Продуктивність бульдозерів та шляхи її підвищення - Меліоративні та будівельні машини
Технічну продуктивність бульдозерів на роботах з копання та переміщення ґрунту визначають за формулою:
де: V - обсяг ґрунту в пухкому тілі, що переміщується відвалом бульдозера, м3.
де l і В - довжина і висота відвалу по хорді; - кут природного укосу ґрунту, що переміщується перед відвалом ( = 35° для сипучих ґрунтів; = 45° для зв'язкових ґрунтів нормальної вологості) ;До п -коефіцієнт, що враховує втрати ґрунту під час його переміщення.До п = 1-тL, де L - дальність переміщення в метрах; m = 0,04 для сухого піску і т = 0,008-0,04 для зв'язкових ґрунтів (великі значення для сухих ґрунтів); Кр -коефіцієнт розпушування ґрунту (1,25-1,3); t - тривалість циклу, хв. Тривалість циклу підраховується так само, як і для скреперів. Але якщо холостий хід бульдозера відбувається заднім ходом трактора, виключається час на розвороти і дещо збільшується час на перемикання механізмів керування (8-10 сек).
Різання ґрунту бульдозером проводиться при горизонтальному або похилому на кут зарізання положенні ножа. У першому випадку ніж зрізає шар ґрунту всією довжиною (за винятком зрізання косогорів); у другому випадку на перших проходах - тільки частиною ножа, а на наступних - частиною чи усією довжиною. Відвал встановлюється: для переміщення ґрунту вперед - під кутом захвату; для зміщення у бік перпендикулярно поздовжньої осі - під кутом захвату. Ширина захоплення, де l 0 - Довжина відвалу, що бере участь у різанні. При горизонтальному положенні ножа відвалу l 0 = ll - довжина відвалу. При похилому положенні відвалу на кут зарізування величина де
де Cmax - максимальне заглиблення кінця відвалу. У бульдозерів з жорстким кріпленням відвалу до штовхаючої рами кут різання залишаєтьсяпостійним під час виконання всіх видів робіт.
У бульдозерів з шарнірним кріпленням відвалу до штовхаючої рами кут різання можна змінювати. З метою зменшення опору різанню розробляти важкі ґрунти слід за мінімального вугілля різання. Розрівнювати насипний ґрунт і вести розробку малозв'язкових та сипучих ґрунтів потрібно при максимальному куті різання. Зі збільшенням кута різання верхня частина відвалу розташовується вище над рівнем землі, тому обсяг ґрунту, що переміщується попереду відвалу, збільшується.
На початку різання ґрунту на відвалі немає, і весь зусилля, що штовхає, можна витрачати тільки на різання і подолання додаткового зусилля на переміщення тягача, яке викликається вагою обладнання бульдозера. Площа поперечного перерізу стружки, що знімається, на початку різання при повному використанні тягового зусилля тягача дорівнює:
см2,
де Т - штовхаюче зусилля тягача, рівне зусилля на гаку, кг; W 6 -додатковий опір на переміщення тягача в кгс від ваги бульдозерного обладнання; k -питомий опір різання ґрунту, кг/см2. При куті захоплення k=0,25-0,3 для ґрунтів I групи, 0,4-0,6 для ґрунтів II групи, 0,8-1,2 для ґрунтів III групи, 1-2 для ґрунтів IV групи; при k менше 15-20% кожної групи грунту; gб - вага обладнання бульдозера, кг; f -коефіцієнт опору пересування тягача (0,1+0,15); i - ухил, на якому працює бульдозер; при роботі під ухил ставиться знак (+) у першому члені рівності та знак (-) у другому: при роботі на підйом ставиться знак (-) у першому члені рівності та знак (+) у другому У процесі подальшого різання опір копанню збільшується за рахунок опору підйому ґрунтуW n вгору по відвалу, опору переміщенню ґрунту перед відвалом Wnp, а при вугіллі захоплення та опору переміщенню ґрунтуW T вздовж відвалу. Наприкінці різання, коли об'єм ґрунту, що переміщується, відповідає нормальному заповненню відвалу, можна знімати стружку з площею поперечного перерізу, що дорівнює: при установці відвалу під кутом і вугіллі зарізання
(239) при і
(240)
Підставляючи в рівності (239) і (240) значення силW 6,W a, Wnp і WT, отримаємо відповідно
(241)
(242)
де gr - вага ґрунту, переміщеного відвалом; f0 - коефіцієнт тертя ґрунту по ґрунту (0,7-1,2); - коефіцієнт тертя металу по грунту (0,25-0,6); - Кут різання. Можливу товщину стружки, що знімається, можна визначити за залежністю: при і
на початку різання (243)
наприкінці різання,
де l - Довжина відвалу, см; при і
на початку різання наприкінці різання (244)
З наведених залежностей видно, що з ефективного використання потужності тягача у початковий момент різання ніж потрібно відразу заглиблювати велику глибину. У міру накопичення ґрунту на відвалі та збільшення опору його переміщенню, щоб не заглох двигун, ніж слід поступово виглиблювати.
