Разработка грунтов бульдозерами

Бульдозеры – машины циклического действия, предназначенные для резания, перемещения, укладки и планирования грунта. Основные схемы видов работ бульдозеров показаны на рис. 22.1.

Эти машины отрывают котлованы под фундаменты зданий, послойно разрабатывают и перемещают грунты I – IV категорий, сооружают насыпи железнодорожных и автомобильных дорог, срезают косогоры и засыпают выемки. С помощью бульдозеров производят планировку строительных площадок при переднем и заднем ходе, разравнивают материалы, толкают скреперы в тяжелых грунтовых условиях, разравнивают грунт, отсыпаемый другими машинами, засыпают траншеи при строительстве нефте и газопроводов, возводят плотины, дамбы и роют каналы в мелиоративном и гидротехническом строительстве. Бульдо­зеры могут осуществлять валку деревьев, корчевку пней, срезку мелколесья и кустарников, расчищать территории от снега, камней и строительного мусора.

Рис. 22.1. Основные виды работ, выполняемые бульдозерами:

а – разработка котлованов, траншей, каналов с отсыпкой грунта в кавальеры, насыпи; б – срезка косогоров и засыпка выемок; в – снятие плодородного слоя; г – планировка передним ходом; д – разравнивание грунта; е – планировка при заднем ходе; ж – засыпка траншей; з – толкание скрепера при наполнении ковша грунтом; и – валка деревьев; к – корчевка пней; л – срезка кустарников и мелколесья; м – снегоочистительные работы; 1 – исходное положение бульдозера; 2 – резание и транспортирование грунта; 3 – бульдозер на насыпи; 4 – насыпь или кавальер; 5 – траншея; 6 – косогор; 7 – выемка; 8 – плодородный слой; 9 – основой грунт; 10 – скрепер.

Широко применяют бульдозеры при добыче полезных ископае­мых открытым способом в горном деле как для уборки растительного слоя земли и пустой породы, так и для разработки и транспортирова­ния угля, золотоносных песков, железных руд.

Бульдозер состоит из базовой машины – колесного или гусеничного трактора, рабочего органа (отвала) и системы управления рабочим органом.

Бульдозеры классифицируются по назначению, тяговому классу и типу ходового устройства базовой машины, конструкции и типу рабочего органа и типу управления отвалом.

По назначению бульдозеры делятся на две группы: общего назначения и специальные.

По установке отвала бульдозеры различают бульдозеры с неповоротным отвалом (рис. 22.2), который размещается перпендикулярно к продольной оси машины, и бульдозеры с поворотным отвалом (рис. 22.3). В бульдозерах с поворотным отвалом положение отвала можно изменять в горизонтальной плоскости относительно продольной оси.

По типу базовой машины бульдозеры делятся на колесные (рис. 22.4) и гусеничные.

По тяговому классу бульдозеры делят на малогабаритные (мощностью 18,5 … до 37 кВт), легкие (мощностью 37 … 96 кВт) рис. 22.2; средние (мощностью 103 … 154 кВт) рис. 22.3 и 22.4; тяжелые (мощностью 220 … 405 кВт) рис. 22.5; сверхтяжелые (мощностью 510 кВт и более).

Рис. 22.2. Бульдозер ДЗ-42: Рис. 22.3. Бульдозер ДЗ-18:

1 – отвал; 2 – гидроцилиндры; 3 – трактор. 1 – отвал; 2 – открылки; 3 – гидроцилиндры перекоса; 4 – гидроцилиндры поднятия и опускания отвала; 5 – трактор.

По виду управления отличают бульдозеры с гидравлическим и канатно-блоковым (механическим) управлением. Бульдозеры с канатным управлением сняты с производства.

Рис. 22.4. Бульдозер ДЗ-48: Рис. 22.5. Бульдозер ДЗ-218

1 – отвал; 2 – гидроцилиндры перекоса; на базе трактора ДЭТ-250:

3 – гидроцилиндры поднятия и опускания 1 – отвал; 2 – гидроцилиндры поднятия и опускания

отвала; 4 – трактор. отвала; 3 – трактор.

Рабочий цикл бульдозера (рис.22.5) состоит из резания грунта и образования призмы волочения, транспортирования ее к месту штабелирования, отсыпки грунта, обратного хода машины.

Рис. 22.5. Рабочие циклы работы бульдозера при разработке и перемещении грунта:

а – резание грунта; б – транспортирование с подрезанием грунта; в – отсыпка грунта; г – обратный (холостой) ход; 1 – призма грунта; 2 – бульдозер; 3 – боковой валик; 4 – штабель грунта.

