При разработке котлованов, выемок и насыпей целесообразно применять бульдозерный комплект техники, если средняя дальность продольной либо поперечной возки не превышает 100 метров. Чтобы выбрать наиболее оптимальную модель спецтехники, необходимо сравнить производительность бульдозеров с разным тяговым классом и различным типом рабочего оборудования.
Наиболее перспективными являются машины на гусеничном движителе. Техника на пневмоколесном ходу востребована меньше. При расчете производительности землеройно-транспортной машины необходимо учитывать условия местности, характер работ и другие факторы.
Основные сведения о бульдозерах
Бульдозер – землеройно-транспортная машина для послойной разработки и транспортировки грунта, разработанная на базе гусеничного или пневмоколесного трактора со сменным навесным рабочим оборудованием – отвалом (плоский щит с боковыми открылками), рамой и механизмом управления.
Применяется техника с неповоротным и поворотным отвалом. В первом случае рабочее оборудование располагается перпендикулярно продольной оси, что позволяет перемещать массивы грунта только впереди машины. Производительность бульдозеров с поворотным отвалом намного выше, так как такие экземпляры способны перемещать грунт в сторону под углом в 60 градусов, что позволяет проводить грубые планировочные работы.
Механизм управления отвалом может быть канатно-блочным и гидравлическим. Второй тип управления производительнее, так как позволяет принудительно заглублять отвал в грунт.
Модернизируем рабочий орган
Уменьшить потери грунта можно и за счет увеличения объема отвалов. Профессионалы крепят к ним дополнительные лобовые щитки, уширители и открылки. Лобовые щитки приваривают к верхней части отвала для увеличения его высоты, что предотвращает ссыпание грунта через отвал. Установка на отвал щитков высотой 300-350 мм позволяет увеличить объем отвала на 10-15%.
Уширители и открылки крепят к боковым стенкам отвала, устанавливая их параллельно или под некоторым углом к продольной оси трактора. Применение уширителей и открылок позволяет увеличить объем перемещаемого грунта почти в 1,8 раза.
Кроме того, к отвалам прикрепляют выступающие средние ножи. Правда, на сыпучих и переувлажненных грунтах это не дает преимуществ по сравнению с обычным, так что этот вариант целесообразно применять при разработке связных грунтов II-V категорий сложности, подмороженных грунтов, некоторых горных пород типа мела и известняка, а также на вскрышных карьерных работах. Помимо этого, хорошие результаты получают при разрушении старых асфальтобетонных покрытий и особенно при устройстве лотков, траншей под дренажные трубы, сточных и нагорных канав, для устройства корыта при расширении проезжей части автомобильных дорог за счет обочин и под временные колейные пути лесовозных дорог. Применение бульдозеров с выступающим ножом можно рекомендовать для гражданского, промышленного, дорожного, гидромелиоративного строительства, в горнодобывающей промышленности и других отраслях народного хозяйства.
Тяговый класс машин
С помощью бульдозеров выполняется до 40 % всех земляных работ на строительном участке. Они наиболее эффективны при средней дальности продольной и поперечной возки от 100 до 150 метров. При оборудовании машин специальными отвалами совкого типа эффективная дальность возки песчаных грунтов увеличивается до 200 метров.
Основным параметром, влияющим на производительность, является тяговый класс – усилие, с которым может толкать грунт вперед бульдозер. Технические характеристики машин влияют на объем перемещаемого земляного массива, скорость работ. Согласно этому параметру все бульдозеры делятся на три группы:
- Легкие, тяговое усилие которых не превышает 60 кН. Они применяются во время подготовительных, сельскохозяйственных и вспомогательных работ.
- Средние, с тяговым усилием 100-150 кН. Используются для разработки 1-3 группы грунта с предварительным рыхлением.
- Тяжелые, тяговое усилие которых превышает 250 кН. Они применяются при разработке плотных и твердых горных пород.
