Особенности конструкции и применения бульдозеров

Конструкция элементов рабочего оборудования бульдозера определяется его назначением. Основным элементом оборудования является отвал (Рис. 1.4). Он представляет собой обычно коробчатую сварную конструкцию, оснащенную с рабочей стороны гнутым листом 1, ас тыльной стороны ребрами жесткости, проушинами. (Рис. 1.4, а) или подпятником (Рис. 1.4, б) для присоединения соответственно к толкающим брусьям или раме и гидроцилиндром. По ширине отвал чаще имеет прямолинейную форму. В таком исполнении он находит применение как на машинах, где отвал всегда располагают перпендикулярно к продольной оси, так и на машинах с изменяющимся углом между ними. Меньшее применение на бульдозерах получили специальные отвалы 1 (Рис. 2.5). Их устанавливают, как правило, только перпендикулярно к продольной оси машины.

Отвал сферической формы (Рис. 2.5, а) применяют для перемещения разрыхленных и непрочных грунтов. Он имеет выступающие вперед концевые участки 2 и позволяет перемещать на 20-25% больший объем грунта, чем отвал прямолинейной формы.

Отвал с выдвигающимися вперед боковыми зубьями 4 (Рис.2.5, б) предназначен для разработки и перемещения крепких каменистых грунтов. Его применяют на бульдозерах большой мощности.

Совкообразный отвал (Рис. 2.5, в) находит применение при разработке и перемещении на большое расстояние слабых грунтов. С помощью его бульдозер может отделить от массива грунт и, приподняв отвал, переместить к месту отсыпки.

Короткий толкающий отвал (Рис. 1.5, г) применяют при совместной работе бульдозера со скрепером. Этот отвал снабжен амортизатором и имеет усиленную в средней части конструкцию. С помощью его бульдозер может выполнять функции токача для скрепера на участке разработки им грунта и производить планировочные работы.

Все отвалы бульдозеров в нижней части имеют ножи 2, 3 (Рис. 1.5) и 3, 4 (Рис. 1.4). Последние обычно выполняют из нескольких секций. Передняя рабочая кромка ножей в большинстве случаев расположена в одной горизонтальной плоскости. В некоторых случаях для снижения сопротивления при копании, в особенности при разработке мерзлого грунта, среднюю секцию у ножа делают выступающей вперед (Рис. 1.5, в). Выступ h средней секции обычно принимается в зависимости от ее длины b и находится в пределах 1/12 < h/b < 1/3.

Длину средней секции ножа b принимают в зависимости от длины L отвала и она составляют около b = О, 3L.

В верхней части отвалы прямолинейной формы имеют узкую плоскую полосу-козырек 2 (Рис. 1.4). На машинах средней и большой мощности он обычно выполнен шириной около 100... 200 мм и расположен вертикально или с небольшим наклоном вперед.

По концам большинство неповоротных отвалов имеют боковые щитки 5. Они установлены для снижения потерь грунта при транспортировании.

Отвал присоединяют к базовой машине с помощью толкающих брусьев или толкающей рамы и гидроцилиндров. Первые осуществляют передачу к отвалу тягового усилия от базовой машины, а последние производят подъем и опускание отвала.

Рис. 1.4. Конструкции неповоротного (а) и поворотного (б) отвалов бульдозера

Рис. 1.5. Формы специальных отвалов бульдозеров.

Толкающие брусья применяют при неповоротном отвале. Они имеют коробчатую сварную конструкцию прямоугольной формы. Связь брусьев с рамой базовой машины и отвалом обычно шарнирная. Для этого брусья по концам имеют проушины или шаровые подпятники В машинах малой мощности брусья иногда представляют с отвалом одну рамную конструкцию. В этом случае они передними концами жестко (сваркой) соединены с отвалом.

При поворотном отвале применяют толкающую сварную раму аркообразной формы (Рис. 1.6). Передняя криволинейная ее часть 2 для присоединения к отвалу имеет шаровую опору 1. У отвала для соединения с этой опорой имеется шаровой подпятник. Пространственная жесткость отвала с рамой и брусьями достигается установкой между ними подкосных элементов в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Подкосы могут быть как постоянной длины, так и' переменной. Последнее достигается применением на них резьбовых втулок или использованием гидроцилиндров.

При независимом регулировании подкосов, лежащих в вертикальной плоскости, может меняться угол наклона отвала как в поперечной, так и продольной вертикальных плоскостях. Это позволяет создать поперечный перекос отвала или изменить угол его резания. Параметры гидроцилиндров подъема и толкающих брусьев выбирают такими, чтобы имелась возможность подъема или опускания отвала относительно опорной поверхности базовой машины на нужную величину. Рекомендуется высоту подъема Н_п и опускания Н₀ неповоротного отвала выбирать такой чтобы угол въезда ф_п и спуска ф₀ машины на гусеничном ходу относительно ее' опорной поверхности был не менее 20°. Угол ф₀ спуска измеряется между опорной поверхностью гусениц и линией, соединяющей режущую кромку с центром давления его равнодействующей N, наибольшее удаление которой от центра гусеницы обычно не превышает 1/6 длины ее опорной поверхности.

