Бульдозеры.

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.

 

Shantui запчасти для бульдозеров

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.

 

Шантуй СД16

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 vп  и опускания vo отвала.

 

Shantui  ножи 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.

 

Шаньтуй СД16 Шантуи СД16 Шан Туи СД16 Шантуй

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.

 

Шантуй бульдозер

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.

 

Гусеницы шантуй

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.

 

Комацу Каматцу Коматсу Коматцу

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

Прэ  = 3600 Vгр kу kн kвц ,

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

Vгр  = ВН2 кп  /(2 tg ?кр ),

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

Тц   = iр /vр   + iп /vп   + i0 /v + tп ,

где Lp , lп  и lo  = lр  + lп  - длины соответственно участков резания, перемещения грунта и обратного хода бульдозера, м;

L = Vгр /A,

где А = Вh - площадь срезаемого слоя грунта, м2 ; h - средняя толщина срезаемого слоя; vр  , vп  ,v - скорости трактора при резании, перемещении грунта и обратном ходе, м/с; tП  - время на переключение передач в течение цикла, tп  -= 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

Прэ  = [ 3600l (B sin ? - 0,5) kВ  ] / [ n (l/v + tп ) ],

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,

F = Gб  ( f ± і),

где Gб  - 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 Rр ,

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

F3  = 0,5 BH sin ??g (? + i)/tg ?,

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

F4  = 0,5 ВН ?g cos ? ?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 Fo  на ведущей звездочке движителя и больше общего сопротивления передвижению F? , т. е. Fсц  > Fo  > F? .

Сцепная сила тяги, кН:

Fсц = Gб  ?,

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