книги из ГПНТБ / Смирнов, В. И. Строительные машины учебник

Предельные значения толкающего усилия Рт, нормального сопротивления дерева Рп и силы трения P»fAjc зависят от пара­

метров отвала 6 и ф, а также от устойчивости трактора в горизон­ тальной плоскости. Устойчивость характеризуется моментом Мудт.

В последнее время промышленностью осваиваются кусторезы с активным рабочим органом, который навешивается на трактор сбоку и состоит из неподвижной и подвижной ножевых зубчатых реек. Последняя во время работы совершает возвратно-поступа­ тельное движение и при движении машины вперед срезает кустар­ ник, попадающий между зубьев.

Перед трактором на толкающих балках монтируется отвал собирателя с зубьями, для уборки срезанного кустарника.

Производительность кустореза определяется площадью участка, на котором произведена срезка кустарника за один час:

Корчеватели и корчеватели-собиратели

Корчеватели и корчеватели-собиратели предназначены для корчевки пней и извлечения из грунта валунов. Корчеватели-соби­ ратели, кроме того, обеспечивают расчистку участков от корней, крупных камней, уборку лесных участков от срезанных деревьев и кустарника. Мощные корчеватели-собиратели используются так­ же для рыхления плотных грунтов.

Корчеватели-собиратели представляют собой смонтированное на тракторе навесное оборудование. Основными частями одной из моделей этих машин являются (рис. 13:1,б): отвал, толкающая рама, трактор, система управления отвалом.

Во время работы усилия от толкающей рамы передаются на зубья отвала. Под действием этих усилий и силы тяжести зубья врезаются в грунт, и при движении вперед происходит рыхление грунта. Из крупных включений (корней и т. п.) перед отвалом образуется призма волочения. Разгрузка отвала осуществляется задним ходом машины или подъемом отвала.

Корчевка пней и извлечение валунов осуществляется за счет подъема отвала с помощью системы управления. После извлечения пня или валуна они перемещаются за счет движения машины. Имеются корчеватели-собиратели, у которых с помощью цилиндров, установленных в виде вертикальных раскосов между отвалом и толкающей рамой, изменяется угол резания зубьев: уменьшение

230

угла резания обеспечивает снижение сопротивления рыхлению, а увеличение этого угла снижает сопротивление внедрению.

Рабочие поверхности зубьев имеют износостойкую наплавку. Крепление зубьев к отвалу производится с помощью пальцев и обеспечивает быструю их замену. При одновременном рыхлении грунта и перемещении призмы волочения уравнение тягового ба­ ланса будет иметь вид

Машины рассмотренной конструкции, смонтированные на трак­ торе класса 30 кн, обеспечивают корчевку пней диаметром до 300 мм.

Более простыми являются корчеватели, у которых корчевка пней производится не поворотом отвала, а в основном за счет его подъема, осуществляемого двумя, гидроцилиндрами. Недостатком таких машин является то, что усилия в цилиндрах ограничиваются устойчивостью трактора — его поворотом относительно передней опорной точки ходовой части. Корчеватель этой конструкции, смон­ тированный на тракторе класса 60 кн, производит извлечение пней диаметром до 450 мм.

Для корчевки пней диаметром 800—1500 мм предназначены корчеватели с задним расположением рабочего органа (рис. 13-3). Оборудование такого корчевателя монтируется на прицепном уст­ ройстве трактору и состоит из двух двуплечих рычагов 1 (основ­ ной рабочий орган), двух клыков-собирателей 2 (дополнительный рабочий орган), рамы 3, малого двуплечего рычага 4, стойки не­ подвижных блоков 5, механизма подъема рабочих органов 7 и ме­ ханизма 8 поворота двуплечего рычага. В состав последних меха­ низмов входит двухбарабанная тракторная лебедка 6 .

Работа корчевателя осуществляется следующим образом. При движении машины задним ходом двуплечие рычаги, соединенные поперечиной в верхней части, нижней частью (зубьями) заглуб­ ляются под пень или камень, после чего в действие приводится шестикратный полиспаст 8 поворота рычагов 1 , которые, поворачи­ ваясь относительно шарнира 0, создают на зубьях усилие до 450 кн. В результате действия на раму реактивных сил клыки-собиратели глубже входят в грунт, а рама садится на грунт. Этим обеспечи­ вается разгрузка рамы трактора и дополнительное его стопорение. Возврат рычага 1 в исходное положение осуществляется с помощью

231

рычага 4, который под действием механизма 7 поворачивается и ро­ ликами 9 нажимает на длинные плечи рычагов 1.