При роботі в щільних ґрунтах ніж відвалу заглиблюється дуже повільно. Тому такі ґрунти рекомендується попередньо розпушувати розпушувачами або використовувати задній хід для розпушування зубами, спеціально встановленими в тильній стороні відвалу бульдозера. При русі машини заднім ходом зуби заглиблюються в грунт і розпушують його, при русі вперед - завдяки своїй шарнірній підвісці відхиляються назад, не порушуючи нормального процесу різання ножем відвалу.
Використання зубів відвалу бульдозера для розпушування ґрунту у певнихумовах підвищує продуктивність праці до 30%.
Різання грунту виконується на першій швидкості, при можливості під ухил, коли тягача, що штовхає зусилля дозволяє вирізати стружку максимальної товщини.
Під час переміщення ґрунту значна частина його втрачається – зміщується убік вздовж відвалу. Величина цих втрат може досягати 1,5-2% відвалу грунту, що знаходиться попереду, на кожен погонний метр переміщення. Чим більша швидкість руху бульдозера при переміщенні ґрунту, тим більші його втрати. Тому ґрунт переміщають на першій швидкості.
Щоб скоротити втрати ґрунту, його слід транспортувати по можливості по тому самому сліду. Валики, що утворилися при перших проїздах з боків, перешкоджають втраті грунту при наступних проходах. Для збереження високої продуктивності при транспортуванні ґрунту на великі відстані його доцільно переміщати по траншеї або порціями: спочатку на 20-25 м, потім ще таку ж відстань, роблячи це кілька разів до місця призначення.
Так само вигідно переміщати грунт під укіс. За кілька проходів його накопичують у краю укосу, перевалюючи при кожному наступному проході через раніше переміщений ґрунт. Потім всю купу зіштовхують вниз за один прохід.
Об'єм переміщеного бульдозером ґрунту при розробці легень та переміщенні розпушених ґрунтів може бути збільшений за рахунок кріплення з боків відвалу відкрилків. Продуктивність у своїй підвищується в 1,5-2 разу. Відкривки до відвалу кріпляться болтами жорстко або шарнірно. Шарнірне кріплення відкрилків дозволяє встановлювати їх під різним кутом нахилу до відвалу і змінювати цим ширину захвату відповідно для розробки та переміщення легких ґрунтів, переміщення розпушених та розробки важких ґрунтів.
Розвантаження ґрунту з відвалу бульдозера можна вести трьома способами: швидким підйомом відвалу на велику висоту із залишенням ґрунту купою; підйомом відвалу на ходу на невелику висоту з укладанням ґрунту шарами; зіштовхуванням ґрунту в яму, канал або під крутий укіс. Спосіб розвантаження залежить від умов роботи.
Холостий хід бульдозера до місця набору ґрунту може здійснюватися переднім та заднім ходом та повинен здійснюватися на максимальній швидкості руху, що допускається умовами роботи. Заднім ходом холостий пробіг доцільно робити при переміщеннях до 20-50 м.
Планування майданчиків бульдозером ведуть при піднесеному відвалі на висоту, рівну товщині необхідного шару підсипки, або на таку висоту, при якій об'єму шару грунту, що зрізається, на височинах достатньо для засипання западин. Остаточно ґрунт вирівнюють рухом бульдозера назад із відвалом, опущеним на ґрунт. На планувальних роботах технічну продуктивність бульдозера підраховують за такою формулою:
деL - довжина запланованої ділянки, м;I - довжина відвалу, м; -кут захвату;а - величина перекриття проходів (0,3-0,5 м);п - число проходів по одному місцю;v -середня швидкість руху бульдозера при плануванні, м/год;t -час, що витрачається на поворот при кожному проході (