минимальное на задней кромке  

      q_мин= ==15,67кН/м² 

Параметры отвала бульдозера.

Основными параметрами отвала бульдозера являются: ширина отвала В; высота отвала Н; угол резания d ; угол заострения ножа b и задний угол a ; угол захвата j , т.е угол поворота отвала  в плане; угол зарезания n , т.е угол поперечного перекоса отвала (угол между режущей кромкой ножа отвала и горизонталью). При проектировании отвала необходимо определить также параметры профиля поверхности отвала: 

Рис. 3 Профиль  отвала бульдозера

Параметры отвала были найдены из следующих  условий:

Высота  отвала Н – расстояние по вертикали между режущей кромкой ножа и верхним краем отвальной поверхности при основном угле резания и горизонтальном положении опорных поверхностей базовой машины

Н=

Где, m-масса бульдозера. m=16058 кг

Н=

Длина отвала В – для бульдозера с неповоротным отвалом выбирается минимально возможной из расчета перекрытия габарита базовой машины по ширине или наиболее выступающих в стороны элементов толкающей рамы (не менее 100мм с каждой стороны).

B=3200+200=3400 мм

Отвал бульдозера оснащается козырьком, высота которого составляет (0,1..0,25)Н=0,1·1,02=0,102м.

Общая высота отвала  с козырьком такова, что в транспортном положении  обеспечивает видимость пространства перед бульдозером и требуемый  угол въезда

Параметры отвала бульдозера задаются: углом резания (угол между плоскостью ножа и горизонталью). Угол резания оказывает большое влияние на энергоемкость процесса резания, поскольку при уменьшении его значительно снижается сила сопротивления резанию. С учетом этих обстоятельств угол резания, измеренный в исходном положении бульдозера (при стоянке бульдозера на горизонтальной площадке с отвалом, опущенным до касания лезвия ножа с грунтом) принимаем a=55⁰; углом наклона (угол между линией, соединяющей режущую кромку ножа и верхнюю кромку отвальной поверхности (без учета козырька), и горизонталью) – от которого в значительной степени зависит форма призмы волочения. При малом угле наклона грунт может пересыпаться через отвал, при большом угле ухудшаются условия движения грунта вверх по отвалу, увеличивается прилипание грунта и повышается энергоемкость e=75⁰; и углом опрокидывания – который выбирается таким образом, чтобы исключить возможность пересыпания грунта через отвал, которая может иметь место при завышенном угле   b=75⁰. Эксперементально доказана целесообразность создания отвалов с постоянным радиусом кривизны, который выбирается в диапазоне :

R=(0,8-0,9)Н=0,85·1,02=0,867м.

         Возможность изменения углов поперечного перекоса отвала (угла зарезания) позволяет повысить эффективность бульдозеров при копании тяжёлых грунтов, работах на косогорах и перемещении грунта. Назначаем угол перекоса отвала в каждую сторону по 12⁰.

      Максимальные  высота подъема  и глубина опускания  отвала от уровня опорной поверхности  находятся из условия обеспечения  рабочего перемещения бульдозера под  уклон с последующим движением  на подъем и перемещения на подъем с последующим опусканием под  уклон. Высоту подъема отвала составляет 900мм. Глубину опускания -1000мм относительно опорной поверхности.    

          Тяговый расчет бульдозера позволяет вычислить максимальную глубину резания в заданных грунтовых условиях, оценить возможности тягача при транспортировании грунта с подрезанием стружки минимальной толщины, определить подъем, который может преодолевать машина с максимальной призмой волочения. Расчеты выполняются с соблюдением условия:

W<T<Tн,

где W-сопротивление  перемещению бульдозера в процессе копания грунта, Тяговое усилие трактора на выбранной передаче.

Расчет  производится при лобовом толкании грунта при бестраншейном способе  работ.

      Объём призмы волочения зависит от геометрических размеров отвала и св-в грунта     

где, Н-высота отвала с учетом козырька=1200мм;

L-ширина отвала,

k_пр - коэффициент, зависящий от характера грунта (связности, коэффициента рыхления) и от отношения kпр=0,9

м³ 

При транспортировании  грунта отвалом бульдозера по горизонтальной площадке возникают сопротивления:

W_p- сопротивление резанию

W_пр-сопротивление перемещению призмы грунта перед отвалом;

W_В-сопротивление перемещению грунта вверх по отвалу;

W_m-сопротивление перемещению бульдозера

W_тр-сопротивление трению ножа бульдозера о грунт; 

Сопротивление резанию:

W_p =k·B·h₁,  

Где, k-удельное сопротивление лобовому резанию в кГ/м²

h₁-глубина резания во время перемещения призмы грунта.

