Выемочно-транспортные машины. Бульдозер
Содержание:
- Выемочно-транспортирующие машины. (ВТМ) Назначение, классификация и область применения……………………………………………………
………………..2 - Бульдозеры. Общие сведения…………………………………………………………
..3 - Конструктивные особенности неповоротных и поворотных бульдозеров…………7
- Геометрические параметры бульдозерного отвала…………………………………..9
- Расчёт основных параметров отвала бульдозера……………………………………11
- Тяговый расчет………………………………………………………………
………….13 - Расчет мощности привода базовой машины………………………………………….15
- Расчет производительности бульдозера………………………………………………16
- Расчет на прочность………………………………………………………
…………….17 - Расчет на прочность бульдозерного оборудования…………………………………18
- Список используемой литературы……………………………………………………
.26
Выемочно-транспортирующие машины. (ВТМ).
Назначение, классификация и область применения.
Выемочно-транспортирующими машинами (ВТМ) называются такие , которые одновременно с отделением ( или после отделения) горной породы от массива перемещают (транспортируют) её, причём движение рабочего органа в этот период осуществляется перемещением всей машины, как правило, за счёт развиваемого ею тягового усилия или реже – с помощью тягачей или толкателя.
Разработка
пород выемочно-
ВТМ можно разделить на два основных типа: ножевые (бульдозеры, рыхлители, струги, грейдеры) и ковшовые (скреперы, погрузочные машины).
Бульдозерные
отвалы, погрузочное оборудование и
оборудование рыхлителей выполняются
в виде либо навесного, либо полуприцепного
оборудования к базовым гусеничным
и колёсным тягачам (тракторам), а
также специальным
Бульдозеры,
скреперы, и грейдеры-элеваторы
Бульдозеры предназначены для послойной разработки пород категории I-IV без предварительного рыхления и перемещения на расстояние до 5-150м. Скальные породы могут ими послойно разрабатываться после предварительного рыхления.
Бульдозеры
– толкачи применяют для
БУЛЬДОЗЕРЫ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Бульдозеры представляют собой навесное оборудование на базовый гусеничный или пневмоколесный трактор (двухосный колесный тягач), включающее отвал с ножами, толкающее устройство в виде брусьев или рамы и систему управления отвалом. Основные типы бульдозерных отвалов приведены на рис. 1.
Рис. 1. Основные типы бульдозерных отвалов: 1 - прямой поворотный; 2 - прямой неповоротный; 3 - полусферический; 4 - сферический; 5 – сферический для сыпучих материалов; 6 - с толкающей плитой
Гусеничный бульдозер с гидравлическим управлением: 1 - бульдозерный отвал; 2 - раздвоенная силовая трансмиссия; 3 - система охлаждения; 4 - рама рыхлителя; 5 - зуб рыхлителя; 6 - муфта включения боковой передачи; 7 - опорная ось рам гусеничных тележек; 8 - дизельный двигатель; 9 - толкающая рама; 10 - гидроцилиндр управления отвалом.
Главный параметр бульдозеров - тяговый класс базового трактора (тягача). Бульдозеры применяются для послойной разработки и перемещения грунтов I-IV категорий, а также предварительно разрыхленных скальных и мерзлых грунтов. С их помощью выполняют планировку строительных площадок, возведение насыпей, разработку выемок и котлованов, нарезку террас на косогорах, разравнивание грунта, отсыпаемого другими машинами, копание траншей под фундаменты и коммуникации, засыпку рвов, ям, траншей, котлованов и пазух фундаментов зданий, расчистку территорий от снега, камней, кустарника, пней, мелких деревьев и строительного мусора и т. п. Широкое использование бульдозеров в строительном производстве определяется простотой их конструкции, надежностью и экономичностью в эксплуатации, высокими производительностью, мобильностью и универсальностью.
Бульдозеры классифицируют по назначению, тяговому классу и типу ходового устройства базовых машин, конструкции рабочего органа и типу системы управления отвалом.
