Ковшовые конвейеры и подъемники непрерывного действия 11 страница

Рабочий цикл скрепера включает копание (отделение грунта от массива и заполнение им ковша), транспортировку грунта в ковше к месту укладки, его отсыпку и возвращение машины на исходную позицию следующего рабочего цикла. Средняя дальность возки грунта скрепером колеблется от 0,3 до 2 ... 3 км при ковшах вместимостью соответственно от 5 до 46 м3. Удельный расход энергии - от 3,2 до 6 кВтч/м3.

Главным параметром скрепера является вместимость ковша, в соответствии с которой -различают скреперы малой (до 4 6) Д , г) гЛ-Ц м3)' сРеДнеи (5 ... 12 м3) и боль-

rf<\ 1Т^у,[Д Г 4ч.с-Л it шой *-15 м3 и более)вместимос-

ц37 , Jz—Ч/ Ч/— 4/^*4» I -&~ ти. Скрепер состоит из тягача и

рабочего оборудования, по спо-

собу соединения которых различают прицепные (рис. 7.33, а), полуприцепные (рис. 7.33, б) и самоходные (рис. 7.33, в) скреперы. У прицепных скреперов сила тяжести рабочего оборудования вместе с грунтом полностью передается на опорную поверхность через собственные ходовые устройства, а полуприцепные скреперы часть этой нагрузки передают на тягач. Обычно прицепные скреперы опираются на две ходовые оси. Существуют также одноосные прицепные скреперы (рис. 7.33, г), у которых центр масс груженого скрепера расположен над ходовой осью.

Тяговое усилие обеспечивается гусеничным (рис. 7.33, а и г), колесным одноосным (рис. 7.33, в) или двухосным (рис. 7.33, б) тягачом. У скреперов большой вместимости иногда приводными делают также задние колеса, оборудованные встроенным в

них электрическим или гидравлическим приводом (мотор-колеса), состоящим из электродвигателя или гидромотора и планетарного редуктора.

Первые колесные скреперы с конной тягой появились в 70-х гг. XVIII в., а в конце XIX в. скреперы были установлены на одноосный ход с металлическими колесами и управлением от них с помощью рычажной системы положением ковша в рабочем и транспортном режимах. В качестве тягача использовался колесный трактор. В 1910 г. Т. Шмейзером (США) был создан скрепер с ковшом 5,4 м3 с гидравлическим управлением ковшом, приводимым от колес трактора. Дальнейшее развитие конструкций скреперов шло по пути совершенствования ковшей и систем управления ими. В нашей стране массовое применение получили скреперы на конной тяге на строительстве Туркестано-Сибирской дороги в 20-х гг. прошлого столетия, на Башжелдорстрое и других строительных объектах. В 30-е гг. были созданы скреперы с ковшами 5 м3 с гидравлическим управлением и 6 м3 с канатным управлением для работы с тракторами мощностью 48 кВт Челябинского тракторного завода. К концу 50-х гг. вместимость скреперного ковша уже достигла 46 м3 при мощности тягача 440 кВт.

Устройство и принцип работы скрепера рассмотрим на примере его самоходной модели (рис. 7.34, а). Одноосный тягач 9 соединен с рабочим оборудованием сцепным устройством 8 в виде двух цилиндрических шарниров, позволяющих тягачу поворачиваться и перекашиваться относительно рабочего оборудования. Рабочее оборудование включает ковш 15, опирающийся задней частью на колеса 16, а передней соединенный упряжными шарнирами 14 с боковыми брусьями 13 тяговой рамы, которая своей передней балкой 7 опирается на тягач. Ковш ограничен днищем и боковыми стенками, а в задней части - выдвижной стенкой 2, перемещаемой при разгрузке ковша гидроцилиндрами 1. В передней части ковш закрывается заслонкой 4 с помощью гидроцилиндров 3.

