Лекция № 16 Процесс выемки пород бульдозерами
Бульдозер – гусеничный или колесный тягач, оборудованный лемехом. Как и колесный скрепер, он может производить выемку, перемещение и складирование породы. По мощности базового тягача бульдозеры подразделяются на сверхмощные (более 250 кВт), мощные (110—250 кВт), средние (75—110 кВт) и легкие (25—60 кВт).
Лемех бульдозера может быть неповоротным (чаще всего) и поворотным. Управление лемехом у гусеничных бульдозеров канатное или гидравлическое. По форме различают прямые U-образные, полу-U-образные и буксировочные лемеха.
Забоями бульдозера, как и колесного скрепера, могут являться площадка, продольный и торцевой откосы уступа или развала (см. рис. 13.1). Целесообразны наклонные забои с зарезкой и перемещением породы под уклон.
Рисунок 16.1 Схема действия сил при выемке пород бульдозером: Gп.в – вес призмы волочения; Р2 – вертикальная составляющая суммарной реакции Р породы
Цикл работы бульдозера состоит из зарезки горизонтального или наклонного слоя выемки, набора породы в объеме призмы волочения, перемещения последней и разгрузки.
Во время движения неповоротного бульдозера с заглубленным лемехом тяговым усилием Рт (кН) преодолеваются сопротивления (рис. 16.1): перемещения самого бульдозера Wб, резанию породы лемехом (горизонтальная составляющая Р1 суммарной реакции Р породы), перемещению породной призмы волочения Wп.в, подъему породы вверх по лемеху Wi. Таким образом должно соблюдаться условие
Рт Wб + P1 + Wп + Wi = oGб + KFрbt· 103 + (1.2—1.3)·10-3 · Vп.в g (Gб + Vп.в р) i, (16.1) где о – основное удельное сопротивление движению тягача, кН/т; ( о = 0.8—1.2 кН/т); Gб – масса бульдозера, т; KFр – удельное сопротивление породы резанию, МПа; b, t – соответственно ширина и толщина стружки, м; Vп.в – объем призмы волочения, м3; р – плотность разрыхленной породы, кг/м3; f – коэффициент трения породы ( см. таблицу 15.2); i – удельное сопротивление движению тягача от уклона, кН/т.
Ориентировочно значения KFр и р при расчете тяговых усилий бульдозера приведены ниже
Порода ........................................................... Глина Супесь и суглинок Песок
KFр МПа ............................................. 0.12—0.20 0.07 – 0.10 0.05—0.06
р кг/м3 ............................................ 1200—1800 1600—1800 1500—1700
Сопротивления Wп.в и Wп при зарезке слоя выемки возрастают от нуля до максимальной величины по мере накопления породы в призме волочения. Для полного использования тягового усилия бульдозера в течении всего периода зарезки целесообразно постепенно уменьшать сопротивление Р1, что достигается клиновой зарезкой ( рис. 16.2, а), когда толщина стружки t уменьшается по мере накопления породы перед лемехом. При разработке плотных пород целесообразна гребенчатая зарезка с многократным заглублением лемеха на толщину стружки t1, t2 и t3 (рис. 16.2, б), иначе P1 >Р2. В легких связных и песчаных породах используется ленточная зарезка (рис 16.2, в), при которой толщина стружки t = tmax = const, а длина участка зарезки (набора породы) Lн и время накопления породной призмы перед лемехом минимальны.
Рисунок 16.2 Схемы способов формирования слоя выемки (зарезки) бульдозером
Ширина стружки b принимается равной длине лемеха lл при выемке сыпучих и неуплотненных мягких пород. С повышением трудности экскавации (величины KFр ) ширина стружки уменьшается, а длина выемочного участка увеличивается. Практически параметры b и t регулируют совместно, чтобы выдержать допустимые значения . P1.
При перемещении породы, когда P1 = 0, резерв мощности тягача может быть использован как на увеличение скорости перемещения, так и объема призмы волочения на 12—15%, для чего лемех оснащают щеками или открылками-уширителями и козырьком.
Плотные, трещиноватые полускальные и мерзлые породы необходимо подготавливать к выемке механическим рыхлением. При выемке взорванных пород размер породных кусков не должен превышать 100 – 120 см. Рационален боковой набор породы с движением бульдозера по подошве уступа вдоль развала с частичным внедрением в него лемеха (выемка узкой заходкой ). Если длина пути набора породы Lн и угол откоса развала , то действительный объем (м3) призмы волочения
Vп.в = 0.5(mlл).2 Lнtgtg , (16.2) где m = b/lл – отношение части лемеха, внедряемой в породу, к полной его длине lл.