По назначению различают бульдозеры общего назначения, используемые для выполнения основных видов землеройно-транспортных и вспомогательных работ в различных грунтовых и климатических условиях, и специальные, применяемые для выполнения целевых работ в специфических грунтовых или технологических условиях. К последним относятся бульдозеры-толкачи, подземные и подводные бульдозеры. В зависимости от тягового класса базовых машин бульдозеры разделяют на малогабаритные (класс до 0,9), легкие (классов 1,4...4), средние (классов 6... 15), тяжелые (классов 25...35) и сверхтяжелые (класса свыше 35). По типу ходового устройства бульдозеры разделяются на гусеничные и пневмоколесные. По конструкции рабочего органа различают бульдозеры с неповоротным в плане отвалом, постоянно расположенным перпендикулярно продольной оси базовой машины, и с поворотным отвалом, который может устанавливаться перпендикулярно или под углом до 53° в обе стороны к продольной оси машины. По типу системы управления отвалом различают бульдозеры с гидравлическим и механическим (канатно-блочным) управлением. При канатно-блочной системе управления подъем отвала осуществляется зубчато-фрикционной лебедкой через канатный полиспаст, опускание - под действием собственной силы тяжести отвала. При гидравлической системе управления подъем, и опускание отвала осуществляются принудительно одним или двумя гидроцилиндрами двустороннего действия. Бульдозеры с механическим управлением в настоящее время промышленностью не выпускаются.
Рабочий цикл бульдозера (рис.2) следующий: при движении машины вперед отвал с помощью системы управления заглубляется в грунт, срезает ножами слой грунта и перемещает впереди себя образовавшуюся грунтовую призму волоком по поверхности земли к месту разгрузки; после отсыпки грунта отвал поднимается в транспортное положение, машина возвращается к месту набора грунта, после чего цикл повторяется. Максимально возможный объем призмы волочения современные бульдозеры набирают на участке длиной 6...10 м. Экономически целесообразная дальность перемещения грунта не превышает 60..80 м для гусеничных бульдозеров и 100... 140 м для пневмоколесных машин.
Рис. 2. Схемы работы бульдозера при разработке грунтов: а - резание; б - транспортирование с подрезанием; в - отсыпка; г - откат назад (холостой ход)
Преимущественное распространение получили гусеничные бульдозеры, обладающие высокими тяговыми усилиями и проходимостью. Чем выше тяговый класс машины, тем больший объем земляных работ она способна выполнять и разрабатывать более прочные грунты.
Рис. 3. Схемы устройств и основные параметры бульдозеров: а - с поворотным отвалом; б - с неповоротным отвалом; в - поперечный перекос отвала
Отвал бульдозера представляет собой жесткую сварную металлоконструкцию с лобовым листом криволинейного профиля. Вдоль нижней кромки отвала крепятся сменные двухлезвийные режущие ножи (два боковых и средние), наплавленные износоустойчивым сплавом. В середине верхней части отвала имеется козырек, препятствующий пересыпанию грунта через верхнюю кромку.
Для увеличения производительности бульдозера при работе на легких грунтах на его отвал устанавливают с обоих концов сменные уширители, открылки и удлинители. Для уменьшения потерь грунта при его транспортировании современные неповоротные гусеничные бульдозеры оборудуют сферическими и полусферическими отвалами.
Конструктивные особенности неповоротных и поворотных бульдозеров.
У бульдозера с неповоротным отвалом (рис.
4) отвал 1 крепится посредством универсальных
шарниров 8 к толкающему устройству в виде
двух брусьев 7 коробчатого сечения, задние
концы которых соединены с помощью упряжных
шарниров 8 с балками 5 ходового устройства
базового трактора 4. Шарниры позволяют
толкающим брусьям поворачиваться в вертикальной
и горизонтальной плоскостях при перекосе
отвала.
Рис. 4. Бульдозер с неповоротным отвалом
Гидрораскос осуществляет перекос отвала в поперечной плоскости путем поворота его на угол до + 12° и представляет собой гидроцилиндр двойного действия с гидрозамком, который включен в гидросистему трактора. Винтовой раскос служит для механического изменения угла резания ножей.
