Определение тягового баланса автомобиля

Тяговое усилие автомобиля F_т, развиваемое двигателем, расходуется на преодоление сопротивления движению W [2, 5 ].

 

F_т W = (G_м1 + Q₁)(f i), (5.14)

где G_м1 – нагрузка на ведущие оси автомобиля от его массы;

Q₁ – вес транспортируемого груза (в работе принять Q₁ =0);

f – коэффициент сопротивления движению автомобиля (таблица 2).

i – уклон (в тысячных), по заданию.

Условие движения автомобиля с грузом (сила тяги по сцеплению) [5]

F_сц = (G_м1 + Q₁)f F_т, (5.15)

где f – коэффициент сцепления колес с дорожным полотном (таблица 2).

Таким образом, условие движения автомобиля

F_сц F_т W, (5.16)

При F_т W F_сц усилия на ведущих колесах недостаточно для преодоления сопротивления движению, колеса не вращаются и двигатель останавливается (глохнет).

При F_т W F_сц силы сцепления движителей с дорогой недостаточно и ведущие колеса автомобиля будут вращаться, но сила тяги по сцеплению будет недостаточна для его движения (колеса буксуют). Такая ситуация может возникнуть при движении по слабому грунту (велико сопротивление движению), по скользкой дороге и т. д.

ЛИТЕРАТУРА

1. Приводы машин: Справочник/ В.В.Длоугий, Т.И. Муха, А.П.Цупиков, Б.В. Януш; Под общ. ред В.В. Длоугого. – 2-е изд., перераб. и доп. – Л.: Машиностроение, Ленингр. Отд-ние, 1982. – 383 с.

2. Заленский В.С. Строительные машины. Примеры расчетов. М.:, Стройиздат, 1981. – 271с.

3. Иванов М.Н. Детали машин. Учебник для машиностроительных специальностей вузов / М.Н. Иванов, В.А. Финогенов. – 9-е изд., испр. – М.: Высш. Шк., 2005. – 408 с.

4. Дмитриев В.А. Детали машин / В.А.Дмитриев – Л.: Судостроение, 1970. –792 с.

5. Строительные машины: Учеб для вузов по спец. ПГС / Д.П. Волков, Н.И. Алешин, В.Я. Крикун, О.Е. Рынсков/ под ред. Д.П. Волкова. – М.: Высш.шк., 1988. – 319 с.

6. Галузин В.М. Методические указания к практическим занятиям по строительным машинам / В.М. Галузин, В.М. Данилов. – С. Пб., изд. С. Пб. Гос. ун-та, 2000. – 8 с.

 

Приложение 1– Варианты заданий [6].

	Двигатель	Колесо	Дорожное полотно
Вариант	N, кВт	n мин-1	В, дюймы	d дюймы	Состояние Приложение 2	Уклон
			8,5	20,0	(Аc)
			10,0	18,0	(ДГСУ)
			12,0	18,0	(ДГВГ)
			10,0	18,0	(ГРСО)
			8,5	20,0	(ГСУ)
			12,0	20,0	(ПВ)
			10,0	18,0	(ПС)
			12,0	18,0	(СР)
			12,0	20,0	(Бол)
			8,5	20,0	(Бет)
			10,0	18,0	(Аc)
			12,0	18,0	(ДГСУ)
			10,0	18,0	(ДГВГ)
			12,0	20,0	(ГРСО)
			12,0	18,0	(ГСУ)
			10,0	18,0	(ПВ)
			12,0	18,0	(ПС)
			12,0	20,0	(СР)
			10,0	18,0	(Бол)
			12,0	20,0	(Бет)

 

 

