6.Бульдозеры

Бульдозером называется землеройная машина, состоящая из базового тягача и бульдозерного (навесного) оборудования, предназначенная для резания и перемещения грунта, а также для планировки разрабатываемой поверхности.

Бульдозеры выполняют следующие работы: разработку и перемещение грунтов, планировку участков, разравнивание грунта, отсыпаемого другими машинами; возведение насыпей и разработку грунта, отсыпаемого другими машинами; возведение насыпей и разработку выемок при сооружении автомобильных и железных дорог, при устройстве каналов и пр.; засыпку рвов, каналов, водопроводных, канализационных и других траншей; обслуживание складов песка, щебня, камня и т. п.; расчистку территорий от снега, камней, пней, деревьев, строительного мусора; толкание скреперов в процессе их загрузки.Для большинства современных гусеничных бульдозеров экономически выгодная дальность перемещений грунта в настоящее время не превышает 60—80 м, для колесных она 100—150 м.

Бульдозеры классифицируют: – по назначению — на бульдозеры общего назначения, приспособленные для работ в различных грунтовых условиях и при умеренной температуре (от —40°С до +40°С), и на бульдозеры специального назначения, предназначенные для выполнения специальных работ в карьерах и т. п. при температурах от—60° С до+60° С; – по типу движетеля базовой машины — на гусеничные и колесные; – по продольной оси базовой машины, поворотные отвалы под углом до 60° в плане (в обе стороны) продольной оси машины и до 10—12° к вертикальной оси.

Поворотный отвал присоединяется к раме шаровой пятой и двумя штангами, с помощью которых можно изменять угол установки отвала в двух плоскостях относительно толкающей рамы.Бульдозеры, имеющие неповоротный отвал, перемещают грунт только вперед перед отвалом, в то время как универсальные (с поворотным отвалом) могут перемещать грунт как перед собой, так и в обе стороны, что позволяет засыпать траншеи и разрабатывать уступы.

Разрабатываемый грунт разрыхляется и отбрасывается с отвала потоком газов, образующихся при сгорании в специальной камере рабочей смеси — бензина (или дизельного топлива) и воздуха. Бульдозер со взрывной камерой в грунтах средней крепости развивает производительность в 20 раз большую по сравнению с обычными бульдозерами.

Чем меньше угол резания у, тем меньше энергоемкость процесса резания грунта. Однако угол резания у нельзя устанавливать меньше 50°, так как для нормальной работы отвала обязательно, чтобы задний угол был не меньше 30°. Такая величина заднего угла необходима потому, что при работе бульдозера на поверхности с резко меняющимися уклонами, отвал может опереться на тыльную часть. При заднем угле меньше 50° получается незначительный угол заострения, что влияет на прочность режущей части ножа. Угол наклона отвала определяет форму призмы волочения. При малом угле наклона отвала грунт может пересыпаться через отвал, так как во многих случаях призма волочения будет выше отвала. С увеличением этого угла ухудшаются условия движения грунта вверх по отвалу, увеличивается прилипание и повышается общая энергоемкость. Угол установки козырька влияет на формирование стружки грунта в верхней части, а также на объем призмы волочения: он принимается равным 90—100°.

Высота отвала с козырьком определяет объем призмы набираемого на отвал грунта. Длину неповоротного отвала (не менее 50 мм с каждой стороны) назначают с учетом перекрытия габарита базовой машины по ширине или наиболее выступающих в стороны элементов толкающей рамы. Длину поворотного отвала (не менее 50 мм с каждой стороны) выбирают из расчета перекрытия габарита по ширине базовой машины или толкающей рамы при максимально повернутом в плане отвале. Высота прямого участка отвала а обычно равна высоте ножа, и этот участок оказывает значительное влияние на формирование стружки.

На увеличении производительности бульдозеров существенно сказывается применение открылков, которые крепятся тягами или управляются гидроцилиндрами из кабины машиниста. С целью сокращения потерь грунта следует транспортировать его по одному и тому же следу, что способствует образованию по бокам валиков, предохраняющих от потери грунта при последующих проходах бульдозера.

