1.2. Технологический процесс, выполняемый бульдозером
Бульдозер служит для послойной разработки грунта и перемещения его на сравнительно небольшие расстояния. По данным строительства характер распределения дальности перемещения грунта имеет вид, представленный на рис. 1.1
Рис. 1.1. Распределение дальности перевозок грунта
бульдозерами: 1− экспериментальные; 2 − обобщенные
При разработке неглубоких каналов или откосов с перемещением грунта в отвалы целесообразно использовать бульдозеры по схеме, показанной на рис. 1.2.
Рис. 1.2. Разработка: а − неглубоких каналов и б − планирование
откосов бульдозерами
Область применения бульдозеров может быть значительно расширена путем незначительных конструктивных изменений бульдозерного оборудования. Для рытья траншей под фундаменты на отвал бульдозера могут устанавливаться съемные насадки по размерам отрываемой траншеи. Максимальная ширина траншеи, отрываемой бульдозером с насадкой, определяется шириной гусеничного хода трактора, так как при работе трактор должен проходить над готовым участком траншеи.
На стройках широко применяют бульдозеры с неповоротным относительно оси движения отвалом и универсальные, устанавливаемые на тракторах с тяговым усилием 40…1000 кН.
При работе бульдозеров наиболее ответственная операция − резание грунта и образование призмы волочения. Для лучшего формирования призмы и получения большей рабочей скорости при этом могут рекомендоваться различные схемы работы, рис. 1.3.
Рис.1.3. Формы стружек грунта, срезаемых бульдозером при работе
в различных условиях: а – переменной толщины; б – гребенчатой формы;
в- прямослойной формы; г– небольшое заглубление
Для полного и равномерного использования тягового усилия трактора на грунтах III и IY категорий грунта рекомендуется работать стружкой переменной толщины (рис. 1.3, а). При разработке тяжелого грунта сопротивление резанию может быть настолько значительно, что потребуется поднятие отвала
из-за значительного снижения частоты вращения вала двигателя. При достижении устойчивой работы двигателя заглубление отвала следует повторить. Такой прием может быть использован несколько раз до полного формирования призмы волочения. Стружка грунта при такой работе будет иметь гребенчатую форму, рис. 1.4, б. На грунтах I, II категорий рекомендуется применять прямослойное резание грунта при постоянной толщине стружки (рис. 1.4, в). Прямослойное резание применяют также, когда по условиям производства работ требуется относительно небольшое заглубление, например, при снятии растительного слоя толщиной 10…15 см, рис.1.4, г. В табл. 1.1 приведены размеры стружки грунта.
Таблица 1.1
Размеры стружки грунта
Линейные размеры места набора грунта, см |
Мощность двигателя, кВт |
||
75…100 |
180…200 |
280…300 |
|
|
15 |
15 |
15 |
L |
600…800 |
800…1000 |
1000…1300 |
Марку бульдозера предварительно определяем, исходя из формулы эксплуатационной часовой производительности [3, 7]
,
(1.1)
где
−
фактический объем призмы волочения
грунта, м
;
−
коэффициент использования рабочего
времени, принимаем по исходным данным;
−
коэффициент, зависящий от угла подъема
или спуска местности, табл. 1.2;
продолжительность цикла, с, (
;
коэффициент
разрыхления грунта, равный отношению
объема разрыхленного грунта к объему
грунта в плотном объеме.
Время
разворота
;
время переключения передач
;
время опускание отвала
.
Таблица 1.2
Коэффициенты, учитывающие уклон местности
-
Уклон или подъем, град
Мощность двигателя, кВт
75…100
180…200
280…300
- 20
1,20
1,50
1,70
-15
1,17
1,32
1,43
-10
1,10
1,20
1,24
0
1,0
1,0
1,0
5
0,72
0,93
0,95
10
0,67
0,78
0,83
15
-
0,60
0,72
20
-
-
0,58
Для того или иного значения производительности большую роль играет количество грунта, перемещаемого отвалом за один рабочий цикл, которое характеризуется объемом призмы волочения, рис.1.4.
Рис. 1.4. Призмы волочения грунта: 1 − призма; 2 − отвал; 3 − боковые валики;
4 − стружка
При резании стружки грунт 4 собирается перед отвалом 2 в виде призмы 1, которая выступает на расстояние А. В процессе перемещения грунта неизбежны потери в валики 3 через боковые щиты отвала. Чем больше призма волочения, тем выше производительность бульдозера.
Для уменьшения продолжительности рабочего цикла важно повышать скорость выполнения рабочих операций. Увеличение скорости холостого хода позволяет существенно уменьшить время цикла. Для увеличения объема призмы волочения и уменьшения потерь грунта в боковые валики используют следующие рациональные способы, рис.1. 5.
Рис. 1.5. Способы повышения производительности:
1 −движение по следу; II − траншейный способ; III− спаренный способ;
IY– при работе под уклон; Y− на разных уровнях; YI, YII, YIII – с широкозахватным
отвалом
Движение бульдозера по одному и тому же следу (I) позволяет образовать после двух-трех проходов боковые валики достаточной высоты. Благодаря этому уменьшаются боковые утечки грунта, и объем призмы волочения сохраняется.
Траншейный
способ разработки (II)
сохраняет грунт призмы волочения, так
как боковые стенки траншеи удерживают
его перед отвалом. Этот способ в основном
используют для земляных работ бульдозерами.
Спаренная работа двух-трех бульдозеров
(III)
способствует сохранению массы
перемещаемого грунта, так как ограничивается
вытеснение грунта в боковые валики
между машинами. При работе бульдозером
под уклон (
можно увеличить объем призмы волочения
или скорость движения (IV).
Этот способ следует использовать в тех
случаях, если рабочей поверхности можно
придать уклон.
Работа
бульдозера с образованием промежуточных
валов грунта также способствует
уменьшению потерь грунта в боковые
валики. Каждый промежуточный вал
формируется из нескольких призм волочения
(V),
а количество промежуточных валов − на
единицу меньше количества дробных
дальностей перемещения (т. е.
.
При этом потери грунта в боковые валики
уменьшаются в зависимости от расстоянии
перемещения грунта [8]
.
Коэффициенты уменьшения потерь грунта в боковые валики при дальности перемещения грунта приведены в табл.1.3.
Таблица 1.3
Коэффициент потерь грунта при дальности перемещения
-
Количество промежуточных валов
Коэффициент уменьшения потерь при дальности перемещения грунта, м
60
80
100
Один
1,032
1,067
1,125
Два
1,041
1,085
1,157
С
увеличением дальности транспортировки
грунта производительность снижается,
рис. 1.6.
Рис.1. 6. Сопоставление производительности бульдозеров с различной конструкцией
отвала: а – бульдозер мощность 275 кВт: 1− со сферическим отвалом; 2 − с плоским;