Для разработки грунта переднюю заслонку приподнимают и, перемещаясь на рабочей скорости, гидроцилиндрами 5 опускают ковш, заглубляя его в грунт. При этом нижний обрез заслонки должен находиться примерно на уровне земли. После заполнения ковша его поднимают, закрывают заслонкой и на транспортной скорости перемещают к месту разгрузки. Чаще скреперы используют для отсыпки грунта в насыпи, для чего после выезда на насыпь ковш опускают, оставляя щель между ножами и поверхностью передвижения, открывают заслонку и, передвигаясь на малой скорости, задней стенкой выталкивают грунт из ковша. При этом задние колеса, перекатываясь по свеже-отсыпанному грунту, уплотняют его. Поворот тягача относительно ковша осуществляют с помощью гидроцилиндров 6, рабочие полости которых соединены по схеме (рис. 7.34, б), согласно которой поршневая полость каждого гидроцилиндра соединена со штоковой полостью другого гидроцилиндра. Рабочая жидкость поступает от насоса к гидроцилиндрам через гидрораспределитель 18, управляемый винтовой парой 77 от рулевой колонки.

Другие модели скреперов отличаются от описанной способом соединения рабочего оборудования с тягачом, устройством и приводом передней заслонки, конструкцией ковша и его подвеской, обеспечивающей отличные от описанного способы разгрузки: самосвальной - опрокидыванием ковша вперед или назад, полупринудительной - опрокидыванием донной части ковша и задней стенки, способных перемешаться относительно шарниров на боковых стенках, щелевой - путем раздвижки днища и т. п.

Наиболее энергоемкой является операция копания грунта. Ковш заполняется номинальным объемом грунта, равным его геометрической вместимости 6 ... 15 м3, на длине 9 ... 15 м при средней толщине стружки 0,09 ... 0,16 м при разработке глин и 0,2 ... 0,35 м при разработке песков. Для заполнения ковша "с шапкой" (выше его геометрической вместимости) длина пути копания увеличивается в среднем на 20%. Ковш наполняется лучше при движении скрепера под уклон. При постоянной толщине стружки (рис. 7.35, а) и постоянной скорости передвижения тяговая способность скрепера реализуется полностью лишь в конце копания. С целью сокращения длительности этой операции за счет использования резерва тяги в течение всей операции при разработке связных грунтов применяют клиновой способ (рис. 7.35, б) - максимально возможное по тяговому усилию заглубление ковша в начале операции с постепенным выглублением по мере его заполнения. Удовлетворительные результаты дает гребенчатый способ (рис. 7.35, в) при разработке суглинистых и глинистых грунтов, а также клевковый способ (рис. 7.35, г) при разработке сухих песков и супесей.

Длина пути набора Z

Основным недостатком разработки грунтов с высоким коэффициентом внутреннего трения является ограниченная возможность проталкивания грунта в ковш через слой находящегося там грунта в заключительной стадии заполнения ковша. Вследствие этого тяговая способность скрепера может ис-

черпаться прежде, чем заполнится ковш. Так, без применения специальных мер ковш скрепера заполняется сухим песком лишь на 60 ... 70%. С повышением влажности до 12 ... 15% наполнение ковша составляет 70 ... 90%. При разработке сухой глины и дресвы коэффициент наполнения составляет кн=\ ... 1,1, еще лучшее наполнение при разработке супесей и суглинков влажностью 4 ... 6% (кн = 1,1 ... 1,2), а также черноземов той же влажности (кн = 1,1 ... 1,25). Более эффективно заполняются ковши со ступенчатыми 11 и 12 (см. рис. 7.34, а) или полукруглыми, выступающими в средней части ножами, где грунтовая стружка имеет большую толщину. Лучшие результаты дает принудительная загрузка, для чего в передней части ковша устанавливают скребковый элеватор (рис. 7.36) или шнеки, которые отделенный от массива грунт забрасывают в ковш.