Реально на бульдозерах малой и средней мощности Н_п = (0, 7... 0, 8) Н и Н₀ * 0, З.Н.

Рис. 1.6. Толкающая рама бульдозера с поворотным отвалом

У колесных машин опускание отвала ограничивается возможным нижним положением толкающих брусьев, которые не могут быть опущены ниже опорной поверхности передних колес.

Разрабатывается грунт бульдозером по-разному при применении рабочего оборудования с неповоротным или поворотным отвалом. Рабочий процесс бульдозера с неповоротным отвалом состоит из операции копания, перемещения грунта перед ним и разравнивания грунта в сооружении или отвале. При копании, совершаемом одновременно с перемещением машины, отвал заглубляется на толщину стружки в плотных грунтах 100...200 мм. Срезанный грунт, накапливаясь перед отвалом, образует валик, близкий по форме к треугольнику, в попе речном сечении, называемый призмой волочения. При транспортировании грунта катет призмы, прилегающий к отвалу, может достигать его высоты. После этого отвал приподнимают и транспортируют грунт к месту его укладки. Эта операция может сопровождаться потерей грунта, достигающей до 30% объема призмы волочения. Для восполнения потерь грунта процесс транспортирования обычно совмещают с копанием при стружке малой толщины.

При производстве такими бульдозерами земляных работ на строительных объектах различают три схемы разработки и перемещения грунта: прямую, боковую и ступенчатую (Рис. 1.7).

В первом случае копание и транспортирование грунта соверша­ются при возвратно-поступательном движении машины. При движении вперед бульдозер срезает грунт на участке его разработки, а затем транспортирует к месту укладки. После этого бульдозер задним хо­дом возвращается к месту начала копания грунта. Число таких ходов машины зависит от глубины выемки грунта и толщины стружки.

При боковой схеме разработки резерв грунта находится сбоку от возводимого земляного сооружения, например насыпи. Бульдозер, перемещаясь параллельно оси насыпи, набирает грунт перед отвалом, разрабатывая его в резерве. Затем он поворачивает в сторону насыпи и отсыпает в нее грунт. Освободившись от грунта, бульдозер задним ходом возвращается в исходное положение в резерв. В дальнейшем он повторяет изложенный цикл работы.

Ступенчатую схему разработки и перемещения грунта применяют в основном при сооружении насыпей (границы ее на рис.1.7 отмечены колышками 2 и 3) и планировке наклонных площадей, а также выполнении вскрышных работ. В этом случае бульдозер ^{разрабатьюает}'_1Р^а^^{спортирует и} Укладывает грунт в насыпь 4,

Рис. 1.7. Схема возведения насыпи бульдозером

перемещаясь по параллельным прямолинейным траекториям 1 и 6, нормальным к оси сооружения. Обратное движение 5 бульдозера на участок разработки грунта осуществляется задним ходом машины под углом к этим траекториям.

Рассмотренные схемы разработки и перемещения грунта бульдозером находят применение на всех земляных работах как раздельно, так и в комбинации. В зависимости от размеров возводимого сооружения разработка грунта может производиться в боковых резервах как с одной от него стороны, так и с двух.

Бульдозер, оснащенный поворотным отвалом, может работать аналогично рассмотренной схеме, если отвал на нем установлен перпендикулярно к продольной оси машины. При установке отвала под углом к продольной оси грунт будет перемещаться по ширине отвала и. отводиться в боковом, к направлению движения машины, направлении. Как показали исследования, наиболее эффективно последняя операция совершается при установке отвала под углом к продольной оси, близким к 45° или несколько меньшем. Производство земляных работ в этом случае будет совершаться непрерывно. Таким методом могут вестись работы при сооружении террас, разработке выемок на косогорах, засыпке траншей, разравнивании валиков грунта и т. п.

При выполнении земляных работ на пересеченной местности эффективность применения бульдозеров существенно зависит от возможности установки отвала с перекосом в вертикальной плоскости, а также от того, насколько может быть поднят или опущен отвал. Обычно угол перекоса для отвала принимают не более 12°. Это позволяет установить один из концов отвала примерно на 30 см выше другого. При работе на косогоре в этом случае облегчается разработка грунта и сооружение горизонтального полотна дороги, террасы и т.п.

Подъем и опускание отвала определяется возможностью бульдозера работать на участках местности с подъемами и спусками, с углом при основании не менее 20°.