Кроме корчевки пней и извлечения камней эта машина, дви­ гаясь назад, может осуществлять рыхление грунта.

Рис. 13-3. Схема корчевателя с задним расположением рабо­ чего органа

Рыхлители

Рыхлители предназначены для рыхления плотных и мерзлых грунтов с включением камней и корней, а также для взламывания дорожных и аэродромных покрытий. С помощью рыхлителей грунт подготавливается к разработке землеройно-транспортными маши­ нами.

Рыхлители классифицируются по способу соединения с базовой машиной и типу управления рабочим органом. По первому при­ знаку рыхлители подразделяются на прицепные (рис. 13-1, в) и на­ весные, по второму — на рыхлители с канатно-блочной и гидравли­ ческой системами управления.

Прицепные рыхлители работают в прицепе к гусеничному трак­ тору и имеют канатно-блочную систему управления, приводимую в действие от тракторной лебедки. Недостатком машины этого типа является низкая маневренность и заглубление зубьев в грунт только под действием собственного веса прицепного оборудования. Для увеличения вертикальной нагрузки на зубья балластный ящик, расположенный над зубьями, загружается подручным мате­ риалом.

Основными частями навесных рыхлителей с гидравлическим управлением (рис. 13-4, а) являются: базовая машина 2, тяговая рама 4, рыхлительные зубья 1, система управления с гидро­

232

цилиндрами 3. В этих машинах заглубление зубьев производится за счет передачи на них части веса трактора. Приведенная на рис. 13-4, а схема подвески рыхлителя называется трехточечной. Она обеспечивает простоту конструкции, но вызывает изменение угла резания зубьев б при изменении глубины рыхления, который* как правило, не соответствует оптимальному.

Рис. 13-4. Схемы навесных рыхлителей с трехточечной (а) и параллелограммной (о) подвеской рабочего органа

Этот недостаток исключен в рыхлителях с параллелограммной (четырехточечной) схемой подвески (рис. 13-4,6). При такой схеме рыхлительные стойки 1 и тяги 5, прикрепленные к базовой маши­ не 2 , образуют шарнирный параллелограмм, диагональю которого ярляется гидроцилиндр 4.

Зубья всех типов рыхлителей делают съемными. В зависимости от условий работы можно изменять их количество, что приводит к изменению сопротивления рыхлению и степени измельчения грунта.

Зубья обычно изготовляются из двух частей: рыхлительных стоек и прикрепляемых к стойкам снизу съемных башмаков из износостойкой стали. Рабочие поверхности зубьев, не имеющие башмаков, наплавляются износостойкими сплавами.

Как правило, на навесных рыхлителях в передней части базо­ вой машины монтируется бульдозерное оборудование 3, повышаю­ щее универсальность машины и обеспечивающее равномерность на­ грузки на ходовую часть.

Уравнения тягового баланса рыхлителей и корчевателей анало­ гичны (см. формулу 13-2), а определение производительности рых­ лителей производится по формуле (13-1), без уменьшения ширины захвата на перекрытие соседних проходов.

Канавокопатели

Канавокопатели предназначены для устройства канав осуши­ тельных и оросительных систем в грунтах I и II групп. В неустой­ чивых грунтах с помощью этих машин отрываются траншеи для инженерных сетей.

По типу рабочего органа канавокопатели делятся на машины с активным и пассивным рабочими органами.

233

Канавокопатели первой группы представляют собой машины, рабочее оборудование которых навешивается на гусеничные трак­ торы или монтируется на собственном гусеничном ходу.

Наиболее распространенным рабочим органом таких канаво­ копателей является двусторонний отвал и симметрично располо­ женные по его бокам две дисковые фрезы. В рабочем положении

щели по откосам канавы, отвал разделяет центральный целик п обрушивает его на фрезы. Верхние и нижние лопасти выносят грунт из канавы и за счет центробежных сил разбрасывают его равномерным слоем на расстояние до 8,5 м.

Отвал н фрезы крепятся на раме, которая с помощью шарнира п двух гидроцилиндров навешена на базовую машину. Задняя часть отвала переходит в кожух, огибающий задние боковые поверхности фрез. Кожух предохраняет канаву от забрасывания грунтом, а его нижняя часть зачищает дно канавы.

Выпускаемые канавокопатели с активным рабочим органом обеспечивают отрывку канав глубиной 1 , 2 и 2 , 0 л с шириной по дну 0,25 и 0,40 м.

Качество поверхности и устойчивость откосов карав, отрываемых этими машинами, ниже, чем у канавокопателей с активными рабо­ чими органами. Поэтому они применяются для устройств времен­ ных осушительных сетей.

