Машины для строительства, ремонта и содержания автомобильных дорог

По устройству наиболее распространены бульдозеры с неповоротным отвалом, с поворотным отвалом, бульдозеры-рыхлители, бульдозеры-погрузчики.

Бульдозеры с неповоротным отвалом бывают с жесткими (рис. 5.3 а) и шарнирными (рис. 5.3 б) толкающими брусьями.

Бульдозер с жесткими толкающими брусьями оборудован от-

валом 1, к которому жестко приварены два толкающих бруса 7, охватывающих снаружи базовый трактор 8 и шарнирно установленных на поперечной балке 6, которая болтами прикреплена к раме трактора. Спереди к ней прикреплен подрамник 5, к которому на шарнире через несущую рамку 2 подвешен один гидроцилиндр 3 двойного действия. К гидроцилиндру подведены два рукава высокого давления 4, соединяющие его с гидросистемой трактора, которая состоит из гидронасоса, гидрораспределителя, гидробака и гидролиний. Для подъема бульдозерного отвала давление масла, развиваемое гидронасосом, подают в одну полость гидроцилиндра, для опускания – в другую. Отвал в зоне резания грунта оборудован съемными ножами 9.

Бульдозер с шарнирными брусьями имеет прямоугольные толкающие брусья 7, которые с одной стороны шарнирно (с помощью упряжных шарниров 18) связаны с тележками 16 трактора, с другой универсальными шарнирами – с отвалом 1. Для сохранения определенного положения и резания грунта с минимальными затратами энергии отвал с одной стороны удерживается гидрораскосом 19, с другой – жесткой тягой. Гидрораскос подсоединен к гидросистеме трактора и осуществляет перекос отвала в поперечной плоскости. Бульдозер оборудован двумя гидроцилиндрами 3 подъема-опуска- ния, которые также связаны с гидроприводом трактора. Гидроцилиндрами подъема-опускания 3 отвал устанавливается в нижнее I, рабочее II, транспортное III и промежуточные положения.

В качестве базовой машины используется трактор, тягач или специальное шасси. Двигатель 10 трактора через муфту сцепления 11 или гидротрансформатор приводит в действие коробку передач 13 и задний мост 14. Звездочки 15 передают вращение от двигателя гусеницам 17, перемещающим всю машину вперед или назад.

Кабина 12 размещается преимущественно в задней (у тракторов типа ДТ-75Н, Т-4АП2, Т-170), средней (у трактора ДЭТ-250М2) части или впереди машины со стороны бульдозерного оборудования (у трактора Т-330).

190

В бульдозерах с поворотным отвалом (рис. 5.4) на базовый трактор 5 на упряжных шарнирах 6 крепится охватывающая рама 3, впереди которой приварена шаровая опора, и на ней установлен отвал 1, поворачивающийся налевоили направопоходудвижения машины.

Рис. 5.4. Гусеничный бульдозер с поворотным отвалом:

1 – отвал; 2 – толкатель с откосом; 3 – рама; 4 – гидроцилиндр; 5 – трактор; 6 – шарнир; 7, 8 – ножи

По краям отвала располагаются толкатели 2, предназначенные для крепления его к охватывающей раме. Переставляя вручную толкатели в кронштейнах на раме, устанавливают отвал в правое, среднее или левое положение по ходу машины. В среднем положении отвала бульдозер выполняет такие же работы, как бульдозер с неповоротным отвалом, при боковых положениях засыпает траншеи или очищает снег. Вертикальные перемещения отвала выполняются гидроцилиндрами подъема-опускания 4. Отвал оборудован средними 8 и крайними 7 ножами.

Бульдозер-рыхлитель (рис. 5.5) устанавливается на тракторе, оборудованном бульдозером с неповоротным или поворотным отвалом, сзади навешивается гидравлический однозубый или много-

192

зубый рыхлитель. К заднему мосту базового трактора на шпильках крепится опорная рама 7, на которой внизу шарнирно установлена рама 1, а вверху – тяга 5. К тягам шарнирно прикрепляется рабочая балка 4, образуя параллелограммный четырехзвенник.

