Учебное пособие 2215

ВВЕДЕНИЕ

Земляные работы являются самым распространенным видом работ строительного производства. Они применяются в транспортном, гидротехническом, промышленном и городском строительстве, а также в сельском хозяйстве. Вместе с тем они принадлежат к весьма важным видам работ, от качества которых во многом зависит устойчивость и долговечность устроенных на грунтовых основаниях таких инженерных сооружений, как автомобильные и железные дороги, плотины и дамбы.

Наиболее трудоемкими в дорожном строительстве являются работы по сооружению земляного полотна, составляющие до 70% общего объема работ. На одном километре дороги с шириной проезжей части 7 метров укладывается в земляное полотно в среднем 20…40 тыс. м3 грунта.

При сооружении земляного полотна широко применяются бульдозеры, базовыми машинами для которых служат мощные тракторы и тягачи на гусеничном или пневмоколесном ходу.

Для выполнения всевозможных объемов работ необходимо применение современных дорожных машин, повышение их производительности, улучшение использования дорожной техники.

3

Лабораторная работа № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ БУЛЬДОЗЕРА

1.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Ознакомиться с основными конструкциями отвалов буль-

дозеров, закономерностями формирования призмы волочения, методами расчета производительности и проведением исследований землеройно-транспортных машин в полевых условиях.

1.2.ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

1.2.1.Назначение, классификация и применение

Бульдозеры являются землеройно-транспортными машинами с отвальным рабочим органом (рис. 1.1). Их основное назначение – послойная разработка грунта с последующим его перемещением по поверхности земли на небольшие расстояния до 150 м и до 300 м при благоприятных условиях (попутных уклонах путей перемещения, легких грунтах, отсутствии значительных потерь грунта в стороны) [1].

Рис. 1.1. Работа бульдозера [http://vigma.ru/buldozer_b118000/]

4

Рабочий орган (отвал) чаще всего размещают впереди базовой машины, он имеет криволинейную отвальную поверхность, габарит которой по ширине полностью перекрывает ширину трактора. Навесное бульдозерное оборудование (рис. 1.2) состоит из отвала 1 с ножами; толкающей рамы 2 с подкосами 3, к которым крепится отвал 1; привода 4, обеспечивающего подъем и опускание отвала во время работы, а в отдельных моделях бульдозеров привод обеспечивает изменение положения отвала в плане.

Рис. 1.2. Рабочее оборудование бульдозера:

1 – отвал; 2 – толкающая рама; 3 – подкос; 4 - привод [http://abilin.ru/arenda-buldozerov]

Бульдозеры применяют для снятия плодородного поверхностного слоя грунта при подготовке строительных площадок; перемещения грунта в зону действия одноковшового экскаватора при погрузке его в транспортное средство или отвал; разработки неглубоких каналов с транспортированием грунта в отвалы; зачистки пологих откосов; при сооружении насыпей из резервов; на планировочных работах при зачистке

5

оснований под фундаменты зданий и сооружений и планировке площадей и трасс; устройстве и содержании в исправном состоянии подъездных дорог, устройстве въездов на насыпи и выездов из выемок; для разработки грунта на косогорах; при обратной засыпке траншей и пазух фундаментов; разравнивании грунта в отвалах; штабелировании и перемещении сыпучих материалов; подготовительных работах для валки отдельных деревьев, срезки кустарника, корчевки пней, удаления камней, расчистки поверхностей от мусора, снега; на вскрышных работах, а также в качестве толкачей скреперов. Эффективность работы бульдозера в значительной мере зависит от проходимости базового трактора и его тягово-сцепных свойств.

В зависимости от мощности и конструкции бульдозеры могут работать на различных грунтах: от болотистых и песчаных до разборных, взорванных или разрыхленных пород и руд. Экономически выгодная дальность перемещения грунта бульдозером зависит от класса базового трактора, вида и прочности грунта и эксплуатационных условий. Обычно она не превышает 60 метров.

При возможности перекоса отвала и достаточном тяговом усилии бульдозерами с неповоротным отвалом можно разрабатывать до 70% всех видов грунтов, включая мерзлые и горные породы, для которых обычно требуется предварительное рыхление. Бульдозеры с поворотным отвалом (рис. 1.3) имеют ограниченную область применения. Их в основном используют для нарезки террас на косогорах, засыпки траншей поперечными ходами и прокладке пионерных дорог. При этом повернутый в плане отвал дает некоторые преимущества. Отвал бульдозера, как рабочий орган, может быть повернут в плане (вправо или влево) на угол до 25° в каждую сторону. В связи с этим непрерывный сход грунта в сторону не обеспечивается и поэтому работа непрерывными продольными проходами неэффективна. До 90…95% времени такие бульдозеры работают с прямой установкой отвала.

6

Рис. 1.3. Бульдозер с поворотным отвалом:

1 – отвал; 2 – универсальная рама; 3 – толкающий брус; 4 – привод; 5 – подкос [http://www.hainuo.ru/buldozeryi-s-povorotnyim-otvalom- harakteristika-i-primenenie.html]

Бульдозеры классифицируют по назначению, номинальному тяговому усилию и различным конструктивным признакам.