Расчетный объем призмы волочения при высоте лемеха hл
Vп.в.р = 0.5h2лctg . (16.3)
При Lн = 8—10 м m = 0/2—0.4, а ширина узкой заходки Ау = mlл = 0.7—1.2 м. Высота развала при бульдозерной выемке по условиям безопасности не должна превышать 5—7 м. Из-за увеличения времени выемки взорванной породы и уменьшения объема призмы волочения (за счет увеличения коэффициента разрыхления и угла естественного откоса пород) производительность бульдозера снижается в 1.5—2 раза по сравнению с разработкой мягких пород.
Для уменьшения потерь породы при транспортировании бульдозер многократно проходит по одной полосе шириной 3—3.5 м, формируя по краям полосы валики шириной 0.7—1 м, препятствие растеканию породы ( рис. 16.3, а, б); глубина образующейся траншеи составляет 0.6—0.7 м. В мягких породах бульдозеры иногда работают спарено (рис. 16.3, в), при этом производительность их увеличивается на 30—50%
Рисунок 16.3 Схемы способов уменьшения потерь породы при их транспортировании бульдозером: а – созданием траншей; б – многократными проходами по одному следу; в – спаренно1й работой бульдозеров; г – созданием промежуточных валов
С увеличением расстояния транспортирования породы Lт до 50—100 м весь участок перемещения разбивают на две-три части (l1, l2, l3). В конце каждой части породу штабелируют в виде промежуточного вала, последовательно перемещаемого к месту разгрузки (рис. 16.3, г). Продолжительность цикла при этом увеличивается, но производительность бульдозера возрастает на 30—40% за счет уменьшения потерь и улучшения набора породы.
Схемы движения бульдозера – челноковая и кольцевая. Кольцевую схему целесообразно применять при расстоянии транспортирования более 50 м.
При работе бульдозера допустимы следующие максимальные уклоны,%:
ход подъем спуск поперечный уклон груженый 15—18 50 30 порожный 35—42 50 30
Разгрузка бульдозера производится под откос уступа послойно с последующим разравниванием (поднятием лемеха на высоту слоя) или штабелирования в зависимости от характера работы и вида применяемого затем погрузочного оборудования.
2. Производительность бульдозеров
Паспортная производительность бульдозера соответствует выемке в забое-площадке породы, когда Пэ.б = Пэ.п, при расчетных параметрах слоя выемки (таблица 16.1)
перемещения расчетной призмы волочения на 10 м, беспрепятственной разгрузке породы и холостом ходе бульдозера на тоже расстояние.
Таблица 16.1 Показатели, характеризующие паспортную производительность бульдозера
Показатели | Мощность бульдозера, кВт | |||
75 и менее | 100--130 | 140-230 | 300 и более | |
Площадь поперечного сечения стружки Fп, м2 Расчетный объем призмы волочения Vп.в.р, м3 Длина участка набора породы Lн.п, м Скорость движения бульдозера при наборе породы (выемке) Vн.п , м/с Продолжительность набора породы tн.п , с Паспортный показатель трудности трудности экскавации Пэ.п Коэффициент влияния типоразмера бульдозера Кт.р | 0.2—0.3 2—2.5 8-10 0.3 – 0.4 20 – 25 1.2 – 1.8 1.08 – 1.03 | 0.4—0.5 4—5.5 10 – 12 0.4 – 0.5 20 – 25 2.0 – 2.6 | 0.6—0.7 7—10 12 – 14 0.5 – 0.6 20 – 25 2.8 – 3.8 0.97 – 0.92 | 0.8 –1 12—15 15 – 18 0.6 – 0.7 20 – 25 4 – 5 0.9 – 0.8 |
Таблица 16.2 Значение коэффициента КД
Дальность перемещении породы, м | На горизонтальном участке | При уклоне 10% | При уклоне 20% | На подъеме 10 % |
0.6 0.3 0.2 | 1.8 1.1 0.6 0.36 | 2.5 1.6 0.9 0.55 | 0.6 0.37 0.18 0.12 |
Эффективная производительность бульдозера (м3/ч)
Qэф =3600Vп.в КД/(ТД Кр.п) (16.4)где Vп.в – действительный объем призмы волочения, м3; Кд – коэффициент изменения производительности бульдозера в зависимости от величины уклона и дальности перемещения породы (таблица 16.2); Тц – продолжительность рабочего цикла бульдозера, с; Кр.п – коэффициент разрыхления породы в призме волочения.
