8.2.4. Расчет производительности.

Производительность кустореза (площадь, расчищение от деревьев и кустарников) (м /г).

П = 3600 В * v_cp / п.

В - ширина захвата, м.

i)_cp - средняя рабочая скорость движения кустореза с учетом потери времени на остановки при поворотах и на снижении скорости при буксовании,

м/с. тюр = (0,7 - 0,8) и (и — табличное значение рабочей скорости кустореза)

п - число проходов по одному следу.

Производительность рыхления Пэ зависит от ширины захвата В(м), средней глубины рыхления h, средней длины рабочего хода в одну сторону £р*х. от средней скорости рабочего хода ир*х = 1,7 — 2,2км/ч.

3600* В*h/jp*x*K_r*Ke Пэ = —

/₃ + 3,6tp *ур*х

Кт - коэффициент, учитывающий работу с толкачем (Кт = 0,8-1,2)

Кв - коэффициент использования рабочего времени (Кв = 0,85)

£₃ - радиус закругления, м. ширина захвата при рыхлении В = Кп [B*n+2h*td m+ t(n-l)], (м) Кп - коэфициент перекрытия (Кп = 0,75) в - ширина зуба

п - количество зубьев м - угол скола от вертикали (м = 15 - 45°) t - шаг зубьев.

8.3. Землеройно-транспортные машины.

Машины, отделяющие грунт от массива и перемещающие его на сравнительно небольшие расстояния, называются землеройно-транспортными. К этому классу машин относятся бульдозеры, скреперы, грейдеры и грейдер-элеватор, землеройно-транспортные машины просты по конструкции и высокопроизводительны. Для управления требуется один водитель, дополнительные транспортные средства не нужны. Удельная производительность на водителя достигает 1000 м7ч. Стоимость работ в 3-4 раза меньше стоимости работ, выполняемых экскаваторами с автосамосвалами.

8.3.1. Бульдозеры.

Бульдозеры являются навесным, в виде отвала с ножом, оборудованием тракторам м тягачам и могут быть использованы в качестве сменного рабочего органа на автогрейдерах, экскаваторах и других дорожно-строительных машинах, бульдозеры послойно срезают и перемещают грунт при возведении дорожных насыпей и выемок, засыпке рвов и ям, рытье котлованов, траншей, разравнивании отсыпанного грунта; производят валку деревьев, корчевание пней и удаление камней; разрабатывают песчаные и гравийные карьеры; толкают скреперы при их загрузке.

Бульдозеры классифицируют по назначению, типу ходового оборудования, конструктивным признакам и номинальному тяговому усилию.

В зависимости от выполняемых функций можно выделить бульдозеры общего назначения, производящие землеройно-планировочные работы в обычных грунтовых и климатических условиях, и специальные бульдозеры для подземных и подводных разработок, работы и трюмах судов, толкания скрепов и др. По типу ходового оборудования базовой машины бульдозеры имеют гусеничное и колесное ходовое оборудование.

По конструктивным признакам различают оборудование с неповоротным отвалом, отвалом, установленным под прямым углом к продольной оси базовой машины, и с поворотным отвалом, который может быть установлен под определенным углом к горизонтальной плоскости. Такие бульдозеры часто называют универсальными. Отвалы бульдозеров всех типов могут быть снабжены механизмом перекоса в вертикальной «плоскости для облегчения разработки тяжелых грунтов и материалов».

Для выполнения отдельных видов работ на бульдозерах используют отвалы различных типов:

1. Полусферические и сферические, которые состоят из трех - пяти частей, установленных под углом около 15° один к другому для работы на кусковых и сыпучих материалах;

2. С челюстным гидроуправляемым захватом для сыпучих материалов на большие расстояния или под водой;

3. С двумя отвальными поверхностями для работы передним и задним ходом;

4. С одной отвальной поверхностью — для работы на себя;

переворачиваемые — для работы на себя и от себя.

Для расширения области применения бульдозеры общего назначения и специальные снабжаются дополнительным быстросъемным сменным оборудованием — откосниками, открылками, уширителями, удлинителями, канавными наставками, лыжами, вилами, кусторезными наставками. По номинальному тяговому усилию бульдозеры разделяют на сверхтяжелые — с номинальным тяговым усилием свыше 300 кН, тяжелые 150-250 кН, средние 100-150 кН, легкие 30-50 кН.

Гусеничные бульдозеры общего назначения предусмотрены пяти типоразмеров с поворотными и неповоротными отвалами тяговых классов 4, 10, 15, 25 и 35. Следует отметить, что в парке дорожно-строительных машин имеются также бульдозеры класса 3. На колесные бульдозеры типажом предусмотрено восемь типоразмеров тягового класса 0,6; 0,9; 1,4; 3; 5; 10; 15; 25.

