Машины для земляных работ. Бульдозеры

Ни одно строительство не обходится, как правило, без производства земляных работ, которые являются наиболее трудоёмкими в общем перечне строительных работ. Поэтому одними из первых машин, нашедших широкое применение в строительстве, были различные средства для механизации земляных работ. Оснащение строительных организаций на всех этапах развития машинами для земляных работ в полной мере определялось возможностями строительного и дорожного строительства страны.

Всю многочисленную номенклатуру выпускаемых промышленностью машин для земляных работ по назначению различные авторы подразделяют на отдельные группы машин, которые не всегда одинаковы. Одна из наиболее удачных, на наш взгляд классификаций представлена на рис.1.

Рис.1. Классификация машин для земляных работ.

а б в

г д е

ж з

и к л

м н

о п

р с т

у ф

х ц

ч ш

Рис.2. Классификация машин для земляных работ:

а – бульдор-кусторез; б – корчеватель Б-10; в – бульдозер-планировщик Komatsu D31P-20Е; г – одноковшовый экскаватор; д – МДК-2М; е – БТМ-3М; ж – экскаватор многоковшовый карьерный; з – экскаватор роторный; и – бульдозер гусеничный; к – бульдозер на шасси колёсного трактора; л – ДЗ-11П; м - автогрейдер; н – грейдер-элеватор; о - грунтовый каток серии SD; п – ДУ-16В; р - вибротрамбовки для уплотнения грунт; с - виброплита одноходная MSI 90; т – каток грунтовый вибрационный самоходный АМКОДОР 6811; у – бульдозер с рыхлителем; ф – БТС-150; х – машина баровая грунторезная БР-01 / БР-01-300; ц - ротационная фреза Simex; ч - земснаряд МИАСС 800/40; ш - гидромонитор ГМ-250Close.

Большое разнообразие машин, представленных в классификации, обусловлено прежде всего многообразием земляных работ и различными условиями их выполнения. Следует оговориться, однако, что на сегодняшний день в строительстве некоторые специфические виды земляных работ по-прежнему связаны с большими затратами ручного труда:

• устройство водоотводов;

• планировочные работы;

• укрепление откосов;

• устройство переходов при прокладке кабеля;

и т.д.

Классификацию, а также термины и определения землеройных машин, предназначенных для выемки, погрузки, транспортирования, распределения и уплотнения грунта и других материалов при строительстве дорог, сооружении дамб, на строительных площадках, при прокладке траншей и т. д. определяются ГОСТ Р ИСО 6165-99. Этот ГОСТ разделяет землеройные машины по принципу действия на следующие подгруппы:

▪ экскаватор-погрузчик;

▪ землевоз;

▪ экскаватор;

▪ автогрейдер;

▪ уплотняющая машина;

▪ погрузчик;

▪ трубоукладчик;

▪ каток;

▪ траншеекопатель;

▪ скрепер;

▪ бульдозер.

Машины в каждой группе в свою очередь различаются по производственной характеристике:

- мощности;

- объему ковша;

- грузоподъемности;

- тяговому усилию;

- производительности;

- габаритам;

- массе;

и т.д.

Землеройно-транспортные – это те машины, которые не только

отделяют грунт от массива, но и перемещают его.

Основные землеройно-транспортные машины - бульдозер и скрепер, которые за один цикл разрабатывают грунт, перемещают его, разгружают в насыпь и возвращаются в забой в порожнем состоянии.

Бульдозер - универсальная машина, используемая для послойной разра-

ботки и перемещения грунтов I…IV категорий на расстоя-

ние до 100м, возведения насыпей высотой до 2м, разработ-

ки выемок посредством отвала, а также предварительно

разрыхленных плотных, прочных скальных и мерзлых грун-

тов (на базе бульдозеров применяют рыхлители, имеющие

навесные или прицепные рабочие органы в виде зуба или не-

скольких зубьев для послойного разрушения и рыхления тя-

желых и мерзлых грунтов глубиной до 1,5м) с последующим

перемещением перед рабочим органом (отвалом).

Рис.3. Работа бульдозеров.

