Бульдозери. Конструктивні схеми. Основні механізми
ЗЕМЛЕРИЙНО-ТРАНСПОРТНІ МАШИНИ
Лекція 9
Землерийно-транспортні машини (ЗТМ) широко застосовують при виконанні земляних робіт. Вони розробляють і переміщують грунт у процесі руху машини.
Енергія до робочого органу, як правило, підводиться у вигляді тягового зусилля. Однак існують ЗМТ активної дії, коли частина енергії підводиться до робочого органу іншими способами.
Серед ЗМТ найпоширенішібульдозери, робочий орган яких — відвал.
За видом ходового обладнання бульдозери бувають гусеничні та пневмоколісні. Найбільше поширення мають гусеничні бульдозери, оскільки при однаковій масі вони мають більше тягове зусилля. Крім того, у них менший тиск на ґрунт. Проте у цих бульдозерів малі транспортні швидкості, більші затрати часу та коштів на переміщення з об'єкта на об'єкт.
За системою керування робочим обладнанням розрізняють бульдозери канатно-блокові й гідравлічні. Випускають в основному гідравлічні бульдозери, які забезпечують примусове заглиблення відвалу, мають меншу металомісткість і вищу продуктивність. Бульдозери відзначаються простою конструкцією, надійністю, економічністю в експлуатації, універсальністю. Їх застосовують для розробки і переміщення ґрунтів І—IV категорій, а також попередньо розпушених скельних і мерзлих ґрунтів, для планування будівельних майданчиків, зведення насипів, розробки виїмок і котлованів, засипання траншей і котлованів, розчистки територій від снігу, каміння, чагарників, пеньків, дрібнолісся та будівельного сміття. За основним параметром — тяговим зусиллям — розрізняють бульдозери понад 300; 200 - 300; 135-200; 25-135 і до 25 кН. Є два різновиди бульдозерів — неповоротні й універсальні, найпоширеніші — неповоротні гусеничні гідравлічні (ГОСТ 7410 - 79). У цих машин відвал завжди встановлено під прямим кутом до їх поздовжньої осі (у плані). До базового трактора 1 (рис. 9.1.) шарнірно прикріплено штовхаючі бруси 2, а до останніх — робочий орган бульдозера — відвал 3. Відвал — це зварна конструкція, яка містить лобовий лист циліндричного профілю, підсилений із зворотного боку коробами й ребрами міцності.На верхній частині відвалу є козирок, який запобігає пересипанню ґрунту через відвал і захищає штоки гідроциліндрів від пошкодження.
| Рис. 9.1. – Схема неповоротного бульдозера: 1 - базовий трактор; 2 - штовхаючий брус; 3 - відвал; 4 - змінні ножі; 5 -гідроциліндри регулювання кутів різання і перекосу відвалу; б - гідроциліндри піднімання та опускання відвалу; L,H— відповідно довжина і висота відвалу |
На нижній частині відвалу, змонтовано змінні ножі 4. Піднімання і опускання відвалу здійснюється гідроциліндрами 6. У сучасних бульдозерів передбачають поперечний перекіс відвалу на кут до 12° і регулювання куга різання за допомогою гідроциліндрів 5. Середнє значення кута різання становить 55°.
При роботі бульдозер зрізує і переміщує ґрунт. На початку копання доцільно швидко заглибити відвал, це зручніше зробити при більшому куті різання, а копання і переміщення ґрунту — при .меншому. При горизонтальному розміщенні відвалу тягове зусилля розподіляється по всій його довжині, при поперечному перекошені — вирізається трикутна стружка. Це дозволяє сконцентрувати тягове зусилля бульдозера на меншій площині й розробляти значно міцніші ґрунти. Крім того, перекіс відвалу необхідний на початку копання на косогорах. Якщо всі шарніри бульдозера виготовлені універсальними, перекіс відпалу можна здійснити зміною довжини одного з гідроциліндрів 6 при постійній довжині іншого циліндра (частіше на бульдозери встановлюють по два гідроциліндри — 6 і 5, по одномуз кожного боку).
