Лабораторна робота 5

Визначення продуктивності та дослідження енергоємності процесів розпушування ґрунтів

Мета роботи: вивчення особливостей конструкцій машин для розпушування ґрунтів та засобів визначення їх продуктивності; експериментальні дослідження тягових зусиль, необхідних для розпушення ґрунтів з різними фізико-механічними властивостями.

5.1 Загальні відомості

Бульдозер-розпушувач (рис. 5.1) характеризується тим, що на трактори, обладнані бульдозером з неповоротним або поворотним відвалом, позаду навішують гідравлічний однозубий або багатозубий розпушувач [1-4]. До заднього моста базового трактора 8 кріплять на шпильках опорну раму 7, на якій унизу шарнірно встановлена рама 1, а вгорі – тяга 5. До тягів шарнірно прикріплена робоча балка 4 так, що утвориться паралелограмний чотириланник. За діагоналлю чотириланника встановлені гідроциліндри 6. У робочій балці закріплений зуб 3, прямокутні перетини, на яких встановлено швидкоз’ємні наконечники 2. Висуваючи шток гідроциліндра, піднімають робочу балку й зуб у верхнє положення, втягуючи шток – заглиблюють розпушувач у ґрунт. Завдяки паралелограмному чотириланнику зуб переміщається при підйомі траєкторією, близькою до вертикалі.

1,7 – рами, 2 – наконечник, 3 – зуб, 4 – робоча балка, 5 – верхня тяга, 6 – гідроциліндр підйому-опускання, 8 – гусеничний трактор;

9 – бульдозерне устаткування

Рисунок 5.1 – Бульдозер-розпушувач

На важких бульдозерах-розпушувачах застосовують розпушувачі, у яких замість верхньої тяги встановлюють гідроциліндри, що забезпечують кутові переміщення робочої балки й зуба для одержання більших руйнуючих зусиль машин.

Тяговий клас базового трактора – головний параметр бульдозера-розпушувача. Він характеризує напірне зусилля або силу тяги, що розвивається при швидкості робочого ходу 0,7 і 0,9 м/с і мінімальному буксуванні гусениць 7 % або коліс 20 %.

Бульдозери-розпушувачі випускають на гусеничних тракторах. Типорозмірний ряд – 10, 25, і 35 при потужності двигунів 129...342 кВт.

Роблять бульдозери-розпушувачі ДЗ-171.3 (неповоротний бульдозер ДЗ-171.1 з розпушувачем ДП-26С) на тракторі Т-170; ДЗ-171.3.05 (поворотний бульдозер ДЗ-171.1.05 з розпушувачем ДП-26С) на тракторі Т-170; ДЗ-126У-1 (неповоротний бульдозер ДЗ-118 з розпушувачем ДП-9ВХЛ) на тракторі ДЭТ-250М2; неповоротний бульдозер ДЗ-158 і розпушувач ДП-34 на тракторі Т-25.01; ДЗ-94С (неповоротний бульдозер ДЗ-59С і розпушувач ДП-10С) на тракторі Т-330; ДЗ-141ХЛ на тракторі Т-500.

Дані про бульдозери-розпушувачі на гусеничних тракторах наведені в таблиці 5.1.

Таблиця 5.1 – Основні технічні характеристики

бульдозерів-розпушувачів на гусеничних тракторах

Параметри	ДЗ-171.3	ДЗ-171.3.05	ДЗ-126У-1	ДЗ-158 і ДП-34
Тяговий клас
Модель базового трактора	Т-170	Т-170	ДЭТ-250М2	Т-25.01
Потужність двигуна, кВт
Модель розпушувача	ДП-26С	ДП-26С	ДП-9ВХЛ	ДП-34
Число зубів розпушувача, шт				1...3…3
Занурення зуба, мм
Кут з'їзду, град
Габаритні розміри, мм
Довжина
Ширина
Висота
Маса, кг

У бульдозера-розпушувача робочий цикл складається із циклів роботи бульдозера та розпушувача (рис.5.2). На початку ділянки руху розпушувача переднім ходом стояк із зубом опускається в міцний ґрунт на певну глибину t. Машина під час руху вперед зі швидкістю розпушує ґрунт зубом. При підході до кінця ділянки розпушувач винурюється із ґрунту й машина зупиняється. Потім включається задня передача, бульдозер-розпушувач зі швидкістю відкочується у вихідне положення й зміщається убік на деяку величину, називану кроком руху. Після цього операція повторюється.

Розпушувальне встаткування (рис.5.3) характеризується в основному кількістю розпушувальних зубів, зануренням t у ґрунт, висотою нижньої рами над опорною поверхнею К, відстанню L від зуба задньої зірочки, кутом різання γ і кутом з'їзду β машини, напірне Т і вертикальне Р зусилля, що розвиваються на наконечнику зуба-розпушувача.

д – розпушування ґрунту; е – холостий хід;

Рисунок 5.2 – Робочі цикли бульдозера при розробці ґрунту

Рисунок 5.3 – Основні параметри розпушувача

Головний параметр бульдозера-розпушувача – номінальне тягове зусилля (кН) базового трактора або тягача

, (1)

де k₁ – коефіцієнт урахування ваги навісного обладнання (k₁=1,18...1,23);

G_бм – зчіпна вага базового трактора (тягача), кН;

– коефіцієнт використання ваги машини за зчепленням (φ=0,6 для колісних φ=0,9 для гусеничних машин).

Розпушуваність – здатність ґрунту збільшуватися в обсязі при його руйнуванні. Розпушуваність характеризується коефіцієнтом розпушення, що є відношенням обсягу розпушеної породи до первісного її обсягу:

, (2)

де – коефіцієнт розпушення;

– обсяг ґрунту в розпушеному стані, м³;

– обсяг нерозпушеного, ґрунту, м³.

Розпушуваність характеризується також коефіцієнтом зменшення щільності (об'ємної маси), що визначається відношенням щільності ґрунту або іншого будівельного матеріалу в розпушеному стані (наприклад, після дроблення) до щільності в природному стані:

, (3)

де – коефіцієнт зменшення щільності;

і – щільності ґрунту розпушеного й у природному стані, кг/м³.

Теоретична продуктивність (м³/год) для розпушувача визначається за залежністю

, (4)

де F – середня площа перетину шару, що розпушений, м²;

L₁ – відстань розпушування, м.

Технічна продуктивність (м³/год) для розпушувача визначається за залежністю

, (5)

де k_з – коефіцієнт зниження повної глибини розпушування, (k_з=0,6...0,8).

Експлуатаційна змінна продуктивність (м³/зміну) розпушувача

, (6)

де k_ч – коефіцієнт використання змінного часу, (k_ч=0,6...0,8);

Т_з – час зміни, год/зміну.

5.2 Методика досліджень

Експериментальні дослідження необхідного тягового зусилля для розпушування ґрунтів з різними фізико-механічними властивостями проводяться на фізичній моделі, встановленої в ґрунтовому каналі. Схему лабораторної установки подано на рисунку 5.4.

1 – тяговий канат; 2 – тензоелемент на тягових канатах; 3 – напрямні;

4 – візок; 5 – гвинт регулювання товщини ущільнення;

6 – тензоелемент розпушувача; 7 – розпушувач; 8 – колесо візка;

9 – ґрунтовий канал; 10 – ґрунт

Рисунок 5.4 – Схема лабораторної установки

Робочий орган розпушувача встановлюється у вихідне положення, включається вимірювальна апаратура, і на відстані 1 м виконується процес розпушення ґрунту із фіксацією тягового зусилля.

Дата добавления: 2015-12-07