Приложение 2

Вид опорной поверхности	Шинноколесный движитель
шины высокого давления	шины низкого давления
f	f	f	f
Асфальт сухой (Аc)	0,015... 0,02	0,7.. 0,8	0.02	0,7... 0.8
Дорога грунтовая:
сухая укатанная (ДГСУ)	0.02... 0,06	0.6... 0,7	0.025... 0,035	0.4... 0.6
грязная, влажная (ДГВГ)	0.13... 0.25	0.1... 0,3	0,15... 0,2	0,15... 0.25
Грунт:
рыхлый свеже-
отсыпанный (ГРСО)	0.20... 0.30	0.3... 0.4	0,1... 0,2	0,4... 0.6
слежавшийся,
уплотненный (ГСУ)	0.10... 0.20	0,4... 0.6	0.10... 0.15	0,5... 0,7
Песок:
влажный (ПВ)	0,1... 0,4	0.3... 0.6	0,06... 0,15	0,4... 0.5
сухой (ПС)	0.4... 0,5	О.25... О,3	0.2... 0,30	0,2... 0,4
Снег:
рыхлый (СР)	0.4... 0.5	0,15... 0,2	0.1... 0.30	0,2... 0.4
укатанный (СУ)	0,05... 0.1	0,25... 0.3	0.03... 0,05	0,3... 0,5
Болото (Бол)	-	-	0.25	0,1
Бетон (Бет)	0,015... 0,02	0.7... 0.8	0.02	0,7.. 0,8

 

 

Лабораторно-расчетная работа №6

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ

БАШЕННОГО КРАНА И РАСЧЕТ ЕГО ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

Цель работы: изучение конструкции и работы башенного крана.

Задачи:

1. Изучить конструкцию и основные параметры башенного крана.

2. Изучить систему индексации башенных кранов.

3. Изучить основные движения элементов крана.

4. Изучить методику расчета производительности крана. Выполнить расчет основных параметров крана и его производительности.

 

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

Башенный кран - это грузоподъемная машина со стрелой, закрепленной в верх­ней части вертикальной башни и выпол­няющая работу по перемещению и монта­жу конструкций за счет сочетания рабо­чих движений: подъема и опускания гру­за, изменения вылета, передвижения са­мого крана по рельсам и поворота стрелы с грузом (рис. 6.1).

Классификация. Башенные краны классифицируют по назначе­нию, конструкции башен, типу стрел, способу установки и типу хо­дового устройства.

П о н а з н а ч е н и ю различают краны для строительно-мон­тажных работ в жилищном, гражданском и промышленном строи­тельстве, для обслуживания складов и полигонов заводов железобе­тонных изделий и конструкций, для подачи бетона на гидротехниче­ском строительстве.

П о к о н с т р у к ц и и башен различают краны с поворотной и неповоротной башнями. Башни кранов могут быть постоянной дли­ны и раздвижными (телескопическими).

У кранов с поворотной башней (рис. 6.1, а)опорно-поворотное устройство 1,на которое опирается поворотная часть крана, распо­ложено внизу на ходовой раме крана или на портале. Поворотная часть кранов включает (за исключением кранов 8-й размерной груп­пы) поворотную платформу 2, на которой размещены грузовая 12 и стреловая 3 лебедки, механизм поворота, противовес 4, башня 11 с оголовком 7, распоркой 6 и стрелой 9.

 

 

 

а) б)

Рис. 6.1 – Типы и параметры башенных кранов:

а – с поворотной башней: 1 – опорно-поворотное устройство, 2 – поворотная платформа, 3 – стреловая лебедка, 4 – противовес, 5 – стреловой полиспаст, 6 – распорка, 7 – оголовок, 8 – стреловой расчал, 9 – стрела, 10 – крюковая подвеска, 11 – башня, 12 – грузовая лебедка, 13 – ходовая рама, 14 – ходовые тележки;

б – с балочной стрелой: 1 – опорно-поворотное устройство, 7 – оголовок, 9 – стрела, 10 – крюковая подвеска, 11 – башня, 12 – грузовая лебедка, 13 – ходовая рама, 14 – ходовые тележки, 15 – противовесная консоль, 16 – тележечная лебедка, 17 – грузовая тележка, 18 – монтажная стойка с лебедкой и полиспастом, 19 –плиты балласта

Строительные башенные краны являются ведущими грузоподъ­емными машинами в строительстве и предназначены для механиза­ции строительно-монтажных работ при возведении жилых, граж­данских и промышленных зданий и сооружений, а также для выполнения различных погрузочно-разгрузочных работ на складах, полигонах и перегрузочных площадках. Они обеспечивают верти­кальное и горизонтальное транспортирование строительных конст­рукций, элементов зданий и строительных материалов непосредст­венно к рабочему месту в любой точке строящегося объекта. Темп строительства определяется производительностью башенного кра­на, существенно зависящей от скоростей рабочих движений.