Такая загрузка повышает наполнение ковша в среднем на 20%. Повысить наполняемость ковша можно за счет увеличения тягового усилия путем приме-ъшиь'^^'йаа&т^шгЩ. нения толкачей, в качестве которых истракторы или бульдозеры. При копании

 

толкач заходит в хвост скрепера и, упираясь в его буфер (за задними колесами), сообщает ему дополнительное тяговое усилие. Это позволяет увеличить толщину стружки в среднем на 40%. Толкачи эффективно применять при бригадной работе нескольких скреперов. В зависимости от вместимости ковша и дальности возки один толкач может обслуживать от 2 до 16 скреперов, оставаясь все время в зоне разработки грунта. Еще более эффективно применение скреперных поездов, состоящих из двух самоходных скреперов, соединяемых на время копания управляемым сцепным устройством. Сначала совместным тяговым усилием двух тягачей заполняется передний скрепер, а затем задний, после чего скреперы разъединяются и движутся к месту отсыпки грунта раздельно. При таком способе ковши могут быть наполнены более чем на 10% выше их геометрической вместимости.

При работе в транспортном режиме груженые скреперы преодолевают уклоны до 12 ... 15%, а с порожним ковшом до 15 ... 17%. Предельная крутизна спусков для груженых скреперов составляет 20 ... 25%, с порожним ковшом - 25 ... 30%, меньшие значения для самоходных, большие для прицепных скреперов. Крутые подъемы преодолеваются гружеными скреперами с помощью толкачей.

Техническую производительность скреперов (м3/ч) определяют как

_ 3600дкн

Vu (7.4)

где q - геометрическая вместимость ковша, м3; кн - коэффициент его наполнения (в среднем для скреперов без толкачей при разработке песков - 0,6 ... 0,9; глин - 1 ... 1,1; супесей и суглинков - 1,1 ... 1,2; черноземов - 1,1 ... 1,25); /ц - продолжительность рабочего цикла, с; к„ - коэффициент разрыхления грунта.

Продолжительность рабочего цикла определяют суммой:

/ц = 3,6 [lJvK + IJv^ + /p/vp + /Tn/vTn] + t„ n,

где lK, /Tr, L и /тп - длины путей соответственно при копании, передвижении груженого скрепера, разгрузке и передвижении порожнего скрепера, м; vK, vTr, v„ и vTn - скорости передвижения на этих путях, км/ч; tn - продолжительность одного поворота, с (в среднем 12 ... 15 с); п - число поворотов за рабочий цикл.

Длины путей копания /к (м) и разгрузки /р (м):

'_*Сер*р . '-ДА f

где В - ширина ковша, м; сср - средняя толщина грунтовой стружки, м; h - толщина слоя отсыпки грунта, м.

Длины путей /тг и /тп, а также число поворотов п определяют в соответствии со схемой передвижения скрепера. Скорость vK в среднем составляет 0,65 ... 0,8 паспортной скорости тягача на первой передаче, vp - примерно 0,75 паспортной скорости.

Эксплуатационная производительность:

 

 

Яэ = Пт kt

где кв - коэффициент использования скрепера во времени (в среднем при расчете сменной, месячной и годовой производительности соответственно равен 0,8 ... 0,9; 0,5 ... 0,65; 0,4 ... 0,5).

Методику расчета производительности скрепера, в составе которой определяются также сопротивления его передвижению на всех этапах рабочего цикла, проиллюстрируем следующим примером.

Пусть требуется определить техническую производительность самоходного скрепера на базе пневмоколесного одноосного тягача по следующим исходным данным: мощность силовой установки Р = 265 кВт; колесная формула 4x2; скорости движения (км/ч) на передачах: I - 5,87; II

- 7,10; III - 9,44; IV - 13,73; V - 17,38; VI - 23,40; VII - 26,88; VIII - 33,14; масса скрепера тс = 25400 кг, в т. ч. тягача тТ = 11550 кг; вместимость ковша q = 12 м3; ширина резания В = 3,03 м; наибольшее заглубление Л3агл.тах = 250 мм; толщина отсыпаемого слоя hmc = 450 мм; разрабатываемый грунт - суглинок плотностью у = 1,7 т/м3, коэффициент разрыхления к„ = 1,3, удельное сопротивление резанию к\ = 95 кПа; участок разработки горизонтальный; суммарная протяженность трассы транспортирования без уклонов - 1,6 км, с подъемами 8° - 0,5 км, со спусками 10° -0,9 км.