Перемещение грунта в траншее также увеличивает производительность бульдозера, так как потери грунта с призмы волочения при этом незначительны. При спаренной работе бульдозеров за счет увеличения призмы волочения производительность бульдозеров увеличивается на 20%. Расстояние между краями двух отвалов составляет 20—25 мм.

Схема работы бульдозеров определяется характером возводимого сооружения, взаимным расположением мест разработки и отсыпки грунта, а также местными условиями. Наиболее употребительной и распространенной схемой разработки грунта является челночная.

Основные виды работ, выполняемые бульдозером: валка деревьев; снятие растительного слоя и укладка его в валик; перемещение грунта в насыпь из боковых резервов; перемещение грунта в насыпь из выемки; срезание откосов глубоких выемок; устройство каналов; засыпка траншей (труб); разравнивание грунта в насыпи; устройство съездов на крупных спусках, засыпка ям и оврагов; устройство полувыемки-полунасыпи на косогорах; планировка дна резерва; планировка площадки; планировка откоса насыпи планировщиком.

Рабочий процесс бульдозеров характеризуется периодическим повторением последовательных технологических операций копания. Величина сопротивлений, преодолеваемых машиной, изменяется в широком диапазоне. Копание грунта является самым напряженным циклом, где наблюдаются резкие колебания нагрузки. Ручное управление бульдозерами связано с большим напряжением машиниста, так как число переключений рукояток в час может достигать 1.500—1800, а усилие на каждое переключение составляет в среднем 147,15 Н. Повышение производительности бульдозеров и облегчение условий труда машиниста могут быть достигнуты благодаря автоматизации управления машинами. Основными видами автоматического управления бульдозерами являются: кнопочное управление рычагами переключения; автоматическое регулирование режима резания грунта.

За последние годы широкое применение при автоматическом регулировании работы бульдозера находит комплекс аппаратуры «Автоплан-П».

Рис. 6.1. Схема системы автоматического управления отвалом бульдозера ДЗ-54 «Автоплан»: 1 — трубопровод слива в бак; 2 — трубопроводы подвода жидкости под давление; 3 — обратный клапан с дросселем; 4 — трубопровод подачи жидкости под давлением; 5 — датчик числа оборотов двигателя тахогенератор); 6 — маятниковый датчик углового положения; 7 — пульт управления; 5 — блок перегрузки; 9 — блок управления; 10 — аккумулятор; 11 — реверсивный электрозолотник; 12— дренажный трубопровод

Тахогенератор устанавливают на двигателе, и при снижении числа оборотов двигателя до номинального в блок управления поступает сигнал о перегрузке, после чего отвал бульдозера автоматически выглубляется на некоторую высоту. Датчик ДУП-Р является датчиком углового положения и устанавливается или на толкающем брусе или на отвале. Основным узлом в датчике углового перемещения является маятник, который при изменении положения отвала дает сигнал в обмотку потенциометра. Блок управления типа БУП-1, как правило, устанавливают в кабине машиниста и с помощью одной рукоятки задают уклон, а с помощью другой заглубляют рабочий орган. Команду на рабочие гидроцилиндры выдает золотник. Электрозолотник типа ЗСУ-5 управляется электромагнитами, которые переключают плунжер золотника-пилота, открывая тем самым магистраль маслопровода к рабочим гидроцилиндрам. На рис. 6.1 представлена система автоматического управления «Автоплан», который обеспечивает высокое качество работ, а также обеспечивает автоматический контроль режима двигателя по числу оборотов. Автоматическая система управления включает: маятниковый датчик углового положения, установленный на толкающих брусьях вблизи опорного шарнира, датчик числа оборотов двигателя; пульт управления, блок перегрузки, блок управления, аккамуляторы, реверсивные золотники, обратный клапан с дросселем. На пульте управления угол наклона толкающего бруса определяет положение режущей кромки ножей на уровне опорной поверхности гусениц. Маятниковый датчик подает электрический сигнал в блок управления, после чего ток поступает в соответствующий электрозолотник, соленоид которого перемещает его в нужное положение и обеспечивает подачу рабочей жидкости в соответствующую полость гидроцилиндра.