Предназначены для широкого комплекса работ в дорожном и городском строительстве, в промышленности для выполнения землеройных и планировочных работ в интервале t` +40 - 40°C (бульдозеры общего назначения), или работают в интервале t` +60 –60 °C (бульдозеры специального назначения - выполняют узкоспециализированные работы: чистка снега, разработка сыпучих материалов, подземные и подводные работы, работы в зоне заражения химическими и радиоактивными отходами; такие бульдозеры существенно отличаются от бульдозеров общего назначения со ставом рабочего оборудования, системой управления, тепло- и звукоизоляцией и герметичностью кабины управления).

Максимально возможный объем волочения грунта современные бульдозер набирает на участке длиной 6...10 м. Экономически целесообразная дальность перемещения грунта не превышает 60...80 м для гусеничной базы "бульдозер" и 100...140 м для пневмоколесных машин.

Бульдозеры неприхотливы в обслуживании, обладают высокой проходимостью, маневренностью и ремонтопригодностью.

Они составляют основу парка машин в строительстве. На их долю приходится более 40% выполняемых земляных работ в стране и до 90 % вскрышных работ.

Широкое использование бульдозеров в строительном производстве определяется простотой их конструкции, надежностью и экономичностью в эксплуатации, высокими производительностью, мобильностью и универсальностью.

Основное применение бульдозеров:

• планировка строительных площадок;

• возведение насыпей;

• разработка выемок и котлованов;

• обратной засыпке траншей и котлованов;

• нарезка террас на косогорах;

• разравнивание грунта, отсыпаемого другими машинами;

• копание траншей под фундаменты и коммуникации;

• засыпка рвов, ям, траншей, котлованов и пазух фундаментов зданий;

• очистки дорог и трасс (корчевка пней, валка мелких деревьев, срезка

растительного слоя, очистка от снега, камней, строительного мусора и

т.п.),

• снятие плодородного слоя земли для подготовки строительных площа-

док;

• планировки трасс;

• предварительной планировке поверхности;

• корчевке пней;

• вскрышных работах в качестве толкачей при работе скреперов;

• а также для дегазации и дезактивации местности;

• в качестве толка для скрепера при наборе грунта.

Рис.4. Скрепер с тяговой загрузкой с толкачем.

Историческая справка. Первый бульдозер был создан на конной тяге – отвал в виде деревянного щита, размещённфй впереди коня, упряжное снаряжение через дышло передаёт на него тяговую силу.

Рис.5. Бульдозер:

а - на конной тяге; б - бульдозер Б-10 (Т-170).

Первые бульдозеры были большими, шумными, и мощными, и поэтому получили название "бульдозер" как прозвище. Изначально бульдозеры изготавливались путем переоснастки сельскохозяйственных тракторов. Чтобы рыть каналы, создавать дамбы, а также выполнять другие землеройные работы, сельскохозяйственные тракторы оборудовались большой толстой металлической пластиной впереди. Эту толстую металлическую пластину (кривую форму она получила позже) называют "отвалом".

Производство бульдозеров. Крупнейшие мировіе производители:

- Япония;

- США (американская компания Komatsu Dresser Company:

- марка Komatsu,

- марка Caterpillar);

- Корея;

- Польша (польский концерн Huta Stalowa Wola);

- Германия (немецкий концерн Liebherr );

- Россия: - старейший завод по производству тракторов в России –

«Челябинский тракторный завод» (ЧТЗ);

- Омсктрансмаш (ООО), ООО ЧТЗ-Уралтрак

- Китай (бульдозеры Shantui (Шантуй), Shehwa HBXG);

- Украина: - Донецкий машиностроительный завод ООО;

- Харьковсий завод;

- ЮМЗ.

Индексация бульдозеров имеет буквенную и цифровую части, например: Д3-42, ДЗ-170.1 и т. д. Буквенная часть отражает принадлежность бульдозеров к классу землеройно-транспортных машин, а цифровая часть - номер изделия по журналу регистрации (цифра 42 в первом случае) или указывает на связь с моделью базового трактора (базовый трактор Т-170.01 во втором случае).

В настоящее время не существует единого государственного стандарта на общие технические условия для бульдозеров, что внесло анархию в индексацию бульдозеров.

Некоторые дисциплинированные изготовители пользуются рекомендациями бывшего Минстройдормаш СССР и индексируют бульдозеры буквами «ДЗ» -дорожно-землеройная машина, а далее указывают номер регистрации базовой модели (например: Д3-42) или указывают на связь с моделью базового трактора (например: ДЗ-170.1 – с базовым трактором Т-170.01).