У поворотного бульдозера (рис. 5) отвал 1 монтируется на универсальной толкающей раме 7, охватывающей снаружи трактор 4 и состоящей из двух жестко соединенных между собой полурам прямоугольного сечения. Рама крепится к ходовым тележкам трактора с помощью упряжных шарниров 5. На раме вместо отвала может быть установлено различное сменное оборудование с гидравлическим управлением - кусторез, древовал, корчеватель-собиратель, плужный снегоочиститель и др. Поворотный отвал соединен с толкающей рамой посредством центрального шарового шарнира 10 и двух боковых толкателей 8 с винтовыми раскосами 2, обеспечивающими различное положение отвала относительно рамы. При одинаковом изменении длины раскосов от среднего положения регулируют угол резания ножей. Угол поперечного перекоса отвала в вертикальной плоскости регулируется путем изменения межцентрового расстояния проушин раскосов.
Рис. 5. Бульдозер с поворотным отвалом
Отвал может быть установлен в плане под углом в обе стороны от продольной оси машины и под прямым углом к ней. Для установки отвала в три положения (прямое, правое и левое) на верхней полке каждой полурамы установлены по три опорных кронштейна 6, в которых шарнирно крепятся толкатели. На скошенной части полурам установлены кронштейны 9 для крепления гидроцилиндров 3 подъема-опускания отвала. У некоторых моделей бульдозеров изменение угла поворота отвала в плане и регулировка угла перекоса отвала осуществляются с помощью гидроцилиндров.
Геометрические
параметры бульдозерного
К главным геометрическим параметрам бульдозерного отвала относятся: высота Н (м); высота с козырьком Нк (м); радиус Rк (м) кривизны, обычно равный Н; угол между горизонталью и касательной к верхней кромке отвала βₒ =70÷750 ; высота прямого участка отвала α (обычно равная высоте ножа); угол постановки козырька βк (градус); углы резания δ и задний α ( угол δ должен быть больше 50° с тем, что бы угол α был не менее 30°); угол наклона отвала ɛо. От последнего в значительной мере зависит форма призмы волочения.
Длина отвала L(м) должна быть больше ширины машины не менее чем на 0,1 м с каждой стороны при максимальном повороте отвала в плане на угол φ = 10÷15°. В среднем принимается L= 2,8÷H, а для неповоротного отвала L=2,3 H.
Высота
отвала наиболее существенно влияет
на тяговое усилие бульдозера. Для
бульдозеров общего назначения ВНИИ
стройдормаш рекомендует
где К – коэффициент, равный 0,5 для неповоротных и 0,45 для поворотных отвалов; Т – номинальное тяговое усилие, кН.
По номинальному тяговому усилию (мощности) базового трактора бульдозеры подразделяются на четыре класса: сверхмощные с номинальным тяговым усилием свыше 400 кН (мощность привода более 370 кВт), мощные от 200 до 400 кН (185-370 кВт), средней мощности от 135 до 200 кН (120-185 кВт) и малой от 25 до 135 кН (50- 120 кВт).
Главный параметр бульдозера – номинальное тяговое усилие трактора или тягача – определяется из выражения
Т = Gφ
где G – сцепной вес бульдозера, кН; (φ – коэффициент использования силы веса базовой машины с навесным оборудованием по сцеплению.
Основные параметры бульдозера:
- эксплуатационная масса бульдозера ᶆБ (т), равная сумме масс эксплуатационной базовой машины (трактора) ᶆбт и навесного бульдозерного оборудования ᶆбо (последняя составляет 15-25% от ᶆбт);
- скорости рабочего и обратного ходов. Первая обычно составляет 2-4 км/ч, вторая может достигать 19 км/ч для гусеничных и 10 км/ч и более для колёсных машин:
- среднее давление ходовой части на грунт
рб = g ᶆб/S0,
где Sо – опорная площадь гусеницы, м2 :
- положение центра давления, т.е. точки приложения равнодействующей всех нормальных реакций грунтового основания на ходовую часть, определяемое по расчётным схемам;
- удельное горизонтальное усилие рг (кН/м) и вертикальное давление рв (МПа) на режущей кромке ножа, характеризующие возможность разработки пород различной крепости:
рг = Тнт/L; рв = ра max/ Fн ,
где ра max – наибольшее возможное вертикальное усилие на режущей кромке ножа отвала по условиям опрокидывания базовой машины относительно задних колёс (точек опоры), МН; Fн - опорная площадь режущей кромки ножа с учётом её затупления, м2 .