Прицепной канавокопатель состоит из тяговой рамы, прикреп­ ленного к ней двухотвального плуга, подъемной рамы, колесного хода п подъемного полиспаста, приводимого в действие трактор­ ной лебедкой.

Прицепной канавокопатель работает в сцепе с одним или двумя гусеничными тракторами, идущими рядом или цугом (один за другим). В последнем случае, для исключения разрыва шасси заднего трактора, тяговое усилие от переднего трактора с помощью троса передается непосредственно на сцепное устройство канаво­ копателей.

У навесных канавокопателей двухотвальный плуг навешивается на трактор сзади. Подъем и опускание плуга осуществляется гидроцилиндром.

Плужные канавокопатели обеспечивают отрывку канав глуби­ ной 0 ,6 —1 , 0 м, с шириной по дну 0 ,2 —0 , 6 м при заЛожении отко­ сов 1:1 —1 : 1,5.

Производительность канавокопателей определяется длиной ка­

234

По изменению угла захвата отвала <?зх бульдозеры делятся на машины с неповоротным п поворотным (универсальные) отва­ лом. У первых отвал относительно трактора можно только подни­ мать п опускать относительно осп упряжных шарниров (точки А,

рис. 13-6).

зания в вертикальной плоскости. Поворотные отвалы усложняют конструкцию навесного оборудования, однако значительно повы­ шают универсальность бульдозера.

При разработке грунта с углом срзх, равным 0,5 я рад, бульдо­ зеры работают как машины периодического действия. Их рабочий процесс состоит из следующих основных операций: копания грун­

отвала происходит в результате одновременного действия верти­ кальной нагрузки и толкающего усилия базовой машины. Заглуб­ ление отвала в расчетных грунтах производится до глубины /?тах,

вызывающей сопротивление копанию, равное толкающему усилию. При дальнейшем движении бульдозера перед отвалом образуется призма волочения, создающая дополнительные сопротивления движению. Преодоление этих сопротивлений приводит к необходи­ мости уменьшения толщины срезаемой стружки. Так как увеличе­ ние объема призмы волочения происходит непрерывно, то и выглубление отвала должно производиться непрерывно. Расчетная траектория движения режущей кромки ножа отвала представляет собой показательную кривую, ассимптотически приближающуюся к дневной поверхности. Практически копание осуществляется по

236

ломаной линии, чем обеспечивается примерно полное использова­ ние тяговых возможностей машины в любой период копания.

При производстве планировочных и профилировочных работ режущая кромка ножа движется по проектной поверхности.

Для расчетных грунтов размеры отвала определяются из усло­ вий формирования полной призмы волочения к моменту уменьше­ ния глубины копания до 2—4 см. В этом случае транспортировка грунта производится на той же скорости, что и копание. При этом осуществляется срезание стружки грунта толщиной 2—4 см, что значительно снижает его потери. Несмотря на это потери велики, особенно для несвязных грунтов, и превышают 1 0 % от общего объема призмы на 1 0 0 м пути, что приводит к необходимости огра­ ничения дальности транспортировки грунта бульдозерами.

Разгрузка отвала производится различными способами:

—подъемом отвала при движении машины вперед, что обеспе­ чивает послойную отсыпку и планировку грунта в насыпи;

—остановкой и включением заднего хода машины;

—ссыпанием грунта под откос, в котлован, траншею и т. п. Обратный ход машины может совершаться передним пли

задним ходом. Предпочтение отдается способу, требующему мень­ ших затрат времени. При движении задним ходом с опущенным на грунт отвалом бульдозеры могут осуществлять микропланировку (заглаживание) и частичное уплотнение грунта.

У бульдозеров с поворотным отвалом при <?жф 0,5 л рад грунт может «сбегать» с отвала в сторону, что широко применяется для обратной засыпки котлованов и траншей. Изменение угла зарезания дает возможность производить профилировочные работы.

По системе управления отвалом различают бульдозеры с ка­ натно-блочной п гидравлической системами, которые аналогичны системам кустореза с пассивным рабочим органом. Достоинством гидросистем, обуславливающим преимущественное их распростра­ нение, является принудительное заглубление отвала в грунт. При этом передняя часть трактора может приподниматься, поворачи­

бульдозеры делятся на сверхтяжелые (мощность двигателя свы­ ше 220 кет, тяговое усилие свыше 300 кн), тяжелые (110—220 кет,

200—300 кн соответственно), средние (50—100 кет, 135—200 кн),

легкие (25—50 кет, 25—135 кн), малогабаритные (до 25 кет

и25 кн).