Рабочими движениями башенных кранов являются подъем и опускание груза, изменение вылета стрелы (крюка) с грузом, пово­рот стрелы в плане на 360°, передвижение самоходного крана. От­дельные движения могут быть совмещены, например подъем груза с поворотом стрелы в плане.

Основные параметры базовых моделей передвижных на рельсо­вом ходу и приставных кранов регламентируются ГОСТ 13556-85. К основным параметрам относятся (см. рис. 6.1):

грузоподъемность Q – наибольшая допустимая для соответст­вующего вылета масса груза, на подъем которого рассчитан кран; грузовой момент М - произведение грузоподъемности Q на соответствующий вылет L (часто используется в качестве главного обобщающего параметра крана);

вылет L – расстояние по горизонтали от оси вращения поворотной части крана до вертикальной оси крюковой подвески;

высота подъема H – и глубина опускания h- соответственно рас­стояние по вертикали от уровня стоянки крана (головки рельса для рельсовых кранов, нижней опоры самоподъемного крана, пути перемещения пневмоколесных и гусеничных кранов) до центра зева крюка, находящегося в крайнем верхнем или нижнем рабочем положении;

диапазон подъема D – сумма высоты подъема и глубины опускания;

колея К – расстояние между продольными осями, проходящими через середину опорных поверхностей ходового устройства крана, измеряемое по осям рельсов у рельсовых кранов, и по продольным осям колес или гусениц (автомобильных пневмоколесных и гусеничных кранов;

база В – расстояние между вертикальными осями передних и задних колес (у пневмоколесных и автомобильных кранов) ведущими и ведомыми звездочками у гусеничных кранов или ходовых тележек, установленных на одном рельсе;

l - задний габарит - наибольший радиус поворотной части (поворотной платформы или противовесной консоли) со стороны противоположной стреле;

скорость V _n подъема и опускания груза, равного максимальной грузоподъемности крана (при установке на кране многоскоростных лебедок указываются все скорости и массы грузов, соответствующие каждой скорости подъема и опускания);

скорость посадки груза v_м - наименьшая скорость плавной по­садки груза при его наводке и монтаже;

частота вращения n поворотной части крана при максимальном вылете с грузом на крюке;

скорость передвижения крана v_д - рабочая скорость передвиже­ния с грузом по горизонтальному пути;

скорость передвижения грузовой тележки V_T с наибольшим рабо­чим грузом по балочной стреле;

скорость изменения вылета v_г стрелы (у кранов с подъемной стрелой) от наибольшего до наименьшего;

установленная мощность Р_у (суммарная мощность одновремен­но включаемых механизмов крана);

Система индексации строительных башенных кранов представ­лена на рис. 6.2. В индекс крана входят буквенные и цифровые обозначения. Бу­квы перед цифрами обозначают: КБ - кран башенный, КБМ ­кран башенный модульной системы, КБР - кран башенный для ремонта зданий, КБГ - кран башенный для гидротехнического строительства. Цифры индекса последовательно обозначают: пер­вая цифра - номер размерной группы, в том числе соответствую­щий номинальному грузовому моменту (l-я – до 30 тм, 2-я – 75, 3-я – 125, 4-я - 175, 5-я – 300, 6-я – 550, 7-я – 800, 8-я – 1200, 9-я – более 1200 тм), последующие две цифры - порядковый но­мер базовой модели (01... 69 для кранов с поворотной и 71... 99 - с неповоротной башнями). После точки указывается порядковый но­мер исполнения крана (0-9), который может отличаться от базо­вой модели длиной стрелы, высотой подъема, грузоподъемностью. В обозначении базовых моделей номер исполнения «о» обычно не ставится. Буквы (А, Б, В,...), стоящие в индексе после цифр, обо­значают очередную модернизацию (изменение конструкции без из­менения основных параметров) и климатическое исполнение крана (ХЛ - для' холодного, Т - тропического и ТВ - тропического влажного климата; для умеренного климата без бу­квенного обозначения).

 

 

 

Рис. 6.2 – Система индексации башенных кранов

 

Например, индекс крана КБ-405.1А расшифровывается так: кран башенный, четвертой размерной группы, с поворотной башней, первое исполнение, первая модернизация, для умеренного климата.