Рис. 5.5. Бульдозер-рыхлитель:

1, 7 – рамы; 2 – наконечник; 3 – зуб;4 – рабочаябалка;5 – верхняятяга;6– гидроцилиндр подъема-опускания;8 – гусеничный трактор;9– бульдозерное оборудование

По диагонали четырехзвенника устанавливаются гидроцилиндры 6. В рабочей балке закрепляется зуб 3 прямоугольного сечения, на конце которого устанавливается быстросъемный наконечник 2.

Для подъема рабочей балки и зуба в верхнее положение шток выдвигается, для заглубления рыхлителя в грунт – втягивается. Благодаря параллелограммному четырехзвеннику зуб перемещается при подъеме по траектории, близкой к вертикали. На тяжелых бульдозерах-рыхлителях применяются рыхлители, у которых вместо верхней тяги установлены гидроцилиндры, обеспечивающие угловые перемещения рабочей балки и зуба для получения больших разрушающих усилий машин.

193

Бульдозер-погрузчик (рис. 5.6) агрегатируется с колесным трактором или шасси. На базовом тракторе 1 неподвижно закрепляется рама 6, которая представляет собой две вертикальные наружные стойки, жестко соединенные между собой. К раме шарнирно подвешивается стрела 2, одна сторона которой поднимается и опускается в вертикальной плоскости двумя гидроцилиндрами 5, а к противоположной на двух шарнирах прикреплена рамка, которая поворачивается относительно стрелы двумя гидроцилиндрами 3. К рамке крепится бульдозерный отвал, погрузочный ковш или другие виды сменного рабочего оборудования.

Рис. 5.6. Бульдозеры-погрузчики на колесном тракторе «Беларусь»:

а – с бульдозерным отвалом; б – с погрузочным ковшом; 1 – трактор; 2 – стрела; 3, 5 – гидроцилиндры поворота отвала и подъема-опускания; 4 – отвал; 6 – рама; 7 – погрузочный ковш

194

Рабочий цикл бульдозера состоит из следующих операций (рис. 5.7 а). Отвал бульдозера 2 опускают ниже опорной поверхности, заглубляя на 50...200 мм в зависимости от типоразмера машины. При движении машины вперед со скоростью р заглубленный

отвал режет стружку определенной толщины t . После образования перед отвалом призмы грунта 1 его транспортируют при переднем ходе на нужное расстояние и одновременно подрезают материал для компенсации потерь грунта, высыпающегося из призмы в боковые валики 3. Во время подхода к месту отсыпки грунта отвал поднимают при одновременном движении машины. Призма грунта ссыпается, образуя штабель 4. После этого бульдозер с поднятым отвалом задним ходом откатывается в исходное положение со скоростью vx для повторения резания.

Процесс резания грунта, транспортирование материала с подрезанием и отсыпкой грунта составляют рабочий ход, движение машины назад – холостой ход.

Для повышения производительности скорость отката или холостого хода vx принимают большей скорости резания грунта р.

Аналогичным способом засыпают траншеи и нагружают грунт в транспортные средства, стоящие под эстакадой с погрузочным бункером или воронкой, в которые бульдозер надвигает материал при рабочем ходе. Материал ссыпается в кузов транспортных средств из бункера самотеком.

Планировочные работы осуществляют при переднем ходе, поднимая отвал на толщину отсыпаемого слоя, или при обратном движении машины – задней стороной отвала, обращенной к базовому трактору.

У бульдозера-рыхлителя рабочий цикл (рис. 5.7 д) складывается из циклов работы бульдозера и рыхлителя.

В начале участка движения рыхлителя передним ходом стойка с зубом опускается в прочный грунт на определенную глубину t . Машина во время движения вперед со скоростью р рыхлит грунт зу-

бом. При подходе к концу разрыхляемого участка рыхлитель выглубляется из грунта, и машина останавливается. Включается задняя передача; бульдозер-рыхлитель со скоростью vx откатывается в исходное положение и смещается в сторону на некоторую величину, называемую шагом движения. После этого операция повторяется.