Бульдозеры применяются в комплексе с другими землеройными машинами. Они могут использоваться в качестве толкачей для самоходных и прицепных скреперов. Обычно в состав бульдозерного комплекта техники входит трамбующая машина и рыхлитель.
Когда работает команда
В случае планировки больших площадей, а также при перемещении тяжелых глинистых или скальных пород, целесообразно задействовать несколько бульдозеров одновременно. Они передвигаются рядом на расстоянии до 0,5 м один от другого. За счет сокращения потерь объем перемещаемого каждым бульдозером грунта увеличивается на 10-15%. Тут важен опыт бульдозеристов — ведь им необходимо передвигаться с одинаковой скоростью. Снижение скорости или остановка одного из бульдозеров нарушает ритмичность работы всех машин.
Факторы, влияющие на производительность
Рассчитывая производительность бульдозеров, необходимо учитывать физические и механические показатели разрабатываемого земляного массива, а также местные условия. К основным физико-механическим характеристикам грунта относят:
- гранулометрический состав – соотношение размеров частиц грунта по массе;
- плотность – масса грунта в единице его объема;
- пористость – количество пустот между зернами, выраженное в процентном отношении по массе;
- число пластичности – диапазон влажности, в котором грунт обладает пластичными свойствами и не переходит в текучее состояние;
- набухаемость – способность земляного массива увеличиваться в объеме при переувлажнении;
- угол внутреннего трения – сопротивляемость частиц грунта срезу.
К местным условиям, влияющим на производительность бульдозеров, относят характер рельефа и технологические особенности строительного объекта. На равнинном и прямолинейном участке с минимальной дальностью поперечной возки скорость выполнения работ намного выше, чем на холмистой местности.
Расчет производительности бульдозеров
Производительность бульдозера зависит от типа выполняемых работ. Это могут быть землеройно-транспортные либо планировочные работы. В первом случае производительность выражается в м3/ч, во втором – м2/ч. Подробнее остановимся на землеройно-транспортных работах.
Эксплуатационная производительность определяется тем объемом земляного массива, который спецтехника способна разработать и переместить за единицу времени, то есть за один час. Расчет производительности бульдозера ведется по формуле
Для расчета производительности, максимально приближенной к реальной, вводят поправочные коэффициенты:
- ky – влияние уклона земляной площадки. Во время работы на уклонах от 5-15 % значение увеличивается от 1,35 до 2,25; при разработке грунта на подъеме коэффициент уменьшается с 0,67 до 0,4;
- kв – значение, учитывающее время использования машины (kв = 0,8-0,9);
- kн – коэффициент наполнения геометрического объема призмы волочения (kн = 0,85-1,05).
Для расчета производительности необходимо также знать объем призмы волочения (Vгр) и продолжительность рабочего цикла машины (Тц).
Формула для вычисления при переработке одного объема грунта за единицу времени (м3/час)
Производительность бульдозера при разработке грунта
Расчет при разработке грунта
При работах по разработке грунта и его транспортировке на расстояние бульдозер выполняет повторяющийся цикл действий. В этом случае производительность машины выражается формулой:
П=(q*n*Kn*Ki*Kb)/Kp,
в которой составляющими являются:
- Р – производительность, м3/час;
- q– объем грунта, который перемещается лопатой и определяется числовыми размерами отвала и факторов, влияющих на перемещение;
- n – число повторяющихся кругов в единицу времени в соотношении с расстоянием транспортирования;
- Кn – коэффициент, учитывающий потери объемов в боковые валики, зависит от расстояния перемещения и типа грунта;
- Кi– коэффициент, характеризующий величину уклона пути движения машины;
- Кв – коэффициент, показывающийстепень изначального разрыхления почвы;
- Кр –коэффициент, определяющий рациональное использование трудового времени.
