Бульдозери в землерийних роботах
Бульдозери призначені для копання грунту і переміщення його на порівняно невеликі відстані - до 50-100 м. Вони застосовуються для зведення невисоких насипів, розробки виїмок, вирівнювання рельєфу місцевості, розрівнювання грунту і всіляких сипких матеріалів, засипки ровів і траншей, планувальних робіт і т. п. Можливість застосування бульдозерів на різних видах праці послужила причиною вельми широкого їх поширення. Вони відносяться до найбільш часто зустрічається землерийно-транспортних машин.
Бульдозери представляють собою колісний або гусеничний трактор, обладнаний відвалом (рис. 1). Відвал належить до змінного навісного обладнання і при необхідності може бути замінений відвалом кустореза, корчевателем-збирачем, снігоочисником і т. П.
Бульдозер складається з базової машини, якою може служити гусеничний трактор або двовісний тягач, рами, відвалу і системи управління.
Бульдозер складається з базової машини, якою може служити гусеничний трактор або двовісний тягач, рами, відвалу і системи управління.
Робочий процес бульдозера складається з операцій копання, переміщення і розрівнювання грунту. При копанні ріже частина відвалу заглиблюється в грунт і одночасно бульдозер рухається вперед. Вирізати з дна забою грунт накопичується перед відвалом, утворюючи призму волочіння. Після досягнення призмою грунту висоти відвалу останній виглуб-ляется і бульдозер переміщує цю призму до місця розвантаження. Далі проводиться розрівнювання цієї призми грунту. Для цього, не припиняючи руху, відвал трохи піднімає. Операція розрівнювання може проводитися і при русі бульдозера в зворотному напрямку. Для цього на місці розвантаження бульдозер кілька здає назад, відвал піднімається і потім рухом всієї машини вперед заводиться за призму грунту, а потім опускається до потрібного рівня. Після цього включається задній хід, під час якого і відбувається розрівнювання грунту.
За призначенням бульдозери поділяються на машини загального призначення, т. Е. Призначені для виконання різних робіт, і на машини спеціального призначення.
Мал. 1. Універсальний бульдозер з канатним управлінням:
1 - лебідка; 2 - направляючий блок; 3 - трактор; 4 - підйомник; 5 - поліспаст; - бічний штовхач; 7 - отьал; 8 - штовхають бруси рами
Останні служать для будь-яких конкретних відовработ- снігоочищення, роботи на торф'яних розробках.
За системою управління бульдозери поділяються на машини з канатним і гідравлічним управлінням. При канатному управлінні підйом відвалу здійснюється канатом, який намотується на барабан тракторної лебідки, а опускання відвалу проводиться під дією власної ваги. Пристрій канатного управління показано на рис. 1. Лебідка зазвичай розміщується в задній частині трактора і приводиться в рух від вала відбирання потужності. Канат пропускається через напрямні блоки і потім через блоки поліспаста. Нерухома обойма поліспаста зміцнюється на рамі тягача, а рухлива - на відвалі.
Гідравлічне управління дозволяє виробляти примусове заглиблення відвалу в грунт, що особливо важливо при роботі на важких грунтах.
Мал. 2. Бульдозер з гідравлічним управлінням:
1 - відвал; 2 - гідроциліндри; 3 - гідронасос; 4 - упряжной шарнір; 5 - штовхає брус рами; 6 - лижі
Система може включати в себе один або два гідроциліндра подвійної дії (рис. 43). Корпуси гідроциліндрів через стійки куля-нірно укріплені на рамі трактора. При одному гидроцилиндре для цієї мети зазвичай застосовується універсальний шарнір. Штоки циліндрів зміцнюються на рамі бульдозера. Для підйому і опускання відвалу використовуються приводи з робочим тиском 30-100 кг / см2. Підведення масла до циліндрів здійснюється гумовими шлангами або металевими трубками, згорнутими у вигляді компенсатора. Для обмеження опускання відвалу служать лижі.
Нахил відвалу вперед або назад може здійснюватися гідроциліндрами або шляхом перестановки відповідних упорів вручну.
На рис. 3 зображений профіль відвалу бульдозера. Основними параметрами відвалу є: кут різання, який у існуючих машин знаходиться в межах 40-75 °; кут перекидання р = 30-80 °; кут нахилу е 0 = 70-f-90 °; кут установки козирка 6X; радіус кривизни відвальної поверхні R; висота відвалу В; висота відвалу з козирком Вк \ довжина прямої частини відвальної поверхні а; довжина відвалу L.
