Buldooseri veo- ja tootlikkuse arvutus (0)

TTÜ
Tartu Kolledž
Säästva tehnoloogia õppetool
Buldooseri veo- ja tootlikkuse arvutus
Harjutusülesanne 1.
Aines “Ehitusmasinad”
NTS 0430
Õppejõud: dots . T.Kabanen
Tartu 2013
Käesoleva ülesande eesmärk on tutvumine kaevamis -transportimismasinate veo- ja tootlikkuse arvutuste metoodikaga lähtudes töödeldava pinnase omadustest.
Ülesandes tuleb määrata:

• buldooseri tööprotsessis tekkivad takistused töötsükli etappidel : - pinnase lõikamisel, teisaldamisel ja tühjalt tagasisõidul;
  
• mootori vajalik võimsus (valida selle alusel sobiv masin Lisast 1);
  
• valitud masina võimalikud liikumise kiirused tsükli etappidel;
  
• valitud masina tunnitootlikkus teisaldamiskaugustel 15, 30, 50, 75, 100 ja 125 m;
  
• joonestada buldooseri tootlikkuse graafik sõltuvalt teisaldamise kaugusest.
  

Lähteandmed töödeldava pinnase kohta ja soovituslik buldooser
Variant nr
Soovituslik buldooser
Erilõiketakistus
k, kN/m2
Tihedus
ρ, kg/m3
Kobestustegur
kk
1
D4H-II
22
1400
1,05
2
24
1420
1,06
3
D5H-II
27
1470
1,07
4
25
1450
1,075
5
D58E
23
1410
1,055
6
26
1460
1,07
7
D4C-II
29
1480
1,08
8
30
1485
1,09
9
D53A
32
1500
1,085
10
35
1520
1.12
1. Takistuste arvutus
Buldooseri töötamisel kaevamis-transportimise tööl tekivad tööprotsessis järgmised takistused:
F1 – pinnase lõiketakistus, N;
F2 – eelprisma teisaldamise takistus, N;
F3 – pinnase hõõrdetakistus liikumisel hõlmal, N;
F4 – buldooseri liikumistakistus, N, millede summa moodustab üldise tööprotsessis tekkiva takistuse
F = F1 + F2 + F3 + F4 (1)
Eelloetletud takistused arvutatakse alljärgnevate valemitega :
- lõiketakistus
F1 = kbh l , N (2)
milles k – pinnase erilõiketakistus, N/m2;
b – hõlma pikkus, m;
h l – lõigatava laastu paksus, m (valitakse h l ≤ h l max Lisa 1 tabelist max lõikesügavus).
- eelprisma teisaldamistakistus
F2 = Gp μ , N (3)
2
milles Gp - hõlma ees oleva pinnase (eelprisma) kaal, kg;
μ - pinnase hõõrdetegur pinnasega, seotud pinnastel, mille kobestustegur on suurem kui 1,1 μ = 0,5; sidumata pinnastel kobestusteguriga 1,0…1,1 μ = 0,7
- eelprisma kaal arvutatakse järgmise valemiga:
,kg (4)
milles h - hõlma kõrgus, m;
b - hõlma pikkus, m;
- pinnase mahukaal , N/m3
kk - pinnase kobestustegur.

• pinnase liikumistakistus hõlmal
  

, N (5)
milles μ1 - hõõrdetegur pinnas terasega = 0,75… 0,85;
δ- lõiketera lõikenurk, enamasti = 550.
- buldooseri liikumistakistus
F4 = Gb (f ± i), N (6)
milles: Gb - buldooseri kaal , N;
f - käiguosa veeretakistustegur, roomikkäiguosal f = 0,1…0,15;
i - masina liikumistee kalle, oletame horisontaalset teed so i = 0.
(±) - kui masin liigub vastu kallet kasutatakse (+), kui pärikallet (-).
Buldooseri kaalu saate Lisa1 tabelist soovitusliku buldooseri margi järgi. Valemiga (1) arvutatakse nüüd üldine takistus F.
2. Masina valiku õigsuse kontroll.
Selleks arvutatakse mootori vajalik võimsus
F v1
P = , W (7)
n
milles F - üldine takistus, N;
v1 - masina liikumiskiirus esimesel edasikäigul, m/s;
η - masina transmissiooni kasutegur, roomiktraktoritel enamasti piirides 0,9…0,95.
Valik on õige, kui saadud vajalik võimsus PPef so valitud masina mootori effektiiv-võimsusest. Kui see tingimus ei ole täidetud, siis see masin teie poolt valitud laastu paksusega toime ei tule. Olukorrast välja tulemiseks on võimalik vähendada laastu paksust valemis (2) , arvutada uuesti üldine takistus ja teha uus kontroll. Kui laastu paksus läheb juba liiga väikeseks (nt alla 50 mm), tuleb valida uus võimsam masin ja teha vastavate valemitega uued arvutused ja võrdlus. Kui masina efektiivvõimsus on oluliselt suurem vajalikust võimsusest on võimalus:
3

