработке плотных грунтов, так как в  этих условиях затрачивается много  времени на рыхление грунта ножами. В отдельных случаях, особенно если разрабатывается грунт, предварительно уплотненный транспортом или другими способами (разработка грунта на дорогах и на дворах действующих предприятий, разработка слежавшихся насыпей и т. п.), врезание ножа отвала в грунт оказывается практически невозможным.

Разрыхленный  при разработке грунт после укладки в отвал постепенно уплотняется под действием сил тяжести и атмосферных факторов. Но первоначальной плотности естественным путем он обычно не достигает.

Объемы земляных работ и производительность машин  для их выполнения вычисляют по объему грунта в состоянии естественного залегания. При определении, например, вместимости ковшей машин или размеров отвалов, принимается во внимание увеличение объема и уменьшение плотности грунта вследствие разрыхления. Показатели разрыхления грунтов принимаются по данным ЕНиР на земляные работы. Так, для ломовой глины первоначальное увеличение грунта при разработке равно 28-32%, а остаточное разрыхление - 6-9%; для песка соответственно 10-15 и 2-5%; для скальных грунтов - 45-50 и 20-30%.

Землеройные машины производят разрушение грунта в основном последовательным отделением части грунта (стружки) от массива. Перемещение срезанной стружки по рабочему органу машины и накапливание в нем грунта вызывают значительные сопротивления. Характер разрушения грунта и величина возникающих при этом сопротивлений зависят от многих факторов — механических свойств грунта и его физического состояния, формы и расположения режущего органа и т. п.

Существенное влияние  на свойства нескальных грунтов оказывают  плотность и влажность грунтов.

Свойства пылевато-глинистых грунтов находятся в большой зависимости от влажности. Если в талом грунте содержится только прочносвязанная вода, то грунт находится в твердом состоянии. При наличии рыхлосвязанной воды грунт становится пластичным. При свободной воде в порах грунт переходит в текучее состояние.

Таким образом, при насыщении  водой пылевато-глинистый грунт  вначале размягчается, потом переходит  в пластичное и, наконец, текучее  состояние.

Влажность грунта оказывает  значительное влияние на способ разработки грунта и на способность грунтов к уплотнению.

При значительной влажности  пылевато-глинистых грунтов появляется липкость, которая усложняет выгрузку грунта из ковша или кузова машины, усложняет работу конвейера и  ухудшает условия передвижения машин  и транспорта.

Липкостью называют способность  грунтов при определении влажности  прилипать к поверхности различных  материалов. Липкость является отрицательным  свойством грунтов, а во всех необходимых  случаях требуется, оценивать грунт  с этой стороны.

Увеличение давления рабочих органов землеройных машин на грунт вызывает повышение липкости.

 

 

 

6 Пути повышения производительности

Наиболее высокая эксплуатационная производительность бульдозеров может  быть достигнута при условии, если работа этих машин на каждом объекте выполняется по предварительно разработанной схеме организации и технологии ведения работ.

Анализ приведенных  формул и их составляющих элементов  позволяет наметить рациональные способы  работы с целью повышения производительности машины. Они направлены на сокращение рабочего цикла и увеличение объема призмы волочения, повышение производительности и сменной выработки бульдозера. Для уменьшения рабочего цикла важно повышать скорость выполнения рабочих операций.

Для увеличения объема призмы волочения используют следующие рациональные способы (рисунок 17).

Движение бульдозера по одному и тому же следу (1)позволяет  образовать после двух-трех проходов боковые валики достаточной высоты. Благодаря этому уменьшаются  боковые утечки грунта и объем  призмы волочения возрастает.

Траншейный способ разработки грунта (II) увеличивает объем призмы волочения, так как боковые стенки траншеи удерживают материал перед  отвалом. Этот способ в основном используют для земляных работ бульдозерами.

Спаренная работа двух-трех бульдозеров (III)способствует увеличению массы перемещаемого грунта, так как ограничивается высыпание грунта в боковые валики между машинами. Спаренная работа требует внимательности и взаимопонимания машинистов.

 

 

Рисунок 17 - Способы повышения производительности бульдозеров

 

Работа бульдозера под  уклон (угол альфа) увеличивает скорость движения и объем призмы волочения (IV). Этот способ следует чаше использовать при уклоне рабочей местности  и на ровной площадке во время отрывки  котлованов.

Перемещение двойной  и тройной призмы волочения (V) способствует повышению производительности. Призму волочения, набранную при первом проходе, оставляют по середине пути рабочего хода. К этому же месту доставляют вторую призму, перемещая удвоенный объем грунта на некоторое расстояние дальше. К этому месту доставляют третью призму и массу разрыхленного материала перемещают к месту укладки.

Выбор оптимального угла резания у (VI) в зависимости от плотности и влажности грунта имеет большое значение. При работе на влажных грунтах он должен составлять 45...50°. Стружка грунта будет подниматься выше отвала, опускаясь в верхней зоне от козырька, и способствовать образованию призмы волочения большего объема. Во время работы на насыпных грунтах для роста призмы увеличивают угол резания до 60...65°.

Увеличению массы перемещаемого  материала способствует использование  уширителей и удлинителей (VII) за счет увеличения ширины отвала. Дополнительное оборудование рационально применять  и на планировочных работах.

Открылки, установленные  на боковинах отвала, повышают объем призмы волочения и, следовательно, производительность машины (VII).

Дополнительное оборудование повышает эффективность машины только на разработке легких грунтов и насыпных штабелированных материалов. В противном  случае перегружаются двигатель, трансмиссия и ходовая часть и снижается надежность работы машины.

Важными факторами повышения  производительности машин являются повышение коэффициента использования  машины по времени, снижение потерь времени  по организационным причинам (определение фронта работ, перемещение с объекта на объект), уменьшение простоев машин из-за поломок и неисправностей путем своевременного проведения профилактических мероприятий и технического обслуживания машин.

Значительного повышения  производительности бульдозеров можно добиться при правильном использовании рельефа местности. Перемещая грунт под уклон 10…120, бульдозер может на 30…40% повысить выработку по сравнению с работой на горизонтальном участке, и, наоборот, при перемещении грунта на подъем 10° производительность бульдозера снижается почти вдвое.

Для повышения производительности бульдозеров в условиях разработки плотных грунтов применяют предварительное  рыхление грунтов специальными прицепными и навесными рыхлителями или  установленными на отвал бульдозера рыхлительными зубьями. Последний вариант целесообразен только в тех случаях, когда в строительной организации отсутствуют специальные рыхлительные машины или их применение экономически невыгодно вследствие малого объема работ.

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 бульдозерных работ. С этим связано также и увеличения мощности и давления гидропривода управления рабочим органом бульдозера: требуемая мощность гидропривода составляет в среднем 50 МПа 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.