В начале работы заглубляется режущая часть отвала, при этом бульдозер одновременно перемещается вперед. Отделяемый от массива грунт накапливается впереди ножа, образуя призму волочения. Отделение грунта от массива происходит до тех пор, пока призма волочения не достигнет верхней кромки отвала. Затем отвал на ходу поднимается на поверхность грунта, продолжая перемещать призму волочения к месту отвала. Встречаемые бульдозером углубления засыпаются грунтом призмы волочения; возвышения срезаются режущей частью отвала. Если перемещаемый материал необходимо распределить по поверхности, то отвал при движении бульдозера поднимают. Главным параметром бульдозера считается номинальное тяговое усилие, основными параметрами - масса и мощность. Отвалу бульдозера необходимо задавать четыре положения. Схема управления отвалом для этих положений показана на рис. 8.26.

Рис. 8.26. Гидравлическое управление бульдозера:

1. отвал; 2. толкающие брусья; 3. гидроцилиндр;

4. золотник; 5. маслопроводы; 6. бак; 7. насос.

Положение I - опускание отвала. Для этого золотник распределителя устанавливается в положении /, масло через отверстие подачи Н и отверстие А в распределительном устройстве подается в полость А_г цилиндра и через отверстие Б и С_г сливается в бак.

Положение II - подъем отвала. Золотник занимает положение //, масло из отверстия Н и отверстия Б подается в полость Б_х цилиндра и сливается через отверстие А и С_х.

Положение III — плавающее положение отвала. Золотник закрывает отверстие подачи масла Я и масло из полостей А_х и Б_х цилиндра сливается через отверстие

Л, Б, С_х, и С2. В этом положении отвал может перемещаться вверх и вниз в зависимости от встречаемых сопротивлений.

Положение IV - отвал поднимается в верхнее положение /// и затем золотник устанавливает в положение IV, закрывая отверстие Л, Б и Н так, что масло не может сливаться из полостей цилиндра и подаваться в цилиндр. Масло, подаваемое насосом, сливается через предохранительный клапан в бак.

Рабочий орган — отвал представляет собой металлическую сварную конструкцию из листа, ребер жесткости, проушин для крепления отвала к толкающим балкам. Энергоемкость и производительность бульдозера в значительной степени зависят от рациональной формы отвала.

Отвал срезает грунт, (Рис. 8.27.) накапливает его впереди себя и перемещает его. Профиль отвала подбирают таким образом, чтобы срезаемый грунт от массива двигался по отвалу и обрушивался по направлению движения бульдозера.

Рис. 8.27. Характер перемещения грунта и формирование призмы волочения.

При этом менее всего тратится работы на трение грунта о грунте. Если профиль подобран неправильно, то срезанный грунт в процессе формирования призмы двигается вверх не по поверхности отвала, а выпучивает массу грунта, образующую призму. Это приводит к интенсивному трению между частицами грунта.

При работе бульдозера возникают следующие силы: сила сопротивления резанию грунта Р_р, сила сопротивления внедрению рабочего органа в грунт Р_п, сила трения грунта призмы волочения о грунте Р_пр, сила трения режущей кромки отвала по грунту Р.,_Р], а также сила трения грунта при его перемещении по отвалу Р._гр2. Сумма всех составляющих этих сил, направленная по оси движения бульдозера по оси движения бульдозера, должна быть меньше силы тяги по сцеплению Т ^L сц-

Производительность бульдозера зависит от формы отвала, длины транспортирования, свойства грунта (песок или глина), работы под уклон или на подъем. При работе под уклон уменьшается сопротивление перемещению призмы волочения и одновременно увеличивается сила тяги. Это позволяет повысить толщину срезанного слоя и объем перемещаемого грунта, и наоборот, при работе на подъем производительность резко падает. Сопротивление перемещению бульдозера возрастает с увеличением призмы волочения. Поэтому целесообразно срезать слой переменного сечения в начале глубиной на 25-30% больше, чем в конце.

Формирование призмы волочения происходит на 5-7м пути. Срезание грунта обычно производят на первой и второй передачах, а перемещение на первой и третьей. В процессе перемещения часть грунта призмы высыпается за пределы отвала. Эти потери грунта значительно влияют на производительности. Для несвязных грунтов они составляют 6-7% на каждый 1м перемещения бульдозера, а для связных грунтов - 2,5-3,2 %. Потери уменьшаются почти в два раза, если од-

380.

новременно работают два бульдозера, устанавливаемые один от другого на расстоянии 0,25-0,3м для грунтов I и II категории и до 0,5м для грунтов III категории. При такой работе производительность увеличивается на 10-15 %.

