Бульдозеры. Общие сведения

Бульдозеры представляют собой навесное оборудование на базовый гусеничный или пневмоколесный трактор (двухосный колесный тягач), включающее отвал с ножами, толкающее устройство в виде брусьев или рамы и систему управления отвалом. Основные типы бульдозерных отвалов приведены на рис. 1.

Рис. 1. Основные типы бульдозерных отвалов: 1 - прямой поворотный; 2 - прямой неповоротный; 3 - полусферический; 4 - сферический; 5 – сферический для сыпучих материалов; 6 - с толкающей плитой

Главный параметр бульдозеров - тяговый класс базового трактора (тягача). Бульдозеры применяются для послойной разработки и перемещения грунтов I-IV категорий, а также предварительно разрыхленных скальных и мерзлых грунтов. С их помощью выполняют планировку строительных площадок, возведение насыпей, разработку выемок и котлованов, нарезку террас на косогорах, разравнивание грунта, отсыпаемого другими машинами, копание траншей под фундаменты и коммуникации, засыпку рвов, ям, траншей, котлованов и пазух фундаментов зданий, расчистку территорий от снега, камней, кустарника, пней, мелких деревьев и строительного мусора и т. п. Широкое использование бульдозеров в строительном производстве определяется простотой их конструкции, надежностью и экономичностью в эксплуатации, высокими производительностью, мобильностью и универсальностью.

Бульдозеры классифицируют по назначению, тяговому классу и типу ходового устройства базовых машин, конструкции рабочего органа и типу системы управления отвалом.

По назначению различают бульдозеры общего назначения, используемые для выполнения основных видов землеройно-транспортных и вспомогательных работ в различных грунтовых и климатических условиях, и специальные, применяемые для выполнения целевых работ в специфических грунтовых или технологических условиях. К последним относятся бульдозеры-толкачи, подземные и подводные бульдозеры. В зависимости от тягового класса базовых машин бульдозеры разделяют на малогабаритные (класс до 0, 9), легкие (классов 1, 4...4), средние (классов 6... 15), тяжелые (классов 25...35) и сверхтяжелые (класса свыше 35). По типу ходового устройства бульдозеры разделяются на гусеничные и пневмоколесные. По конструкции рабочего органа различают бульдозеры с неповоротным в плане отвалом, постоянно расположенным перпендикулярно продольной оси базовой машины, и с поворотным отвалом, который может устанавливаться перпендикулярно или под углом до 53° в обе стороны к продольной оси машины. По типу системы управления отвалом различают бульдозеры с гидравлическим и механическим (канатно-блочным) управлением. При канатно-блочной системе управления подъем отвала осуществляется зубчато-фрикционной лебедкой через канатный полиспаст, опускание - под действием собственной силы тяжести отвала. При гидравлической системе управления подъем, и опускание отвала осуществляются принудительно одним или двумя гидроцилиндрами двустороннего действия. Бульдозеры с механическим управлением в настоящее время промышленностью не выпускаются.

Рабочий цикл бульдозера (рис.2) следующий: при движении машины вперед отвал с помощью системы управления заглубляется в грунт, срезает ножами слой грунта и перемещает впереди себя образовавшуюся грунтовую призму волоком по поверхности земли к месту разгрузки; после отсыпки грунта отвал поднимается в транспортное положение, машина возвращается к месту набора грунта, после чего цикл повторяется. Максимально возможный объем призмы волочения современные бульдозеры набирают на участке длиной 6...10 м. Экономически целесообразная дальность перемещения грунта не превышает 60..80 м для гусеничных бульдозеров и 100... 140 м для пневмоколесных машин.

Рис. 2. Схемы работы бульдозера при разработке грунтов: а - резание; б - транспортирование с подрезанием; в - отсыпка; г - откат назад (холостой ход)

Преимущественное распространение получили гусеничные бульдозеры, обладающие высокими тяговыми усилиями и проходимостью. Чем выше тяговый класс машины, тем больший объем земляных работ она способна выполнять и разрабатывать более прочные грунты.

