8.4 Выбор землеройной машины

Эксплуатационная производительность одноковшового экскаватора (в м³/ч)

П_э = (n q K_Н K_В)/ K_Р

где q - вместимость ковша, м³; К_н - коэффициент наполнения ковша (К_н = 0,9-1,2); К_н = q'/q (где q' - объем разрыхленного грунта в ковше перед разгрузкой); К_р - коэффициент разрыхления грунта (К_р = 1,15-1,4); n число циклов за час работы; n = 3600/t (где t - продолжительность одного рабочего цикла, с); К_в - коэффициент использования экскаватора по времени (в зависимости от типа экскаватора и условий работы (К_в ~ 0,65-0,80).

Продолжительность рабочего цикла t (с) при совмещении отдельных операций

t_ц = t_к + t_пв + t_в + t_пз

где t_K, t_пв, t_B и t_пз - соответственно продолжительность копания, поворота на выгрузку, выгрузки и поворота в забой, с.

Мощность, расходуемая на копание грунта (в кВт),

N_k = (A_уд/10³t_к) (q/η_д η_п)

где A_уд - удельная энергоемкость копания, Дж/м³; (А_уд = 2·10⁵ Дж/м³ - для грунтов III категории, А_уд = 2∙10⁵ Дж/м³ - для грунтов IV категории); t_K - продолжительность копания, с [ориентировочно t_K=(0,25-0,35)t ]; η_д - коэффициент использования номинальной мощности двигателя при копании (η_д = 0,75-0,85); η_п - КПД привода и рабочего оборудования (для экскаваторов с механическим приводом η_п = 0,6-0,65, то же с гидравлическим приводом η_п = 0,5-0,65).

Техническую производительность бульдозеров на послойной разработке грунтов определяют в зависимости от вида земляной сооружения. При разработке выемок она равна объему грунта вынутого из выемки за 1 ч непрерывной работы, приведенном к плотному состоянию:

П_TB = 3600V_np / ( t_ц k_p ),

где V_np - объем призмы волочения в конце копания в разрыхленном состоянии, м³; t_ц - продолжительность цикла, с; к_р - коэффициент разрыхления грунта.

Объем призмы волочения является функцией ширины В и высоты Н отвала:

V_пр = RH²k_пр ,

где к_пр - коэффициент пропорциональности, зависящий от крутизны откоса в призме волочения и от отношения Н/В. При Н/В= 0,15...0,45 он изменяется в пределах 0,65...0,6 для связных (глины, суглинки) и 0,45...0,35 для несвязных (пески, супеси) грунтов.

Продолжительность рабочего цикла (в секундах) при движении бульдозера передним ходом с разворотами на концах участка передвижения

t_ц = 3,6[l_к / υ_р + l_T/υ_T + (l_к + l_T)/ υ_з.x ] + t_n + t_y,

а при возвратном движении задним ходом

t_ц = 3,6 [l_K /υ_p + l_T/υ_T + (l_к + l_Т)/ υ_з.х.] + t_y,

где l_к и l_т - длины участков копания и транспортировки (несовмещенной с копанием), м; υ_p, υ_T, υ_п.х. и υ_з.х. - скорости рабочего, транспортного, возвратного вперед и возвратного назад ходов, км/ч; t_п и t_y время, затрачиваемое на повороты и управление машиной в течение рабочего цикла, с.

Все скорости определяют расчетом исходя из условий полного использования тягово-сцепных свойств базового трактора и с учетом буксования, особенно в режиме копания, уменьшая рабочие скорости на 20…30% против расчетных. Так же, на основании расчета определяют продолжительность поворота бульдозера, а затраты времени на управление машиной принимают 7...8 с.

Если работы по копанию и транспортированию грунта полностью совмещены, как, например, при засыпке грунтом траншей, [то последняя зависимость преобразуется к виду:

t_ц = 3,6 l_K(l/υ_p + l/υ_з.х.) + t_y,

При возведении насыпей техническую производительность вычисляют по объему отсыпанного грунта, приведенного к плотному состоянию, с учетом потерь при его транспортировании через края отвала в боковые валики, которые составляют 3...6 % от текучего объема призмы волочения:

П_тн = П_тв k_п,

где k_п коэффициент потерь грунта.

Отвал 5 бульдозера с поворотным в плане отвалом не имеет боковых стенок (см. рисунок 8.5, в). Он соединен с рамой 3 универсальным шарниром 12 в ее центральной части, который позволяет отвалу поворачиваться в плане в каждую сторону на угол 30…36° гидроцилиндрами 11 с последующим закреплением толкателей 70 на раме 3. Наклон отвала в вертикальной плоскости, а также его перекос осуществляется рассмотренными выше способами для неповоротного отвала. Для одновременной планировки откосов и их подошвы отвал дополнительно оборудуют наклонной наставкой 16 (см. рисунок 8.5, д) с жестким или шарнирным соединением с основным отвалом. В последнем случае наклон наставки регулируют специально установленным гидроцилиндром. Наставка 17 соответствующего профиля предназначена для очистки и планировки канав. Для перемещения грунта от стен зданий применяют отвальную приставку 18, двигаясь при этом задним ходом. Эффективность работы бульдозера на расчистке поверхностей от кустарника и мелких деревьев существенно: повышается за счет установки в средней части отвала кусторезного ножа 19.

Рисунок 8.8. Схема формирования призмы волочения на поворотном в плане отвале

Поворотные отвалы, применяемые как вспомогательное рабочее оборудование на машинах иного назначения, обычно устанавливают с постоянным углом захвата (угол наклона режущей кромки к направлению движения машины), жестко закрепляя на подъемной раме.

Бульдозеры с поворотным отвалом, выполняющие планировочные работы, а также очистку поверхностей от строительного мусора, снега, работают в непрерывном режиме. Отделенный от массива грунт (или другие материалы) перемещается по отвалу вверх и в сторону его наклона в плане по винтовым траекториям 1 (рисунок 8.8). При этом призма волочения, увлекаемая потоками грунта, непрерывно перемещается в сторону наклона отвала (направление 2) за его край и укладывается в виде валика параллельно направлению движения машины. Такое взаимодействие рабочего органа с грунтом, которое приводит к сдвигу грунта вдоль режущей кромки, называют косым резанием. При косом резании возникают дополнительные сопротивления перемещению грунта вдоль отвала.

Техническая производительность бульдозера на планировочных работах

П_T = 3600 L·[Bn-b(n-1]/t_∑,

где П_т - техническая производительность бульдозера, м²/ч; L - длина планируемого участка, м; В - ширина захвата, м; n - число полос планировки; b - ширина полосы перекрытия между смежными полосами планировки; t_∑ - суммарная продолжительность планировки участка, с.

При движении для последующих проходов с разворотами машины

t_∑ = [3,6L/υ_p + t_y)n + t_n (n - l)]z,

а при холостом заднем ходе (челночная схема)

t_∑ = 3,6 L (1/υ_p + 1/υ_з.х) + t_y] n·z

где z - число повторных проходов по одному следу.

Из сравнения этих выражений следует, что работа по челночной схеме производительней работы с разворотами машины при условии

L < υ_з.х t_n(n-1)/(3,6·n).