Как следует из колесной формулы, приводными являются колеса одноосного тягача. Нормальную нагрузку движителя на поверхность передвижения в начале копания определим по формуле:

G = [m^ + l( тс-щ)] g = [11,55+0,4(25,4-11,55)]9,81 = 167,65 кН,

где \ = 0,4 - коэффициент, учитывающий пригрузку тягача буксируемым скрепером; g = 9,81 м/с2

- ускорение свободного падения.

Предполагая, что при копании скрепер движется по рыхлому грунту, коэффициент сцепления движителя (шин низкого давления) с почвой принимаем ср = 0,6 (см. табл 3.1), после чего максимальное тяговое усилие по сцеплению с поверхностью передвижения определим по формуле:

гк.шах(ф) = Оф = 167,65-0,6 = 100,59 кН.

Минимальная теоретическая (без учета буксования) скорость передвижения на первой передаче:

vminTeop = 1000v,/3600 = 1000-5,87 / 3600 = 1,63 м/с.

Максимальное тяговое усилие по мощности силовой установки:

W) = М Vmin.Teop= 265-0,8 / 1,63 = 130,06 КН,

где г\ = 0,8 - КПД привода ходового устройства.

Для дальнейшего расчета принимаем меньшее из двух вычисленных значений

^к.тах = Т'к.тах(ф) = Ю0.59 кН.

Толщину стружки с начале копания по условиям полного использования тягового усилия определим как:

 

Гкп,ах~тХ 100,59-25,4-9,81-0,15

0 к'В 95-3,03

где/= 0,15 - коэффициент сопротивления движению (табл. 3.1).

Механизм опускания отвала обеспечивает требуемое заглубление (с0 < Лзагл max = ^25 м)-Масса грунта в ковше в конце копания при коэффициенте наполнения кн = 1,15 составит:

mT = qkHyl кр = 12-1,15-1,7 / 1,3 = 18,05 т.

Сила нормального давления движителя на поверхность передвижения:

G = [тт + ?, (тс - тТ + шг)] g = [11,55 + 0,4(25,4-11,55+18,05)]9,81 = 238,48 кН.

Максимальное тяговое усилие по сцеплению в конце копания

гк.тах(ф) = G(P = 238,48-0,6 = 143,09 кН.

Тот же параметр по мощности двигателя остается прежним Ттах(Р) = 130,06 кН. Для дальнейшего расчета принимаем меньшее из этих двух значений Тктйх = Ттях(Р) = 130,06 кН.

Среднюю высоту грунта в ковше в конце копания найдем по эмпирической зависимости:

Я = 0,5 Вки = 0,5-3,03-1,15= 1,74 м.

Сопротивления передвижению скрепера в конце копания :

самопередвижению -Wc = (mc + mr)] gf= (25,4 + 18,05)-9,81-0,15 = 63,94 кН;

резанию - Wp = /Ц5ск = 95-3,03ск = 287,85ск кН;

перемещению грунта в ковш - W = xBhP-yglkv = 0,37-3,03-1,742-1,7-9,81 / 1,3 = 43,54 кН;

подъему грунта в ковше - W"T= cJSHyg/k- = ск3,03¦ 1,74-1,7-9,81 / 1,3 = 67,63ек кН;

перемещению призмы волочения - Wn =yBH2yg\dkp = 0,5-3,03-1,742-1,7-9,81 -0,35 / 1,3 = =20,59 кН,

где х - коэффициент пропорциональности, зависящий от угла внутреннего трения грунта (для суглинков и супесей х = 0,37 ... 0,41; принимаем х = 0,37); ск - толщина стружки в конце копания, м; у - коэффициент высоты призмы волочения (у = 0,5 ... 0,6; принимаем у = 0,5); р. = 0,35 - коэффициент внутреннего трения грунта.

Полной реализации тягового усилия соответствует уравнение тягового баланса

г = w + W + W+ W"+ W

которое, с использованием полученных выше значений сопротивлений, приводится к виду:

 

 

355,48ск = 1,99 кН, откуда ск = 1,99/355,48 = 0,006 м.