К основным параметрам бульдозерного оборудования (рис. 3) относятся высота без козырька Н и длина В отвала (м), радиус кривизны отвала, основной угол резания?, задний угол отвала?, угол заострения ножей?, угол перекоса отвала? и угол поворота (у поворотных машин) отвала в плане? (град), высота подъема отвала над опорной поверхностью h₁ и глубина опускания отвала ниже опорной поверхности h₂ (м), напорное Т и вертикальное Р усилия на режущей кромке (кН), скорости подъема v_п и опускания v_o отвала.

Рис. 3. Схемы устройств и основные параметры бульдозеров: а - с поворотным отвалом; б - с неповоротным отвалом; в - поперечный перекос отвала

Отвал бульдозера представляет собой жесткую сварную металлоконструкцию с лобовым листом криволинейного профиля. Вдоль нижней кромки отвала крепятся сменные двухлезвийные режущие ножи (два боковых и средние), наплавленные износоустойчивым сплавом. В середине верхней части отвала имеется козырек, препятствующий пересыпанию грунта через верхнюю кромку.

Для увеличения производительности бульдозера при работе на легких грунтах на его отвал устанавливают с обоих концов сменные уширители, открылки и удлинители. Для уменьшения потерь грунта при его транспортировании современные неповоротные гусеничные бульдозеры оборудуют сферическими и полусферическими отвалами.

Конструктивные особенности неповоротных и поворотных бульдозеров.

У бульдозера с неповоротным отвалом (рис. 4) отвал 1 крепится посредством универсальных шарниров 8 к толкающему устройству в виде двух брусьев 7 коробчатого сечения, задние концы которых соединены с помощью упряжных шарниров 8 с балками 5 ходового устройства базового трактора 4. Шарниры позволяют толкающим брусьям поворачиваться в вертикальной и горизонтальной плоскостях при перекосе отвала. Подъем и опускание отвала осуществляются с помощью двух гидроцилиндров двойного действия 3, штоки которых шарнирно прикреплены к отвалу через кронштейны. Отвал в рабочем положении удерживают гидрораскос 2 и винтовой жесткий раскос 10, которые установлены в плоскостях соответственно левого и правого толкающих брусьев. Нагрузка между толкающими брусьями равномерно распределяется механизмом 9 компенсации перекоса, обеспечивающим устойчивость отвала в горизонтальной плоскости.

Рис. 4. Бульдозер с неповоротным отвалом

Гидрораскос осуществляет перекос отвала в поперечной плоскости путем поворота его на угол до + 12° и представляет собой гидроцилиндр двойного действия с гидрозамком, который включен в гидросистему трактора. Винтовой раскос служит для механического изменения угла резания ножей.

У поворотного бульдозера (рис. 5) отвал 1 монтируется на универсальной толкающей раме 7, охватывающей снаружи трактор 4 и состоящей из двух жестко соединенных между собой полурам прямоугольного сечения. Рама крепится к ходовым тележкам трактора с помощью упряжных шарниров 5. На раме вместо отвала может быть установлено различное сменное оборудование с гидравлическим управлением - кусторез, древовал, корчеватель-собиратель, плужный снегоочиститель и др. Поворотный отвал соединен с толкающей рамой посредством центрального шарового шарнира 10 и двух боковых толкателей 8 с винтовыми раскосами 2, обеспечивающими различное положение отвала относительно рамы. При одинаковом изменении длины раскосов от среднего положения регулируют угол резания ножей. Угол поперечного перекоса отвала в вертикальной плоскости регулируется путем изменения межцентрового расстояния проушин раскосов.

Рис. 5. Бульдозер с поворотным отвалом

Отвал может быть установлен в плане под углом? в обе стороны от продольной оси машины и под прямым углом к ней. Для установки отвала в три положения (прямое, правое и левое) на верхней полке каждой полурамы установлены по три опорных кронштейна 6, в которых шарнирно крепятся толкатели. На скошенной части полурам установлены кронштейны 9 для крепления гидроцилиндров 3 подъема-опускания отвала. У некоторых моделей бульдозеров изменение угла поворота отвала в плане и регулировка угла перекоса отвала осуществляются с помощью гидроцилиндров.