Другие обозначают бульдозер буквой "Б" с присоединением цифрового индекса базового трактора бульдозера (ОАО "ЧТЗ-Уралтрак" выпускает серию бульдозеров Б-10.0000 с максимальным тяговым усилием 220кН и гидромеханической трансмиссией. Эти бульдозеры на базе трактора Т-10.0000 отвечают новейшим требованиям технической эстетики.).

Третьи просто указывают модель базового трактора (например: Т-130).

Таблица 1

Индексация бульдозеров и бульдозеров-рыхлителей на базе тракторов тягового класса 10

Бульдозеры, бульдозеры-рыхлители	Базовый трактор
	Т-130МГ-1	Т-170.01	Т-170.00	Т170.41	Т-170.40
Бульдозер с неповоротным отвалом	ДЗ-110В	ДЗ-171.1	ДЗ-171.1-03	ДЗ-171.1-02	ДЗ-170.40
Бульдозер с поворотным отвалом	ДЗ-109Б	ДЗ-171.1-05	ДЗ-171.1-07	ДЗ-171.1-06	ДЗ-171.1-08
Бульдозер с неповоротным отвалом и системой «Копир-Автоплан»	ДЗ-110В-1	ДЗ-171.5	ДЗ-171.5-03	ДЗ-171.5-02	ДЗ-171.5-04
Бульдозер с повортотным отвалом и системой «Копир-Автоплан»	ДЗ-109Б-1	ДЗ-171.5-05	ДЗ-171.5-06	ДЗ-171.5-08	ДЗ-171.5-08
Бульдозер с неповоротным отвалом и рыхлителем	ДЗ-116В	ДЗ-171.3	ДЗ-171.3-03	ДЗ-171.3-02	ДЗ-171.3-04
Бульдозер с поворотным отвалом и рыхлителем	ДЗ-117А	ДЗ-171.3-05	ДЗ-171.3-07	ДЗ-171.3-06	ДЗ-171.3-08

Классификация бульдозеров. Главный параметр бульдозеров - тяговый класс базового трактора (тягача). Преимущественное распространение получил гусеничный бульдозер, обладающие высокими тяговыми усилиями и проходимостью. Чем выше тяговый класс машины, тем больший объем земляных работ она способна выполнять и разрабатывать более прочные грунты.

Бульдозеры классифицируются:

а). По номинальной силе тяги и мощности двигателей различают:

• бульдозеры малогабаритные с силой тяги до 25 кН и мощностью

до 45 кВт (класс до 0,9);

• легкие – 25 … 135 кН и 45 … 120 кВт (классов 1,4…4);

• средние – 135 … 200 кН и 120 … 150 кВт (классов 6…15);

• тяжелые – 200 … 300 кН и 150 … 225 кВт (класса свыше 25…35);

• и сверхтяжелые – более 300 кН и 225 кВт (класса свыше 35.

б). По назначению различают:

• бульдозеры общего назначения, используемые для выполнения основных видов землеройно-транстпортных и вспомогательных работ в различных грунтовых и климатических условиях,

• специальные, применяемые для выполнения целевых работ в специфических грунтовых условиях или технологических условиях. К последним относятся бульдозеры-толкачи, подземные и подводные бульдозеры.

• бульдозеры многоцелевого назначения.

в). По типу ходового устройства бульдозеры разделяют на:

• гусеничне;

Рис.6. Бульдозер на гусеничном ходу.

• и пневмоколесные.

Рис.7. Бульдозер на пневмоходу.

г). По конструкции рабочего органа различают бульдозеры:

•- с неповоротным в плане отвалом, постоянно расположенным перпендикулярно продольной оси базовой машины (допускает лишь регулирование в пределах 5 - 6^º угла резания поворотом отвала вокруг горизонтальной оси с помощью винтовых или гидравлических раскосов, а также поворот (перекос) в вертикальной плдоскости на угол 6 - 11^º);

Рис.8. Неповоротнй отвал бульдозера.

• с поворотным отвалом, который может устанавливаться перпендикулярно или под углом до 30^º в обе стороны к продольной оси машины.

Рис.9. Бульдозер с поворотным отвалом:

а - на базе трактора Т-130БГ-1; б - КТ-5701-ЗСТ БКУ ДМ-15.