- Количество циклов работы трактора за единицу времени (час):
- n= 3600/tц
Продолжительность цикла:
- tц=tн+tг.х.+tхх+2*tп+m*tп.п.+tо=lн/kv*vн+lг.х./ kv*vг.х.+(lн+lг.х.)/(kv*vх.х.)+2*tп+m*tп.п.+t0
- где t – продолжительности:
- tн – сбора грунта, с;
- tг.х. – груженого прохода, с;
- tх.х. – холостого хода, с;
- tп. – одного поворотного действия (10-20 секунд);
- tп.п. – одного перевода передачи скорости (5-6 секунд);
- t0 – опускания лопаты в начальное положение (2 секунды).
- m – количество изменений скоростей бульдозера за время одного хода;
- lн – путь снимания грунта, м;
- lг.х. –длина расстояния движения к месту скопления, м;
- vн, vг.х, vx.x– скорости передвижения трактора при резании, движении грунта и возвратного хода, м/с;
- kv – коэффициент, учитывающий уровень уменьшения скорости трактора по сравнению с расчетной: 0,7-0,75 при перемещении груза, 0,85-0,90 при возвратном холостом ходе;
Объем грунта
Коэффициент утраченных объемов грунта в валунах зависит только от величины дальности перемещения грунта и выражается следующей зависимостью:
Kn=1-Ki*lг.х.
где:
- К1 –коэффициент, полученный лабораторным методом, величина которого изменяется в пределах 0,008…0,04, в зависимости от сухого или связного состояния грунта;
- Lг.х. – длина, на которую перемещается грунт, м.
При необходимости перемещения грунта на расстояние свыше 30 м, использование бульдозеров считается нерациональным из-за больших потерь грунта во время движения. Перевозить грузы в таком случае можно самосвалами, например на любом из модельного ряда Камаз.
Объем грунта, который способен переместить бульдозер на определенное расстояние, зависит от величины уклона места производства работ. Так на спусках с холма объем перемещенного грунта будет значительно больше, а значит и производительность машины увеличивается.
Трудно жить в частном доме зимой без снегоуборщика. Если вы задумались над приобретением этой техники, то прочитайте нашу статью.
Выбрать можно либо электрический снегоуборник, либо бензиновый. Чтобы внести ясность, ознакомьтесь со статье о бензиновых снегоуборщиках.
Если же у вас есть бензопила, и вы не хотите тратить деньги на снегоуборщик, то можно сделать его своими руками. Узнайте, как именно в этой статьей.
Продолжительность цикла
Для расчета продолжительности рабочего цикла, то есть времени, которое потратит трактор-бульдозер на разработку одного слоя грунта, необходимо уяснить, что вся длина продольной либо поперечной возки разбивается на несколько отрезков. Сама продолжительность рассчитывается по формуле
Здесь lp, ln и lo = lp+ln– длины участков резания, перемещения грунтового массива и обратного хода спецтехники, а vp, vn и vo – максимально возможные скорости на этих участках. Коэффициент tn учитывает время, которое машинист тратит на переключение передач во время работы. Обычно оно составляет 15-20 секунд.
Производительность бульдозера при клиновой схеме работы
Применение клиновой схемы набора грунта возможно только с теми машинами, которые оборудованы гидравлическим механизмом управления отвалом. Таковым, например, является бульдозер «Шантуй СД32». Отличительной особенностью этого принципа разработки грунта является тот факт, что усилие резания постепенно уменьшается по мере увеличения призмы волочения.
В начале работы все силы машины направлены на погружение отвала в грунт на максимальную глубину hmax и резание земляного массива. По мере движения грунт накапливается перед бульдозером, из-за чего возрастает сопротивление движению. Для дальнейшей работы машинист должен увеличивать прикладываемое тяговое усилие либо уменьшить глубину резания.
Копание
Наибольшее сопротивление бульдозер испытывает во время процесса копания почвы. При ее перемещении машина использует все резервы мощности. Процесс подразумевает удаление большого количества вырезаемой земли на отвале, используя полное расходование мощности двигателя. Разработано 3 схемы копания почвы:
- прямоугольная равная по толщине стружка;
- особый клиновой вариант, где у стружки толщина изменяется;
- гребенчатая выемка.
