Производительность бульдозера и способы ее повышении

Производительность бульдозера на землеройно-транспортных работах определяется количеством разработанного грунта в кубических метрах за единицу времени.

Техническую производительность бульдозера 77 т (м3/ч) определяют по формуле.

где Vn — объем призмы волочения, м3; к у — коэффициент уклона местности; кс — коэффициент сохранения грунта при перемещении (kQ = 1−0,005 LT); - время рабочего цикла, с; Lт — дальность перемещения грунта, Значения коэффициента уклона местности приведены в табл. 3.2.

Для того или иного значения производительности большую роль играет количество грунта, перемещаемого отвалом за один рабочий цикл, которое характеризуется объемом призмы волочения (рис. 3.5).

При резании стружки грунт 4 собирается перед отвалом 2 в виде призмы 1, которая выступает на расстояние А. В процессе перемещения грунта неизбежны потери в валики 3 через боковые щиты отвала. Чем больше призма волочения, тем выше производительность бульдозера.

Таблица 3.2

Коэффициенты уклона местности

Рис. 3.5. Призма волочения грунта:

1 — призма; 2 — отвал; 3 — боковые валики; 4 — стружка Объем призмы волочения V_n, м ориентировочно определяют из условия, что грунт располагается под углом естественного откоса (p_Qi град.:

где В- ширина отвала, м; Н- высота отвала, м; л — коэффициент разрыхления грунта, равный 1,10−1,35 в зависимости от его плотности и влажности.

Время рабочего цикла Т, с, бульдозера определяют по формуле.

где /рдлина пути резания грунта и формирования призмы волочения,.

= (5−7) м; v, v, V — средние скорости при резании, перемещении грун;

U I д. л та и холостом ходе, м/с; t — время переключения передачи и разгона (2−5 с); t_Q — время опускания отвала (1−2 с).

Меньшее значение времени переключения принимают для гидромеханической трансмиссии, большее — для механической.

Среднюю скорость движения определяют по формуле.

где П— частота вращения коленчатого вала двигателя, мин; Г — Д к радиус ведущего колеса или звездочки, м; /- передаточное отношение трансмиссии на соответствующей передаче; к- коэффициент снижения скорости движения (для механической трансмиссии к- 0,85−0,95, для гидромеханической к = 0,7−0,8).

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

Сменную эксплуатационную производительность П

(м³/ см.) для всех видов машин определяют по формуле.

где Т - количество часов работы в смену с учетом техобслуживания машины, отдыха машиниста, равное 6,82 ч; к — коэффициент использова;

В ния машины, но времени, равный 0,85−0,95.

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

Объемы грунта определяют геометрическими обмерами с помощью рулетки и рейки или маркшейдерским способом с применением теодолита и рейки.

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

где V- объем грунта, м, Т - время работы машины.

На планировочных работах производительность бульдозера определяют по площади спланированной поверхности за единицу времени и выражают в квадратных метрах на час.

Анализ приведенных формул и составляющих их элементов позволяет наметить рациональные способы работы с целью повышения производительности машины. Они должны быть направлены на сокращение рабочего цикла и увеличение объема призмы волочения.

Для уменьшения продолжительности рабочего цикла важно повышать скорость выполнения рабочих операций. Скорость рабочего хода принимают в пределах 2,5−3,5 км/ч. Она зависит от точности управления машиной (т. е. квалификации машиниста), гак как в процессе формирования призмы волочения и ее перемещения машинисту приходится 15−20 раз за цикл поднимать и опускать рабочий орган, восполняя призму грунтом вместо высыпающегося через торцы отвала в боковые валики. Фактически рабочие скорости бульдозеров за счет буксования гусениц и колес составляют 2,0−2,8 км/ч. Увеличение скорости холостого хода до 5−10 км/ч позволяет существенно уменьшать время цикла. При этом важно, чтобы рабочая поверхность была возможно более ровной. Тогда обратный ход машины принесет минимум неудобств машинисту и уменьшит его утомляемость.