Схемы запасовок грузовых канатов показаны на рис. 6.3. Для подъема легких грузов подъемными стрелами применяют самую простую запасовку грузового каната, когда крюк подвешивается на одной нитке каната 2, проходящего через блоки гуська, стрелы, распорки и наматываемого на барабан 1 грузовой лебедки (рис. 6.3, а). Однако с изменением вылета при такой запасовке груз поднимается (опускается) вместе со стрелой. В современных кранах

a)

б)

 

Рис. 6.3 – Схемы запасовок канатов

с подъемной стрелой этот недостаток устранен и груз за счет приме­нения системы соединенных полиспастов перемещается горизон­тально при изменении угла наклона стрелы. При такой системе одна ветвь грузового каната 2, проходя через отводные блоки 5, крепится на барабане грузовой лебедки 1, а другая - на барабане стреловой лебедки 4 (рис. 7.4.9, б, в). При подъеме стрелы стреловой канат 3 на­матывается на барабан 4, а грузовой канат одновременно сматыва­ется с него, обеспечивая постоянное положение груза по высоте,

Эксплуатация грузоподъемных машин в строительстве регламентируется требова­ниями СНиПов и правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов, контроль за соблюдением которых возложен на органы Госгортехнадзора.

Эти требования направлены на обеспечение длительной работы грузоподъ­емных машин с максимально возможной производительностью и обязательное вы­полнение правил техники безопасности ­обеспечение устойчивости кранов, обору­дование их устройствами безопасности, систематическое проведение технического освидетельствования кранов и грузоза­xватныx приспособлений и др.

Выбирают кран по грузоподъемности, вылету стрелы, высоте подъема крюка.

Схема для определения основных параметров башенного крана приведена на рис. 6.4 [2].

В состав грузоподъемности включают массу поднимаемого элемента (конструкции) q_э и массу грузозахватного приспособления q_гп (см. табл.1 приложения).

Q_к = q_э + q_гп. (6. 1)

Вылет крюка определяется по рис.6.4.

L_к = C + b + b₁ + R_хч, (6.2)

где С – расстояние между осями возводимого сооружения, м; b – расстояние от оси объекта до его выступающей части, м; b₁ – расстояние между выступающей частью здания и хвостовой частью крана при его повороте,

принимается 1 м; R_хч – радиус, описываемый хвостовой частью крана при его повороте, (задний габарит) ориентировочно принимаемый равным: при грузоподъемности до 5 т – 3,5 м, при грузоподъемности от 5 до 15 т – 4,5 м, и свыше 15 т – 5,5 м.

 

Рис. 6.4 –Схема к определению основных параметров башенного крана

 

 

Высота подъема крюка

H_к = h₀ + h_з + h_э + h_стр, (6.3)

где h₀ – высота монтажного горизонта над уровнем стоянки крана, м; h_з – расстояние между уровнем монтажа и низом монтируемого элемента, м; h_з = (2... 3) м; h_э – высота (толщина) монтируемого элемента, м; h_стр – высота строп (монтажного приспособления),м.

Высота стрелы

H_c = H_к + h_п, (6.4)

где h_п – высота полиспаста, h_п = 2 м.

По таблицам 2 или 3 Приложения выбрать наиболее близкий по характеристикам кран и разобраться в его конструкции.

Производительность строительных кра­ нов. Среднечасовая эксплуатационная производительность (т/ч) строительных кранов характеризуется массой поднятых грузов за один машино-час [ В]:

 

Рис. 6.5 – Схема к опре­делению среднего машин­ного времени

П_эч = 60Qk_Гk_в/ t_ц, (6.5)

где Q – грузоподъемность, т; k_г – коэф­фициент использования крана по грузо­подъемности; k_в– то же, по времени, (значения k_r и k_впринимают в зависимости от типа рабочего оборудования: при крю­ковом оборудовании k_r = 0,8... 0,9, k_в= 0,75... 0,9; при грейферном k_r = 0,8... 0,9, k_в= 0,85... 0,95); t_ц – продолжительность рабочего цикла, мин;

t_ц= t_m + t_ро,, (6.6)

где t_m – ­ средняя продолжительность машинного времени цикла, приведенная к конкретным условиям эксплуатации (высота подъема груза, угол поворота крана, длина гори­зонтального перемещения проекции груза при изменении вылета, расстояние пере­движения крана в течение цикла и др.), определяемая с учетом совмещенных дви­жений механизмов, мин; t_ро – средняя продолжительность ручных операций по строповке, наводке и установке груза в проектное положение, опре-

деляемая видом грузозахватных устройств, типом монтаж­ных элементов и квалификацией монтаж­ников, мин.

