Бульдозерное оборудование

Введение.

Повышение эффективности  строительно-дорожной техники обеспечивается путем улучшения качества изготовления, надежности и технического уровня машин, обеспечения комфорта и безопасной работы машинистов-операторов в любых климатических условиях. Ряды и комплексы машин для комплексной механизации работ создаются с увязкой машин между собой по производительности и эффективности с учетом перспективной технологии строительства, добычи полезных ископаемых и максимального исключения ручного труда. При этом создаются высокоэффективные машины повышенной единичной мощности, особенно для работы при низких температурах, и легкие малогабаритные — для снижения доли и исключения ручного труда. Совершенствование парка машин обеспечивается путем повышения средних удельных показателей, гидрофикации и автоматизации управления.

Особое место  при механизации земляных работ  занимают бульдозеры и рыхлители. Несмотря на быстрое развитие новых методов разработки грунтов и специализированных машин, механический способ их разрушения, копания и перемещения бульдозерами в ближайшем будущем останется наиболее эффективным в большинстве эксплуатационных условий, что объясняется относительной простотой конструкции бульдозеров, широкой сферой и универсальностью применения, высокой производительностью и низкой стоимостью единицы продукции.

Помимо общих  тенденции развития строительно-дорожных машин при создании и совершенствовании бульдозеров учитывают специфические особенности их применения и эксплуатации. В частности, с целью расширения области применения при различных климатических и грунтовых условиях широко применяют их различные исполнения (тропическое, умеренное и северное) и модификации (для подземных, подводных, горных работ и др.). С помощью сменного дополнительного оборудования— уширителей, откосников, открылков, наставок и др. у бульдозеров— существенно повышается их использование по времени и расширяется область применения. Этому же способствует использование для различных грунтовых условий и скальных пород прямого, полусферического, угольного и других типов бульдозерных отвалов.

Гидрофикация  подъема-опускания, перекоса, наклона, поворота в плане отвалов бульдозеров, обеспечивает максимальное приспособление рабочих органов бульдозеров к условиям выполняемой работы, что существенно повышает эффективность машин. Этому же способствует улучшение параметров рабочих органов и оборудования, а также автоматизация управления машинами.

В последнее  время с целью облегчения эксплуатации и удешевления производства широко используют единые, конструктивно подобные решения навесного оборудования во всех типоразмерных рядах бульдозеров, создают семейства машин в смежных типоразмерах. Типизированные конструкции бульдозеров включают такие узлы, как наружные толкающие брусья, отвалы с козырьками и без них, передние гидроцилиндры подъема-опускания без рычажных систем.

Для режущих  элементов и металлоконструкций все большее применение находят легированные и низколегированные стали повышенной прочности. Технологичность, ремонтопригодность, снижение потерь времени на техническое обслуживание являются основными факторами создания новых конструкции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Обзор существующих  конструкций.

В зависимости  от мощности и конструкции бульдозеры могут работать на различных грунтах: от болотистых и песчаных до разборных, взорванных или разрыхленных пород и руд. Экономически выгодная дальность перемещения грунта бульдозером зависит от класса базового трактора, вида и прочности грунта и эксплуатационных условий. Обычно она не превышает 60м.

При возможности  перекоса отвала и достаточном тяговом усилии бульдозерами с неповоротным отвалом можно разрабатывать до 70% всех видов грунтов, включая мерзлые и горные породы, для которых обычно требуется предварительное рыхление. Бульдозеры с поворотным отвалом имеют ограниченную область применения. Их в основном используют для нарезки террас на косогорах, засыпки траншей поперечными ходами и прокладки пионерных дорог. При этом повернутый в плане отвал дает некоторые преимущества. Положение центра давления базовых тракторов не позволяет использовать отвал, повернутый в плане на угол менее 60° от продольной оси. В связи с этим непрерывный сход грунта в сторону не обеспечивается и поэтому работа непрерывными продольными ходами практически не дает эффекта. До 90—95% времени такие бульдозеры работают с прямой установкой отвала.

Бульдозеры  классифицируют по назначению, номинальному тяговому усилию и различным конструктивным признакам[2].

По назначению различают бульдозеры общего назначения и специальные.

Бульдозеры  общего назначения выполняют копание и разработку грунтов, пород и материалов в средних грунтовых (супесчаные, суглинистые и глинистые грунты, трещиноватые сланцы, легкие известняки, мергели и т. п.) и умеренных климатических условиях с температурой окружающего воздуха от —40 до +40° С. Чаще всего их снабжают неповоротным в горизонтальной плоскости отвалом. Поворотным отвалом оборудуют в основном легкие и малогабаритные тракторы.

