Устройство, технические характеристики и работа бульдозеров

Бульдозер состоит из базового трактора, рабочего оборудования, съемных дополнительных рабочих органов.

К рабочему оборудованиюотносятся отвал, толкающая рама, система управления отвалом.

Отвал представляет собой сварную конструкцию, состоящую из лобового листа, изогнутого в средней части, а в нижней части прямого. В нижней части лобового листа приваривается балка, внизу задняя стенка. К балке с левой и правой стороны привариваются ребра и швеллеры. В свою очередь швеллеры и задняя стенка соединены накладками. В средней части отвала, по центру привариваются ребра и швеллеры. Все это создает коробку жесткости, которая в нижней части усиливается диафрагмой и полосой. Коробка жесткости кроме усиления служит для защиты резьбы болтов крепления средних ножей. Верхняя часть отвала усилена козырьком. Для увеличения жесткости к торцам лобового листа к верхней и нижней коробке жесткости приварены боковины с накладками. С тыльной стороны отвала привариваются четыре проушины для присоединения толкателей и раскосов.

С тыльной стороны отвала в нижней части к задней стенке приварены опоры и основания, в которых имеются резьбовые отверстия для крепления сферических крышек соединения с шаровой головкой толкающей рамы.

Толкающая рама предназначена для передачи усилия от базовой машины к отвалу. Она представляет собой жесткую сварную конструкцию из двух полурам коробчатого сечения, охватывающую трактор с обеих сторон. В передней части вварена литая втулка (гнездо), в которой крепится шаровая головка, служащая для соединения рамы с отвалом. С верхней стороны рамы приварены проушины для соединения рамы с головками штоков гидроцилиндров трактора, а также для соединения кронштейнов (по три на каждой полураме) для крепления шаровых пальцев толкателей. К задним торцам рамы приварены шаровые опоры для соединения с опорами, установленными на тракторе.

Система управления отвалом состоит из толкателей, винтовых раскосов, раскосов растяжки.

Толкатели расположены с правой и левой сторон отвала и служат для крепления к толкающей раме. Они выполнены в виде брусьев коробчатого сечения, сваренных из уголков.

С одного конца бруса приварена гайка, в которую ввинчивается винт толкателя и фиксируется стяжным болтом с гайкой. Винт толкателя через крестовину соединяется с проушиной на отвале. С другого конца бруса приварена шаровая опора, в которую вставляется шаровой палец и фиксируется крышкой с двумя болтами. Между опорой и крышкой ставятся прокладки, число которых меняется при износе шаровой поверхности. Сверху на брус толкателя привариваются проушины для крепления винтового раскоса.

Винтовые раскосыпредназначены для изменения угла резания и для установки поперечного перекоса.

Растяжка используется для удержания отвала от падения при изменении его положения в плане. Растяжка серьгой соединяется с верхней частью отвала через серьгу на отвале и серьгой с проушиной на раме. Вращением винтовой растяжки шаровые пальцы толкателей выводятся из кронштейнов, приваренных на толкающей раме, и отвал устанавливается в нужное положение.

Рассмотрим устройство рабочего оборудования бульдозеров, имеющихся в штате дорожных войск, с неповоротным отвалом типа III и поворотным отвалом типа IV.

Рис. 3.5. Рабочее оборудование бульдозера с неповоротным отвалом

и гидроперекосом:

1 – нож; 2 – щека; 3 – козырек; 4 – пояс жесткости; 5, 16 – кронштейны;

6 – винтовой раскос; 7 – рукоятка; 8 – механизм компенсации перекоса;

9, 12 – толкающие брусья; 10 – упряжной шарнир; 11 – гидроперекос;

13 – крестовина; 14, 18, 19 – пальцы; 15 – отвал; 17 – серьга;

20 – втулка; 21 – полусфера; 22 – крепежный болт; 23 - прокладки

Рабочее оборудование бульдозера с неповоротным отвалом и гидроперекосом (рис. 3.5) состоит из отвала 15, двух толкающих брусьев 9 и 12, гидроперекоса 11, винтового раскоса 6, механизма компенсации (подкоса) 8 и двух упряжных шарниров 10, которыми оборудование крепят к рамам гусеничных тележек базового трактора. Шарнир представляет собой крестовину 13, к которой на двух взаимно перпендикулярных пальцах 14 шарнирно установлены отвал 15 и толкающие брусья 9 и 12. Шарниры позволяют толкающим брусьям поворачиваться в вертикальной и горизонтальной плоскостях при перекосе отвала.