Средние значения k = 11000кГ/м²

Величина  заглубления h₁= =

к_п=0,03

Wр=

Сопротивление перемещению призмы волочения

W_пр =V_пр·g_г·m₂

 Где, G_пр-вес призмы волочения в кГ;

G_пр= V_пр·ρ_гр=1,9·1800=3420 кг

g_г- объемный вес грунта в плотном теле в кГ/м³ (принимаем 1900кГ/м³)

m₂-коэффициент трения грунта по грунту, для связных грунтов m₂=0,5

Wпр=1,9·1900·0,5=1805кГс=18,05кН 

Сопротивление от перемещения грунта вверх по отвалу:

Wв= G_пр ·cos² dm₁,

где d - угол резания=55⁰

G_пр -вес призмы волочения в кГ

m₁-коэффициент трения грунта по металлу: принимаем 0,5

Wв=3420·cos²55·0.5=980,815кГ=9,6кН

Сопротивление перемещению бульдозера

W_m=Gf,

Где,  G-вес трактора и бульдозера в кГ;

f-коэффициент сопротивления перемещению движителей трактора f=0,11

Wm=13938·0.11=1533,18кГ= 
 

Сопротивление трению ножа бульдозера о грунт W_тр:

W_тр =m₁(Rz+G₁)=m₁(Rx·tgu+G₁),

Где,Rx и Rz –горизонтальная и вертикальная составляющие результирующей силы сопротивления копанию, u - угол наклона результирующей сил сопротивления на отвале в град; при резании и перемещении плотного грунта u=17⁰

Wтр=0,5·(100,68·tg17⁰+)=51,55кН

Суммарное сопротивление движению

 

W=W_р+W_пр+W_в+ W_m +W_тр=5,86+18,05+9,6+15,025+51,55=100,085кН 
 

      Усилие  в исполнительном механизме привода  управления (в гидроцилиндрах) определяется исходя из условия статического равновесия трактора относительно передней и задней кромок опорной поверхности гусениц.

При заглублении  рис.4

Р_цз=

Где,

G_PO-сила тяжести рабочего оборудования = 24.01kH

G-сила тяжести бульдозера без рабочего оборудования  = 142.1 kH 

 a=2.2 м

l =4,7м

b=2.13м

s=2.48м

l_po=2,47м

Р_цз= 
 

Рис.4 Усилия заглубления отвала

При выглублении  рис.5

P_цв =

Рис.5 Усилие выглубление отвала

По  рис 5:

s=2,51м

lpo=3,17м

l₁=2,19м

a₁=1,62м

с=3,8м

P_цв= 

При этом необходимо, чтобы выполнялись следующие  условия:

P_цз > P’_цз ;       P_цв > Р’_ц.в.

 Где, P’_цз -усилие заглубления, найденное из условия преодоления несущей способности грунта;

Р’ц.в-усилие выглубления при нормальных условиях копания грунта.

Усилие  заглубления рассчитывается по формуле:

P’_цз =,

Где. k₁-коэффициент несущей способности грунта, для средних условий К₁=0,5…0,6Мпа;

s₁-ширина площадки ножа, трущейся о грунт, s₁=1..1,5см, принимаем 1,2см

P’_цз = 

Р’_ц.в.=

,

где ,Gг=0.35d_рV_пр=0.35·1,42·1,9=0,9444 т

d_р-плотность разрыхленного грунта (т/м³), d_р =1,85/1,3=1,42т/м³

Q=0.65d_рV_прtg²r =0,65·1,42·1,9·12,16=21,32м³

Rv=0.3R_х=0.3·100,68=30,204kH 

Р’_ц.в.=

 

Скорость  движения поршня гидроцилиндра находится  в зависимости от принятой скорости перемещения отвала. На рис 6 показана расчетная схема для определения скорости поршня. Как следует из схемы, угол поворота толкающих брусьев при полном заглублении отвала

Рис.6 Перемещение  поршня гидроцилиндра при заглублении  отвала 

a_м= 5,6⁰ , где

m-высота расположения точки поворота брусьев над уровнем опорной поверхности, m = 0,44м

h_max-максимальная глубина резания. h_max = 0,5м

c- расстояние от оси поворота до кромки ножа, c =4,13м  

Ход исполнительного  механизма определится зависимостью 

S_п=

 

S_п=

0,76м

Средняя скорость поршня  

u_п= ==3,04м/с

Здесь t_з-время подъема, заглубления отвала.

      Исходными данными при проектировании гидравлического  привода являются максимальное усилие, развиваемое цилиндром, Рц, скорость перемещения поршня u_п, ход поршня S_п, номинальное рабочее давление жидкости в системе р.

      Усилие  в исполнительном механизме  поперечного  перекоса отвала должно быть достаточным  для поворота базовой машины в  обе стороны вокруг оси, проходящей вдоль края опорной поверхности  движителя, при упоре краем отвала в жесткое препятствие (рис7).