Специальные бульдозеры предназначены для выполнения таких работ, как прокладка путей и пионерных дорог, сгребание торфа, разравнивание кавальеров, подземная или подводная разработка материалов, разработка легких материалов типа угля и др., а также для работы в особых климатических и эксплуатационных условиях (при низких отрицательных температурах до —60°С, тропической влажности и температуре до +60° С, в сухом и жарком климате пустынь, в опасных и загазованных местах, на грунтах с пониженной несущей способностью и т. д.). На специальных бульдозерах используют отвалы различных типов, соответствующих их назначению. Некоторые отвалы позволяют экономически выгодно работать при дальности перемещения более 100 м[1].

По номинальному тяговому усилию бульдозеры подразделяют на сверхтяжелые — с номинальным тяговым усилием более 300 кН, тяжелые—200—300 кН, средние—135—200 кН, легкие—25—135 кН и очень легкие — менее 25 кН. Номинальное тяговое усилие зависит от массы базового трактора[1].

По конструктивным признакам бульдозеры классифицируют по типу ходовой части, рабочих органов, рам и управлению.

По ходовой  части различают бульдозеры гусеничные и колесные. Последние применяют редко.

а — неповоротный; б — поворотный; в — полусферический; г — универсальный (путепрокладочный); д — с амортизаторами (для толкания скреперов); е — сферический                          Рисунок 1. Схемы основных типов отвалов бульдозеров:

По типу рабочего органа (рисунок 1) различают бульдозеры:

с неповоротным отвалом (обычно их называют просто бульдозерами или бульдозерами с прямым отвалом), который установлен перпендикулярно продольной оси машины и не может поворачиваться в плане;

с неповоротным полусферическим отвалом, боковые  части которого установлены под небольшим углом к лобовой поверхности;

с неповоротным сферическим отвалом, состоящим  из трех примерно равных частей, установленных одна к другой под углом около 15°;

с неповоротным усиленным отвалом, оборудованным  амортизаторами для уменьшения ударных нагрузок при толкании скреперов;

с поворотным отвалом, устанавливаемым в горизонтальной плоскости под углом в обе стороны от продольной оси машины или перпендикулярно к ней;

универсальные (или путепрокладчики) с шарнирно сочлененным отвалом из двух половин, которые по отдельности или вместе можно устанавливать в горизонтальной плоскости под углом к продольной оси машины или перпендикулярно к ней.

Существуют  также отвалы других типов, используемые для специфических работ, но они распространенны значительно меньше. Например, известны отвалы с челюстным гидроуправляемым захватом для перемещения сыпучих материалов на большие расстояния или под водой; с двумя отвальными поверхностями для работы передним и задним ходом; с отвальной поверхностью в сторону машины для работы от стенки; переворачиваемые для работы на себя и от себя; с встроенными по краям гидроуправляемыми зубьями для работы в лесных и других тяжелых условиях; с отбойным брусом сверху, колуном и заостренным ножом для расчистки местности от деревьев и кустарника; с удлиненной отвальной поверхностью для перемещения угля и других сыпучих материалов. Бульдозеры на базе двух соединенных между собой рычажной системой гусеничных тракторов с одним общим отвалом не получили распространения вследствие малой проходимости и недостаточных универсальности и маневренности.

Наиболее  распространенны в настоящее  время бульдозеры с полусферическим неповоротным отвалом и механизмом перекоса.

По типу рамы различают бульдозеры с охватывающей и внутренней рамой. Внутреннюю раму используют для бульдозеров-толкачей, жесткость которых должна быть повышенной.

По типу механизма  управления различают бульдозеры с гидравлическим и канатно-блочным управлением. Управление последнего типа в настоящее время почти не используют. Автоматизированное управление бульдозерами применяют в основном на планировочных работах.

С целью расширения области применения бульдозеры снабжают дополнительным быстросъемным оборудованием: рыхлительными зубьями, откосниками, открылками, уширителями, удлинителями, канавными наставками, лыжами, вилами и т. д. (рисунок

 

 

2).

1 — жестко  закрепляемые или гидроуправляемые  уширители; 2 — открылки: 3 — удлинители; 4 — передние и задние рыхлительные зубья; 5 — кирка для взламывания асфальтобетонных покрытий; 6 — ножи для мерзлых грунтов; 7— кусторезная наставка; 8 — жестко закрепляемая канавная наставка или гидроуправляемый выступающий нож; 9 — откосник с жестким креплением или гидроуправляемый откосник-планировщик; 10 — передние и задние лыжи; 11 — отвальная приставка для работы от стенки; 12 — грузовые вилы; 13 — подъемный крюк .

Рисунок  2. Схемы основных видов дополнительного  сменного оборудования к бульдозерам с неповоротным отвалом.