По назначению различают бульдозеры общего назначения и специальные.

Бульдозеры общего назначения выполняют копание и разработку грунтов, пород и материалов в средних грунтовых (супесчаные, суглинистые и глинистые грунты, трещиноватые сланцы, легкие известняки, мергели и т.п.) и умеренных климатических условиях с температурой окружающей среды от –40 до +40°С. Чаще всего их снабжают неповоротным в горизонтальной плоскости отвалом. Поворотным отвалом оборудуют чаще всего легкие и малогабаритные тракторы.

Специальные бульдозеры предназначены для выполнения таких работ, как прокладка путей и пионерных дорог, сгребание торфа, выравнивание кавальеров, подземная или подводная разработка грунтов, разработка легких материалов типа торфа и угля, а также для работы в особых климатических и эксплуата-

7

ционных условиях (при низких отрицательных температурах до 60°С, тропической влажности и температуре до +60°С, в сухом и жарком климате пустынь, в опасных и загазованных местах, на грунтах с пониженной несущей способностью и т. д.). На специальных бульдозерах используют отвалы различных типов, соответствующих их назначению. Некоторые отвалы позволяют экономически выгодно работать при дальности перемещения более 100 метров.

По номинальной тяговой силе и мощности двигателей различают бульдозеры (рис. 1.4 и 1.5) малогабаритные с силой тяги до 25 кН и мощностью до 45 кВт, легкие – 25…135 кН и 45…120 кВт, средние – 135…200 кН и 120-150 кВт, тяжелые – 200…300 кН и 150-225 кВт и сверхтяжелые – более 300 кН и 225 кВт.

[stroikom33.ru/uslugi/arenda_buld [www.arenda-buldozera.r] ozera/]

По конструктивным признакам бульдозеры классифицируют по типу ходовой части, рабочих органов, рам и управлению.

По ходовой части различают бульдозеры гусеничные и колесные.

По типу рамы различают бульдозеры с охватывающей (рис. 1.5) и внутренней (рис. 1.4) рамой. Внутреннюю раму используют для бульдозеров-толкателей, жесткость которых должна быть повышенной.

8

По типу механизма управления различают бульдозеры с гидравлическим и канатно-блочным управлением. Управление последнего типа в настоящее время практически не используют. Автоматизированное управление бульдозерами применяют в основном на планировочных работах. С целью расширения области применения бульдозеры снабжают дополнительным быстросъемным оборудованием: рыхлительными зубьями, откосниками, открылками, уширителями, удлинителями, канавными наставками, лыжами, вилами и т.д.

В определенных условиях наиболее эффективны открылки, удлинители, уширители. Область применения бульдозеров может характеризоваться отношением тягового усилия к длине режущей кромки и возможного (по опрокидыванию) вертикального усилия к опорной площадке ножей. Использование гидравлически управляемого из кабины механизма перекоса обеспечивает повышение этих показателей.

Большое значение для эффективной работы бульдозеров имеет форма отвала. На рис. 1.6 показаны основные формы отвалов бульдозеров.

Прямой, простой отвал (рис. 1.6а) имеет наибольшее распространение, его масса составляет примерно 20…22% от массы трактора. Ножи отвала состоят из двух частей 3 и снабжены выступающими вперед сменными, как правило, литыми углами 2.

Универсальный отвал (рис.1.6б) применяется исключительно для грубых планировочных работ и пригоден для работы только с гусеничными бульдозерами. Масса близка к массе прямого отвала.

Сферический отвал (рис. 1.6в) применяется главным образом в грунтах средней крепости и мягких при больших расстояниях перемещения грунта. Изогнутая в плане форма отвала обеспечивает косое резание, которое несколько уменьшает сопротивление резанию и позволяет увеличить на 10…12% длину отвала. Сферический отвал перемещает на 20…25% больший объем грунта, чем прямой отвал. Масса сферического отвала примерно на 10% больше прямого.

9

Рис. 1.6. Формы отвалов бульдозеров:

а) – прямой; б) – универсальный; в) – сферический; г) – с боковыми рыхлящими зубьями; д) – совкообразный

для уборки; е) – сферический облегченный; ж) – короткий толкающий;

1 – лобовой лист вместе с козырьком; 2 – угловые ножи; 3 – средние ножи; 4 – боковые щитки; 5 – боковые ножи; 6 – открылки; 7 – выдвижные зубья [6]

Отвал с рыхлящими боковыми зубьями (рис. 1.6г) применяется в очень крепких каменистых грунтах. Применяется при коротких расстояниях перемещения грунта. Совковообразный отвал (рис. 1.6д) имеет сильно развитые боковые щитки и выступающую среднюю часть ножа для лучшего врезания в грунт. Применяется при больших расстояниях перемещения грунта.

Сферический отвал для мягких грунтов (рис. 1.6е) имеет облегченную конструкцию по сравнению с отвалом, приведенным на рис. 1.6в.

Короткий, прямой отвал (рис. 1.6ж), снабженный амортизатором, предназначен для бульдозеров-толкачей скреперов.

10