Для увеличения объема призмы волочения и уменьшения потерь грунта в боковые валики используют следующие рациональные способы (рис. 3.6).

Рис. 3.6. Способы повышения производительности бульдозеров.

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

Траншейный способ разработки (//) сохраняет грунт призмы волочения, так как боковые стенки траншеи удерживают его перед отвалом. Этот способ в основном используют для земляных работ бульдозерами.

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

При работе бульдозером под уклон (угол (3) можно увеличить объем призмы волочения или скорость движения (IV). Этот способ следует чаще использовать в тех случаях, если рабочей поверхности можно придать уклон или во время отрывки котлованов при разработке грунта между ярусами.

Работа бульдозера с образованием промежуточных валов грунта также способствует уменьшению потерь фунта в боковые валики. Каждый промежуточный вал формируется из нескольких призм волочения (К), а количество промежуточных валов — на единицу меньше количества дробных дальностей перемещения (т. е. П—). При этом потери грунта в боко;

(1−0,005 ^L)^n+l

вые валики уменьшаются в д.+1 раз. В табл. 3.3 приведены не;

1−0,005?_т

которые значения коэффициентов уменьшения потерь фунта в боковые валики.

Выбор оптимального угла резания (VI) в зависимости от плотности и влажности фунта имеет большое значение. При работе на влажных фунтах он должен составлять 45−50° стружка грунта поднимается выше отвала, опускаясь в верхней зоне от козырька, и способствует образованию призмы волочения большего объема. Во время работы на насыпных фунтах угол резания должен составлять 60−65°.

Увеличению массы перемещаемого фунта способствует использование уширитеяей и удлинителей (VII). Дополнительное оборудование рационально применять и на планировочных работах.

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

Таблица 3.3.

Коэффициенты уменьшения потерь грунта в боковые валики

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

Применение сферического отвала позволяет увеличить производительность бульдозера (рис. 3.7).

Рис. 3.7. Сопоставление производительности работы бульдозеров с различной конструкцией отвала:

/ - бульдозер мощностью 275 кВт со сферическим отвалом; 2- то же, с плоским отвалом; 3 — бульдозер мощностью 80 кВт со сферическим отвалом; 4 то же, с плоским отвалом Оснащение отвалов бульдозеров выступающим средним ножом дает положительные результаты. На рис. 3.8 показано увеличение производительности при различной дальности транспортировки грунта — мореных глин (С= 6−25) — и различных конструкциях отвалов. Рациональная ширина выступающей части отвала 0,33−0,16 ширины отвала.

На малосвязных грунтах (сыпучих и переувлажненных) применение бульдозера с выступающим ножом не дает преимуществ по сравнению с обычным.

Бульдозер, оборудованный выступающим ножом, целесообразно применять при разработке связных грунтов II—V категорий, подмороженных грунтов, некоторых горных пород типа мела и известняка, а также на вскрышных карьерных работах.

Большой эффект достигается при разрушении старых асфальтобетонных покрытий и особенно при устройстве лотков, траншей иод дренажные трубы, сточных и нагорных канав, для устройства корыта при расширении проезжей части автомобильных дорог за счет обочин и под временные колейные пути лесовозных дорог. Применение бульдозеров с выступающим ножом можно рекомендовать для гражданского, промышленного, дорожного, гидромелиоративного строительства, в горнодобывающей промышленности и других отраслях народного хозяйства.

Рис. 3.8. Сопоставление производительности бульдозеров с различной конструкцией отвала:

1 — ножи плоские; 2 — ножи с выступающей средней частью Важным фактором повышения производительности машин является повышение коэффициента использования машины по времени путем снижения потерь времени по организационным причинам (определение фронта работ, перемещение с объекта на объект), уменьшения простоев машин из-за поломок и неисправностей своевременным проведением профилактических мероприятий и технических обслуживаний машин.