8.3. Технология производства земляных работ бульдозерами

Бульдозеры представляют собой землеройно-транспортные машины цикличного действия, выполняющие операции по резанию, перемещению, разгрузке и укладке грунта. Они представляют собой гусеничный или колесный трактор, оборудованный впереди рабочим органом – управляемым отвалом с ножом в нижней части.

Схема бульдозера дана на рис.8.5.

Рис. 8.5. Параметры бульдозера и схема его работы

а) Схема бульдозера с неповоротным отвалом; б) Схема бульдозера с поворотным отвалом; г) Схема отвала с грунтом

1 – Отвал с ножом; 2 – Рама; 3 – Шаровой шарнир; 4 – Гидроцилиндры

Lн – длина пути наполнения отвала (пути резания); Lгх – длина груженого хода; Lв – длина выгрузки

Бульдозеры классифицируют по следующим показателям:

- по виду ходового оборудования – гусеничные, колесные;

- по степени подвижности отвала – неповоротные, поворотный (универсальный);

- по типу отвала - с переменным радиусом кривизны, с адаптивной лобовой частью, с выступающими ножами, ковшевого типа, с откидными рыхлительными зубьями, с боковыми захватами;

- по системе управления отвалом – канатно-блочная, гидравлическая;

- по мощности двигателя и тяговому усилию (табл.1): легкие (15,5-60 кВт), средние (60-108 кВт), тяжелые (110-220 кВт), сверхтяжелые (свыше 220 кВт).

Наиболее распространены гусеничные бульдозеры с гидравлической системой управления отвалом. Общий вид современного бульдозера представлен на Рис.8.5.а.

Рис.8.5.а. Общий вид современного бульдозера

Конструктивные особенности определенных типов бульдозеров учитывают разнообразие условий управления. Так некоторые модели современных гидравлических бульдозеров снабжаются дополнительной автоматизированной системой управления отвалом «Автоплан», обеспечивающей автоматическую стабилизацию заданного положения отвала при выполнении планировочных работ.

Диапазон характеристик бульдозеров, выпускаемых промышленностью, дан в таблице 8.2.

Таблица 8.2.Диапазон характеристик бульдозеров

Тип	Мощность, кВт	Габариты отвала, м		Объем призмы волочения, м³
		Ширина, м	Высота, м
1	2	3	4	5
Отечественные
Гусеничные	60-600	3,3-4,5	0,8-2,1	5,8-18,5
Колесные	40-260	2,0-4,3	0,6-1,4
Зарубежные
	78-1050	3,2-5,6	1,0-2,6	2,9-25,6

Выборочная номенклатура отечественных бульдозеров дана в таблице 8.3.

Таблица 8.3. Выборочная номенклатура бульдозеров

Марка	Мощность двигателя, кВт	Габариты отвала
		Длина, м	Высота, м
ДЗ-29	59	2,56	0,8
ДЗ-101А	96	2,86	1,05
ДЗ-53	80	3,2	3,2
ДЗ-27	118	1,1	1,1
ДЗ-35	133	3,36	1,2
ДЗ-132-1	243	4,55	1,7
ДЗ-141ХЛ	368	4,8	2,0

Основное рабочее оборудование бульдозера – отвал с ножом на базе трактора.

Рабочий процесс включает: резание, транспорт, выгрузка, возвратный ход, маневрирование.

tц = tрез. + tтр. + tвыгр. + tпор. + tман. (8.7)

Объем грунта перед отвалом

qк = Fсеч · BоSin · kз , . (8.8)

где Fсеч – площадь поперечного сечения грунта перед отвалом, Bо– ширина отвала.

Длина участка наполнения: , (8.9)

где qк – геометрическая емкость призмы; hp – глубина резания (толщина стружки резания); kh – коэффициент неравномерности толщины резания; Во – ширина ковша;  – угол разворота ковша.

Схемы резки стружки – такие же, как у скрепера: постоянной толщины, клином, клевками, гребенкой.

Схемы разработки: продольная, поперечная. (рис. 8.6. б, в, г, д).

Схемы отсыпки: горизонтальными слоями, наклонными слоями.

Рис. 8.6. Схемы резания (а, б, в) и схемы разработки бульдозером (г, д, е)

а) с постоянной толщиной стружки; б) гребенчатая; в) клиновая; г) полосовая; д) траншейная; е) с промежуточным валом

Во – ширина отвала; Вп – размер «перехлеста»; Вс – ширина стенки

Производительность: по аналогии со скрепером.

(8.10)

Где kн, kр – коэффициенты наполнения и разрыхления, kс – коэффициент сохранности грунта при перемещении, ki – коэффициент влияния уклона.

На коэффициент загрузки Кз существенное влияние оказывают потери, зависящие от длины транспортировки и типа грунта.

Кс – коэффициент сохранности грунта =  (Lтр. и вида грунта) Приблизительно

, где lтр – длина пути транспортирования

Предельная длина транспортирования, при которой грунт теряется практически полностью 25 м – для сыпучих грунтов,  100 м – для связных грунтов.

Ki - коэффициент влияния уклона (подъёма). Приблизительно при уклоне от 0 до 20ºС ki изменяется от 1 до 2,5, соответственно при подъёме ki изменяется от 1 до 0,40.

П_год = П_ч  Т^р_ч.год = П_ч  Т^к_ч.год  К^к_и.год (8.11)

Т^р_ч.год =  (t_{клим.усл..})  3400 – 3000, К^к_и.год. = 0,39  0,34

Пути повышения производительности бульдозеров

Основной причиной снижения производительности является потери грунта при транспортировке.

Для уменьшения потерь и повышения Кн применяются: боковые открылки, козырьки, уширители отвалов (L увеличивают до 70 м), работа в траншее (рис. 8.6 д), работа с промежуточным валом (рис. 8.6 е), работа спаренными бульдозерами, перемещение грунта по траншее, резание грунта боковой кромкой, гребенчатое резание грунта.

Область применения (самостоятельно): разработка выемок до 2-х м, вскрышные работы, культурно-технические работы, планировка площадей и откосов с заложением до 1:1,75, обратные засыпки. В комплексе с другими машинами: работа в забоях с экскаваторами, разравнивание грунта в насыпях.