Отвал 15 представляет собой лобовой лист криволинейного профиля, обеспечивающего минимальную энергоемкость копания и снижающего залипание грунта. Сзади по всей длине листа приварены верхний и нижний пояса жесткости 4, а также соединительный лист, в результате чего образуется объемная металлоконструкция. Торцы отвала закрыты боковыми щеками 2, к которым приварены вертикальные ножи со скошенной режущей кромкой. Сзади приварены кронштейны 5. В зоне установки ножей боковая щека усилена накладкой. Нижняя часть лобового листа образует подножевую плиту, которая сзади отвала подперта рядом продольных приваренных косынок. На подножевую плиту с помощью болтов с потайными головками, гаек и пружинных шайб установлены два средних и два литых боковых ножа 1.

Толкающие брусья 9 и 12 служат для передачи тягового усилия от трактора к отвалу, они имеют коробчатое сечение и сварены из уголков. К передним торцам брусьев приварены литые проушины для крепления через крестовины к отвалу, сзади – полусферы 21 опоры упряжных шарниров.

Гидроперекос 11 и винтовой жесткий раскос 6, которые установлены в плоскостях соответственно левого и правого толкающих брусьев, удерживают отвал в рабочем положении. Одна сторона раскосов прикреплена к толкающим брусьям, другая – к отвалу с помощью двух пальцев. Гидрораскос 11 осуществляет перекос отвала в поперечной плоскости и представляет собой гидроцилиндр двойного действия, который включен в гидросистему трактора с помощью шлангов и трубопроводов. При выдвижении штока гидрораскоса бульдозерный отвал поворачивается в поперечной плоскости направо по ходу машины (по часовой стрелке) на угол до 12⁰; при втягивании его – налево на тот же угол. Гидроперекос состоит из гидроцилиндра, гидрозамка, защищенного кожухом, и штуцеров для подсоединения к гидросистеме базового трактора.

Винтовой раскос служит для механического изменения угла резания ножей в диапазоне ±10⁰ от среднего угла установки, равного 55⁰, и выравнивания отвала в прямое положение после сборки. Раскос представляет собой трубу, с одной стороны которой выполнено резьбовое отверстие, а с другой – вставлена свободно вращающаяся проушина с шестигранником, фиксируемым от свободного проворачивания пружинным стопором. В резьбовую часть трубы ввернут винт с головкой, в отверстие которой запрессован шарнирный подшипник. Поверхности трения винта и проушины смазываются с помощью масленок. При навинчивании трубы на винт с помощью рукоятки, установленной в патрубок, уменьшают угол резания отвала. Повышая межцентровое расстояние раскоса, соответственно увеличивают угол резания, при разработке тяжелых и липких материалов - уменьшают.

Механизм компенсации 8 (см. рис. 3.5) представляет собой цилиндрическую тягу с проушинами, которая одной стороной шарнирно связана с правым толкающим брусом 9, другой – с поперечным шарниром, размещенным в зоне продольной оси на кронштейне левого толкающего бруса 12. В кронштейне установлен палец 18 с резьбовым концом. Палец с помощью серьги 17 шарнирно связан с отвалом 15. Механизм компенсации обеспечивает устойчивость отвала в горизонтальной плоскости и позволяет передавать поперечные нагрузки равномерно двум толкающим брусьям. Оборудование поднимают и опускают с помощью двух гидроцилиндров двойного действия. Их штоки прикреплены к отвалу шарнирно при помощи кронштейнов 5. Противоположные штокам концы гидроцилиндра присоединены к трактору.

Упряжный шарнир выполнен в виде цилиндрического пальца 19, на котором закреплена сферическая втулка 20 с помощью шайбы и болтов. Втулку охватывают две разрезные полусферы 21, одна из которых приварена к концу толкающего бруса, другая прикреплена к втулке двумя болтами 22 с гайками. Для регулирования зазора в упряжном шарнире между полусферами размещены регулировочные прокладки 23. С целью защиты поверхностей трения от попадания абразивных частиц шарнир защищен резиновыми кольцами.

Рис. 3.6. Рабочее оборудование бульдозера ДЗ-171.1.05 с поворотным отвалом:

1 – нож; 2, 9 – кронштейны; 3 – козырек; 4 – пояса жесткости; 5 – отвал; 6 – крестовина; 7 – раскос; 8 – толкатель; 10 – упряжной шарнир; 11, 14 – полурамы;

12 – опора; 13 – крышка; 15 – гнездо; 16 – опора; 17 – болт; 18 – полукрышка;

19 – палец; 20 – сменная тяга

Рабочее оборудование бульдозера с поворотным отвалом (рис. 3.6) отличается большей универсальностью за счет возможности установки рабочего органа в плане прямо или под углом налево или направо по ходу движения машины. Оно применяется на бульдозерах среднего типа (сила тяги 5-15 т) и состоит из универсальной рамы, собранной из правой 11 и левой 14 полурам; упряжных шарниров 10; отвала 5; двух толкателей 8 с раскосами; двух гидроцилиндров двойного действия, которые шарнирно подвешены на базовом тракторе.

