Разработка бульдозерного оборудования повышенной накопительной способности. Бульдозер ДЗ-35 на базе трактора 15 тягового класса – Т-180

При работе под уклон  можно срезать стружку постоянного  сечения на всем пути набора грунта, так как в результате работы под уклон появляется запас тяги, поскольку сопротивление перемещению грунта впереди отвала (так же, как и перемещение самого тягача) значительно меньше, чем при работе по

горизонтали или на подъем.

Обычно путь, за который  бульдозер набирает грунт впереди  отвала, составляет 5 - 7 м. Заглубление отвала и срезание грунта происходит на первой или второй передачах.

Эффективная работа в  значительной степени зависит от режима перемещения. Обычно перемещают грунт на первой - третьей передачах.

Значительное время  цикла работы занимает холостой ход. Поэтому при сравнительно малых  расстояниях транспортирования (30-50 м) холостой ход целесообразно производить на максимальной скорости хода назад, выигрывая при этом время, которое шло бы на разворот трактора. При больших расстояниях холостой ход производят при ходе вперед.

В зависимости от вида работ производительность определяют так.

При резании и перемещении  грунта

                                      м³/ч                          

   (2.41)

где - коэффициент использования бульдозера по времени (обычно           = 0,85- 0,9);

 -  коэффициент, учитывающий, работает бульдозер под уклон или на подъем; при уклоне от 0 до 15%  меняется от 1 до 2,25; при подъеме от 0 до 15% меняется от 1 до 0 5;

- продолжительность цикла в сек

    (2.42)

 (с)

где  , и - скорости трактора при резании, перемещении грунта и обратном ходе, м/сек;

        , и - длина пути резания, перемещения грунта и обратного хода

бульдозера в м;

         - время на переключение передачи (около 5 сек);

          - время на опускание отвала (1,5-2,5 сек);

           - время на поворот трактора (около 10 сек);

          - фактический объем призмы волочения;

- коэффициент, зависящий от отношения :

= ;    

2.4. Расчет тягово-энергетических характеристик трактора Т-180.

Тяговый класс 150 кН (15 тс), предназначенный для работы с навесным и прицепным оборудованием на строительных объектах и в дорожном строительстве. На тракторе установлен четырехтактный, дизельный, шестицилиндровый двигатель Д-180 с вертикальным расположением цилиндров, предкамерным смесеобразованием, нераздельной камерой сгорания, жидкостной закрытой системой охлаждения, запуском от пускового двигателя П-23. Общие сведения приведены в табл. 2.4 и 2.5.

Таблица 2.4

Технические характеристики бульдозера ДЗ-35.

Показатели	ДЗ-35
Базовый трактор	Т-180
Наибольшая высота подъема РО над опорной поверхностью, мм	1250
Наибольшее опускание РО ниже опорной поверхности, мм	300
Высота РО,мм	1230
Ширина захвата РО, мм	3640
Угол въезда, град	25
Угол резания, град.	50
Масса, кг	17900

 

2.4.1. Расчет и построение характеристик двигателя.

Для   построения  тягово-энергетической   характеристики    машины

выбираем систему координат, в левом квадранте которой  строим внешнюю характеристику основных параметров двигателя в функции крутящего момента. Наиболее часто используются следующие зависимости параметров двигателя:

n_e=f(M_e), N_e=f(M_e), G_t=f(M_e), g_e=f(M_e).

Таблица 2.5

Техническая характеристика трактора Т-180.

Номинальная мощность двигателя, кВт (л.с.)	128,8 (175)
Частота вращения коленчатого  вала при номинальной мощности, об/мин	1100
Диаметр цилиндра, мм	145
Ход поршня, мм	205
Рабочий объем цилиндров, л	20,28
Степень сжатия	14
Удельная затрата топлива  при номинальной мощности, г/квт·ч (г/кл.с.-ч)	238 (175)
Емкость топливного бака, л	325
База, мм	3220
Колия, мм	2040
Дорожный просвет, мм	550
Радиус поворота, м	2,04
Ширина трака гусеницы, мм	580
Высота грунтозахватов, мм	75
Удельное давление на грунт, МПа (кгс/м2):
.. твердый	0,05 (0,48)
.. мягкий	0,03 (0,315)
Габаритные размеры, мм	5420 Х 2740 Х 2825
Конструктивная масса, кг	14950

 

Для расчета и построения характеристик  двигателя используются его данные по технической характеристики на номинальном режиме и следующие эмпирические зависимости:

-для дизелей на  корректорной ветке характеристики:

Эксплуатационная мощность:

(Для примера будем  вести расчеты на 1 передаче, для n_e=900 об/мин).

     (2.43)

  Удельная затрата топлива:

   (2.44)

- для дизелей на регуляторной ветке характеристики:

(Для примера будем  вести расчеты на 1 передаче, для ne=1175 об/мин).

Эксплуатационная мощность:

       (2.45)

 Часовой расход топлива:

      (2.46)

где N_н, n_н - соответственно мощность и частота вращения вала двигателя на номинальном режиме; g_ен – удельный эффективный расход топлива на номинальном режиме; N_мах, n_N - максимальная мощность двигателя и частота вращения, которое отвечает максимальной мощности; g_еN - удельный расход топлива на режиме максимальной мощности; n_x - расчетные частоты вращения двигателя; а, b, с, а₁, b₁, с₁ - коэффициенты аппроксимации; G_тн, G_тхх- часовой расход топлива на номинале и холостом ходу.