Средняя расчетная толщина стружки

сср = (с0 + ск)/2 = (0,22 + 0,006)/2 = 0,113 м.

Длину пути копания найдем из условия заполнения ковша с коэффициентом кп= 1,15:

Якп 12-1,15

L = ——— = ---------------------= 31м.

к Вс к 3,03-0,113-1,3

Вследствие буксования (коэффициент буксования 5 = 0,25) фактическая скорость копания составит

vK = WreopO " §) = 1,63(1 - 0,25) =1,22 м/с.

Продолжительность операции копания:

tK = lK/vK = 31/ 1,22 = 25,41 с.

Тяговое усилие для операции передвижения груженого скрепера к месту отсыпки грунта на горизонтальном участке определяем при прежнем нормальном усилии G = 238,48 кН для конца копания с прежним коэффициентом сцепления (р = 0,6 (см. табл. 3.1) - Ттгтах(ц>) = 143,06 кН. При движении с уклонами 8° и 10° тяговое усилие составит соответственно:

^т.г.тах (8) = ГТ.гтах(ф) COS 8° = 143,06 COS 8° = 141,67 кН;

7"T.r.max (10) = ГТ.гтах(ф) cos 10° = 143,06 cos 10° = 140,89 кН.

Во всех случаях передвижения груженого скрепера максимальное тяговое усилие по сцеплению больше такового, рассчитанного по мощности двигателя, в связи с чем за расчетное принимаем Гтгтах = Гтах(.Р) = 130,06 кН.

При движении по трассе без уклонов сопротивление передвижению W0 = 63,94 кН; скорость передвижения

ут.г.(0)

= Pt\IWe = 265-0,8 / 63,94 = 3,32 м/с = 11,94 км/ч.

Согласно технической характеристике тягача принимаем vTr(0) = 9,44 км/ч = 2,62 м/с. При заданной суммарной длине участков без уклонов /тггор = 1,6 км продолжительность движения составит

гтг(0) =1600/2,62 = 610,69 с.

Для расчета тех же параметров при движении по трассе с уклонами предварительно переведем заданные уклоны в градусном измерении в безразмерные: уклонам 8° и 10° соответствуют i = 0,141 и 0,176. При движении на подъем с углом 8° (г = 0,141) сопротивление передвижению

WCTS.{+S) = (mc + mr)] g (f+i) = (25,4 + 18,05)-9,81-(0,15 + 0,141) = 124,04 кН,

что меньше допускаемого TTrm!lK = 130,06 кН. Максимальная скорость передвижения на этом участке:

 

 

v т.г.(+8) = 265-0,8 / 124,04 = 1,71 м/с = 6,15 км/ч.

Согласно технической характеристике тягача принимаем vTr+8 = 5,87 км/ч = 1,63 м/с. Продолжительность движения при /тг(+8) = 0,5 км:

/тх(+8) = 500 /1,63 =306,75 с.

При спуске с углом 10° (г = - 0,176):

^с.т.г.-9 = (25>4 + 18,05)-9,81-(0,15 - 0,176) = - 11,08 кН.

Отрицательный результат указывает на то, что составляющая силы тяжести груженого скрепера, действующая в направлении его движения, больше сопротивлений передвижению. При спуске в двигательном режиме, согласно технической характеристике тягача, принимаем наибольшую скорость передвижения vTr(_10) = 33,14 км/ч = 9,21 м/с. Продолжительность спуска при 'т.г.(-Ю) = 0.9 км составит:

гтг(.10) = 900/9,21 =97,72 с.

Суммарная продолжительность транспортирования груженого скрепера:

кг = 'т.г.(О) + 'т.г.(+8) + гт.г.(-10) = 610,69 + 306,75 + 97,72 = 1015,16 с.

Найдем длину участка разгрузки грунта толщиной отсыпаемого слоя /готс = 0,45 м: ?* 12-1,15

разгр Bh 3,03 • 0,45

= 10,12 м.

Разгрузку грунта выполняем на той же скорости, что и его копание vpa3 = vK= 1,22 м/с. Тогда продолжительность разгрузки грунта составит:

tp= 10,12/1,22 = 8,3 с.