Значения удельных горизонтальных усилий рг и вертикальных давлений рв для различных категорий пород приведены ниже.
Категория породы……………………… I II III IV
Hг , кН/м………………………………… ≤ 15 20-30 40-45 ≥ 60
рг , МПа ………………………………… ≤ 1 12-20 25-35 36
Массу рабочего оборудования и общую массу бульдозера для предварительных расчётов рекомендуется определять по эмпирическим зависимостям.
Расчёт основных параметров отвала бульдозера
Основными
параметрами отвала бульдозера
являются: ширина и высота отвала;
угол зарезания; угол
Для выполнения
этих расчётов используем
Углы установки отвала бульдозера Тип бульдозера Углы установки отвала, град
захвата X зарезания Врезания a
С неповоротным отвалом 90 60 0 0 50 – 60
С поворотным отвалом 90 60 3 8 50 – 0
универсальный 90
Высоту
козырька Нк по вертикали
Основные параметры поперечных профилей отвалов бульдозеров приведены в табл.
Параметры отвалов
Отвал
Параметры неповоротный
Угол резания а, град 50—60 50—60
Угол наклона отвала е, град 75 75
Угол опрокидывания ф0, град 70—75 60—75
Угол установки козырька фк, град Задний угол v, град 90—100 10—15 90—100 10—15
Радиус цилиндрической поверхности отвала, мм — (0,8-0,9)
Основным
рабочим органом бульдозера
Геометрическими
параметрами отвалов являются
показанные на рис. угол
Тяговый расчет
Задачей тягового расчета
(1)
где: -, кН; -, кН; –, кН. .
, (2)
где: – толщина снимаемой стружки = 0,1 м;
– ширина отвала, м;
- угол установки отвала в плане = 90 град;
; (3)
где: Н – высота отвала, м;
– ширина отвала, м;
- характеристика грунта, кг/м;
- уклон = 0,5;
j - = 0.1,
; (4)
где: - = 0,5.
; (5)
где: ;
; (6)
где: N – мощность двигателя, кВт;
- скорость на 1 передаче, м/с.
; (7)
; (8)
; (9)
(10)
(11)
Расчет мощности привода базовой машины
Мощность привода базовой
, (12)
где ν – скорость движения машины, км/ч;
η = (0,8 ч0,9) – механический КПД машины, принимаем равным = 0,9.
Расчет производительности бульдозера
Производительность бульдозера при резании и перемещении грунта, определяется по формуле:
м3/ч, (13)
где: - объём грунта (в плотном теле) перед отвалом, м3;
м3, (14)
где Кпр – коэффициент, зависящий от характера грунта (связности, коэффициента рыхления) и от отношения Н/L, Кпр = 0,40;
L – длина отвала = 3,18, м;
Н – высота отвала = 1,35, м;
- коэффициент использования
- коэффициент разрыхления грунта = 1,25;
- коэффициент, учитывающий
м3
м3/ч
- длительность рабочего цикла, с.
с; (15)
где: - длина пути резания = 7 м;
- длина пути перемещения, 25м;
- скорость движения бульдозера при копании грунта, =0,4м/с;
- скорость движения бульдозера при перемещении грунта, =0,9 м/с;
- скорость холостого хода
- время, необходимое на
- время на опускание отвала, = 2 с;
- время на переключение передач, = 4 с.
с.
Расчет на прочность
Общие положения при расчете на прочность
Нагрузки действующие на элементы конструкции бульдозеров, делятся на нормальные, случайные и аварийные.