Параметри відвалу роблять значний вплив на опір грунту копання і волочіння. При правильно обраних параметрах сформована під час вирізання стружка грунту повинна рухатися вгору по поверхні відвалу і критикувати у напрямку його руху, т. Е. Вперед. При неправильному профілі відвалу можуть мати місце випадки, коли грунт буде рухатися не по відвалу, а випирати крізь призму волочіння, що значно підвищить необхідне тягове зусилля.
Опору, пов'язані з відділенням грунту від масиву, знижуються зі зменшенням кута різання, однак при цьому зростає сила, необхідна для заглиблення відвалу в грунт. Для формування стружки грунту необхідно мати якусь мінімальну призму волочіння, тому на цей процес впливає довжина прямої частини відвальної поверхні а. Остання повинна забезпечувати формування стружки, після чого її довжина вже великого значення не має.
Зазвичай величина а вибирається рівною висоті ножа, т. Е. При проектуванні ножа і кріплення його до відвалу виходить чисто конструктивно.
Мал. 3. Профіль відвалу і схема його установки в плані
Довжина відвалу L повинна перевищувати ширину машини не менше ніж на 100 мм з кожного боку. У разі бульдозерів з поворотним відвалом ця вимога повинна задовольнятися також і при повороті відвалу на кут ср = 75 °. Така довжина відвалу забезпечить бульдозера можливість працювати в траншеях. Однак відвали більшої довжини небажані, так як вони приведуть до зниження величини можливої питомої сили тяги, т. Е. Тієї сили тяги, яка припадає на одиницю довжини відвалу, що ускладнить роботу бульдозерів на важких грунтах. Разом з тим, при проектуванні відвалів слід передбачити можливість установки на них спеціальних подовжувачів, що забезпечить більшу продуктивність при роботі їх на легких ґрунтах.
Відвали неповоротного бульдозера зазвичай по кінцях мають приварені щоки, які запобігають висипання грунту і тим самим підвищують його продуктивність. Ці щоки одночасно служать ребрами жорсткості.
Необхідна для роботи бульдозера сила тяги витрачається на подолання наступних опорів грунту: резанию Wt; переміщенню його як вгору по відвалу W2, так і перед відвалом W3. У разі бульдозера з поворотним відвалом необхідно врахувати також опір, що виникає від переміщення грунту вздовж відвалу, т. Е. В сторону W4.
Питомий опір грунту лобовому резанию становить (в кг / см2):
0,7-1,0
1,0-1,8
1,8-2,0
Це постійне заглиблення відвалу в грунт необхідно враховувати при русі бульдозера на ухил, який може досягати i - 0,3 = 0,4. У цьому випадку (при повному завантаженні відвалу грунтом) необхідне тягове зусилля може виявитися вище, ніж при заборі ґрунту у вибої.
Для збільшення продуктивності під час забору грунту в забої необхідно прагнути до повного використання потужності двигуна.
Такий режим роботи бульдозера, де різання грунту проводиться при постійному зануренні відвалу в грунт, не відповідає цій вимозі. Тут, на початку процесу набору грунту, потужність двигуна недовикористовується, а в кінці двигун виявляється перевантаженим. Тому при оптимальному режимі роботи відвал спочатку заглиблюють на велику глибину, а потім, у міру освіти призми волочіння, поступово знижують товщину стружки. При такій роботі бульдозера шлях набору грунту знижується в 1,5 рази і повністю використовується потужність двигуна. Хороші результати дає спарена робота двох бульдозерів, що рухаються таким чином, щоб їх відвали були як би продовженням один одного і зазор між ними не перевищував 0,3-0,4 м. В цьому випадку значно знижуються втрати грунту і продуктивність збільшується ще за рахунок того , що знаходиться між відвалами грунт також несеться разом з призмою волочіння. Роботу одиночного бульдозера слід організовувати так, щоб його рух відбувався по одному сліду. Тоді виходять з боків валики грунту утворюють своєрідну траншею, що знижує втрати.
Мал. 4. Схема сил, що діють на бульдозер на початку підйому завантаженого грунтом відвалу
Продуктивність бульдозера можна підвищити шляхом збільшення розмірів відвалу і зниження втрат ґрунту. Останнє може бути здійснено шляхом постановки на кінці відвалу Відкрилки і лобових щитків.