- suurendada lõigatava laastu paksust, kuid seda saab teha vaid antud masina max lõikesügavuseni;

- suurendada masina liikumise kiirust lõikamise operatsioonil (nt teha seda mitte I käigu, vaid II või III käigu kiirusega).
Uue valiku kontrollimiseks tuleb arvutada valemiga (7) uus vajalik võimsus ja võrrelda seda masina mootori efektiivvõimsusega.
3. Buldooseri tootlikkuse arvutus
Buldooseri tootlikkus pinnase kaevamisel ja teisaldamisel - so ristilõikamisel - arvutatakse alljärgneva valemiga:
3600 Vpr Ka
Q = (1 - 0,005 st) , m3/h (8)
t kk
milles Vpr - eelprisma maht , m3 (Lisa 1 tabelist valitud masinal )
Ka - tööaja kasutamise tegur, valitakse piiridest 0,85… 0,9;
t - töötsükli aeg (kestus), s;
st - teisaldamiskaugus , m;
k k - pinnase kobestustegur (vt lähteandmed).
Tootlikkus tuli arvutada erinevatel teisaldamiskaugustel, mistõttu tuleb määratleda masina liikumine töötamisel. Selleks on kaks võimalust:

• töötamine süstikuna, so - töökäik tehakse edasikäiguga ja tühikäik tagasi ee algusesse tagurpidi käiguga;
  
• töö pööretega otstel, so - töökäik tehakse edasikäiguga, ee lõpus pööratakse masin ringi ja tühikäik tagasi ee algusesse tehakse samuti edasikäiguga ning pööratakse masin ringi uue läbiku tegemiseks.
  

Töötsükli kestus arvutatakse alljärgneva valemiga:
s 1 s2 s3
t = — + + + k tk + n th + m tp , sekundit (9)
v 1 v2 v3
milles: s1, s2, s3 - lõikamise, teisaldamise ja tühikäigu teepikkused , m;
v 1, v2, v3 - liikumiskiirused vastavatel operatsioonidel, m/s; tk - käiguvahetusele kuluv aeg, s (1 vahetus ~2…3 s);
k - käiguvahetuste arv tsüklis;
th - hõlma tõstmise ja langetamise aeg, s (3…4 s);
n - = 2 (langetamine ee alguses, tõstmine ee lõpus);
tp - masina ringipööramiseks kuluv aeg (iga pööre ~10 s);
m - =2 (kui töötab pööretega, m = 0 kui süstikuna).
Operatsioonide teepikkuste määramine
A s1 s2 L
1)
2)
Variant 1: teisaldamiskaugus st (nt 30 m) on pikkus A...L, millel lõikamine ja eelprisma kogumine toimub teepikkusel s1 (nt 5 m) , sealt edasi lõikamist enam ei toimu, toimub
eelprisma teisaldamine teepikkusel s2 (nt 30 – 5 = 25 m) ee lõpuni L. Hõlm tühjendatakse tõstmisega ja toimub tühjalt tagasisõit ee algusesse teepikkusega s3 = st (nt 30 m).
Märkus. Lõikamise teepikkuse võib määrata arvutuse teel seosest.
s1 = Vpr / b hl , m
milles: Vpr – valitud masina tabelijärgne eelprisma maht, m3 ;
b – valitud masina hõlma pikkus, m;
hl – valemisse (2) valitud lõplik laastu paksus (lõikesügavus), m.
Aga võib ka kasutada kogemuste põhjal soovitatavat s1 = 5…7 m.
Variant 2: teisaldamiskauguseks on teepikkus lõikamise lõpust ee lõpuni so s2 = st
(nt 30 m), lõikamise teepikkus olgu endiselt s1 (nt 5 m), siis tühjalt tagasisõidu teepikkus
s3 = s1 + s2 (nt 35 m).
Arvutustes kasutate kas V1 või V2 , kuid mitte nii, et ühel teisaldamiskaugusel üht ja teisel
teist.
Võimalike liikumiskiiruste määramine operatsioonidel.
Selleks kasutame valemit (7), millest avaldame kiiruse v , võimsuseks P võtame valitud masina efektiivvõimsuse (Lisa 1) ja üldiseks takistuseks vastaval operatsioonil toimivad takistused alljärgnevalt:

• lõikamisel toimivad kõik 4 takistust so F – üldine takistus valemist (1);
  
• teisaldamisel lõikamist ei toimu, mistõttu ei toimu ka pinnase liikumist hõlmal ning toimivad vaid F = F2 +F4 ;
  
• tühjalt tagasisõit toimub ülestõstetud hõlmaga – seega F = F4 .
  