Под нормальными понимаются
нагрузки, действующие в процессе
работы машины в условиях
Случайные нагрузки
К аварийным относятся
Расчет на прочность
Расчет на прочность
Для расчета узлов и деталей
бульдозера на прочность
Расчетное положение 1 (см. рис.).
Внезапный упор в препятствие
средней точкой отвала при
движении по горизонтальной
Схемы сил, действующие на нож отвала при расчёте на прочность
, Н (16)
где Тр - максимальное (расчетное) тяговое усилие бульдозера по сцеплению;
, Н (17)
- вес трактора с бульдозерным оборудованием, кг;
- коэффициент сцепления, = 0,9;
- динамическое усилие, Н
, (18)
где: - скорость бульдозера в момент встречи с препятствием, (номинальная скорость на 1 передаче), м/с = 0,67;
g
– ускорение свободного
С – приведенная жесткость
препятствия и системы
, (19)
где: С1 – жесткое препятствие;
С2 – жесткость навесного
, (20)
где: - коэффициент жесткости навесного оборудования на 1 кг массы трактора, = 0,9;
- вес бульдозерного
Расчетное положение II (см.рис.). В процессе заглубления отвала при одновременном движении вперед по горизонтальной поверхности трактор вывешивается на средней точке отвала, при этом гидроцилиндры развивают усилие, достаточное для опрокидывания трактора относительно точки А.
Принимаем, что на кромку ножа
(точка О) действуют
, Н (21)
где: - линейные размеры, мм.
Горизонтально усилие:
, Н (22)
где:
Расчетное положение III (см.рис.2,в). В процессе заглубления отвала при одновременном движении вперед по горизонтальной поверхности трактор вывешивается на крайней точке(О~) отвала, при этом развивается усилие, достаточное для опрокидывания трактора относительно точки А.
Кроме вертикального и
, (24)
где: В – ширина отвала, мм.
Расчетное положение IV (см.рис.2.в) В процессе выглубления отвала при одновременном движении вперед по горизонтальной поверхности трактор вывешивается на средней точке отвала, при этом развивается усилие, достаточное для опрокидывания фактора относительно точки В.
Расчетная схема положения бульдозера при опирании на кромку ножа отвала
Принимаем что на кромку ножа
действует вертикальное
Вертикальное усилие:
, Н (25)
Горизонтальное усилие:
, Н (26)
Выбран расчетные положения и наметив расчетные условия, приступают к определению сил. действующих на машину и ее части.
На рабочее оборудование
Направление действия силы Ро зависит от угла резания, от вида и состояния грунта. При угле резания 50° и заглублении на 10-.12 см сила, приложена на высоте При нормальной работе бульдозера
однако при выявлении
Спроектирован вес силы на горизонтальную ось, можно найти горизонтальную составляющую реакции в упряжном шарнире
Вертикальная реакция К;. найдется из уравнения равновесия относительно точки В (точки приложения силы Ро).
• линейные размеры (см.рис.4) мм.
Вертикальная составляющая сил сопротивления копанию определяется по формуле
Сила со стороны механизма подъема определяется из условия равновесия относительно точки О (см. рис.)
Из уровня моментов относительно точки А (∑MA = 0), выразим силу внедрения

- Выживание в тайге
- Вызовы международной безопасности в условиях глобализации
- Выигрыш в заработках при сопоставлении высшего и среднего образований в современной России
- Выигрыши и потери России от вступления в ВТО
- Выигрыш от внешней торговли. Торговая политика
- Выкладка и ее влияние на привлекательность товара для покупателей
- Выкладка и размещение товаров в торговом зале магазина
- Выездные налоговые проверки
- Выездные налоговые проверки
- Выездные налоговые проверки: оформление и рассмотрение результатов
- Выездные налоговые проверки: планирование и подготовка
- Выездные налоговые проверки: порядок проведения
- Выездные налоговые проверки: порядок проведения
- Выездные налоговые проверки: порядок проведения