Отличительная особенность бульдозерного оборудования этого типа – возможность установки отвала в плане под углом налево и направо от его прямого положения. Наибольший угол поворота отвала β в каждую сторону составляет ±27⁰. Упряжные шарниры 10 приварены к рамам гусеничных тележек трактора. Конструкции упряжных шарниров унифицированы с шарнирами, установленными на других бульдозерах.

Универсальная рама охватывает снаружи базовый трактор. Для удобства изготовления, монтажа и транспортирования она состоит из двух полурам 11 и 14, которые в передней части связаны между собой шарнирно с помощью вертикального цилиндрического пальца. На правой полураме спереди приварена сферическая головка, на которой шарнирно установлен отвал своей средней частью. Чтобы зафиксировать отвал относительно рамы, по его краям закреплены два толкателя 8 с винтовыми раскосами. При одинаковой длине винтовых раскосов основной угол резания отвала составляет 55⁰ и может колебаться в пределах ±5⁰ при одинаковом увеличении или уменьшении их длины. При увеличении длины раскосов с одной стороны и удлинении их с другой и наоборот изменяется угол поперечного перекоса отвала е=±5⁰.

Отвал 5 представляет собой объемную металлоконструкцию, сваренную из лобового листа криволинейного профиля, с верхним и нижним задними поясами жесткости 4. В верхней части лобовой лист переходит в козырек 3 со скошенными краями, усиленный листовой накладкой по всей длине отвала. Сбоку торцы отвала закрыты боковыми щеками. В нижний пояс жесткости 4 в середине отвала вварено цилиндрическое гнездо 15, в которое входит шаровая опора 16. Гнездо закрыто двумя полукрышками 18, которые прикреплены к фланцу болтами 17, с тыльной стороны отвала по краям размещены верхний и нижний кронштейны 2 для шарнирного крепления толкателей и раскосов. В нижней части лобового листа размещена подножевая плита, к которой с помощью болтов с потайной головкой и гаек крепят три средних и два боковых ножа 1. Для изменения угла установки отвала в плане опускают бульдозерное оборудование и рабочую поверхность, вынимают с двух сторон штифты и расфиксируют пальцы крепления толкателей на универсальной раме. В зависимости от необходимости поворота отвала в нужном направлении упирают его левый или правый край в упор на рабочей поверхности и движением трактора поворачивают отвал до совпадения пальцев толкателей с отверстиями на универсальной раме. Толкатели фиксируют в новых опорах и закрепляют шаровые пальцы штифтами. Поворотный бульдозерный отвал выполняется большей длины, чем неповоротный. Он применяется при разработке более легких грунтов, перемещении насыпных материалов, проведении планировочных работ и снегоочистке. Боковое положение отвала дает возможность повышать производительность бульдозера при засыпке траншей. При его движении вперед можно очищать дорогу от снега. Так как снег отличается небольшим коэффициентом трения, то он легко стекает по отвалу на сторону.

Универсальная рама прямоугольного сечения сварена из листового проката. Рама называется универсальной, так как вместо бульдозерного отвала на нее можно навешивать корчеватель, снегоочиститель и другое оборудование. Она состоит из двух симметричных левой и правой полурам 11 и 14, которые в передней части связаны между собой шарнирным соединением. Полурама 14 заканчивается шаровой опорой и вертикальным отверстием, полурама 11 – вилкой с отверстием. В вертикальные отверстия правой и левой полурам запрессованы сменные тяги 20. Между собой полурамы соединены вертикальным пальцем 19 с фиксатором.

В задние концы полурам вварены неподвижные полусферы. К ним на двух болтах прикреплена съемная полусфера упряжного шарнира 10. Зазор в шарнире регулируют съемными прокладками, которые зажаты между полусферами. К верхней полке каждой полурамы приварены по три опорных кронштейна 9, в которые вставлены пальцы толкателей. Количество опор соответствует трем положениям отвала (прямому, левому и правому). На скошенной части полурам установлены кронштейны для крепления гидроцилиндров подъема-опускания оборудования. Гидроцилиндры обеспечивают подъем отвала на высоту Н и заглубление ниже опорной поверхности на глубину h.