При движении порожнего скрепера в обратном направлении горизонтальный участок увеличится на длину пути копания и разгрузки:

'т.п.со) = 'т.г.(О) + к + 1р = 1600 + 31 + Ю.!2 = 1641,12 м,

прежние подъемы станут спусками, а спуски - подъемами без изменения их длин. При движении на горизонтальном участке сила нормального давления движителя на поверхность передвижения составит:

G = [тт + \ (тс - тТ)] g = [11,55 + 0,4(25,4-11,55)]-9,81 = 167,65 кН,

а соответствующее этой силе тяговое усилие по сцеплению -

Гт.п.тах(ф) = °Ф = 167,65-0,6 = 100,59 кН.

При движении на уклонах 8° и 10° тяговое усилие составит соответственно:

7"т.п.тах (8) = ^г.п.тах(ф) COS 8° = 100,59 COS 8° = 99,61 кН;

^.nmaxflO) = ГТ.гтах(ф) cos 10° = 143,06 cos 10° = 99,06 кН.

 

Эти усилия являются расчетными для соответствующих участков передвижения, поскольку каждое из них меньше максимального тягового усилия, рассчитанного по мощности двигателя Гтах(Р)= 130,06 кН.

Сопротивление передвижению порожнего скрепера на горизонтальном участке пути:

^с.п.(О) = "W= 25,4-9,81-0,15 = 37,38 кН < Гтптах = 100,59 кН.

Максимальная скорость передвижения на этом участке:

vx.n.(0) = ^V^cn.(O) = 265-0,8 / 37,38 = 5,67 м/с = 20,42 км/ч.

Принимаем по технической характеристике тягача vTn /m = 17,38 км/ч = 4,83 м/с. Продолжительность движения порожнего скрепера на горизонтальном участке:

гтп(0) =1641,12 / 4,83 = 339,78 с.

Сопротивление передвижению порожнего скрепера на подъеме с углом 10°:

Wc.n.(+\0) = m?(f+ i) = 25,4-9,81(0,15 + 0,176) = 81,23 кН < Гтптах = 100,59 кН.

Максимальная скорость передвижения на этом участке:

vT.n.(+i0) = ^V^ciU+iO) = 265-0,8 /81,23 = 2,61 м/с = 9,4 км/ч.

Принимаем по технической характеристике тягача vTn (+10) = 7,1 км/ч = 1,97 м/с. Продолжительность движения:

'т.п.(-но) = 9°0 / 1.97 = 456,85 с.

Сопротивление передвижению порожнего скрепера на спуске с углом 8°:

^с.п.(-8) = m<g(f- 0 = 25,4-9,81(0,15 - 0,141) = 2,24 кН < Гтптах = 100,59 кН.

Максимальная скорость передвижения на этом участке:

vr.n.(-8) = W^c.n.(-S) = 265-0,8 / 2,24 = 94,64 м/с = 340,7 км/ч.

Принимаем по технической характеристике тягача vTn (,8) = 33,14 км/ч = 9,21 м/с.

Продолжительность движения:

'т.п.(+Ю) = 500/9,21 =54,29 с.

Суммарная продолжительность транспортированная порожнего скрепера:

'т.п = 'т.п.(О) + WiO) + ?т.п.(-8) = 339,78 + 456,85 + 54,29 = 850,92 с.

Продолжительность рабочего цикла скрепера определим как:

'ц = 'к + 'т.г+ 1р + 'т.п + 2 ?пов = 25,41 + 1015,16 + 8,3 + 850,92 + 2-17,5 = 1934,79 с,

где /пов = 17,5 с - продолжительность одного поворота. В расчете принято два поворота (на концах участков передвижения).

 

 

Техническую производительность скрепера определим по формуле (7.4): 3600<з* 3600-12 1,15

Ят=

/ к

1934,79-1,3

¦ = 19,75 м3/ч.