д). По типу системы управления отвалом различают буль-

дозеры:

• с гидравлическим;

Рис.10. Бульдозер с гидравлическим управлением.

• и механическим (канатно-блочным) управлением.

Рис.11. Бульдозер с канато-блочной системой управления.

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. Бульдозер с механическим управлением в настоящее время промышленностью не выпускается.

Технические характеристики бульдозеров.

Таблица 2

Технічні характеристики бульдозерів-навантажувачів на тракторах тягового класу 1,4 тс на колісному ходу

Таблица 3

Технічні характеристики бульдозерів

на тракторах тягового класу 3 та 4 тс на гусеничному ходу

Таблица 4

Технічні характеристики бульдозерів

з розпушувачамина тракторах тягового класса 10…75 тс

Таблица 5

Технічні характеристики гусеничних бульдозерів-розпошувачів

на тракторах потужністю понад 200 кВт закордонних фірм

Таблица 6

Технічні характеристики бульдозерів фірми LIEBHERR

Таблица 7

Маса базового агрегату з відвалом і обєм призми

волочіння бульдозерів LIEBHERR

Общее устройство. Широкое использование бульдозеров в строительном производстве определяется простотой их конструкции, надежностью и экономичностью в эксплуатации, высокими производительностью, мобильностью и универсальностью, надежность в эксплуатации.

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. Современные бульдозеры являются конструктивно подобными машинами, базовые тракторы и навесное оборудование которых широко унифицированы.

Бульдозер состоит из:

■ - базового пневмоколесного или гусеничного трактора;

■ - и навесного рабочего оборудования в виде отвала с цилиндрической

рабочей поверхностью и ножами в его нижней части.

Рис.12. Схемы устройств и основные параметры бульдозеров:

а - с поворотным отвалом; б - с неповоротным отвалом;

в - поперечный перекос отвала.

Наиболее распространены бульдозеры :

●с неповоротным отвалом;

● с поворотным отвалом;

● бульдозеры-рыхлители;

● бульдозеры-толкачи.

Конструктивные особенности неповоротных и поворотных бульдозеров.

У бульдозера с неповоротным отвалом 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 6 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.13. Бульдозер с неповоротным отвалом:

1 – отвал; 2 – гидрораскос; 3 – два гидроцилиндра двойного действия; 4 – базовый трактор; 5 – балки ходового устойство трактора; 6 –упряжной шарнир; 7 - толкающееустройство в виде двух брусьев коробчатого сечения; 8 – универсальный шарнир; 9 - механизм компенсации перекоса; 10 – винтовой жест кий раскос.

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 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.

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.

Рис.14. Общий вид гусеничного бульдозера с

гидрооборудованием и поворотным отвалом:

1 – отвал; 2 – раскос; 3 – подвижная рама; 4 – гидроцилиндры подъёма и опускания отвала; 5 – базовый трактор; 6 – шарнир; 7 – кронштейн; 8 – тяга; 9 – отос; 10 – нож; 11 – боковой нож.

Бульдозер-рыхлитель характеризуется тем, что на тракторы, оборудованные бульдозером с неповоротным или поворотным отвалом, сзади навешивают гидравлический однозубый или многозубый рыхлитель. К заднему мосту базового трактора 2 крепят на шпильках опорную раму 3, на которой внизу шарнирно установлена рама 9, а вверху — тяга 4. К тягам шарнирно прикреплена рабочая балка 6 так, что образуется параллелограммный четырехзвенник.

По диагонали четырехзвенника установлены гидроцилиндры 5. В рабочей балке закреплен зуб 7 прямоугольного сечения, на конце которого установлен быстросъемный наконечник 8.

Рис.15. Бульдозер-рыхлитель:

1 - бульдозерное оборудование; 2 – трактор; 3,9 – рамы;

4 - верхняя тяга; 5 - гидроцилиндр подъема опускання;

6 - рабочая балка; 7 зуб; 8 - наконечник.

Выдвигая шток гидроцилиндра 5, поднимают рабочую балку и зуб в верхнее положение, втягивая шток - заглубляют рыхлитель в грунт. Благодаря параллелограммному четырехзвеннику зуб перемещается при подъеме по траектории, близкой к вертикали. На тяжелых бульдозерах-рыхлителях применяют рыхлители, у которых вместо верхней тяги устанавливают гидроцилиндры, обеспечивающие угловые перемещения рабочей балки и зуба для получения больших разрушающих усилий машин.