Значение коэффициентов:

а=0,87, b=1,13, с=1,00, а₁=1,55, b₁=1,55, с₁=1,00.

Часовой расход топлива определяется по формуле:

                 (2.47)

Крутящий момент двигателя:

     (2.48)

Часовой расход топлива на режиме максимального холостого хода находим по графикам зависимости часового расхода топлива двигателя на максимальном холостом ходу от номинальной мощности двигателя.

Регуляторную характеристику двигателей строим учитывая наклон регуляторной ветки. Согласно техническим условиям на двигатели наклон регуляторной ветки находится в пределах 6...10 %; поэтому частоту вращения, которая отвечает максимальному холостому ходу n_xх определяем из условия:

n_xх=1,1·n_н=1100·1,1=1200(об/мин).

Для режима работы двигателя  на максимальном холостом ходу N_н=0; M_e=0.

Для дизельных двигателей по данным зависимостями проводим расчеты

на корректорной ветке характеристики в интервале частот вращения от n_н через каждые 100...300 об/мин к частотам на 200..300 об/мин меньше частоты вращения, еще отвечает максимальному крутящему моменту.

По регуляторной характеристике для частот вращения от n_н до n_xх через каждые 10...20 об/мин определяем аналогично все параметры, которые заносим в таблицу 2.4.

2.4.2. Расчет и построение тяговой характеристики машины для заданных условий эксплуатации.

Для всех скоростных режимов  работы на каждой передаче расчетного ряда последовательно рассчитываем:

1). Движущую силу:

     (2.49)

где M_e - крутящий момент двигателя для данного скоростного режима, Н/м;             і_тр - общее передаточное число трансмиссии на заданной передаче, η _тр - к.п.д. трансмиссии; r_к - радиус качения колеса, или звездочки, м.

2). Теоретическая скорость движения:

     (2.50)

Для определения действительной скорости строим кривую буксования в  зависимости от тягового усилия по относительной силе тяги р, которая определяется по формуле:

      (2.51)

где φ=0,9 - коэффициент сцепления; λ=1 - коэффициент нагрузки ведущих частей;

Р_кр=Р_к-Р_f – - усилие на крюке машины; G=176 кН - вес машины.

Получаем:

Таблица 2.6.

Коэффициент буксования.

Pк, Н	p	δ
0	0,000	0,000
25000	0,100	0,001
50000	0,300	0,080
75000	0,370	0,012
100000	0,530	0,023
125000	0,670	0,039

Тогда действительную скорость машины определим по зависимости:

     (2.52)

3). Тяговая мощность:

      (2.53)

4). Удельная затрата  топлива;

     (2.54)

5) Тяговый КПД:

      (2.55)

Расчеты заносим в  таблицу 2.7.

2.4.3. Построение тяговой характеристики.

Тягово-энергетическая характеристика позволяет рассчитать оптимальные режимы работы самоходных машин и агрегатов и определить взаимосвязь между тягово-скоростными возможностями, показателями двигателя, сопротивлением рабочих органов, топливной экономичностью и производительностью машины.

С помощью этих характеристик  можно также провести оценку на разных передачах таких показателей  как максимальная тяговая мощность, оптимальная рабочая скорость, сила тяги при максимальной тяговой мощности, максимальная сила тяги на низшей передаче, скорость холостого хода, перепад между скоростями поступательного движения при максимальной тяговой мощности, буксование, способность машины одолевать кратковременные перегрузки без перехода на низшую передачу, характер изменения максимальных значений тяговой мощности и др.

Таблица 2.7.

Данные  расчета для построения тяговой  диаграммы.

n, об/мин	Mе, Нм	Nе, кВт	Gт, кг/ч	Pк, Н	Vт, м/с	Vд, м/с	Nт, кВт	gт,г/кВт·ч	ηтяг
1 передача						iтр=		68,79
1200	0,00	0,00	6,70	0	4,01	4,01	0,00	52,00	0,00
1175	333,23	40,98	14,32	35699	3,93	3,91	38,82	368,94	0,30
1125	845,23	99,53	25,21	90551	3,76	3,70	92,99	271,10	0,72
1100	1118,69	128,80	30,65	119847	3,68	3,54	118,02	259,75	0,92
900	1258,66	118,57	26,84	134843	3,01	2,78	104,25	257,50	0,81
700	1324,67	97,06	22,37	141915	2,34	2,11	83,03	269,48	0,64
2 передача						iтр=		59,2
1200	0,00	0,00	6,70	0	4,66	4,66	0,00	52,00	0,00
1175	333,23	40,98	14,32	30722	4,56	4,55	38,86	368,59	0,30
1125	845,23	99,53	25,21	77927	4,37	4,32	93,46	269,73	0,73
1100	1118,69	128,80	30,65	103139	4,27	4,17	119,61	256,29	0,93
900	1258,66	118,57	26,84	116044	3,50	3,39	109,43	245,30	0,85
700	1324,67	97,06	22,37	122130	2,72	2,62	88,75	252,11	0,69
3 передача						iтр=		51,18
1200	0,00	0,00	6,70	0	5,39	5,39	0,00	52,00	0,00
1175	333,23	40,98	14,32	26560	5,28	5,27	38,89	368,30	0,30
1125	845,23	99,53	25,21	67370	5,06	5,00	93,65	269,19	0,73
1100	1118,69	128,80	30,65	89167	4,94	4,86	120,46	254,47	0,94
900	1258,66	118,57	26,84	100324	4,04	3,96	110,22	243,55	0,86
700	1324,67	97,06	22,37	105585	3,15	3,07	90,04	248,50	0,70