Бульдозеры являются землеройно-транспортными машинами с отвальным рабочим органом. Их основное назначение - послойная разработка грунта с последующим его перемещением перед отвалом по поверхности земли на небольшие расстояния (до 150 м). Бульдозеры применяют для снятия плодородного поверхностного слоя грунта при подготовке строительных площадок; перемещения грунта в зону действия одноковшового экскаватора при погрузке его в транспортное средство или отвал; разработки неглубоких каналов с транспортированием грунта в отвалы; зачистки пологих откосов; при сооружении насыпей из резервов; на планировочных работах при зачистке оснований под фундаменты зданий и сооружений и планировке площадей и трасс; устройстве и содержании в исправности подъездных дорог, устройстве въездов на насыпи и выездов из выемок; для разработки грунта на косогорах; при обратной засыпке траншей и пазух фундаментов; разравнивании грунта в отвалах; штабелировании и перемещении сыпучих материалов; подготовительных работах для валки отдельных деревьев, срезки кустарника, корчевки пней, удаления камней, расчистки поверхностей от мусора, снега; на вскрышных работах, а также в качестве толкачей скреперов. Эффективность работы бульдозера в значительной мере зависит от проходимости базового трактора и его тяго-во-сцепных свойств.

По номинальной силе тяги и мощности двигателей различают бульдозеры малогабаритные с силой тяги до 25 кН и мощностью до 45 кВт, легкие - 25 ... 135 кН и 45 ... 120 кВт, средние - 135 ... 200 кН и 120 ... 150 кВт, тяжелые -200 ... 300 кН и 150 ... 225 кВт и сверхтяжелые - более 300 кН и 225 кВт.

Бульдозерные отвалы, как вспомогательное рабочее оборудование, навешивают на пневмоколесные экскаваторы и другие машины для очистных и планировочных работ в составе рабочих процессов этих машин.

Бульдозер (рис. 7.37, а) состоит из базового пневмоколесного или гусеничного трактора 8 и навесного рабочего оборудования в виде отвала 5 с цилиндрической рабочей поверхностью и ножами 4 в его нижней части, соединенного с базовым трактором шарнирами 1 через два толкающих бруса 2 или универсальную раму 3 (рис. 7.37, в), и гидравлической системы управления отвалом.

 

 

Отвал на толкающих брусьях (рис. 7.37, а и б) имеет боковые стенки и установлен режущей кромкой ножей перпендикулярно продольной оси машины. Наклон отвала в вертикальной плоскости регулируют раскосами 6 либо путем изменения их длины, либо положения места их крепления к отвалу или толкающим брусьям. Управляют отвалом при его переводе из транспортного положения в рабочее и наоборот одним (малогабаритные бульдозеры) или двумя гидроцилиндрами 7, питаемыми рабочей жидкостью от гидравлической системы базового трактора. Бульдозеры с таким отвалом, называемым неповоротным, используют в основном на послойной разработке грунтов. У некоторых моделей бульдозеров предусмотрена регулировка наклона отвала в вертикальной плоскости (перекос) (рис. 7.37, г) гидроцилиндром, изменением длины одного раскоса или места его крепления.

Рабочий цикл бульдозера с неповоротным в плане отвалом состоит из операций копания грунта (его отделения от массива и накопления перед отвалом - образования призмы волочения), его транспортирования волоком перед отвалом к месту укладки, разгрузки отвала и возвращения машины на исходную позицию следующего рабочего цикла.

При копании бульдозер перемещается на рабочей скорости, обычно соответствующей первой передаче, с целью получить возможно большее тяговое усилие. Для сокращения продолжительности копания желательно предельно сокращать путь копания, для чего грунт следует разрабатывать с возможно большей толщиной стружки, которая в слабых грунтах обычно ограничена ходом поршня гидроцилиндра заглубления отвала, а в прочных грунтах - буксованием движителя. Желательно иметь постоянную толщину стружки на всем пути копания, что обычно реализуется только при разработке слабых грунтов. С повышением прочности грунта тяговая способность бульдозера может быть исчерпана в середине пути копания или быть недостаточной еще в начале копания. С учетом того, что по мере накопления грунта перед отвалом растут сопротивления формированию призмы волочения и ее передвижению волоком по ненарушенному грунту, грунт разрабатывают клиновым или гребенчатым способами (см. рис. 7.35, б и в).

