Угол естественного откоса грунта

, (3)

, (4)

где и - длины соответственно участков резания, перемещения грунта и обратного хода бульдозера, м; - площадь срезаемого слоя грунта, м²; - средняя толщина срезаемого слоя, м; - скорости трактора при резании, перемещении грунта и обратном ходе, м/с; - время на переключение передач в течение цикла ( с).

В зависимости от условий работы, мощности двигателя и типа отвала резание грунта производится на скорости 2,5...3,5 км/ч для гусеничного и 3,5…5 км/ч для колесного бульдозера, перемещение грунта - на скорости соответственно 2,5...5 и 5…8 км/ч, обратный (холостой) ход – при скорости 5…10 и 10…20 км/ч. Длина пути резания грунта составляет 5…10 м.

Бульдозер находится в движении без пробуксовывания при условии, что сцепная сила тяги больше окружного усилия ни ведущей звездочке движителя и больше полного сопротивления передвижению , т. е. .

Сцепная сила тяги на гусеницах (ведущих колесах), кН

, (5)

где - вес бульдозера с трактором, кН; - коэффициент сцепления движителя с опорной поверхностью ( для гусеничных и для пневмоколесных машин).

Полное сопротивление движению бульдозера (кН)

, (6)

где - сопротивление движению бульдозера с трактором, кН; - сопротивление грунта резанию, кН; - сопротивление волочению призмы грунта впереди отвала, кН; - сопротивление трению грунта по отвалу, кН.

, (7)

где - вес бульдозера с трактором, кН; - коэффициент сопротивления движению трактора по грунту ( ); - уклон пути; - угол наклона пути движения бульдозера к горизонту, град; знак «+» принимается при работе на подъем, «-» - при работе под уклон.

, (8)

где - удельное сопротивление грунта резанию, кПа (см. табл. 1); - угол установки отвала в плане, град.

, (9)

где - плотность грунта, т/м³ (см. табл. 1); - ускорение свободного падения ( м/с²); - коэффициент трения грунта по грунту ( , причем меньшие значения для влажных и глинистых грунтов).

, (10)

где - угол резания, град; - коэффициент трения грунта по стали ( - для песка, - для супесей и суглинка, - для глины).

Эксплуатационная производительность скреперов (м³/ч) определяют как

, (11)

где - вместимость ковша скрепера, м³; - коэффициент его наполнения ( , причем меньшие значения для сухих песков, а большие для супесей и суглинков с влажностью 4…6%); - коэффициент использования скрепера во времени ( ); - продолжительность рабочего цикла, с; - коэффициент разрыхления грунта в ковше скрепера (табл. 1).

Продолжительность рабочего цикла определяют суммой:

, (12)

где и - длины участков соответственно набора грунта (заполнение ковша), транспортировки грунта, разгрузки ковша и порожнего хода скрепера, м; и - скорости скрепера соответственно при заполнении ковша, транспортировке грунта, разгрузке и порожнем ходе, м/с; - время на переключение передач тягача, с; - продолжительность одного поворота, с (в среднем 12...15 с); - число поворотов за рабочий цикл.

Длины путей копания (м) и разгрузки (м):

; , (13)

где - ширина ковша (срезаемой полосы грунта), м; - средняя толщина срезаемого слоя грунта, м; - толщина слоя отсыпки, м.

Набор грунта скрепером производится на участках длиной 12…30 м, а разгрузка ковша скрепера на участках длиной 5…15 м. При заполнении ковша скорость движения скреперов составляет 2...4 км/ч, при транспортном передвижении - 0,5...0,8 максимальной скорости трактора или тягача.

Подбор тягача производят по максимальному сопротивлению движению скрепера. При загрузке скрепера одним тягачом без трактора-толкача (где -тяговое усилие тягача скрепера, кН); при загрузке с помощью толкача (где - тяговое усилие толкача, кН). Значения определяются по формуле (5), где значение - вес скрепера, кН.

Полное сопротивление движению скрепера при загрузке (кН):

, (14)

где - сопротивление движению скрепера, кН; - сопротивление грунта резанию, кН; - сопротивление движению призмы волочения грунта впереди ковша скрепера, кН; - сопротивление от веса срезаемого слоя грунта, движущегося в ковше, кН; - сопротивление от внутреннего трения грунта в ковше, кН

, (15)

где - вес скрепера, кН; - вес грунта в ковше, кН ( ); - коэффициент сопротивления качению колес скрепера по грунту ( - для плотных грунтов; - для разрыхленных грунтов; - для сыпучих песков); - уклон пути; - угол наклона пути движения скрепера к горизонту, град; знак «+» принимается при работе на подъем; «-» - при работе под уклон.

, (16)

где - удельное сопротивление грунта резанию (см. табл. 1).

, (17)

где - отношение высоты призмы волочения к высоте грунта в ковше ( , причем большие значения для сыпучих грунтов); -высота слоя грунта в ковше, м (при вместимости ковша м³ м, при м³ м, при м³ м, при м³ м); - плотность грунта, т/м³ (см. табл. 1); - коэффициент трения грунта по грунту ( , причем большие значения для песчаных грунтов); - ускорение свободного падения ( м/с²).

, (18)

, (19)

где - коэффициент, учитывающий влияние категории грунта (для глин , для суглинков и супесей , для песков ).

Эксплуатационную производительность автогрейдера(м³/ч) при резании и перемещении грунта

, (20)

где - длина участка, м; - площадь сечения стружки, срезаемой за один проход, м² ( м² для автогрейдеров среднего типа, м² для автогрейдеров тяжелого типа); - коэффициент использования машины по времени ( ); - время, затрачиваемое на один проход, с; - время, затрачиваемое на один поворот, с; - число проходов по одному месту.

Эксплуатационную производительность бульдозера (м³/ч) с поворотным отвалом при планировочных работах

, (21)

где - длина планируемого участка, м; - угол установки отвала в плане, град ( ); - величина перекрытия проходов, м; - число проходов по одному месту ( ); v - скорость движения бульдозера, м/с.

Эксплуатационную производительность автогрейдера при планировочных работах определяют, как и для бульдозера, по формуле (21).

4. Задание на расчетную работу

1. Определить эксплуатационную производительность бульдозера по формулам (1)…(4) и проверить возможность движения бульдозера без пробуксовывания по формулам (5)…(10) (исходные данные приведены в табл. 3).

2. Определить эксплуатационную производительность скрепера по формулам (11)…(13) и проверить возможность работы скрепера без трактора-толкача по формулам (14)…(19) (исходные данные приведены в табл. 4).

Вариант расчета принимается по двум последним цифрам зачетной книжки.

Таблица 3