В общем случае (рис. 6.5)

t_ц = 2[H_к /v_г + l₁ / v₁ + l₂/v₂ + …] + a/ (360п)k + t_ро, (6.7)

 

где v_г – скорость подъема (опускания) груза, м/мин; l₁ – средний путь каретки,

стрелы (при изменении выле­та), м; l₂- средний путь крана, м; v₁ – ­скорость изме

нения вылета, м/мин; v₂ –скорость передвижения крана, м; a – угол поворота

крана (стрелы), град; k– ко­эффициент, учитывающий совмещение операций; n – частота вращения крана (стрелы), мин^-1_•

 

Годовую эксплуатационную производи­тельность можно определить через средне­часовую по формуле

П_эг = П_эчТ_гk_в, (6.8)

где Т_г- рабочее время крана в году, ч; k_в- коэффициент использования внутри­сменного времени, принимаемый на осно­вании статистических данных; усредненное значение k_в= 0,86.

Длительность рабочего цикла без совмещения операций

t_ц = t_руч + t_маш, (6.9)

где t _руч – продолжительность ручных операций, с; t_маш – продолжительность машинного времени, с.

t_руч = t₁ + t₆ + t₇, (6.10)

где t₁ – продолжительность строповки элементов, с; (см. таблицу 4 приложения); t₆ – продолжительность удерживания монтируемых элементов во время установки, выверки положения, закрепления, подливки раствора и других операций, с; t₇ – продолжительность расстроповки монтируемого элемента, с.

Продолжительность ручных операций t₁, t₆, t₇, принимаем по нормативным данным (см. Приложение 5).

t_маш = t₂ + t₃ + t₄ + t₅ + t₈ + t₁₀ + t₁₁, (6.11)

где t₂ – продолжительность подъема этих элементов до нужного уровня, с

t₂ = (H+ h)/v_под, (6.12)

где v_под – скорость подъема груза, м/с;

t₃ – продолжительность поворота стрелы крана, с

t₃ = (α_р60)/(2πn), (6.13)

где α_р – рабочий угол поворота стрелы, рад; n – частота вращения стрелы, мин^-1.

Рабочий угол поворота стрелы находят по схеме рабочей зоны крана (рис. 6.6) графическим или аналитическим способом по формуле

α_р = α₁ + α₂ = arcsin(K +c/2)/R + + arcsin(K + a/2)/R, (6.14)

Рис. 6.6 – Схема рабочей зоны крана в плане

где R – расчетный вылет стрелы, м.

 

Продолжительность перемещения крана по рельсовому пути, с

t₄ = S/v_пер, (6.15)

где S – средний путь перемещения крана, м; v_пер – скорость перемещения крана (см. табл. 5 приложения).

Средний путь перемещения крана (рис. 6.6) принимаем равным расстоянию между центрами рабочих зон склада и здания и определяем его графически или аналитически по формуле

S = (F + M)/2 - E + R(cosα₁ + cosα₂). (6.16)

Продолжительность опускания груза до уровня монтажа, с

t₅ = h_oп /v_oп, (6.13)

где h_oп – глубина опускания груза до уровня монтажа, м; v_oп – скорость опускания груза, м/с.

Продолжительность подъема крюка с грузозахватным приспособлением над уровнем монтажа, с

t₈ = h_зап/v_под. (6.17)

 

t₉ – продолжительность возвратного поворота стрелы, с;

t₉ = t₁; (6.18)

t₁₀ – продолжительность возвратного перемещения крана, с

t₁₀ = t₄; (6.19)

t₁₁ – продолжительность возвратного опускания крюка с грузозахватным приспособлением

t₁₁ = (H + h_зап)/v_oп. (6.20)

 

На основании полученных данных вычисляют t_руч продолжительность ручных операций и t_маш – длительность машинного времени. Затем t_ц – длительность рабочего цикла без совмещения операций.