При разработке весьма плотных грунтов, например, уплотненных транспортом или другими способами, внедрение ножа отвала в грунт оказывается практически невозможным. В этих случаях применяют отвалы с выступающим средним ножом или

грунт предварительно разрыхляют. Весьма эффективно для таких условий применять навешенный в задней части базового трактора рыхлитель (рис. 7.38), или специальные сменные отвалы. Отвал 13 (см. рис. 7.37, д) оборудован одним передним и двумя задними зубьями. При движении машины задним ходом задние 3Убья пР°Резают вгрунте прорези, а при последующем движении передним ходом грунт дополнительно разрыхляют передним зубом и захватывают отвалом. Для взламывания асфальтовых покрытий при ремонте дорог применяют отвалы 14, оборудованные киркой в передней части. Мерзлые грунты разрабатывают отвалами 15 с гребенчатыми ножами или с установленными на ножах зубьями.

По завершению операции копания отвал устанавливают ножами на уровень земли и в таком положении бульдозер перемещают передним ходом на возможно большей скорости к месту отсыпки грунта. Во время транспортировки грунта часть его теряется

по пути, ссыпаясь по сторонам отвала. Доля потерь зависит от вида грунта (наибольшие потери у несвязных, например, песчаных грунтов) и от дальности транспортировки. Эти потери не сказываются на производительности бульдозера, разрабатывающего выемку, поскольку производительность в этом случае определяют по объему вынутого из выемки грунта. В случае же сооружения насыпи производительность определяют по доставленному в насыпь грунту. Влияние потерь грунта при его транспортировке на производительность бульдозера в этом случае ощутимо. Так, при транспортировке грунтов I -III категорий (кроме сухого песка) на расстояние 40 м сменная производительность бульдозера примерно в 2,2 выше, чем при транспортировке тех же грунтов на расстояние 100 м.

Эффективным средством снижения потерь грунта является сокращение дальности транспортировки. На большие расстояния грунт перемещают с устройством промежуточных валиков, траншейным способом или с применением нескольких бульдозеров. При транспортировке грунта с устройством промежуточных валиков сначала грунт перемещают на 40 ... 50 м, накапливая его в первом валике, из которого его перемещают во второй валик на такое же расстояние и т. д. - к месту укладки.

При транспортировке грунта траншейным способом на всех рабочих циклах бульдозер перемещают по одной и той же трассе. Ссыпающийся по бокам отвала грунт образует валики, которые уменьшают потери грунта при последующих проходках бульдозера. Лучший эффект достигается при незначительном заглублении отвала в грунт вдоль трассы транспортирования и образовании таким образом неглубокой траншеи.

Транспортировку грунта одновременно несколькими бульдозерами применяют при достаточно широком фронте работ. При этом способе несколько бульдозеров передвигаются рядом с минимальными (до 0,5 м) зазорами между отвалами. Этот способ требует четкой координации движения всех машин с одинаковой скоростью, так как рассогласование скоростного режима равноценно по потерям грунта раздельной работе машин.

При разработке слабых грунтов производительность бульдозеров можно увеличить за счет дополнительных устройств к отвалам, изменяющих их форму и объем (в 1,7 ... 1,8 раз) в виде лобовых щитков в верхней части отвала, уширителей и открылков, закрепляемых на его боковых стенках.

Производительность можно повысить правильным выбором трассы транспортировки грунта, отдавая предпочтение движению под уклон. Влияние уклона на объем перемещаемого перед отвалом грунта иллюстрируется схемой на рис. 7.39, из которой следует, что при движении по пересеченной трассе переход от уклона 3 к горизонтальному участку 2 или последнего к подъему 1 при одном и том же естественном откосе 4 связан с неизбежными потерями грунта. При перемещении под уклон 10 ... 12° можно повысить выработку бульдозера по сравнению с движением по горизонтальной трассе на 30 ... 40%, и, наоборот, при движении на подъем 10° производительность бульдозера снижается почти вдвое.