Толкатель 8 объединен с винтовым раскосом 7 и выполнен в виде балки коробчатого сечения. С одной стороны вварена полусферическая опора, с другой – проушина с цилиндрическим отверстием для крепления на пальце крестовины 6.

Опора закрывается полусферической крышкой. Детали стянуты между собой болтами. Для регулирования зазора между опорой и крышкой установлены съемные прокладки. В наружную трубу раскоса 7 входит винт с проушиной. При вращении этой трубы винт по резьбе входит или выходит из трубы, благодаря чему изменяются длина раскоса и угол наклона или перекоса отвала. Раскос вращается съемной рукояткой, вставляемой в поперечное отверстие трубы. Необходимую длину раскоса 7 устанавливают фиксатором. Толкатель с раскосом передает силу тяги трактора и рабочему органу – отвалу 5.

К съемным дополнительным рабочим органам относятся уширители, открылки, удлинители отвала, рыхлительные съемные зубья, кирковщики, гребенчатые ножи, канавная надставка, откосники, опорные лыжи, грузоподъемные вилы, грузоподъемный крюк.

Уширители применяются при работе на легких грунтах или насыпных материалах. Они увеличивают ширину отвала, призму волочения и производительность бульдозера. Уширители представляют собой секции, изогнутые по профилю основного листа бульдозера. Их жестко крепят к боковым щекам отвала под углом 30⁰ к поверхности.

Открылки предназначены для уменьшения утечки грунта в боковые валики. Выполняются открылки в виде выступающих боковых ножей с заостренными режущими кромками, скошенными назад в верхней части. Ножи жестко привинчены к боковым щекам с двух сторон отвала.

Удлинители отвала изготовляются по форме его лобового листа и усиливаются поясами сзади. К каждой боковой щеке отвала болтами с гайками крепят по одному удлинителю. Применяются удлинители при планировочных работах или перемещении легких насыпных материалов (угля, опилок, силоса).

Рыхлительные съемные зубья применяются в том случае, когда бульдозер не оборудован задним рыхлителем. Их можно устанавливать спереди или сзади отвала. Передний зуб монтируется на лобовом листе отвала. Задние зубья крепятся шарнирно на нижнем поясе жесткости отвала. При переднем ходе машины зубья поворачиваются назад против направления движения и не препятствуют разработке материала отвалом. Во время движения назад отвал приподнимается над рабочей поверхностью, зубья автоматически опускаются на шарнирной оси до упора в нижний пояс и рыхлят грунт. На отвал устанавливают 1-3 поворотных задних рыхлительных зуба.

Кирковщик для взламывания асфальтовых покрытий навешивается со стороны лобового листа по типу передних рыхлительных зубьев.

Гребенчатые ножи применяются для разработки смерзшихся материалов, скалывания льда с дорожного полотна. Устанавливаются гребенчатые ножи на подножевую плиту взамен средних и боковых ножей. На режущей кромке гребенчатых ножей выступают зубья небольшой длины.

Канавная надставка применяется для отрывки мелких траншей и каналов под кабельные линии и водосточные желоба. По конструкции и способу крепления на отвале она подобна переднему рыхлительному зубу, но больше зуба по ширине. Форма надставки соответствует профилю траншеи.

Откосник предназначен для формирования и планировки откосов, выемок и насыпей при сооружении дорог. Он представляет собой отвальный лист, усиленный сзади продольными балками. Сбоку листа приварено посадочное основание, через которое откосник болтами и гайками жестко крепят к левой или правой боковой щеке отвала.

Опорные лыжи устанавливаются спереди или сзади отвала. Они предназначены для улучшения планируемых свойств бульдозера за счет дополнительной опоры на рабочую площадку. Передние лыжи крепятся шарнирно на выступающем кронштейне, который установлен на лобовом листе отвала, задние приваривают жестко к отвалу или к толкающим брусьям.

Грузоподъемные вилы применяются для перемещения пакетированных грузов, строительных конструкций (балок, панелей, оборудования). Вдоль отвала в области верхнего пояса жесткости на болтах с гайками крепят панель, на которой выступают кронштейны с отверстиями. В них на пальцах шарнирно устанавливаются две изогнутые вилки, которые внизу упираются в лобовой лист отвала.

Грузоподъемный крюк служит для подъема, транспортирования и установки грузов. На отвале с помощью болтов с гайками крепят гусек, на консольной части которого шарнирно подвешен грузоподъемный крюк.

Технические характеристики бульдозеров представлены в табл. 3.1.

Таблица 3.1