5. Длительность рабочего цикла с совмещением операций. Для повышения производительности крана некоторые операции можно совмещать по времени (например, подъем и перемещение груза). В этом случае при подсчете длительности рабочего цикла учитывают только наиболее длительную из совмещенных операций

t^совм_ц = t₁ + t_{2> (4)}> + t₃ + t₅ + t₆ + t₇ + t₈ + t₉ + t_10>(11). (6.21)

 

В ходе выполнения работы необходимо

1. Подобрать грузозахватное приспособление (см. Приложение 1), наиболее подходящее для монтажа заданной строительной конструкции.

2. Рассчитать с учетом размеров грузозахватного приспособления основные параметры монтажного крана (Q, Н_к, L_c), для монтажа заданной строительной конструкции (рис. 6.5, 6.6 и приложение 2).

3. Подобрать и обосновать выбор башенного крана, имеющего минимально возможную грузоподъемность для заданных условий.

4. Изучить и зарисовать схему выбранного башенного крана. Указать основные параметры крана и его механизмы.

5. Вычертить монтажную схему (рис. 6.6) с привязкой крана и указанием основных размеров, в том числе габаритов безопасности.

6. Определить продолжительность операций рабочего цикла крана.

7. Вычислить длительность рабочего цикла без совмещения, при совмещении операций и начертить схемы последовательности операций рабочего цикла (рис. 6.6).

8. Определить сменную производительность башенного крана при работе без совмещения и при совмещении операций.

9. Определить процент повышения производительности башенного крана за одну смену за счет совмещения операций.

10. Вычислить коэффициент использования крана по грузоподъемности.

11. Изучить конструкцию и нарисовать схемы запасовки каната грузового или стрелового полиспастов (по указанию преподавателя), определить их кратность.

12. Изучить конструкции и нарисовать (по указанию преподавателя) кинематические схемы механизмов башенного крана (подъема груза, поворота, передвижения).

13. Изложить правила безопасной эксплуатации крана на строительной площадке.

Литература

1. Строительные машины: Учеб для вузов по спец. ПГС / Д.П. Волков, Н.И. Алешин, В.Я. Крикун, О.Е. Рынсков/ под ред. Д.П. Волкова. – М.: Высш.шк., 1988. – 319 с.

2. Рудин В.Н. Строительные машины/ В.Н.Рудин/Учебное пособие. Челябинск, Изд ЮУрГУ, 2008, –88с.

3. Соколов Г.К. Выбор кранов и технических средств для монтажа строительных конструкций./ Соколов Г.К./ Учебное пособие:/ Моск. гос. строит. ун-т. М.: МГСУ, 2002, 180 с.

4. 1. Добронравов С.С., Дронов В.Г.Строительные машины и основы автоматизации: Учеб. строит. вузов. – М.: высш. шк. 2001, – 575 с.; ил.

5. http://www.zavodgbk.ru/products.html.

6. http://zavodsd.ru/arkos/.

7. http://www.jbi74.ru/monolithic_frame_construction/306/380.

8. http://www.stroyka620.ru/page_pid_1815.aspx.

9. http://www.strom-u.ru/fermi/.

10. http://stalkond.ru/gost2757988.htm, http://mosoblkomplekt.ru/?page_id=1412.

11. http://www.prodkran.ru/bashennyi_kran_kb-403a.html.

 

 

Контрольные вопросы

1 Назначение, конструкция и принцип действия основных узлов и механизмов башенного крана.

2 Нарисовать кинематические схемы механизмов башенного крана.

3 Назвать основные виды производительности строительных машин (в том числе башенных кранов).

4 Привести конструктивные схемы башенных кранов, применяемых в строительстве.

5 Как определяют кратность полиспаста?

6 Определить собственную устойчивость башенного крана.

7 Перечислить основные рабочие операции башенных кранов.

8 Назвать пути повышения производительности башенных кранов.

9 Описать устройства, обеспечивающие безопасную работу башенных кранов.

10 Рассказать о системе индексации кранов.