Объем призмы волочения в плотном теле (т. е. Vп.в/Kр.н) для условий разработки россыпей может быть принят по данным таблицы 16.3. В общем случае
Vп.в = Vп.в.рКт.э (16.5) гдеVп.в.р – расчетный объем призмы волочения, м3 (таблица 16.1); Кт.э – коэффициент, учитывающий трудность экскавации породы.
Таблица 16.3 Объем породы в призме волочения бульдозера ( в плотном теле) при разработке россыпей
Вид работ | Значение Vп.в, м3 при мощности бульдозера, кВт | |||||||
Выемка торфов Разработка и транспортирование песков к промывочным установкам Выемка мерзлых горных пород Снятие растительного слоя и разваловка конусных отвалов Складирование шахтных песков |
| 2.5 2.2 1.5 2.6 1.72 | 3.8 3.4 2.4 3.85 2.85 | 5.3 5.1 3.2 3.75 3.75 | 6.4 3.9 | |||
Значения Кт.э при фактическом показателе трудности экскавации пород Пэ.б бульдозером определенного типоразмера приведены ниже
Пэ.б .................................................................. До 2 2.5 – 3 3.5 – 4
Кт.э .................................................................. 1 0.87 0.79
Время рабочего цикла бульдозера (с) приближенно определяется по формуле
Тц = tв + tд.г + tд.п + tв = Lн/Vн + Lд.г/Vд.г +(Lн +Lд.г)/Vд.п + tв (16.6) где tн – время набора (выемки) породы, с; tд.г и tд.п – соответственно время перемещения породы и обратного хода бульдозера, с; tв – время вспомогательных операций, приходящихся на один цикл бульдозера, с (tв = 7 – 10 с); Lн и Lд.г – соответственно расстояние набора и перемещения породы, м; Vн, Vд.г и Vд.п –соответственно средние скорости набора породы груженого и обратного хода, м/с.
Время набора породы (с) приближенно может быть определено по формуле
tн = tн.п Пэ.б/Пэ.п (16.7) где tн.п – паспортная продолжительность набора породы, с (см. таблицу 16.1); Пэ.б и Пэ.п – фактический и паспортный показатель трудности экскавации пород бульдозером определенного типоразмера (см. таблицу 16.1).
Расстояние набора породы (м)
Lн = Vп.вПэ.бkп/(FпПэ.пkт) (16/8) где Vп.в – объем (в плотном теле) призмы волочения бульдозера, м3; Fп – паспортная площадь поперечного сечения стружки, м2 ( см. таблицу 16.1); kп – коэффициент учитывающий потери породы при наборе (средняя величина kп 1.2); kт – коэффициент учитывающий неравномерность толщины стружки (kт 0.7).
Средние скорости набора породы, груженого и обратного хода бульдозера приведены в таблице 16.4. При расстоянии обратного хода более 30 м скорость движения (м/с) бульдозера
V`д.п = Vд.пКу, (16.9) где Vд.п – скорость обратного хода бульдозера при расстоянии движения 30 м (см. таблицу 16.4). Ку – коэффициент увеличения скорости в зависимости от расстояния перемещения породы. Его значения приведены ниже
Расстояния обратного хода бульдозера, м 31-40 41-50 51-60 61-70 71-80 81-90 91-100 101-110 111-120 121-130
Ку 1.17 1.28 1.37 1.44 1.50 1.55 1.59 1.62 1.64 1.65
Таблица 16.4 Средние скорости движения бульдозеров
Разрабатываемые породы | Мощность бульдозера, кВт | Скорость движения бульдозера, м/с | ||
Набор породы | Перемещение породы | Обратный ход | ||
Песчаные и мягкие Плотные, щебеночно-гравийные и слежавшиеся связные Мелковзорванные | Более 220 Более 220 Более 220 | 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.3 0.35 0.4 0.5 0.55 0.2 0.25 0.3 0.4 | 0.6 0.65 0.7 0.9 0.45 0.5 0.6 0.8 0.9 0.3 0.35 0.4 0.6 0.7 | 1.05 1.1 1.25 1.45 0.8 0.9 1.15 1.35 0.65 0.7 0.75 0.9 1 .1 |
Эффективная производительность бульдозера при планировочных работах (м2/ч)
Qт.пл = , (16.10) где Lпл – длина планируемого участка, м; b – ширина полосы за один проход бульдозера, м (bmax = lл); а – ширина перекрытия полос, м (а = 0.3 – 0.5 м); n – число проходов бульдозера по одной полосе; Vпл – средняя скорость бульдозера при планировке (обычно на первой передаче), м/с; tп – время затрачиваемое на повороты при каждом проходе, с (на один поворот tп = 8—12 с)
Дата добавления: 2016-10-07; просмотров: 4746;