Эксплуатационная производительность, м³/ч, бульдозера при резании и перемещении грунта

Пр_э = 3600 V_грk_уk_нk_в/Т_ц,

где V_гр - геометрический объем призмы волочения грунта впереди отвала, м³;

V_гр = ВН²к_п /(2 tg? к_р),

где В, Н - соответственно длина и высота отвала; к_п - коэффициент, учитывающий, потери грунта, при транспортировке, к_п = 1 - 0, 005 l_п;? - угол естественного откоса грунта в движении (35...45°); к_р - коэффициент разрыхления грунта (1, 1.-1, 3); к_y - коэффициент, учитывающий влияние уклона местности на производительность (при работе на подъемах от 5 до 15 % к_у уменьшается от 0, 67 до 0, 4, при работе на уклонах от 5 до 15 % к_у увеличивается с 1, 35 до 2, 25); к_в - коэффициент наполнения геометрического объема призмы волочения грунтом (0, 85...1, 05); к_в - коэффициент использования бульдозера по времени (0, 8...0, 9); Т_ц - продолжительность цикла, с,

Т_ц = i_р/v_р + i_п/v_п + i₀/v₀ + t_п,

где L_p, l_п и l_o = l_р + l_п - длины соответственно участков резания, перемещения грунта и обратного хода бульдозера, м;

L_o = V_гр/A,

где А = Вh - площадь срезаемого слоя грунта, м²; h - средняя толщина срезаемого слоя; v_р , v_п , v₀ - скорости трактора при резании, перемещении грунта и обратном ходе, м/с; t_П - время на переключение передач в течение цикла, t_п -= 15...20 с.

Резание грунта производится на скорости 2, 5...4, 5 км/ч, перемещение грунта - на скорости 4, 5...6 км/ч.

Эксплуатационная производительность бульдозера, м /ч, с поворотным отвалом при планировочных работах

Пр_э = [ 3600l (B sin? - 0, 5) k_В ] / [ n (l/v + t_п) ],

где l - длина планируемого участка, м;? - угол установки отвала в плане, град; 0, 5 - величина перекрытия проходов, м; n - число проходов по одному месту; v - скорость движения бульдозера, м/с.

Полное сопротивление движению бульдозера, кН,

F_? = F₁ + F₂ + F₃ + F₄,

где F₁ - сопротивление движению бульдозера с трактором, кН,

F₁ = G_б (f ± і),

где G_б - вес бульдозера с трактором, кН; f - коэффициент сопротивления движению трактора по грунту (0, 1...0, 15); i = tg? - уклон пути;? - угол наклона пути движения бульдозера к горизонту, град; знак плюс принимается при работе на подъем, минус - при работе под уклон; F₂ - сопротивление грунта резанию, кН:

F₂ = В sin? h R_р,

где R_р - удельное сопротивление грунта резанию, кПа (см. табл. 1 раздел «Общие сведения»); F₃ - сопротивление волочению призмы грунта впереди отвала, кН:

F₃ = 0, 5 BH² sin?? g (? ₁ + i)/tg?,

где? - плотность грунта, т/м³ (см. табл. 1 раздел «Общие сведения»); g - ускорение свободного падения, g = 9, 81 м • с^-2;? ₁ - коэффициент трения грунта по грунту (? ₁ = 0, 4...0, 8, причем меньшие значения для влажных и глинистых грунтов); F₄ - сопротивление трению грунта по отвалу, кН:

F₄ = 0, 5 ВН² ? g cos² ?? ₂,

где? - угол резания, град (50...55°);? ₂ - коэффициент трения грунта по стали (? ₂ = 0, 35...0, 5 - для песка,? ₂ = 0, 5...0, 6 - для супесей и суглинка,? ₂ = 0, 7...0, 8 - для глины).

Бульдозер находится в движении без пробуксовывания при условии, что щепная сила тяги Fсц больше окружного усилия F_o на ведущей звездочке движителя и больше общего сопротивления передвижению F_? , т. е. F_сц > F_o > F_? .

Сцепная сила тяги, кН:

Fсц = G_б ?,

где? - коэффициент сцепления движителя с опорной поверхностью,? = 0, 7...0, 9.

//'); //]]> Все объявления

Я ндексДирект

Дать объявление