Лекция № 4-5 Бульдозеры

1. Назначение и классификация бульдозеров.

2. Конструктивные схемы неповоротных и универсальных бульдозеров. Геометрия отвала.

3. Определение сопротивления копанию грунта бульдозером.

4. Расчеты сил, возникающих при работе бульдозера и определение производительности.

1. Назначение и классификация бульдозеров.

Бульдозер – землеройная машина, состоящая из базового тягача (трактора) и бульдозерного (навесного) оборудования, предназначенного, в общем случае, для резания и перемещения грунта и планировки разрабатываемой поверхности.

Назначение бульдозеров:

• разработка и перемещение грунта, гравия, щебня и других материалов на небольшие расстояния 60 ÷ 80 м – для гусеничных и 100 ÷ 150 – для колесных;

• засыпка ям, котлованов, впадин, рвов, траншей и т.п.;

• планировка площадей и разравнивание грунта;

• возведение насыпей, зачистка откосов, дамб, плотин, земляного полотна и т.п.;

• штабелевка нерудных строительных материалов;

• выемка грунта из котлованов под фундаменты;

• расчистка участков трасс от кустарника и мелколесья, мелких пней и малых камней;

• расчистка дорожного полотна, трасс и площадок от снега.

Бульдозеры классифицируют по: назначению, массе и мощности, силе тяги базовой машины и типу движетеля, отдельным конструктивным признакам; системе управления рабочим органом.

По назначению бульдозеры делятся на бульдозеры общего назначения, приспособленные для выполнения разнообразных землеройно-планировочных и строительных работ в различных грунтовых условиях, и на бульдозеры специального назначения, которые предназначаются для определенных видов работ (например, для прокладки дорог, чистки снега, сгребания торфа).

По мощности двигателя и номинальному тяговому усилию бульдозеры классифицируются на:

Типы	N, кВт (л.с.)	Тн, кН
Малогабаритные	До 15 (20)	До 25
Легкие	15,5-60 (21-80)	26-75
Средние	60-108 (81-147)	80-145
Тяжелые	110-220 (150-300)	150-300
Сверхтяжелые	>220 (>300)	>300

По типу движетеля базовой машины бульдозеры разделяются на гусеничные и колесные. Колесные бульдозеры создаются на базе колесных тракторов, колесных тягачей, автомобилей и специализированных самоходных машин (автогрейдеров и др.).

По размещению рабочего органа бульдозерного оборудования на базовой машине различают бульдозеры с передним и задним расположением отвала.

По типу механизма управления бульдозеры разделяются на бульдозеры с гидравлическим, канатным и смешанным управлением. В бульдозерах с гидравлическим управлением отвал внедряется в грунт принудительно за счет усилий гидросистемы. Эти усилия могут достичь 40 % и более от общего веса трактора. При гидравлическом управлении отвалу могут быть заданы четыре положения: подъем, принудительное опускание, плавающее положение и фиксированное положение.

2. Конструктивные схемы неповоротных и универсальных

бульдозеров. Геометрия отвала

Основными конструктивными элементами бульдозера являются: базовый трактор, рама с толкающим брусом, гидронасос с гидроцилиндрами и отвал.

По установке отвала различают бульдозеры с неповоротным отвалом (отвал закреплен перпендикулярно продольной оси трактора) или простые, и с поворотным отвалом или универсальные.

У универсальных бульдозеров отвал можно устанавливать и перпендикулярно продольной оси машины и под некоторым углом к направлению движения, что дает возможность перемещать грунт в сторону. Поворотный отвал может также изменять свое положение в вертикальной плоскости, откланяясь от горизонтального положения на небольшой угол и создавая перекос отвала, обеспечивающий технологические удобства при работе бульдозера. К нижней кромке отвала прикреплен нож, образуемый двумя средними и двумя крайними (более короткими) частями. Составной нож позволяет менять места установки его частей и заменять их при износе.

Основными параметрами отвала бульдозера (Рис.3) являются: ширина отвала В, высота отвала Н, угол резания δ, угол заострения ножа β и задний угол α, угол захвата φ, т.е. угол поворота в плане, угол зарезания υ, т.е. угол поперечного перекоса отвала.

Параметры	О т в а л
	неповоротный	поворотный
Угол резания δ, град	55	50-55
Угол наклона отвала , град	75	75
Угол опрокидывания ψ, град	70-75	60-75
Угол установки козырька ψ1, град	90-100	90-100
Задний угол α, град	30-35	30-35
Радиус цилиндрической поверхности отвала, R	(0,8-0,9) Н	(0,8-0,9) Н
Длина плоской части отвала,	Равна ширине ножей

3. Определение сопротивления копанию грунта бульдозером

Давайте рассмотрим вопросы тягового расчета применительно к наиболее распространенному способу работы лобовому толканию грунта при бестраншейном способе работ.

В этом случае объем призмы волочения зависит от геометрических размеров отвала и свойств грунта:

где В – ширина отвала, м; Н – высота отвала с козырьком, м; К_пр – коэффициент, зависящий от характера грунта (связанности, коэффициента рыхления) и от отношения

Этот коэффициент получен в результате экспериментальных данных по производительности бульдозеров.

Значения коэффициента К_пр в зависимости от отношенияи вида грунта следующие:

Отношение	0,15	0,3	0,35	0,40	0,45
Связные грунты	0,70	0,80	0,85	0,90	0,95
Несвязные грунты	1,15	1,20	1,20	1,30	1,50

При транспортировании грунта бульдозером с неповоротным отвалом по горизонтальной площадке возникают сопротивления:

W = W₁+ W₂+ W'₃ + W₄+ W₅

W₁ – сопротивление резанию:

W₁ = kB·h₁,

где k – удельное сопротивление лобовому резанию н/см²:

При категории грунта и угле резания 45 ÷60º составляет: