Определение производительности и тяговый расчёт бульдозера ДЗ-34

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«Пермский национальный исследовательский политехнический  университет»

Кафедра «СДМ»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчётные работы по дисциплине:

 «машины для земляных работ»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пермь, 2013

1. Определение  производительности и тяговый  расчёт бульдозера ДЗ-34

Задание:

 

Тяговый расчёт бульдозера с обычным неповоротным отвалом

При тяговом расчёте определяется общее сопротивление движению бульдозера SW при разработке грунта и затем проверяется пригодность выбранного тягача для данного рабочего оборудования.

Должно выполняться условие  (здесь Т_сц – сила тяги по сцеплению, Т_N – тяговое усилие).

Тяговое усилие при заданной скорости (кН)

 кН,

где N_дв – мощность приводного двигателя, кВт;

h_Т – КПД трансмиссии, для механической трансмиссии КПД равен               0,83...0,86, для гидромеханической – 0,73...0,76;

n - средняя скорость при зарезании отвала, м/с.

Сила тяги по сцеплению (кН)

,

где  G_сц – сцепной вес бульдозера, кН;

j_сц – коэффициент сцепления движителей с грунтом, соответствующий допустимому буксованию движителей; 0,9 – для гусеничных тракторов,   0,6 – для колёсных тракторов.

,

где  m_б.м. – масса базовой машины, кг;

m_р.о. – масса рабочего оборудования, кг;

g=9,81 м/с² – ускорение свободного падения.

Так как масса рабочего оборудования (отвала) неизвестна, то для  определения воспользуемся следующей  формулой:

 

 

Сумма сопротивлений, возникающих  при лобовом резании и транспортировании  грунта про горизонтальной поверхности, (кН)

 

Сопротивление грунта резанию (кН)

 кН,

где k=60 – удельное сопротивление грунта резанию, кПа;

 F – площадь поперечного сечения вырезаемой стружки грунта, м²,

 м²,

Здесь B=4,54 – ширина отвала бульдозера, м;

 h – глубина резания, м, h=0,09×Н=0,139, где H – высота отвала без козырька, м.

Сопротивление грунта перемещению призмы волочения перед отвалом (кН)

 кН,

где g_гр=1500 – плотность грунта, кг/м³;

      m₂=0,7 – коэффициент трения грунта по грунту;

      G_пр=93– вес призмы грунта перед отвалом, кН;

      V_пр – объём перемещаемой отвалом призмы волочения, м³.

м³

здесь К_пр=0,84 – коэффициент формы призмы волочения, зависящий от типа грунта и геометрических характеристик отвала.

Сопротивление грунта перемещению  вверх по отвалу (кН)

 кН,

где m₁=0,8 – коэффициент трения грунта по отвалу;

       a_р – угол резания при неповоротном отвале, a_р=55°.

Сопротивление призмы волочения  грунта движению (кН)

 кН,

где f=0,07 – коэффициент сопротивления грунта движению;

      i=0 – уклон местности (горизонтальная).

Сопротивление, возникающее  между площадкой затупления режущего органа грунтом (кН)

 кН,

где P_зат – удельное сопротивление затуплению, зависящее от ширины режущего      органа и категории грунта, Н/м.

 

Запас тягового усилия по сцепному весу, (кН)

Запас тягового усилия по мощности двигателя, (кН)

Для обеспечения работы бульдозера должно выполняться условие 

324,2>223,8 >134,7          Условие выполнено.

Толщина стружки, (м)

Расчёт производительности

 

Техническая производительность,

,

где - коэффициент уклона = 1. - коэффициент сохранения грунта при транспортировании

- длительность рабочего цикла, (с)

,

где - время заполнения призмы волочения

- время передвижения грунта

- время движения задним ходом

- время, затрачиваемое на  переключение передач и др. = 40 с

Количество циклов в час 

 

Сменная эксплуатационная производительность (м³/смен)

 м³/смен,

где Т – время работы в смену с учётом технического обслуживания машины,       отдыха машиниста, Т=6,82ч.;

К_В=0,9 – коэффициент использования машины по времени;

К_упр=0,95 – коэффициент управления, учитывающий качество управления, состояние машины и квалификацию машиниста.

 

Эксплуатационная производительность (м³/ч)

 

 

2. Определение  усилия рыхлителя, производительности  и времени работы бульдозера

Задание:

Определение усилия рыхления

Определение усилия рыхлителя:

,

где b=0,105 м – ширина наконечника рыхлителя, м;

m - коэффициент, характеризующий свободное резание;

d - коэффициент, характеризующий заточку;

a - угол рыхления;

С_уд – количество ударов ударника ДОРНИИ.

Определение эксплуатационной производительности рыхлителя

Эксплуатационная производительность рыхлителя (м³/ч)

,

где В_З – ширина захвата рыхлителя при рыхлении, м;

L_р.х. – длина рабочего хода в одну сторону, м;

u_раб – скорость рабочего хода, км/ч, u_раб=(0,6...0,7)u_н (u_н – номинальная скорость базового трактора);

t_пов=15...20 с – время одного поворота в конце участка с учётом выглубления зубьев,

,

где К_пер=0,75 – коэффициент перекрытия;

b=0,105 – ширина наконечника рыхлителя, м;

b_с=15...45° – угол склона по вертикали;

S=0,2 – шаг зубьев, м;

z=3 – количество зубьев.