195

У бульдозера-погрузчика цикл работы зависит от типа устанавливаемого рабочего оборудования. Бульдозер-погрузчик, оборудованный погрузочным ковшом (рис. 5.8), перемещаясь со скоростьюр, внедряет рабочий орган в штабель материала и одновременно

поворачивает ковш в сторону базовой машины до момента наполнения. Затем машина отходит назад со скоростью о, поднимая

ковш на высоту, необходимую для разгрузки. Транспортное средство подходит поперек движения бульдозера-погрузчика, который, перемещаясь вперед, приближается к нему и поворачивает ковш для разгрузки материала. После разгрузки бульдозер-погрузчик отходит на некоторое расстояние назад, опускает ковш и поворачивает его для внедрения в штабель. Затем машина подходит к штабелю на расстояние L , после чего цикл повторяется.

Рис. 5.8. Рабочий цикл бульдозера-погрузчика при работе с ковшом:

а – наполнение ковша;б– отъездгруженоймашины;в– разгрузка ковша в транспортное средство;г – отъездпорожнеймашины;д– подъездпорожней машины кштабелю

197

Операции, выполняемые машиной с грузом в ковше, составляют рабочий ход, движение бульдозера-погрузчика с порожним ковшом – холостой ход. Аналогичные операции происходят при работе машины с грузоподъемными крюком, вилами, но в таких случаях вместо штабеля насыпного материала перемещают штучные грузы, разгружаемые в транспортные средства или на место установки (например, склад).

В настоящее время на земляных работах бульдозеры выполняют 30...40 % общего объема всех работ.

Производительность бульдозера при вырезании и перемещении грунта определяется объемом перемещаемого грунта и продолжительностью цикла.

Техническая производительность бульдозера (в м3/ч)

Пс 3600VKпр (ТцKр) ,

где V – объем призмы волочения (условная вместимость отвала), м3; Kпр – поправочный коэффициент к объему призмы волочения,

зависящий от соотношения ширины B и высоты H отвала, а также физико-механических свойств разрабатываемого грунта;

Тц – продолжительность цикла, с;

K p – коэффициент разрыхления.

Вырезание (набор) грунта производят на I передаче. Длина пути набора составляет 6...10 м. Перемещение грунта на короткие расстояния и на участках с подъемом производят на I передаче, при значительных расстояниях – на II передаче. Перемещение часто выполняют с непрерывным дополнительным подрезанием грунта на глубину 5...10 см для компенсации потерь из призмы волочения. При значительных потерях грунта из призмы устраивают промежуточные валы, когда по мере накопления грунта вал перемещают в насыпь или в следующий промежуточный вал.

Мощные бульдозеры имеют большую производительность и лучшие удельные показатели эффективности, но реализовать свои преимущества они могут только на объектах с большим объемом работ. Области рационального применения более мощных бульдозеров расширяются с увеличением дальности перемещения.

198

Гусеничный движитель по сравнению с колесным обеспечивает большую силу тяги при одинаковой мощности двигателя, но колесный развивает большие скорости. Набор грунта производится на скоростях 2,5...3,5 км/ч для гусеничного и 3,5...5 км/ч – для колесного бульдозера, перемещение грунта – на скоростях 2,5...5 и 5...8 км/ч, обратный (холостой) ход – на скоростях 5...10 и 10...20 км/ч.

Высокие рабочие скорости колесных бульдозеров делают их рентабельными на увеличенных дальностях перемещения – до 120 м. Наибольший эффект гусеничные бульдозеры показывают при дальностях перемещения грунта 20...40 м, колесные – 40...60 м.

Компенсировать недостаточное число мощных машин, а также подобрать типоразмер машин в зависимости от вида выполняемых работ позволяет временное объединение отдельных машин в единый функциональный агрегат. Примерами агрегатирования двух бульдозеров являются последовательное (тандемное) соединение (рис. 5.9 а) и параллельное соединение («бок о бок»).

Рис. 5.9. Схемы сдвоенных бульдозеров:

а– последовательная («тандем»); б – параллельная («бок о бок») с одним отвалом;

в– параллельная с объединенными отвалами

199