На рис. 22.6 показан рабочий цикл бульдозера при разработке траншеи. Начинается рабочий цикл в момент первого движения машины (I). Потом следует рабочий ход (II), в процессе которого отвал срезает грунт в начале траншеи до образования призмы волочения и транспортирует ее к месту выгрузки на кавальер со скоростью V_п. При перемещении материала машинист продолжает набирать грунт в призму, так как неизбежны утечки его в боковые валики. После этого машина останавливается (III) для разгрузки и подъема отвала на 200...300 мм над поверхностью дна траншеи и включения задней передачи. Холостой ход (IV) бульдозера выполняют задним ходом со скоростью Vз. Последняя операция цикла - остановка (V) машины для включения передней передачи и опускания отвала. Опытные машинисты совмещают переключение передач и рабочие движения рабочего оборудования.

После этого рабочий цикл повторяют (VI). В процессе движения бульдозер проходит длину траншеи L_т, и путь по кавальеру l _k. Средний путь транспортирования l _п - это расстояние между центрами тяжести поперечных сечений траншеи (точка О₂) и кавальера (точка О₁).

Рис. 22.6. Рабочий цикл бульдозера при разработке траншеи.

Разработку грунта бульдозерами ведут послойно, применяя следующие способы срезания стружки:

-стружкой постоянной толщины – для всех видов грунта при их наборе на подъеме или для грунтов со значительным сопротивлением копанию;

-клиновым, т.е. с переменной толщиной стружки – для грунтов с малым сопротивлением копанию;

-гребенчатый, с попеременным заглублением отвала – для плотных и сухих грунтов.

Работа бульдозера может быть организована по маятниковой или челночной схемам. При маятниковой схеме (L_СР≥50…70 м) бульдозер возвращается к месту набора грунта передним ходом с разворотами. При челночной схеме (L_СР<50…70 м) бульдозер возвращается к месту набора задним ходом.

Для увеличения объема призмы волочения используют следующие рациональные способы (рис. 22.7).

Движение бульдозера по одному и тому же следу (I) позволяет образовать после двух-трех проходов боковые валики достаточной высоты. Благодаря этому уменьшаются боковые утечки грунта и объем призмы волочения возрастает.

Рис. 22.7. Способы повышения производительности бульдозеров.

Траншейный способ разработки грунта (II) увеличивает объем призмы волочения, так как боковые стенки траншеи удерживают материал перед отвалом.

Спаренная работа двух-трех бульдозеров (III) способствует увели­чению массы перемещаемого грунта, так как ограничивается высыпа­ние грунта в боковые валики между машинами. Спаренная работа требует внимательности и взаимопонимания машинистов.

Работа бульдозера под уклон (угол β) увеличивает скорость движения и объем призмы волочения (IV). Этот способ следует чаще использовать при уклоне рабочей местности и на ровной площадке во время отрывки котлованов.

Перемещение двойной и тройной призмы волочения (V) способст­вует повышению производительности. Призму волочения, набранную при первом проходе, оставляют по середине пути рабочего хода. К этому же месту доставляют вторую призму, перемещая удвоенный объем грунта на некоторое расстояние дальше. К этому месту достав­ляют третью призму и массу разрыхленного материала перемещают к месту укладки.

Выбор оптимального угла резания (VI) в зависимости от плотности и влажности грунта имеет большое значение. При работе на влажных грунтах он должен составлять 45...50°. Стружка грунта поднимается выше отвала, опускаясь в верхней зоне от козырька, и способствует образованию призмы волочения большего объема. Во время работы на насыпных грунтах угол резания должен составлять 60...65°.

Увеличению массы перемещаемого материала способствует ис­пользование уширителей и удлинителей (VII). Дополнительное обору­дование рационально применять и на планировочных работах.

Оборудование бульдозеров открылками (VIII) и предварительное рыхление плотных грунтов повышает производительность бульдозера на 10…15%. Уширители с жестким креплением к отвалу при работе в легких грунтах повышают производительность на 20…30%.

Дополнительное оборудование позволяет машине работать более эффективно только на разработке легких грунтов и насыпных штабе­лированных материалов. В противном случае перегружаются двига­тель, трансмиссия, ходовая часть и снижается надежность машины.

Важные факторы увеличения производительности машин – повышение коэффициента использования машины по времени, снижение потерь времени по организационным причинам (определение фронта работ, перемещение с объекта на объект), уменьшение простоев машин из-за поломок и неисправностей путем своевременного проведения профилактических мероприятий и технического обслуживания машин.