Реферат Тяговий розрахунок бульдозера на комп’ютері

ВСТУП.

Землерийно-транспортними машинами називаються машини, які роблять різання і переміщення ґрунту при неперервними поступальному руху самої машини. По характеру виконання технологічного процесу землерийно-транспортні машини поділяються на дві групи: циклічної і неперервної дії. За способом агрегатування з тягачем вони поділяються на навісні причіпні і самохідні. Крім того ,машини класифікують по силовій установці, типу ходового обладнання, системі управління, кількості ходових осей, масі ходових осей, масі, розміром робочого органу та ін.

Землерийно-транспортні машини відповідають високій степені проведення робіт, простій експлуатації, відносно малій енергоємності. До них відносяться бульдозери, скрепери, грейдери і автогрейдером, грейдер-елеватори. Ці машини мають в практиці шосейного будівництва найбільшого поширення.

Бульдозери призначенні для розробки переміщення ґрунту на невеликі (до 60-80 і не більше 100 м)відстані Їх застосовують для будівництва автодорожніх і залізничних насипів з бокових резервів, риття каналів і котлованів, засипці траншей і ям, розрівнювання ґрунту, планування будівних площадок, очистки доріг і будплощадок вид снігу, валки дерев і корчування пнів при підготовці трас и будплощадок. Їх можна використовувати також при роботі зі скрепером.

Бульдозер представляє собою навісне обладнання в вигляді відвалу з ножів, що встановлюється на гусеничному тракторі або пневмонічному тягачі. По характеру установки відвалу в горизонтальній площині(в плані )бульдозери поділяються на два типи :з неповоротним і поворотним відвалом. Бульдозери з поворотним відвалом часто називають універсальними. Крім того, бульдозери бувають з незмінною і змінною (від 0 до 7-8 ) установки відвалу в вертикальній (поперечній) площині. По типу привода бульдозери поділяють на канатні і гідравлічні.

Бульдозер є машиною періодичної і циклічної дії .Цикл роботи бульдозера складаються з операцій робочого ходу, при якій проводиться різання і транспортування ґрунту до місця його відвалу ,

І операцій холостого ходу при поверненні бульдозера в забій.

Технічна і експлуатаційна характеристика бульдозерів, що виконуються в наш час, приведені в таблиці 1-2.Доповнююче обладнання деяких бульдозерів складається з збільшувачів ширини і козирка відвалу. Бульдозер ДЗ-37має крім того розрихлюючи зуби, що працюють на задньому ході бульдозера: кількість зубів-3,глубина рихлення 100 мм.

Обладнання. Основними частинами бульдозерного облдананя є відвал, толкаюча рама, яка передає зусилля тягача на відвал, і механізми приводу відвала. Відвал у всіх типів бульдозерів виконується зварним, криволінійного січення, на нижній його частині кріпиться зйомні ножі. Відвал посередництвом толкаючої рами з’єднується з базовим тягачем. У неповоротних бульдозерів з’єднання відвалу з брусами рами буває жорстким і шарнірним. В останньому випадку можливий невеликий поворот валу в вертикальній площині, що дозволяє змінювати величину кута різання. У поворотних (універсальних бульдозерів толкаюча рама виконується захватуючою, і її передня частина шарнірно з’єднується з серединою відвалу. Це даає можливість повертати відвал у вертикальній і горизонтальній площинах. Толкаюча рама своїм другим кінцем шарнірно з’єднується з лонжеронами базового тягача.

Привід. Головні рухи бульдозера складаються з опускання і підйому відвала. Найбільше поширення одержав гідравлічний привід, при якому підйом і опускання відвалу проводиться за допомогою гідроциліндрів – одного або двох, що приводяться в дію від гідрасистеми базового тягача. Але у ряді бульдозерів є і накатний привід. Підйом і опускання відвалу в них здійснюється за допомогою накатно-блочної системи, що приводиться в дію від спеціальних???

Технологічна частина.

Робота бульдозера. Порядок проходів бульдозера при проведені робіт потрібно приймати таким, щоб зрізання і транспортування грунту приводилось під уклон, гружені і повертові ходи були найкоротші і проводилась як можна менше поворотів. Тяжкі грунти потрібно розрихлювати перед роботою бульдозерів. Бульдозерний забій повинен бути очищений від пнів і крупних камнів.

Процес роботи бульдозера включає виконання слідуючих операцій:

1) різання і набір грунту;

2) перміщення грунту до місця укладки;

3) укладка грунту;

4) повернення бульдозера в забій.