При срезании по первому способу отвал агрегата в соответствии с технической возможностью и типом грунта заглубляется сразу достаточно глубоко. Находясь в таком положении, машина движется вперед, проводя выемку ровной стружкой по ходу перемещения.
Схема резания и перемещения грунта
Данный способ срезания применяется для работ под уклоном либо выемке наклонными шарами. Мощность бульдозера задействована целиком, что позволяет получить равномерную вырезку слоя. При этом способе достигается сокращение пути и времени. Эта технология уместна, когда используется схема срезки растительного грунта.
Клиновая схема выемки грунта целесообразна при работах с легкими либо слегка увлажненными почвами. В самом начале отвал бульдозера вводят в грунт максимально глубоко. При движении машины вперед происходит постепенное поднятие отвала, в котором находится удаленная почва.
Эта методика копания земли позволяет сократить путь резания, а также сократить время набора. Клинковая схема срезания нецелесообразна на тяжелых, сильно плотных грунтах. Связано это с вероятными трудностями при заглублении отвала.
Для этих типов почвы подходит гребенчатая технология выемки. Отвал заглубляют достаточно глубоко в почву. При снижении оборотов дизеля поднимают отвал где-то на треть его заглубления. Такие манипуляции (заглубления с подъемами) делают с периодичностью 2–3 раза за проход. В процессе мероприятия происходит полная выемка почвы на отвал машины.
Схема траншейного способа разработки грунта
Задействовав эту схему, можно добиться практически полного использования мощности бульдозера. К достоинствам данного способа относят также снижение времени набора грунта, хотя водитель быстро утомляется, поскольку приходится часто действовать управляющими рычагами. Схема подходит для грунтов, имеющих оптимальную влажность.
Для роста эффективности срезания почвы бульдозером задействуют такие модели отвалов, которые имеют средний, сильно выступающий вперед нож. Это способствует повышению КПД выработки почти на 40%.
Здесь можно скачать руководство по производству земляных работ бульдозерами.
Толщина земляной стружки
Чаще всего прибегают ко второму варианту, но в таком случае часть земли «теряется» в боковых валиках (чем плох и бульдозер «Шантуй»). Чтобы компенсировать эти потери, машина на всем пути движения должна срезать «стружку», которая рассчитывается по формуле
Здесь kп –поправка, учитывающая потери грунта во время транспортировки, kпр коэффициент призмы волочения, который берется из эксплуатационных характеристик машины, Lп – длина участка, на котором происходит резания грунта. Она определяется как отношение объема призмы волочения к площади разрабатываемого участка.
Влияние типа отвала на производительность
В зависимости от характеристик грунта, а также от поставленных задач перед бульдозером целесообразно использовать определенные типы отвалов. Это сократит срок производства работ, а также увеличит эффективность спецтехники.
Сменным отвалом оборудуются любые машины, в том числе и бульдозер «Комацу» японского производства. Среди основных видов рабочего оборудования стоит выделить:
- рекультивационный подвид, который используется для снятия верхнего плодородного слоя земли, чернозема;
- разновидность для перемещения угля и щепы – применяется при разработке полезных ископаемых, имеет полусферическую форму и гидроперископ;
- «торфяная» разновидность обладает уменьшенной высотой, но увеличенной длиной и используются для обогащения с/х полей;
- отвалы для подготовки площадки – кусторезы и корчеватели, которые оснащаются зубьями, выпускаются V-образной формы и предназначены для расчистки местности от деревьев и кустарников.
Наиболее прогрессивным (в плане возможности установки различного рабочего оборудования) является японский бульдозер «Комацу». Все модели спецтехники могут оснащаться любым из представленных отвалов, что наделяет их высокой функциональностью и делает универсальными машинами для строительного объекта.
Расчет производительности бульдозера необходимо проводить для снижения стоимости земляных работ. На основе полученных данных можно подобрать наиболее оптимальную для работы спецтехнику, сократить срок производства работ и сэкономить немало денежных средств.