Бульдозер працює так. При русі трактора на першій передачі при повній подачі палива вмикають опускання відвалу. Відвал торкається ґрунту, передня частина трактора піднімається, до 50% його маси передається на відвал і останній інтенсивно заглиблюється. При копанні зв'язних ґрунтів стружка, що зрізається, ковзає по відвалу і в верхній частині обвалюється вперед, утворюючи призму волочіння. Частина призми волочіння здійснює обертальний рух разом із стружкою. При цьому на поверхні призми відбувається осипання ґрунту, частина висипається за межі відвалу. Поверхня ґрунту, який переміщується відвалом, наближається до конічної. При копанні незв'язних ґрунтів (пісків, супісків) стружка не утворюється, а ґрунт перед відвалом переміщується за рахунок послідовних зсувів.
Після набирання призми волочіння, коли її висота досягає висоти відвалу, копання припиняють, і відбувається переміщення ґрунту.
При копанні й переміщенні частина ґрунту з призми волочіння залишається в торцевих частинах відвалу, утворюючи бічні валики. Це обмежує економічно ефективну відстань транспортування ґрунту до 100 м. Робочий цикл бульдозера складається з копання ґрунту, його транспортування, розвантаження і повернення машини в забій. Підвищення швидкості бульдозера при ручному керуванні не впливає на продуктивність, оскільки оператор не встигає регулювати висоту положення відвалу.
Транспортувати ґрунт доцільніше на можливо більшій швидкості, вживаючи при цьому заходи щодо зменшення втрат ґрунту.
Розвантажувати ґрунт бульдозерами можна двома способами. Розвантаження з шаровим розрівнюванням проводиться так. Наприкінці транспортування відвал піднімають на 15 - 20 см і, продовжуючи рух, відсипають ґрунт рівним шаром або ж, швидко піднявши відвал, проїжджають 1,0 - 1,5 м. Далі, опустивши відвал і, рухаючись заднім ходом, виконують розрівнювання. Місцеве відсипання без розрівнювання відбувається завдяки швидкому підняттю відвалу й застосовується при укладанні вантажу шаром значної товщини.
До забою бульдозер повертається на максимальній швидкості. При транспортуванні до 50 м здають назад, при значній відстані — переднім ходом із розворотом машини.
Бульдозерами можна виконувати всі види підготовчих робіт.
Для підвищення продуктивності бульдозерів є такі експлуатаційні прийоми:
різання і транспортування ґрунту під нахилом, при цьому зменшується опір пересування призми волочіння і самого бульдозера, частина маси бульдозера додається до сили тяги, що дає змогу збільшити товщину стружки, що зрізається, а також обсяг призми волочіння; збільшення продуктивності бульдозера при роботі під нахилом становить, %: при нахилі 2% — 5-7; 3% — 10-12; 5% - 15-20; 10% - 25-30; 20% - 60-70;
зменшення кількості розворотів бульдозера; наприклад, переміщення ґрунту в траншеї завглибшки 40 - 60 см при бічних валиках заввишки 20 - 25 см дає змогу підвищити продуктивність на 10 - 15% завдяки збільшенню обсягу призми волочіння;
переміщення ґрунту з проміжним розвантаженням; при цьому ґрунт транспортується на частину довжини і розвантажується;
при подальших проходах він підбирається і транспортується далі;
ефект досягається за рахунок того, що весь час переміщується велика призма волочіння;
встановлення на відвалах відкрилків та розширників при роботі на легких сухих ґрунтах. Неповоротні бульдозери можуть забезпечуватися змінними робочими органами; вилами для підняття і переміщення штучного вантажу; зубами на відвалі для розробки міцних матеріалів; гаковою підвіскою на відвалі та ін. Це розширює їхні технологічні можливості. Часто в задній частині бульдозера монтують розпушувальне обладнання.