Внастоящее время в СССР наиболее мощными являются буль­ дозеры на тракторе ДЭТ-250 (220 кет, 150 кн). С 1971 года осваи­ ваются бульдозеры мощностью 125 и 175 кет на базе колесных тягачей и мощностью 160, 240 и 370 кет на базе гусеничных трак­ торов.

Конструкция навесного оборудования бульдозера определяется его мощностью, системой управления и способом установки отвала.

237

Отвал представляет собой сварную конструкцию, состоящую из лобового листа и элементов жесткости (рис. 13-7). Нижняя часть лобового листа плоская и образует подножевую плиту, к которой на болтах крепятся ножи. При применении трех ножей крайние несколько выступают вниз и вперед, что облегчает заглубление от­ вала. Все ножи заточены с двух сторон. В случае износа одной режущей кромки их переставляют п работают другой кромкой. Режущие кромки наплавляются износостойкими сплавами. Непово­ ротные отвалы имеют выступающие вперед боковины, увеличиваю­ щие объем призмы волочения и уменьшающие потери грунта при его транспортировке.

Рис. 13-7. Схема устройства дополнительных рабочих органов бульдозера:

а — отвал с уширителями; б — отвал с планировщи­ ком откосов; в — отвал с рыхлительиыми зубьями

Для повышения эффективности и универсальности бульдозеров на отвалах устанавливается дополнительное оборудование: уширители отвала, планировщик откосов и рыхлительные зубья

(рис. 13-7).

Уширители обеспечивают полное использование тяговых воз­ можностей машины при работе в легких грунтах, зубья. служат для рыхления плотных грунтов при заднем ходе машины, а плани­

к толкающим брусьям за счет перестановки или изменения длины

238

раскосов винтовой муфтой 3 (рис. 13-6) можно менять угол реза­ ния. У бульдозеров универсального типа (рис. 13-5,а) отвал кре­ пится к толкающей раме, аналогичной раме кустореза (рис. 13-2). В средней части отвал крепится универсальным шарниром, а по краям — с помощью подкосов; регулировкой их длины или пере­ становкой добиваются изменения углов установки отвала.

Толкающие брусья или рама задними концами с помощью разъемных упряжных шарниров крепятся к базовой машине.

На некоторых типах бульдозеров глубина внедрения отвала в грунт может ограничиваться специальной лыжей, положение ко­ торой по высоте регулируется винтом.

Дальнейшее совершенствование бульдозеров ведется по ряду основных направлений:

— создание бульдозеров с изменяемыми во время движения углами установки отвала и машин с автоматическим регулирова­ нием рабочего процесса: выдерживание заданных толщины струж­ ки и скорости движения, применение систем раднотелемеханического управления бульдозерами;

—повышение универсальности бульдозеров: применение отва­ лов с заслонками, которые образуют емкость и обеспечивают ра­ боту бульдозера в качестве погрузчика; установка на отвале мета­ телей и взрывных устройств, отбрасывающих грунт; монтаж на ба­ зовой машине дополнительного оборудования (рыхлителей, канаво­ копателей и т. п.);

—монтаж бульдозеров на тягачах с шарнирно-сочлененными

рамами, имеющих высокую маневренность;

— создание мощных бульдозеров, обеспечивающих нормальную работу машинистов' и высокопроизводительное использование в различных климатических зонах, в том числе в районах Крайнего

Севера;

— создание бульдозеров для подводных работ.

Бульдозеры на базе быстроходных тягачей имеют ряд конструк­ тивных особенностей (рис. 13-8). Их отвалы состоят из средней части 1, приваренной к толкающей раме 4, и двух боковых крыльев 2. При перемещении грунта крылья устанавливаются

суглом захвата, равным 0,54 я pad (на рис. 13-8 показаны сплош­ ными линиями); при прокладке путей угол захвата крыльев состав­ ляет 1 рад (на рис. 13-8 показаны штрих-пунктирными линиями). При грейдерном положении крылья отвала параллельны (угол за­ хвата 1 рад) . Перестановка крыльев осуществляется за счет изме­ нения положения толкателей 3. Заглубление отвала регулируется лыжей 7. Задние концы толкающей рамы крепятся к ползунам 5 механизмов перекоса отвала. Ползуны имеют независимый привод и могут совершать движение ввефх и вниз, что приводит к измене­ нию угла зарезания отвала. Управление отвалом канатно-блочное,

спомощью приводной лебедки 6 . При транспортировке бульдозера своим ходом на расстояние свыше 30 км отвал и лыжа демонти­ руются и укладываются в кузов тягача.

239