 

В определенных условиях наиболее эффективны открылки, удлинители и уширители.

Гидроуправляемые  уширители, которые можно из кабины устанавливать под любым углом к отвалу, начиная от перпендикулярного положения (как у открылков) и кончая нерабочим положением, когда они повернуты назад и почти не выходят за габариты отвала, эффективны почти в любых условиях, исключая работы на тяжелых разрыхленных скальных породах.

Наиболее  широкую область применения имеют  бульдозеры с неповоротным отвалом полусферического типа, которые обеспечивают высокие удельные показатели по тяге и заглублению при работах на высокосвязных грунтах. Использование гидравлически управляемого из кабины механизма перекоса отвала обеспечивает повышение этих показателей.

Бульдозеры  выпускают на базе гусеничных тракторов  классов 3, 4, 10, 15 и 25. Наиболее широко используются бульдозеры с неповоротным отвалом на базе тракторов классов 3 и 10. Бульдозеры на базе тракторов класса 10 и выше приспособлены для работы в умеренном климате и при низких отрицательных температурах. Бульдозеры с поворотным отвалом производят только на базе тракторов класса 4 и 10. Все бульдозеры имеют гидравлическое управление. Особенности бульдозеров в большой степени обусловлены различием в конструкции базовых тракторов[3].

Бульдозер ДЗ-101 унифицирован с бульдозером ДЗ-54. Он имеет гидрофицированный механизм перекоса, управляемый из кабины. Для исключения внутренних напряжений отвала при его перекосе вследствие возможных деформации конструкция шарнирных соединений этого бульдозера отличается от конструкции соединений бульдозера ДЗ-54     (рисунок 3).

*    1

 

а—ДЗ-101 и  ДЗ-101А; б—ДЗ-110; в—ДЗ-110А и ДЗ-118 (у  последней модели гидроцилиндр перекоса расположен справа); г—ДЗ-35Б; 1 — толкающий брус; 2—пальцевый шарнир; 3— отвал; 4—винтовой раскос; 5 — пальцевое соединение; 6—винт; 7 — упорная шайба: 8— гидроцилиндр перекоса; 9 — шаровая опора со сферической втулкой; 10 — сферический шарнир или шарнир со сферической втулкой; 11 — шарнир с двумя взаимно перпендикулярными пальцами; 12—направляющая скоба на отвале; 13— опорная шайба; 14 — винт с головкой; 15 — кронштейн бруса со втулкой; 16 — палец; 17 — растяжка; 18 — шаровая опора.

Рисунок 3. Схемы гидравлических механизмов перекоса отвалов бульдозеров.

 

Так, толкающие  брусья сзади снабжены шаровыми опорами (со сферическими втулками), с помощью которьгх они соединены с трактором, а спереди — пальцевыми шарнирами, расположенными сносно с пальцами винтовых соединений. Отвал сверху с одной стороны поддерживается винтовым раскосом, а с другой — гидроцилиндром перекоса, также имеющим пальцевые шарниры со сферическими втулками. С помощью упорных шайб и гайки на конце винта зазор в пальцевом соединений можно регулировать. Управление гидроцилиндром перекоса осуществляется с помощью отдельной секции распределителя гидросистемы трактора. Винтовой раскос используется для изменения угла резания отвала. Бульдозер ДЗ-101 А дополнительно снабжен гидроцилиндром изменения угла резания, который установлен в верхней части отвала и через двуплечие рычаги и тяги может наклонять отвал вперед и назад независимо от механизма перекоса. Верхние концы винтового раскоса и гидроцилиндр перекоса этого бульдозера шарнирно соединены с двуплечими рычагами, которые при перекосе отвала действуют как жесткие элементы.

Бульдозер ДЗ-54, снятый с производства, но еще широко эксплуатируемый, является базой унификации бульдозеров такого типа на гусеничных тракторах класса 10[2].

Отвал этого  бульдозера имеет криволинейный  лобовой лист с козырьком и прямыми частями вверху и внизу, нижнюю и верхнюю коробки жесткости с тыльной стороны, боковины с накладками и проушины для соединения с толкающими брусьями, раскосами и гидроцилиндрами. Боковые ножи—литые, средние—из проката. Толкающие брусья спереди имеют проушины для соединения с отвалом, а сзади—литые пальцевые или шаровые опоры для присоединения к опорным цапфам на гусеничных тележках. Впереди к каждому брусу приварен боковой кронштейн с резьбовой проушиной, входящей в кронштейн на отвале. Сверху на брусьях приварены проушины для винтовых раскосов, с помощью которых осуществляется перекос отвала и изменение его угла резания. Для фиксации используется болт или пружина