4. Машины и оборудование для земляных работ Бульдозеры

В транспортном строительстве буль­дозеры используются для послойной разработки грунта с его пе­ремещением на расстояние до 200 м; возведения и чернового про­филирования грунтовых насыпей; разравнивания грунта, отсы­панного в бурты, валы и штабели; чернового выравнивания и планировки поверхностей; копания и обратной засыпки траншей; толкания скреперов при загрузке.

Бульдозер — это промышленный трактор, впереди которого установлен бульдозерный отвал и механизм его подвески, позво­ляющий с помощью системы управления изменять положение отвала относительно трактора.

В зависимости от типа движителя различают гусеничные (рис. 1.14) и колесные бульдозеры (рис. 1.15). К последним от­носятся жестковальцевые бульдозеры-уплотнители, применяемые как на грунтах, так и на полигонах твердых быто­вых отходов. Они могут быть отнесены как к бульдозерам, так и к каткам, поскольку оснащены рабочими органами, присущи­ми обоим видам машин и выполняют соответствующие функ­ции.

Гусеничные машины маневрируют благодаря разни­це между скоростями правой и левой гусениц (бортовой пово­рот), что позволяет располагать узлы рабочего оборудования вплот­ную к частям движителя (гусеницам, каткам, звездочкам и т.п.). В этом случае рама машины представляет собой монолитную кон­струкцию.

Для колесных машин бортовой поворот на рыхлых грунтах и при относительно большом расстоянии между осями невозможен. Маневрирование поворотом управляемых колес в принципе возможно, но на рыхлых грунтах более энергоемко и, кроме того, приводит к усложнению конструкции ступиц управляемых колес. На сегодняшний день считается более рациональным использова­ние для тяжелых колесных землеройных машин (и в том числе бульдозеров) шарнирно сочлененных рам.

Рис. 1.14. Гусеничный бульдозер Рис. 1.15. Колесный бульдозер

По степени подвижности отвала различают бульдозеры с не­поворотным отвалом, перекашиваемым в поперечной плоскости, и бульдозеры с поворотным отвалом (отвалом, поворачивающимся в горизонтальной плоскости). Бульдозеры с поперечным переко­сом неповоротного отвала могут разрабатывать до 70 % всех видов грунтов. Бульдозе­ры с поворотным отвалом в основном используют для прокладки пионерных и временных дорог, нарезки террас на косогорах и засыпки тран­шей.

К числу основных узлов бульдозера относят раму трактора, ходовое оборудование, двигатель, ходовую трансмиссию, кабину с органами управления, корпусные и облицовочные детали, а также бульдозерное оборудование и механизмы управления им.

Рама бульдозера — металлическая конструкция, собранная из литых, кованых и катаных фрагментов, к которой крепятся все остальные агрегаты бульдозера.

Рама колесного бульдозера состоит из передней и задней полурам, шарнирно соединенных между собой и при ма­неврировании машины поворачиваемых относительно друг друга рулевыми гидроцилиндрами. У большинства буль­дозеров с шарнирно сочлененными рамами угол поворота полу­рам относительно друг друга составляет около 30° в каждую сто­рону.

Поперечный перекос отвала позволяет разрабатывать прочные грунты не всей его длиной, а лишь угловыми, наиболее прочны­ми ножами.

Существуют различные типы отвалов. Прямой отвал (рис. 1.17) состоит из отвальной поверхности 1, средних 5 и угловых 4 ножей и боковых косынок 6. На его задней стенке расположены проушины 2 для крепления подкосов и проушины 3 для крепле­ния толкающих брусьев. Прямой отвал используют для копания грунтов нормальной и повышенной прочности. Он позволяет по­лучить большую удельную мощность и тягу на режущей кромке, быстрее заглубляется в грунт и наполняется, допускает копание с перекосом в поперечной плоскости.

Полусферический (полууниверсальный) отвал (рис. 1.18) дополнительно имеет две короткие боковые секции 3 с угловыми ножами 4 и по сравнению с прямым отвалом обладает повышенной вместимостью и лучшей накопительной способно­стью. Такой отвал достаточно быстро заглубляется в плотные фунты и допускает копание с перекосом.

С ферический (универсальный) отвал оборудован более широкими, чем у полусферического, боковыми косынками с боковыми и угловыми ножами и не менее чем одной лобовой секцией режущей кромки. Такой отвал очень эффективен при перемещении больших объемов грунта на расстояния до 200 м, но копает хуже прямого и полусферического из-за более длинной режущей кромки.

Рис. 1.17. Прямой бульдозерный отвал:

1 - лобовая поверхность; 2 - проушины крепления правого подкоса; 3 - про­ушины крепления правого толкающего бруса; 4 - угловой нож; 5 - сменный нож режущей кромки; 6 — боковая косынка

Рис. 1.18. Полусферический отвал:

1 - козырек; 2 - центральная секция; 3 - боковая секция; 4 - угловой нож; 5 — прямой нож

Кроме того, центр масс сферического отвала расположен дальше от передка трактора, что ухудшает тягово-сцепные качества машины.

Поворотный отвал устанавливают под углом 75...90° к продольной оси машины и используют при укладке грунта в бо­ковые валки, черновом профилировании дорог, рытье и обрат­ной засыпке траншей. Из-за большой длины и, соответственно, меньшей жесткости такие отвалы не рекомендуют применять на тяжелых и скальных грунтах. Отличительная особенность поворот­ного отвала — увеличенная длина, так как за боковые кромки отвала, установленного в плане под косым углом, не должны вы­ступать какие-либо элементы бульдозерного оборудования или ба­зового трактора.

Производительность бульдозера П, м3/ч, при наборе и переме­щении призмы волочения с компенсацией потерь грунта подре-

где V_пр — объем призмы волочения, м³; k_в — коэффициент ис­пользования времени смены; Т — полное время цикла, с; t_коп — время набора призмы волочения, с; t_пер — время перемещения призмы волочения, с; t_хол — время возвращения бульдозера в ис­ходное положение, с; t_ман — время маневрирования (t_ман = 17 с); k_пр — коэффициент учета формы призмы волочения; b_отв — длина отвала, м; h_отв — высота отвала, м; h_коп — средняя глубина копания, м; k_рых — коэффициент разрыхления грунта при разработке; k_пот — коэффициент учета потерь грунта в боковые валики при копании и перемещении (для несвязных грунтов k_пот = 0,032, для связных — k_пот = 0,070); υ_{ф коп} — фактическая скорость при копании; L_пep — расстояние перемещения призмы волочения; υ_{ф пер} — фактическая скорость при перемещении; υ_х — скорость холостого хода.