Перемещение грунта в два или три этапа повышает производительность, если перемещение ведут в два или три этапа, но сначала грунт перемещают на половину или одну треть пути. На этом промежуточном этапе накапливают 100-200м' грунта, а затем перемещают его дальше. При таком способе грунт меньше теряется, и производительность возрастает на 5-10 %.

Д ля сокращения времени холостого хода при расстояниях за 30-50м холостой ход целесообразно производить на максимальной скорости обратного хода, при этом выигрывается время, которое шло бы на разворот бульдозера. При больших расстояниях холостой ход производят движением вперед.

Рис. 8.28. Бульдозер с поворотным отвалом и гидроприводом.

Основными узлами бульдозера являются отвал 1, толкатель 2, рама 3 и система управления отвалом.

Отвал представляет собой сварную конструкцию, состоящую из лобового листа 7, козырька 4, нижней 8 и верхней 5 коробки жесткости, ребер, приваренных к нижней коробке жесткости, боковых стенок и проушин, служащих для соединения отвала с толкающим устройством.

Отвал (Рис. 8.29.)

Рис. 8.29. Отвал:

Лобовой лист 7 сварен из двух листов: верхнего, изогнутого по определенному радиусу, и нижнего прямого, расположенного наклонно к горизонту обычно под углом порядка 60°. К нижнему листу болтами прикреплены сменные ножи (два крайних 1 и 3 и один средний 2), которые имеют двухстороннюю заточку,

381.

что позволяет по мере изнашивания переворачивать или менять их местами, нижняя коробка выполнена из листовой стали обычно в виде трехгранной призмы. Верхняя коробка представляет собой балку квадратного сечения. Вертикальная жесткость отвала создается связями. Сзади отвала приварены проушины для крепления его к толкающим брусьям и раскосам. На боковых щеках отвала можно устанавливать уширители, увеличивающие объем перемещаемого грунта. Сверху к лобовому листу приварен козырек, укрепленный ребрами, который препятствует пересыпанию грунта через отвал при подъемах и толчках. Отвал неповоротных бульдозеров снабжен проушинами для соединения со штоками гидроцилиндров, толкающими брусьями и раскосами. У поворотных бульдозеров для соединения с шаровой головкой толкающей рамы имеется шаровое гнездо 9, снабженное пластиной. Для соединения отвала с толкателями применяют проушины с пальцами 6. Для толкания скреперов используют специальные отвалы с усиленным лобовым листом и амортизирующими элементами. В качестве амортизаторов в основном применяют наборы резинометаллических элементов, устанавливаемых вместо вертикальных подкосов. В качестве толкающего устройства используют толкающие брусья или толкающую раму. У бульдозеров с неповоротным отвалом крепят к двум толкающим брусьям, расположенным с правой и левой стороны трактора (тягача). Толкающие брусья представляют собой балки прямоугольного или круглого сечения с проушинами, предназначенными для установки отвала и раскосов, а также для крепления бульдозерного оборудования к базовой машине. У неповоротных бульдозеров соединение отвала с брусьями бывает жестким или шарнирным. При жестком соединении толкающие брусья приварены к отвалу. К их противоположным концам приварены вильчатые ловители. С помощью ловителей и штырей толкающие брусья шарнирно соединены с цилиндрическими цапфами на концах поперечной балки. Поперечная балка трапециевидного сечения прикреплена в середине трактора к лонжеронам рамы с помощью двух стремянок и упоров, препятствующих ее смещению в продольном направлении. При шарнирном соединении отвал с толкающими брусьями соединяется с помощью винтовых раскосов трубчатого сечения, обеспечивающих небольшое изменение угла резания (в пределах 10°) и угла поперечного перекоса (в пределах 4°). Для соединения с опорными шарнирами толкающих брусьев на рамах гусеничных тележек установлены плиты с пальцами. У бульдозеров с поворотным отвалом толкающее устройство, выполнено в виде толкающей рамы. Поскольку на раму кроме бульдозерного отвала могут быть установлены другие сменные рабочие органы (кусторез, корчеватель и др.), раму называют универсальной.

Р ис. 8.30.Универсальная рама.

Универсальная рама (Рис. 8.30.) представляет собой сварную подковообразную конструкцию из двух полурам 1 коробчатого сечения, соединения листом и шаровой головкой 4. Для соединения со штоками гидроцилиндров сверху на полурамах приварена проушины 3. Для соединения рамы с толкателями используют кронштейны 2. С опорами 6, приваренными к рамам гусеничных тележек, рам соединена проушинами 5 и пальцами.

Рис. 8.31.Толкатель.