Для розрахунку механізму підйому і основних частин бульдозера на міцність, а також для перевірки його стійкості необхідно виявити ті сили, які впливають на нього під час роботи.
Для розрахунку окремих деталей і агрегатів бульдозерного обладнання на міцність (відвалу, що штовхають брусів і т. П.) Повинні бути виявлені ті максимальні зусилля, які можуть виникнути в окремі моменти роботи машини. При цьому різним агрегатів відповідають різні небезпечні моменти і положення робочого обладнання, в зв'язку з чим доводиться розглядати декілька розрахункових схем.
Мал. 5. Схема сил, що діють на бульдозер
Спочатку слід розглянути момент відповідний закінченню процесу копання ґрунту, коли призма волочіння вже сформувалася, але разом з тим відвал ще заглиблений на якусь глибину. Передбачається, що робота проводиться на горизонтальній ділянці. Цей момент відповідає найбільшому опору. Схема сил, що діють на навісне обладнання при неповоротні відвалі з канатним управлінням в цей момент часу, представлена на рис. 45.
Найбільше, т. Е. Розрахункове значення сили підйому, може бути визначено по потужності двигуна трактора. На цю силу слід розраховувати поліспаст і деталі рами бульдозера.
Бульдозер з гідравлічним управлінням здійснює примусове заглиблення відвалу. Максимальна сила, що діє за штокам гідроциліндрів, визначається з умови перекидання бульдозера щодо точки У (рис. 46). Значення цієї критичної сили заглиблення можна знайти з умови рівноваги системи щодо цієї точки. За знайденою таким чином критичної силі розраховується система гідравлічного управління, а робоче обладнання бульдозера перевіряється на міцність.
У разі бульдозера з поворотним відвалом при куті захоплення 0 <ц> <<<90° появляется еще боковая составляющая от результирующей силы копания. Эту боковую составляющую ^оз можно найти, пользуясь схемой на рис. 12, с учетом того, что результирующая Р03 действует в плоскости, перпендикулярной плоскости отвала. Боковая составляющая Р03 стремится повернуть бульдозер относительно вертикальной оси, проходящей через его центр тяжести. Такому повороту препятствуют силы сцепления, развивающиеся между гусеницами машины и поверхностью грунта. Поэтому бульдозер следует проверить на устойчивость тем же методом, который был применен при проверке устойчивости кустореза.
Для розрахунку окремих частин навісного обладнання бульдозера на міцність необхідно вибрати розрахункові положення.
Основним розрахунковим становищем може бути прийнято припущення раптового наїзду відвалом на нездоланну перешкоду. У цьому випадку повне буксування машини настає раніше її зупинки. Тому максимальне тягове зусилля може бути визначено за умовою зчеплення з урахуванням додаткового дії інерційних сил. Врахувати дію останніх можна шляхом введення коефіцієнта динамічності. Таким чином, для визначення розвивається при такому наїзді максимального зусилля РВ1 - Тв може служити вираз.
При цьому следуетрассмотреть два варіанти: випадок, коли відвал впирається в перешкоду середньою частиною, і випадок, коли відвал впирається в перешкоду краєм. Перше розрахункове положення служить перевіркою на міцність відвалу, а друге - для розрахунку штовхають брусів і підкосів. Схема для перевірки на міцність відвалу приведена на рис. 47, а. Зовнішня сила Рп прикладена посередині відвалу в нижній його частині. Тому слід вважати, що це навантаження сприймається тільки окресленим на схемі нижнім поясом жорсткості, момент інерції і момент опору якого щодо осей інерції хх і рр може бути визначений графоаналитическим способом.
Мал. 7. Схеми для розрахунку на міцність обладнання бульдозера
Якщо рама бульдозера з неповоротним відвалом утворюється штовхають брусами і відвалом (рис. 7, б), то рама бульдозера з поворотним відвалом складається з двох з'єднаних між собою вигнутих брусів, що утворюють як би арку. Відвал приєднується до рами за допомогою має сферичну головку шарнірного з'єднання. Положення відвалу щодо шарніра фіксується бічними упорами. Найгірший випадок буде відповідати наїзду на перешкоду краєм відвалу, коли кут захоплення дорівнює 90 °. Тоді цей край піддається дії зусилля, яке може бути визначено за формулою.
Максимальне зусилля, що діє на сферичну головку кульового шарніра рами, знайдеться в припущенні, що упор В не працює.
Далі раму можна розглядати як шарнірну арку.
До атегорія: - Машини та механізми для підготовчих робіт