Назначение, область применения и классификация бульдозеров

Бульдозером называется многоцелевая землеройно-транспортная машина цикличного действия, представляющая собой гусеничный или колесный трактор, тягач или другую самоходную машину с навешенным с помощью рамы или брусьев рабочим органом - отвалом.

Бульдозер предназначен для послойной разработки, перемещения на расстояние до 100 м и планировки грунта при выполнении земляных работ.

В дорожных войсках бульдозеры применяются при возведении насыпей высотой до 3 м; разработке выемок глубиной до 3 м; отрывке котлованов; перемещении, штабелировании и разравнивании грунта, гравия, щебня и других строительных материалов; засыпке воронок, ям, траншей, рвов; ликвидации невзрывных заграждений на дорогах; выполнении подготовительных работ; работе со скреперами в качестве толкача; дезактивации дорог путем срезания верхнего слоя зараженного грунта; выполнении вскрышных и зачистных работ в карьерах и очистке дорог от снега.

Бульдозеры могут работать в условиях умеренных температур ±40° С, а северного исполнения - до -60° С.

Широкое применение бульдозеров объясняется простотой их конструкций, высокой производительностью, возможностью универсального использования в разнообразных грунтовых и климатических условиях и относительно низкой стоимостью производства работ.

Промышленностью выпускаются бульдозеры различных типов. Они классифицируются по назначению, типу базовой машины (ходовой части), по номинальному тяговому усилию, типу механизма управления рабочим органом, по конструкции рабочего органа, по конструкции рабочего оборудования.

По назначению бульдозеры делятся на общего назначения и специальные.

Бульдозеры общего назначения используются для выполнения основных видов землеройно-транспортных и вспомогательных работ (послойное резание, набор и перемещение грунтов и материалов). Применяются в наиболее часто встречающихся средних грунтовых и климатических условиях. За средние грунтовые условия принимают супесчаные, суглинистые и глинистые грунты и их разновидности, легкие скальные породы типа трещиноватых сланцев, известняков, мергелей, а за наиболее часто встречающиеся климатические условия - условия умеренного климата с температурой от -40 до +40° С. Эти бульдозеры получили преимущественное распространение в дорожных войсках.

Специальные бульдозеры предназначены для выполнения отдельных видов работ (например, толкания скреперов, разравнивания кавальеров, подземной разработки материалов, работы на грунтах с пониженной несущей способностью), а также для выполнения работ в особых климатических условиях (например, при низких отрицательных температурах до –60° С, при тропической влажности и температурах до +60°С).

Для расширения области применения бульдозеры общего назначения специально снабжают дополнительным быстроустанавливаемым и съемным оборудованием: рыхлительными зубьями, откосниками, открылками, уширителями, удлинителями, лыжами, вилами, кусторезными наставками.

По типу базовой машины бульдозеры подразделяются на гусеничные и колесные.

Бульдозеры на гусеничном ходу имеют хорошую проходимость и надежность работы в самых тяжелых условиях. Существенным недостатком таких бульдозеров с точки зрения использования их на военно-дорожных работах является малая транспортная скорость, обычно не превышающая 10-12 км/ч.

Бульдозеры на базе мощных колесных тягачей обладают высокой производительностью и большим сроком службы ходовой части по сравнению с гусеничными. Однако проходимость таких машин и тяговые усилия значительно ниже, чем у гусеничных, что является существенным недостатком.

По номинальному тяговому усилию бульдозеры подразделяются: бульдозеры сверхтяжелые - с номинальным тяговым усилием свыше 30 тс (мощность двигателя более 290 кВт); тяжелые - от 20 до 30 тс (100-290 кВт); средние - от 13,5 до 20 тс (50-100 кВт); легкие - от,2,5 до 13,5 тс (20-50 кВт); малогабаритные - менее 2,5 тс (менее 20 кВт).

Тяжелые и сверхтяжелые бульдозеры применяют для выполнения земляных работ больших объемов, а также в районах со сложными климатическими и грунтовыми условиями; легкие и средние - для небольших объемов работ в более легких грунтах.

По типу механизма управления рабочим органом бульдозеры подразделяются на бульдозеры с канатно-блочным управлением и с гидравлическим управлением.

