IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Бульдозеры предназначены для послойного срезания грунта, его перемещения на небольшое расстояние и разравнивания. Их широко используют в различных отраслях гражданского, промышленного, гидротехнического и мелиоративного строительства, при прокладке железных и автомобильных дорог, в аэродромном строительстве, в горнодобывающей промышленности.

Типичной является U-образная форма бульдозерного отвала, габаритные размеры которого регламентированы стандартами. При разработке конструкции отвала типа «Сигма» ставилась задача снижения усилий, действующих при обработке грунта, и учёт положительных свойств предыдущего отвала. Конструктивные изменения отвала касались в основном отдельных его элементов, формы и технологии выполнения рабочих кромочных накладок, разработки различных модификаций в зависимости от вида грунта, на которых эксплуатируется бульдозер. Передняя кромка отвала изменялась в зависимости от режимов извлечения грунта при его сдвиге и т.д.[4]

Изменением формы передней поверхности отвала для более эффективного смещения грунта и исключения его потерь можно захватить больший объём грунта, увеличив его площадь путём наклона в заднем направлении. В случае только сдвига грунта уменьшение площади захвата отвала способствует тому, что сопротивление перемещению бульдозера уменьшается обратно пропорционально площади контакта грунта с отвалом, поэтому объём грунта, который может удерживать отвал, увеличивается, а это значит, что форма отвала позволяет перемещать больший объём грунта без изменения сопротивления перемещению бульдозера. Специалисты фирмы разработали самый мощный в мире бульдозер D575А, который эксплуатировался на многих крупномасштабных работах

Бульдозеры с отвалами типа «Сигма» более эффективно обрабатывают грунт, что достигается концентрированным приложением рабочих усилий и возможностью направлять грунт влево-вправо. Это обеспечивается сосредоточением усилий в центральной части отвала, позволяет повысить производительность без потерь грунта в случае его срезания при перемещении.

Разработанный новый бульдозер D155AX-6 снабжен отвалом типа «сигма», позволяющим повысить эффективность использования топлива. Типичной является U-образная форма бульдозерного отвала, габаритные размеры которого регламентированы стандартами [1].

При разработке конструкции отвала типа «сигма» ставилась задача снижения усилий, действующих при обработке грунта, и учета положительных свойств, предыдущего отвала.

Был разработан самый мощный в мире бульдозер D575A, который эксплуатировался на многих крупномасштабных работах [2].

При разработке новой конструкции проводились исследования, которые

основывались на 2 положениях: увеличение производительности новой модели должно обеспечиваться без увеличения сил, действующих на основные агрегаты бульдозера; технические характеристики модели должны быть не хуже (по сравнению с существующими моделями) даже при 15%-ном уменьшении выходной мощности силового агрегата.

Исследования проводились в два этапа.

Моделирование рабочих процессов при лабораторных испытаниях

Для анализа показателей эффективности модели при работе с грунтами лабораторные испытания проводили на специальной установке. Создавались условия, при которых перемещение грунта по поверхности отвала были подобны перемещению увлажненного грунта. Распределение действующих нагрузок отслеживалось специальными датчиками.

Поперечное сечение отвала типа «сигма» выбиралось таким же, как и поперечное сечение полу-U-образного отвала.

В результате анализа действующих усилий было установлено, что наибольшее сопротивление перемещению бульдозера оказывают кромочные элементы отвала, т.е. мощность силового агрегата в основном затрачивается на преодоление сил сопротивления перемещению кромки отвала и его боковых элементов.

Несмотря на то, что глубина врезания в грунт, ширина отвалов и скорость их перемещения были одинаковыми, выявлено существенно снижение сил сопротивления перемещению при обработке грунта.

Поскольку большая часть грунта, срезаемого и перемещаемого по кромочным элементам полу-U-образного отвала располагается по бокам, то при испытаниях установлено, что более эффективного срезания и перемещения грунта для такого отвала получить невозможно. При срезании грунта бульдозерным отвалом типа «сигма» грунт равномерно располагается по всей длине отвала, несколько увеличиваясь в объеме в его центральной части. Анализ результатов

испытания свидетельствует о снижении сил сопротивления перемещению нового отвала примерно на 40% [3].

В лабораторных испытаниях проводилась проверка расчетных данных, полученных с использованием методики «перетекания грунтовых частиц» - использование частиц (гранул), по механическим свойствам подобных частицам грунта. Моделирование рабочих процессов позволило выбрать оптимальную форму отвала с заданными параметрами, в частности, заданной эффективностью срезания грунта.

Проводились натурные испытания на реальных образцах бульдозеров класса 50 т с учетом результатов лабораторных испытаний. Было установлено, что выходную мощность силовых агрегатов можно значительно снизить по сравнению с бульдозерами, имеющими полу-U-образный отвал. Были выявлены следующие преимущества бульдозеров с отвалом типа «сигма» по сравнению с бульдозерами, снабженными полу-U-образными отвалами:

- увеличение производительности примерно на 15% при одинаковой мощности агрегатов;

- производительность остается примерно одинаковой при увеличении входной мощности силовых агрегатов старых моделей примерно на 16%.

Таким образом, эффективность работ бульдозерных отвалов новой конструкции может увеличиться на 15%. Что касается области применения новых бульдозерных отвалов, то она достаточно широкая: от грунтовых работ до другого технологического применения.

Исходя из результатов проведённых исследований, можно утверждать, что при разработке бульдозера D155AX-6 обеспечено увеличение его производительности на 15%, а также создан силовой агрегат, выходная мощность которого является постоянной при проведении различных работ, т.е. энерговооружённость конструкции отвечает всем рабочим режимам. Кроме того, при проектировании модели D155AX-6 возросла и общая эффективность использования отвала, увеличился объём захвата грунта. Бульдозерный отвал типа «Сигма», используемый на этой модели, отличается не только большей вместимостью и, следовательно, повышенной производительностью, но и оригинальностью конструктивного исполнения. Конструкции таких отвалов имеют меньшее количество соединений, следовательно, и меньшее число зон, где необходима периодическая смазка. Сборка таких отвалов упрощена, решены вопросы обслуживания, использованы новые типы соединительных узлов.[5]

Библиографический список

1. Котлобай, А. Я. Формирование направлений модернизации землеройных машин / А. Я. Котлобай, А. А. Котлобай, В. Ф. Тамело // Наука и техника. – 2013. – № 5. – С. 54–59

2. Вавилов, А. В. Создание приводов оборудования строительных и дорожных машин / А. В. Вавилов, А. Я. Котлобай, А. А. Котлобай // Строительные и дорожные машины. – 2014. – № 9. – С. 35–41.

3. Новое бульдозерное оборудование – [Электронный ресурс].–URL: file:///C:/Users/Roma/Downloads/1220081245.pdf

4. Повышение эффективности работы бульдозеров - [Электронный ресурс].–URL: http://elibrary.ru/query_results.asp

5. Землеройная техника - [Электронный ресурс].–URL: http://elibrary.ru/item.asp?id=25612484

Код для цитирования: Скопировать