11 Определить грузовую устойчивость крана.

12 Назвать отличия, достоинства и недостатки кранов с поворотной и неповоротной башнями, области применения кранов.

13 Назвать и показать на схеме основные геометрические параметры башенного крана.

 

Таблица 1

Варианты заданий

 

РАБОТА N 7

РАСЧЕТ ТЯГОВОГО БАЛАНСА ПРИ РАБОТЕ БУЛЬДОЗЕРА

И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕГО ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

Общие сведения

Бульдозеры (рис. 7.1) представляют собой навесное бульдозерное оборудование, устанавливаемое спереди на базовый гусеничный или пневмоколесный трактор (двухосный колесный тягач). К оборудованию относят отвал с ножами, толкающее устройство в виде брусьев или рамы и систему управления отвалом.

 

 

 

Рисунок 7.1 – Общий вид бульдозера Б10М

 

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 [1]. 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).

К основным параметрам бульдозерного оборудования относят (рис. 7.2) высота без козырька Н и длина В отвала (м), радиус кривизны отвала r, основной угол резания d, задний угол отвала a, угол заострения ножей b, угол перекоса отвала e и угол поворота (у поворотных машин) отвала в плане g (град), высота подъема отвала над опорной поверхностью h_l и глубина опускания отвала ниже опорной поверхности h₂ (м), напорное Т и вертикальное Р усилия на режущей кромке (кН), скорости подъема V_п и опускания V_o отвала. Отвал бульдозера представляет собой жесткую сварную металлоконструкцию с лобовым листом криволинейного профиля.

 

 

Рис.7.2 – Основные параметры бульдозера: а) – бульдозер с пово-

ротным отвалом, б – бульдозер с неповоротным отвалом: 1 – отвал, 2 –

гидроцилиндры поворота отвала в вертикальной плоскости, 3 – гидроцилиндры подъема (опускания отвала), 4 – толкающие брусья, 5 – универсальная рама, 6 – боковые толкатели, 7 – центральный шаровой шарнир

 

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. Неповоротный отвал 1 бульдозера (рис. 7.2, б)крепится шарнирно к толкающим брусьям 4 коробчатого сечения, задние концы которых соединены шарнирно с балками ходового устройства базовой машины. Поворотный отвал 1 бульдозера (рис. 7.2, а)монтируется на универсальной толкающей раме 5, на которой 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 7 и двух боковых толкателей 6, обеспечивающих различное положение отвала в плане относительно базовой машины. При продольном движении бульдозера с повернутым в плане отвалом грунт перемещается вбок по отвалу. Способность поворотных бульдозеров перемещать грунт в сторону определяет их широкое использование при засыпке каналов, рвов, траншей коммуникаций и т. п.

Рабочий цикл бульдозера (рис. 7.3) следующий: при движении машины вперед отвал с помощью системы управления заглубляется в грунт, срезает

 

 

Рисунок 7.3. – Этапы цикла работы бульдозера: а – начало копания, б – копание, в – транспортирование грунта, г, д, е – варианты раскладки, ж, з – возвращение бульдозера на исходную позицию передним и задним ходом; и – форма грунтовой призмы: 1 – открылки, 2 – отвал, 3 – грунтовая призма

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.

Система управления обеспечивает: подъем и принудительное опускание отвала, его плавающее и фиксированное положение с помощью гидроцилиндров 3, поворот отвала в плане (у поворотных бульдозеров) гидроцилиндрами 6, поперечный двусторонний перекос (до 120°) отвала в вертикальной плоскости (рис. 4.7, в), регулировку угла резания ножей отвала (среднее значение 55°) путем поворота (наклона) отвала гидроцилиндрами 2 (см. рис. 7.2, а, б) вперед и назад относительно толкающего устройства.

Принудительное заглубление ножей отвала в грунт под действием гидроцилиндров, развивающих усилие до 40% и более от веса тягача, позволяет бульдозерам с гидравлическим управлением разрабатывать прочные грунты, а возможность установки отвала в определенное фиксированное положение обеспечивает срезание слоя грунта заданной толщины. Поперечный перекос отвала повышает универсальность машины и ее эксплуатационные возможности на планировочных работах, облегчает разработку тяжелых грунтов и т. п.