У бульдозеров с канатно-блочным управлением работой отвала управляют с помощью однобарабанной фрикционной нереверсивной лебедки, приводимой в действие от вала отбора мощности трактора.

При канатно-блочной системе управления заглубление рабочего органа в грунт происходит под действием собственной силы тяжести, для чего он должен иметь достаточную массу.

У бульдозеров с гидравлическим управлением отвал заглубляется в грунт принудительно, под действием усилий, развиваемых гидроцилиндрами. Это позволяет снизить массу отвала, облегчить условия работы машины, уменьшить затраты времени на набор грунта и повысить производительность. В настоящее время выпускаются в основном бульдозеры с гидравлическим управлением.

По конструкции рабочего органа бульдозеры бывают с неповоротным отвалом (рис. 3.1) и с поворотным отвалом (рис. 3.2).

Рис. 3.1. Гусеничный бульдозер с неповоротным отвалом:

1 - отвал; 2 - несущая рамка; 3 - гидроцилиндр подъема-опускания отвала;

4 - гидравлические трубопроводы; 5 - подрамник; 6 - поперечная балка; 7 - толкающий брус; 8 - базовый трактор; 9 – нож

Неповоротный отвал бывает с жесткими и шарнирными толкающими брусьями, которые шарнирно устанавливаются на поперечные балки, болтами прикрепленной к раме трактора. Спереди к ней так же прикреплен подрамник, к которому шарнирно через несущую рамку подвешены гидроцилиндры двойного действия.

Неповоротный отвал бульдозера установлен перпендикулярно продольной оси машины и не может поворачиваться в плане.

Бульдозеры с поворотным отвалом отличаются от бульдозера с неповоротным отвалом тем, что на базовый трактор на шарнирах крепят охватывающую раму. Впереди рамы приварена шаровая опора, на которой установлен отвал, поворачивающийся налево или направо по ходу движения машины.

Рис. 3.2. Гусеничный бульдозер с поворотным отвалом:

1 - отвал; 2 – толкатель с откосом; 3 - рама; 4 - гидроцилиндр;

5 – базовый трактор; 6 - шарнир; 7, 8 - ножи

Поворотный (универсальный) отвал бульдозера можно устанавливать под углом ±30° к продольной оси машины или перпендикулярно к ней.

Отвалы бульдозеров всех типов могут быть снабжены механизмом перекоса в поперечной плоскости с помощью гидравлического раскоса, позволяющего регулировать перекос в пределах 6-11° для облегчения разработки тяжелых грунтов; механизмом для регулирования угла резания в результате поворота (наклона) отвала вперед или назад (вокруг горизонтальной оси) с помощью винтовых и гидравлических раскосов, позволяющих регулировать угол резания в пределах 5-6°.

По конструкции рабочего оборудованиягусеничные бульдозеры делятся на четыре типа (рис. 3.3).

I тип (рис. 3.3, а) - бульдозеры с неповоротным отвалом. Применяются для разработки и перемещения грунта, для устройства выемок, возведения насыпей и т. д.

II тип (рис. 3.3, б) - бульдозеры с неповоротным отвалом с гидрофицированным перекосом отвала. Предназначены для тех же работ на грунтах повышенной плотности. Могут применяться также для нарезки террас на косогорах и кюветов.

III тип (рис. 3.3, в) - бульдозеры с неповоротным отвалом с гидрофицированным перекосом и винтовым раскосом для наклона отвала. Предназначены для тех же работ, но на более связных грунтах.

IV тип (рис. 3.3, г) - бульдозеры с поворотным (универсальным) отвалом. Применяются для планировочных работ и обратной засыпки траншей, котлованов, очистки дорог и территорий от снега.

а б

		винтовой раскос

в г

Рис. 3.3. Конструкции рабочего оборудования

Бульдозеры на базе гусеничных тракторов класса 10 тс и выше изготавливаются с применением нехладоломких и низколегированных сталей. Бульдозеры с универсальным отвалом производятся только на базе тракторов 4 и 10. Все бульдозеры, используемые в дорожных войсках, имеют гидравлическое управление. Особенности бульдозеров в большей степени обусловлены различиями в конструкции базовых тракторов. Их параметры нормированы. Наиболее распространены бульдозеры с неповоротным отвалом, с поворотным отвалом, бульдозеры-рыхлители, бульдозеры-толкачи.