Нижче приведені раціональні прийоми виконаня цих операцій, що забезпечують використання (найкраще) бульдозерів.

Різання і набір грунту проводиться на першій швидкості трактора при прямолінійному рухові. В практиці приміняють різні схеми різання: пряме пошарове, гребінчасте і клиновидне.

Коли дозволяє рельєф місцевості, різання грунту потрібно проводити при ході під уклон. Як показує опит, при збільшенні уклону на 1% проведення робтіт збільшується на 3-10%.

При роботі бульдозера в тяжких грунтах шлях набору грунту різко збільшується, проведення робіт падає. Тому, якщо набір грунту перед відвалом проводиться на довжині більше 10-12 м, необхідно попереднє розрихлення грунту.

При роботі в твердих грунтах можна збільшити проведення робіт бульдозера на 30-40%, встановивши на тильну сторону його відвалу зуби. Ці зуби кріпляться шарнірно, при русі бульдозера вперед вони повертаються і не заважають роботі при холостому ході і оспущеному відвалі зубами розрихлюють грунт. Глубина розрихлення може реггулюватись висотою підйому відвала.

В більшості і конструкцій бульдозерів можлива зміна пута кута різання. При різанні тяжких грунтів необхідно встановлювати за найменшим кутом різання, при роботі в малов’язких – пісчаних грунтах або на розрівнюванні грунту кут різання встановлюється найбільшим. Необхідно також слідкувати за загостренням ножа, періодично встановлювати кут заточки або замінюючи ніж.

Переміщення грунту до місця укладання проводиться на першій швидкості трактора. При цьому гружений хід потрібно по можливості проводити під уклон. При переміщенні грунту важливо не тільки зменшення часу на цю операцію, але , головне, втрат грунту. Ці втрати зменшують степінь проведення робіт до 30-40%.

Зменшення втрат грунту може бути досятгнуто приміненням слідуючих способів його переміщення:

а) траншейного;

б) при проміжному валі;

в) спареній роботі бульдозерів.

При траншейному способі роботи спочатку розроблюють одну або декілька полос на деяку глубину для виробки траншеї. По цій траншеї і переміщують грунт, який зрізається з бокових участків. Бокові стіни траншеї не дозволяють проходити сплозанню грунту з відвалу. Такий спосіб транспортування грунту збільшує степінь проведення робіт на 10-30% в залежності від діяльності проведення робіт.

Робота бульдозера з складенням проміжного вала заключається в тому, що спочатку грунт переміщують на половину або на одну третю шляху. Після виробки вала грунту (після двох проходів бульдозера) його переміщують вже слідуючим проходом до місця укладання. Затрати часу на переключення швидкостей і повернення бульдозера при роботі по такій схемі компенсується збільшення об’єму грунту, який переміщають і зменшенням його втрат.

Спарена робота бульдозерів складається в тому, що грунт транспортується двома або трьома рядом йдучими бульдозерами. Відстань між торцями відвалів при цьому рекомендується можливо найменше. При такому способі роботи знижуються затрати грунту і збільшується його об’єм.

Виключення затрат грунту і різке збільшення степені проведення робіт бульдозерів може бути досягнуто встановлення бокових відкрилків на відвал.

Відкрилки кріпляться до відвалу на болтах на 150-250 мм вище ріжучої кромки ножа. Вони забезпечують збільшення об’єму грунту, що переміщується бульдозерами в 2 рази і більше, а також практично виключають втрати грунту при транспортуванні.

Вкладання грунту, який переміщується бульдозерами, може проводитись різними способами в залежності від характера насипу чи відвалу. Існує три основних способи вкладання грунту бульдозером: пошарова відсипка, місцева відсипка без розрівнювання грунту і місцева відсипка з розрівнювання грунту задньою стороною відвалу.

Пошоварова відсипка приміняється при насипах, а також при розрівнюванні грунту, відсипаного іншими машинами, в тих випадках, коли необхідна укладка грунту з послідуючим втоптанням.

Місцева відсипка без розрівнювання широко приміняється в тому випадку, коли необхідна вкладання грунту можливо більш товстими шарами: засипка ровів і котлованів, обладнання валиків із грунту. При цьому способі затрудняється втоптанння грунту.

Місцева відсипка з розрівнюванням приміняється прит підсипанні грунту або будівель, засипці траншеї або інших роботах.

Повернення бульдозера в забій проводитьтся на можливо більшій швидкості трактора. При дальності переміщення грунту більше 50 м холостий хід проводиться переднім ходом на можливо більшій швидкості.

Якщо на відвал встановлені зуби, то при холостому ходу може проводитись розрихлювання грунту.