Толкатели (Рис. 8.31.) выполнены в виде брусьев 9 коробчатого или трубчатого сечения и винтовых раскосов. Раскосы связаны между собой шарнирными соединениями, обеспечивающими возможность изменения расстояний между листами крепления к раме и отвалу. Толкатели соединены с проушинами на отвале с помощью пальцев 2 и крестовин 1. В трубу 5 раскосо спереди вварен вкладыш 4 с внутренней резьбой, а сзади втулка с проушиной 7. В середине через трубу раскоса проходит рукоятка 6, с помощью которой измеряют длину раскоса. Резь-Гювая часть винта 3 раскоса защищена от пыли уплотнением. С помощью винта 8 с вилкой брус соединен со шкворнем, укрепленным в кронштейне на раме. Угол резания и перекос в ту или другую сторону меняют путем изменения длины раскосов толкателей вручную, а угол в плане — путем перестановки шкворней толкателей в различные кронштейны на раме. У бульдозеров, оборудованных гидрофицированным механизмом перекоса, угол резания и перекос отвала в вертикальной плоскости изменяют с помощью гидравлического подкоса. Гидроперекос представляет собой гидроцилиндр с гидрозамком, защищенным кожухом. Главными рабочими движениями бульдозера являются опускание и подъем отва­ла. Этими операциями управляют с помощью гидропривода.

Рис. 8.32. Схема гидравлического привода бульдозера:

1. гидрораспределитель; 2. трубопроводы; 3. гидроцилиндры подъема и опускания отвала; 4. гидроцилиндры поворота отвала в плане; 5. гидроцилиндры перекоса отвала; 6. фильтр; 7. насос; 8. гидробак.

Подъем и принудительное опускание отвала осуществляют с помощью гидроцилиндров (Рис. 8.32.)- Привод работает от гидросистемы базового трактора через гидрораспределитель, систему трубопроводов, гибких рукавов высокого

давления и гидроцилиндров.

Гидроцилиндры двустороннего действия обеспечивают подъем, опускание отвала его фиксацию в необходимом положении и так называемое плавающее положение отвала, при котором под действием собственного веса отвал может занимать любое положение, опираясь ножами на поверхность грунта. Для бульдозеров созданы системы автоматизированного управления типа «Копир-Автоплан-10» и «Комбиплан-10» (Рис. 8.33.) устанавливаемые соответственно на бульдозерах тягового класса 10 ДЗ-109-1 и ДЗ-110А-1 тягового класса 10 и обеспечивающие автоматическую стабилизацию положения отвала бульдозера в продольной (бульдозеры ДЗ-109-1, ДЗ-110А-1) и поперечной (бульдозер ДЗ-110А-1) плоскостях. Применение аппаратуры при планировочных работах позволяет увеличить, производительность труда при сокращении числа проходов, повысить качество обработанной поверхности и улучшить условия работы бульдозериста.

Рис. 8.33. Схема системы «Комбиплан-10» автоматического управления отвала бульдозера ДЗ-ПОА-1:

1 трубопровод слива в бак; 2. трубопровод подвода жидкости под давлением; 3 обратный клапан с дросселем; 4. трубопровод подачи жидкости под давлением; 5 датчик частоты вращения вала двигателя; 6. маятниковый датчик углового положения- 7. пульт управления; 8. блок перегрузки; 9. блок управления; 10. аккумуляторная батарея; 11. реверсивный электрозолотник; 12. дренажный трубопровод. Автоматическая стабилизация положения отвала бульдозера в продольной плоскости обеспечивается либо автономной системой управления, чувствительным элементом которой является датчик углового положения, либо копирнои системой, в которой опорной (задающей) плоскостью является луч лазера, а чувствительным элементом - фотоприёмное устройство.

Рис. 8.34. Бульдозеры с неповоротным отвалом

в)

Конструкция бульдозеров мало меняется со временем и основана на гусеничном тракторе, к которому прикреплен металлический отвал. Бульдозеры универсальны и имеют самый широкий спектр применения. Также бульдозеры хорошо зарекомендовали себя на земляных работах в гидротехническом и мелиоративном строительстве. Бульдозеры помогают перемещать большие объемы грунта на короткие расстояния.

Бульдозер-рыхлитель Т-75.01 (Т-800) промышленный гусеничный трактор тягового класса 75 с бульдозерным и рыхлительным оборудованием. Предназначен для разработки особо тяжелых мерзлых и скальных грунтов в горно-рудной промышленности, для выполнения больших объемов землеройных работ в дорожном строительстве и в других отраслях при различных климатических условиях. Исключает буро-взрывные работы при проведении вскрышных работ .

Рабочее оборудование (Рис. 8.34.) состоит из отвала 1, который присоединен к толкающим брусьям 2, и удерживается в вертикальном положении подкосами 3. Отвал с толкающими брусьями образуют П-образную конструкции, охватывающую трактор. Вся конструкция шарнирно крепится к пальцам закрепленным специальным образом на рамах гусеничных тележек трактора. Подъем и опускание отвала осуществляется при помощи гидроцилиндров 4.

Техническая характеристика двигателя.