Kasutades valemis (7) näidatud ühikuid saadakse kiirused m/s, mis viiakse üle km/h ja võrreldes neid valitud masina käikude kiirustega määratakse tegelikud kiirused operatsioonidel, mida kasutatakse valemis (9).
Tegeliku töökiiruse määramisel tuleb lähtuda tingimusest: vk ≤ va so valitava käigu kiirus peab olema väiksem-võrdne arvutuslikuga.
Hoiatus : Kui mõnel operatsioonil saadakse arvutuslik kiirus suurem masina max kiirusest tuleb tsükli aja arvutamiseks kasutada masina tegelikke kiiruseid.
Märkus: Kiiruste valikuks võib kasutada ka veojõu sõltuvuse graafikuid kiirusest Lisa 2. Näide nende kasutamiseks on ühel graafikul punasega esitatud.
Masina tootlikkusest täiusliku ülevaate saamiseks tuleb teha tootlikkuse arvutused mõlema
liikumisviisi kohta – süstikuna ja pööretega otstel.
Esimesel juhul tsükli aja valemist langeb ära pööretele kuluv aeg ning hõlma tõstmine
toimub masina tagurpidi liikumise ajal, milleks eraldi aega ei arvestata.
Teisel juhul tuleb tsükli aja valemit kasutades arvestada kõikide aja kadudega.
Olles arvutanud tootlikkused mõlema liikumisviisiga kõikidel teisaldamiskaugustel 15, 30, 50, 75, 100 ja 125 m, koostame valitud buldooseri tootlikkuse muutumise graafiku sõltuvalt teisaldamiskaugusest.
Järeldusena otsustage graafiku alusel milline liikumisviis antud masina puhul on ökonoomsem.
Valmis töö varustage Lisa 2 kohase tiitellehega , lahenduse käigus näidake ära valem sümbolitega ja arvudega ning näidake tehtud valikud .
5
Lisa 1
BULDOOSERITE TEHNILISED PARAMEETRID
Parameeter
D4C-II
D4H-II
D5H-II
D6E
D8N
D9N
D10N
D41A
D53A
D58E
D68P
D85A
D155A
D355A
Ef. võimsus, kW
60
71
89
116
212
276
338
67
92,5
97
135
168
239
306
Mass, kg
7581
10385
13303
14960
36842
45542
57410
9690
12720
12840
18310
23200
34390
44350
Veojõud, kN E1
180
95,7
120,1
260
480
650
900
119
250
255
315
475
640
900
E2
86
73,7
92,7
145
280
380
500
130
130
180
260
350
550
E3
42
55,0
69,9
90
150
200
280
75
75
105
150
190
320
E4
41,1
51,6
220
E5
30,3
38,0
E6
21,7
27,3
R1
180
90,2
110,0
210
400
785
810
95
220
220
250
410
590
950
R2
86
68,3
85,6
120
200
305
405
R3
42
49,1
54,2
75
90
110
200
R4
35,0
45,5
R5
27,7
31,0
R6
18,5
21,2
Kiirused, km/h E1
3,2
2,5
2,7
4,0
3,5
3,9
4,0
2,4
3,2
3,2
3,9
3,8
3,7
3,3
E2
6
3,2
3,4
6,9
6,2
6,9
7,1
4,4
5,9
5,9
6,8
6,8
6,8
5,1
E3
11,1
4,2
4,5
10,8
10,8
12,1
12,5
7,6
9,8
9,8
10,9
11,8
11,8
8,5
E4
5,5
5,8
12,7
E5
7,2
7,6
E6
9,5
10,0
R1
3,4
3,3
3,3
4,8
4,7
4,8
5,0
3,0
3,9
3,9
5,0
4,9
4,5
3,2
R2
6,5
4,2
4,2
8,4
8,1
8,5
8,9
5,5
7,1
7,1
8,6
8,5
8,2
5,0
R3
11,9
5,6
5,6
12,9
13,9
14,9
15,6
9,4
11,9
11,9
13,7
14,3
13,7
8,4
R4
7,2
7,2
12,6
R5
9,5
9,4
R6
12,4
12,4
Hõlma tüüp
PAT
PAT
SU
S
U
SU
U
S
PAT
PAT
S
U
SU
U
pikkus,mm
2540
2640
2900
3360
4260
4320
4860
2415
3185
3970
3415
4365
4850
5230
kõrgus, mm
930
1085
1235
1257
1740
1809
2050
890
970
1050
1185
1130
1140
1350
Lõikenurk, δ 0
50...60
50...60
54
55
54
55
55
55
55
55
55
55,6
55
55
Max lõikesügavus
hl max, mm
439
405
406
473
582
619
674
445
550
590
585
560
630
720
Prisma maht, m3
1,58
2,31
3,8
3,89
11,7
11,9
17,2
1,91
3,00
3,21
4,8
5,6
6,3
9,53
6
Lisa 2
Masinate veojõu ja kiiruse sõltuvuse graafikud
Graafiku kasutamise näide:
takistus F = 3 t – kiirused I käik ~3km/h
II käik 5km/h
III käik 6km/h
7
Lisa 3
TTÜ
Tartu Kolledž
Säästva tehnoloogia õppetool
Buldooseri veo- ja tootlikkuse arvutus
Harjutusülesanne 1.
Aines “Ehitusmasinad” NTS 0430
Üliõpilane:…………………….
Eriala…………………………. Ülesanne saadud………………..
Üliõpilaskoodi viimane nr…. . Ülesande esitamise tähtaeg: 27.10.13.
Tartu 2013
8