Таблица 8

Максимальная толщина слоя отсыпки грунта

при уплотнении автомобилями-самосвалами

Таблица 9

Тяговый класс трактора для эффективного рыхления

сезонно-мерзлого грунта

Таблица 10

Тяговый класс трактора для эффективного рыхления

сезонно-мерзлого грунта

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

а б

Рис.16. Отвал бульдозера:

а – поперечное сечение отвала бульдозеров фирмы «Caterpillar»; б - ДЗ-101 А;

1 - сменный нож; 2 - лобовой лист; 3 - верхняя коробка жесткости; 4 - проушина крепления раскоса; 5 - проушина соединения отвала с гидроцилиндром подъема-опускания; 6 - проушина крепления толкающего бруса; 7 - нижняя коробка жест кости.

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.

1 2 3

+

4 5 6

Рис.17. Основные типы бульдозерных отвалов:

1 - прямой поворотный; 2 - прямой неповоротный; 3 - полусферический; 4 - сферический; 5 – сферический для сыпучих материалов; 6 - с толкающей плитой.

Рис.18. Варианты бульдозерных отвалов фирмы «Liebherr».

Булъдозер-толкач оборудован неповоротным отвалом, аналогичным показанному на рис. 1. Отличие состоит в том, что вместо гидрораскоса и жесткого раскоса установлены два амортизатора с резинометаллическими элементами. Амортизаторы смягчают ударные - нагрузки при толкании скреперов. Для усиления отвала в средней его части в зоне контакта с буфером скрепера наварен дополнительный лист по профилю рабочего органа машины.

Рис.19. Бульдозер-толкач в паре со скрепером.

Гусеничные бульдозеры могут оснащаться дополнительным бы-стросъемным оборудованием, значительно расширяющим их технологические возможности: неподвижными или гидроуправляемыми уширителями отвала 1, 2, 3, передними и задними рыхлительными зубьями, киркой для взламывания асфальтовых покрытий, ножами для разработки мерзлых грунтов, кусторезным ножом, надставкой для рытья канав, откосинком с жестким креплением и гидроуправляемым откосником-планировщиком, передними и задними лыжами, грузовыми вилами, подъемным крюком и т. п.

Рис.20. Сменные рабочие органы бульдозеров

Система «Автоплан-2» предназначена для автоматической стабилизации угла наклона толкающей рамы отвала и защищает двигатель от недопустимого снижения частоты вращения коленчатого вала дизеля.

Рис.21. Принципиальная схема стабилизации отвала бульдозера:

1 – связь датчика с датчиком; 2 – лыжа; 3 – золотник;

4 – нож; 5 – гидроцилиндр; 6 - бульдозер.

Рис.22. Система автоматического управления «Комбиплан-1-Л»:

1 – пульт управления; 2 – блок перегрузки; 3 – гидрорампределитель; 4, 6 - датчики угловой установки; 5 – помпа; 7 – регулятор высоты фотоприёмного приспособления; 8 – фотоприёмное приспособление; 9 – лазерный излучатель; 10 – тренога; 11 – батарея аккумуляторная.

Транспортирование бульдозеров. Доставить бульдозер на объект - непростая задача, особенно в условиях городских автодорог. Вес тягача, транспортирующего бульдозер, очень велик, поэтому такую перевозку относят к негабаритной. Бульдозер является крупногабаритным грузом , при транспортировке требующим сопровождения сотрудников ГИБДД.

Транспортировка бульдозера производится на специальных, низкорамных платформах (тралы низкорамные). Весь процесс перевозки - размещение бульдозера, правильное крепление на платформе (во избежание помех участникам дорожного движения, обеспечение необходимой устойчивости груза), транспортировка опытными водителями - все операции проходят под наблюдением сотрудников, имеющих большой опыт в перевозке спецтехники. Необходимо детально проработать маршрут транспортировки бульдозера.

а

б в

Рис.23. Транспортирование бульдозера:

а – на трейлере; б – в кузове автомобиля; в – на ж/д платформе.

Рис.24. Размещение и крепление бульдозеров

ДЗ-54 и ДЗ-101 при перевозке в составе эшнлона и транспорта.

Таблица 11