Определение технической производительности

Техническая производительность рыхлителя (м³/ч)

м³/ч,

где К₁=0,75 – коэффициент снижения рабочей скорости;

К₂=0,6 – коэффициент уменьшения толщины рыхления грунта;

К₃=1 – число проходов по одному месту;

К₄=4 – число проходов в поперечном направлении.

Определим время, за которое  бульдозер уберёт мёрзлый грунт, разрыхлённый рыхлителем за смену:

,

где - эксплуатационная производительность рыхлителя;

- эксплуатационная производительность  бульдозера на мёрзлом грунте.

,

где - техническая производительность рыхлителя (124,2 м³/ч).

,

где ;

K_P=1,45 – коэффициент разрыхления;

n=3600/Т_Ц – количество циклов;

,

где - длина набора грунта;

l_тр=40 м;

t_{1 –} продолжительность набора грунта ( 4,3 сек); u=0,7 м/с;

t₂ – время транспортировки ( 19 сек); u=2,1 м/с;

t₃ – время движения задним ходом ( 28,7 сек); u=1,5 м/с;

t₄ – дополнительное время (40 сек).

сек

n=3600/92=39 циклов;

м³/ч

 

 

3. Тяговый расчёт  и определение производительности  скрепера

Задание:

 

Тяговый расчёт скрепера

Должно выполняться условие 

Тяговое усилие при заданной скорости (кН)

 кН

Наибольшее усилие, потребное  для перемещения скрепера (кН)

 

Сопротивление грунта резанию

кН,

где b=3,04 м – ширина срезаемого слоя, м;

h=0,3 м – толщина срезаемого слоя, м;

k=80 кПа – удельное сопротивление грунта резанию.

 

Сопротивление грунта движению призмы волочения впереди скрепера (кН)

кН,

где y=0,5 – отношение высоты призмы волочения к высоте грунта в ковше;

H=2,15 м – высота слоя грунта в ковше, м;

g_гр=1840кг/м³ – плотность грунта, кг/м³;

m₂=0,7 – коэффициент трения грунта по грунту;

i=0,04 – уклон местности, рад.

 

Сопротивление, обусловленное  весом срезаемого слоя грунта, движущегося  в ковше (кН)

кН

Сопротивление, обусловленное  внутренним трением грунта в ковше (кН)

кН,

 

где х=0,37 – коэффициент, учитывающий влияние рода грунта.

 

Сопротивление движению гружёного  скрепера (кН)

 

кН,

где G_c – вес скрепера, кН;

G_гр – вес грунта в ковше, кН;

f – удельное сопротивление колёс скрепера качению

кН,

 

где q=12 м³ – геометрическая вместимость ковша, м³;

К_Н=0,8 – коэффициент наполнения ковша грунтом;

К_Р=1,3 – коэффициент разрыхления грунта в ковше скрепером.

 

кН

 

Проверяем условие:

 

374,2кН >329,8кН >307,3кН

 

Определение производительности скрепера

 

Производительность скрепера (м³/ч)

 м³/ч,

 

где К_В=0,85 – коэффициент использования рабочего времени;

К_Р=1,2 - коэффициент рыхления;

Т_Ц – продолжительность рабочего цикла, с.

 сек.,

 

где l₁=16,3 м – длина пути заполнения ковша, м;

u₁=0,8 – скорость движения скрепера при заполнении ковша, м/с;

l₂=900м – длина пути транспортирования грунта, м;

u₂=2,5 – скорость движения гружёного скрепера, м/с;

l₃=16 м – длина пути разгрузки, м;

u₃=0,95 – скорость движения скрепера при разгрузке, м/с;

l₄=922м – длина пути порожнего скрепера, м;

u₄=2,8 – скорость движения порожнего скрепера, м/с;

t_пер=6с – время на переключение передачи, с;

t_пов=20с – время на один поворот, с.

 

Длина пути заполнения ковша  скрепера (м)

 м,

где К_П=1,2 – коэффициент, учитывающий потери грунта при образовании призмы волочения и боковых валиков;

0,7 – коэффициент, учитывающий  неравномерность толщины стружки;

В_З=2 м – ширина захвата ковша, м;

h_ср=0,4 м – средняя толщина срезаемой стружки, м;

 

4. Перерасчёт показателей  бульдозера с модельного образца  по формуле Зеленина

Задание:

 

Перерасчёт  показателей бульдозера

Для перехода от модели к  натурному образцу необходимо вычислить  средний масштабный коэффициент. Для  этого нужно выбрать ближайшее  число к отношению ширины отвала бульдозера В к ширине отвала модели В_М и высоты отвала бульдозера Н к высоте отвала модели Н_М:

,

где К_С=5 – масштабный коэффициент;

Н и В – высота и  ширина отвала бульдозера, м.

После выбора масштабного  коэффициента нужно сделать перерасчёт натурных параметров:

где h=0,08 – глубина резания, м.

 

Суммарное усилие:

По данным расчётной работы №1 необходимо сравнить суммы сопротивлений, возникающих при лобовом резании  и транспортировании грунта по горизонтальной поверхности, и сделать выводы об относительной погрешности вычислений.