Продовжуваність циклу визначається сумуванням часу на різання і переміщення грунту, часу на задній хід бульдозера, часу на повороти і переключення швидкостей.

Бульдозерним обладнанням деколи оснащують інші землерийно-транспорні машини (автогрейзери, екскаватори, погрузчики), в яких це обладання є допоміжним. Бульдозери можуть розробляти талі і мерзлі попередньо розрихлені грунти. В якості базових машин для бульдозерів частіше всього використовують гусеничні трактори.

Постановка задачі

Тяговий розрахунок бульдозера.

Опір грунту різанню і переміщенню перемагається тяговим зусиллям бульдозера, яке повинно бути трохи більше суми всіх опорів що виникають.

Необхідно скласти алгоритм і програму для розрахунку тягового зусилля бульдозера універсального типу. Результати розрахунку також можуть бути примінені до бульдозера неповоротного типу з врахуванння, що кут повороту його відвалу до осі трактора р в плані рівний 900.

Максимальний оіпр переміщеню бульдозера р в момент закінчення набору грунту відвалом складається із слідуючих величин:

Р = Рр+ Рпр+ Рп+Рт,

де кожна складова опору визначається слідуючим чином.

1. Опір грунту різаннню

Рр = 103КрFo

де Кр - питомий опір грунту різанню

Fo - площа січення стружки, м2;

Fo = h chl sina

h ch - середня глубина різання, м;

2. Опір переміщенню грунтової призми волочення

Рпр = g Mпр fsina,

де Mпр - маса призми волочення,

Mпр =

- густина розрихленого грунту, т/м3

Н – висота відвалу по хорді, м;

f1- кут відносу, визначається по табл. 2

коефіцієнт тертя грунту по грунту, визначається по табл. 1.

3. Опір підйому грунту по стволу, обумовлений наклонною формою відвалу і поступовим переміщенння трактора.

де N – нормальний тиск грунту на відвал, що називається опором волочення призми волочення,

g = 9,81 м/с 2

t 1 - коефіціент тертя грунту по металу, визначається по табл. 1;

- кут повороту відвалу в вертикальній площині,

кут повороту відвалу до осі трактора.

4. Опір переміщенню грунту вздовж відвалу, що виклинається його кутовим розміщенням до осі руху трактора,

Р п= Nf2 cos a

5. Опір рухові бульдозера

Рт = wgМ,

де w – коефіціент опору переміщеннню бульдозера;

М- маса бульдозера.

Алгоритм і програму рішення задачі будувати так, щоб необхідні табличні дані, вибирались автоматично, в залежності від формування умов по вихідним даним.

Коефіціенти тертя металу по грунті.

Кут природнього відносу насипаних грунтів.

Початкові дані: Кр = 0,17МПа = 170000Па; Hcp = 0,17м;

l = 4,8м; = 2,0 т/м3 = 2000 кг/м3; Н = 1,345 м; в = 440, 560

wmin = 0,14; wmах = 0,15; w= 0,01; М = 17100 кг; = 3,70;

g = 9,81 м/с2 Розрахунки зробити для сухої глини

Метод розв’язку.

Метод розв’язку дуже простий: спочатку зчитуються дані, потім по вхідним даним вибираються потрібні величини змінних, після цього поступово визначаються опори, відповідно зчитуються і виводяться вихідні дані.

Словесний алгоритм.

Для спрощення знаходження величин змінних створимо три масиви, розмірності яких 6,6; 3,9 відповідно. В перший масив А1 запишемо коефіцієнти f1 (частина таблиці 1), в другий масив А2 - коефіцієнти f2 (друга частина таблиці 1), а в третій масив В запишемо кути природнього відносу насипних грунтів (таблиця 2). Потім надаю значення постійним. Після цього надано можливість введення вхідних даних. Тоді по вхідним даним надамо значення змінним. Після цього поступово будем рахувати значенyя опорів, просумуємо їх і виведемо результат. Змінимо значення змінних і знову нарахуємо суму значень опорів, виведем результат. Останні дії виконані у вигляді двох циклів, організованих операторами FOR . NEXT i IF . THEN . i GOTO .

Дані таблиці 1 і 2 записані у блоці програми за допомогою оператора DАТА.

Програма по Бейсіку.