Бульдозер с неповоротным отвалом монтируется на базовом гусеничном тракторе. В качестве базовой машины может быть использован колесный трактор, тягач или специальное шасси. Двигатель трактора через муфту сцепления или гидротрансформатор приводит в действие коробку передач и задний мост. Звездочки передают вращение от двигателя гусеницам.

Кабина размещается преимущественно в задней («Беларусь», ДТ-75, Т-130M, Т-180Г) или в средней (ДЭТ-250М) части, а также впереди машины со стороны бульдозерного оборудования (Т-330).

В рамах гусеничных тележек приварены шарниры, на которые установлены толкающие брусья прямоугольного сечения. На другом конце брусьев предусмотрены универсальные шарниры, к которым прикреплен бульдозерный отвал.

В зависимости от назначения и характера работы применяются отвалы различной конструкции (рис. 3.4).

а б в

г д

Рис. 3.4. Конструкции отвалов:

а – прямой; б - полусферический; в – сферический;

г – универсальный (путеукладчик); д – короткий толкающий (с амортизатором)

Прямой отвал не изменяется по ширине. Боковые части полусферического отвала установлены под небольшим углом к лобовой поверхности. Сферический отвал состоит из трех примерно равных частей, установленных одна к другой под углом около 15⁰. Короткий усиленный отвал оборудован амортизаторами для уменьшения ударных нагрузок при толкании скрепера. Универсальный отвал состоит из двух шарнирно сочлененных 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 распространены значительно меньше.

Для сохранения определенного положения отвала и резания грунта с минимальными затратами мощности отвал удерживается с одной стороны гидрораскосом, с другой жестким или винтовым раскосом. С помощью гидрораскоса отвал перекашивается в поперечной плоскости.

Гидроцилиндрами подъема-опускания отвал устанавливается в нижнее, рабочее, транспортное и промежуточное положения. Гидроцилиндрами подъема-опускания и гидрораскосом управляют с помощью гидросистемы трактора, состоящей из гидронасоса, гидрораспределителя, масляного бака с системами очистки жидкости и гидролиний.

Бульдозер с поворотным отвалом отличается от бульдозера с неповоротным отвалом тем, что на базовый трактор на упряжных шарнирах крепится охватывающая рама. Впереди рамы приварена шарнирная опора, на которой установлен отвал, поворачивающийся налево или направо по ходу движения машины. По краям отвала располагаются толкатели, предназначенные для крепления его к охватывающей раме. Переставляя вручную толкатели в кронштейнах на раме, отвал устанавливают в правое, среднее или левое положение по ходу машины. При боковых положениях отвала можно засыпать траншеи или убирать снег.

Бульдозер-рыхлитель кроме бульдозерного имеет также рыхлительное оборудование в виде навешенного сзади трактора гидравлического однозубого или многозубого рыхлителя.

Бульдозер-толкач оборудуется коротким неповоротным отвалом, у которого вместо гидрораскоса и жесткого раскоса установлены два амортизатора с резинометаллическими элементами. Для усиления отвала в средней его части в зоне контакта с буфером скрепера наварен дополнительный стальной лист по профилю отвала.

Гидроцилиндры подъема-опускания действуют примерно на режущую кромку ножей и расположены таким образом, что исключается возникновение излишних скручивающих нагрузок на отвал.

Соединение отвала с боковыми кронштейнами толкающих брусьев выполнено в виде взаимно перпендикулярных пальцев, образующих универсальные шарниры. Оси пальцев, устанавливаемых в проушинах отвала, совпадают с осями основных проушин толкающих брусьев. Их положение можно регулировать упорными шайбами.

Гидроцилиндр перекоса установлен на сферических шарнирах с левой стороны. Он имеет гидрозамок с двумя запорно-регулирующими элементами, пропускающими рабочую жидкость в обоих направлениях.

Автоматическая система управления обеспечивает управление подъемом, опусканием и перекосом отвала и может работать в копирном режиме стабилизации положения отвала на высоте относительно плоскости, создаваемой сканирующим или круговым движением лазерного излучателя, или в автономном режиме стабилизации положения отвала по высоте и управления перекосом отвала по сигналам датчиков угловых положений, установленных на машине.