10 DIM A1(6), F2 (6), B(3,9)

20 FOR I=1 TO 6

30 READ A1(I)

40 NEXT I

50 FOR I=1 TO 6

60 READ f2 (I)

70 NEXT I

80 FOR I= 1 TO 3

90 FOR J=1 TO9

100 READ B(I,I)

110 NEXT J

120 NEXT I

130 KP = 170000

140 HCP = 0,17

150 L=4,8

160 Fi = 3,7

170 0=2000

180 H= 1,345

190 B = 45

200 M= 17100

210 G=9,8

220 INPUT “Грунт”, АS

230 INPUT BS

240 IF As = “гравій” THEN х=1: І= 1: Q=1

250 ІF As = “галька” THEN х=2: І= 2: Q=1

260 ІF As = “пісок” THEN х=3 І= 3: Q=3

270 ІF As = “глина” THEN х=4: І= 6: Q=2

280 ІF As = “рослинний” THEN х=6: І=9: Q=1

300 F1= A1 (х) : = F 2 (х)

310 ІF Вs = “сухий” THEN J=1

320 ІF Вs = “вологий” THEN J=2

330 ІF Вs = “мокрий” THEN J=3

340 F 0 = НСР*L*sin (Fi)

350 PP = 1000*RH*F0

360 S= B (J,I)

370 MPR = O*L*(H-HCP) 2 (2*TAN(S))

380 PR = G*MPR*F1*sin(Fi)

390 N= G*MPR*F1*sin(B)

400 PB= N *F2*cos (B) * sin(Fi)

410 PK = N *F2*cos (Fi)

420 FOR W= 0.14 TO 0.15 STER 0.01

430 PT= W*G*M

440 P=PP+PR+PB+PK+PT

450 PRINT “B S W P”

460 PRINT B, S, W, P

470 NEXT W

480 Q=Q-1

490 IF Q 0 THEN J=J+1: GOTO 310

500 IF B=56 THEN END ELSE B=56: GOTO 390

510 DATA 07, 0.9, 0.665, 0.85, 1.0, 0.875

520 DATA 075, 0.84, 0.55, 0.875, 0.6, 1.175

530 DATA 40, 35, 28,25, 45, 50, 40, 40

540 DATA 40, 45, 32, 35, 35, 30, 35, 40, 30, 35

540 DATA 35, 25, 27, 25, 20, 15, 30, 30, 25

Розрахунок контрольної точки

Глина суха. жирна В = 450, W=0,14

1) F0 = hcp l sina = 0,17 4,8 sin (3,7) = 0,052632

Pp = 103 Rh F0 = 103 17 104 0?052632 = 8947440

2) Mпр = l(Н - hcp )2 = 2000 4б8 (1,345- 0,17)2 = 6627

2 tg J0 2 tg45

Pпр = g Mпр f1 sin A= 9,8 6627 0,85 0,0645 = 3560,5876

3) N = g Mпр f1 sinB = 9,8 6627 0,85 sin (45) = 39034,353

Pb = N t1 cosb sin a= 39034, 353 0,875 cos (45) sin(3,7) = 1557, 7571

4) Pп = N t2 cosа= 39034, 353 0,875 cos (3,7)= 34083,332

5) Рт = wgM = 0,14 9,8 17100 = 2333461,2

6) P = 89477440 + 3560, 5876+ 1557,7571+34083,332+2223461,2= 9010102,7

Аналіз результатів розв’язку задачі.

З результатів виконаної програми ми бачимо, щo при збільшенні w (коефіціент опору переміщення бульдозера) збільшується максимальний опір переміщення. Те ж саме відбувається при збільшенні кута В (кут повороту відвала в вертикальній площині. А при збільшенні (кут природнього відносу) максимальний опір переміщенню зменшується.

Висновки.

З результатів виконаної програми із попереднього розділу можна зробити слідуючі висновки.

При збільшенні кута повороту відвалу в вертикальній площині збільшується максимальний опір переміщенню бульдозера. Також максимальний опір збільшується коли глина жирна і мокра. Тому максимальний опір переміщенню бульдозера буде найменшим коли кут повороту відвалу в вертикальній площині буде найменшим, коефіцієнт опору переміщенню бульдозера буде найменшим і коли кут природнього відносу буде найбільшим, тобто в нашому випадку, коли глина буде суха і пісна.

Список використаної літератури.

1. Захарчук М. Бульдозери и рихлители. 1987.

2. Гаркова А.И., Аринченков В.А. Машини для земляних работ. М.,1982.

3. Ветров Г.П. Машини для земляних работ. М., 1981.

4. Телушкин А.Т. Особенности общего расчета бульдозеров. М., 1983.

5. Починок В.Я. Бульдозери і скрепери. М., 1973.

6. Козловский Е. Norton Commander 4,0 М., 1993.

Ваше имя:
Сообщение:
Код: