Header image alt text

Сайт инженера-проектировщика

Землеройно-транспортные машины

Вернуться на страницу «Машины для земляных работ»

Землеройно-транспортные машины для подготовительных строительных работ

Землеройно-транспортные машины (ЗТМ) широко применяют при выполнении земляных работ. Они разрабатывают и перемещают грунт в процессе движения машины на расстоянии до 700 м. К ним относятся бульдозеры, скреперы и грейдеры.

Бульдозеры. Конструктивные схемы. Основные механизмы

Среди землеройно-транспортных машин распространенные бульдозеры, рабочий орган которых — отвал.

По виду ходового оборудования, бульдозеры бывают гусеничные и пневмоколесные. Наибольшее распространение имеют гусеничные бульдозеры, поскольку при одинаковой массе имеют большее тяговое усилие, передают меньшее давление на грунт. Но такие бульдозеры имеют малые транспортные скорости, большие затраты времени и средств на перемещение с объекта на объект.

По системе управления рабочим оборудованием, различают бульдозеры канатно-блочные и гидравлические. Выпускают в основном гидравлические бульдозеры, которые обеспечивают принудительное углубление отвала, имеют меньшую металлоемкость и высокую производительность.

Бульдозеры отличаются простой конструкцией, надежностью, экономичностью в эксплуатации, универсальностью. Их применяют для разработки и перемещения грунтов I — IV категорий, а также предварительно разрыхленных скальных и мерзлых грунтов, для планирования строительных площадок, возведение насыпей, разработке выемок и котлованов, засыпки траншей и котлованов, расчистки территорий.

По тяговым усилием — различают бульдозеры легкие (25 — 35 кН), средние (100 — 200 кН), тяжелые (200 — 300 кН) и сверхтяжелые (свыше 300 кН).

По способу закрепления отвала есть невозвратные и универсальные. Самые распространенные — невозвратные гусеничные гидравлические бульдозеры. В этих машинах отвал всегда установлен под прямым углом к ​​их продольной оси (в плане). К базовому трактору 1 (рис. 1.1) шарнирно прикреплены толкающие брусья 2, а а ним — рабочий орган бульдозера — от вал 6. Отвал — это сварная конструкция, содержащая лобовой лист цилиндрического профиля, усиленный с обратной стороны ребрами жесткости.

На верхней части отвала есть козырек, предотвращающий пересыпке почвы через отвал и защищает штоки гидроцилиндров от повреждения.

Схема невозвратного бульдозера

Рис. 1.1 — Схема невозвратного бульдозера:

1 — базовый трактор;

2 — толкающий брус;

3 — крепление гидроцилиндров к толкающему брусу;

4 — гидроцилиндры регулировки углов резки;

5 — гидроцилиндры подъема и опускания отвала;

6 — отвал;

7 — сменные ножи.

На нижней части отвала, смонтировано сменные ножи 7. Подъем и опускание отвала осуществляется гидроцилиндрами 5. В современных бульдозерах предусматривают поперечный перекос отвала на угол до 12 ° и регулирование куга резки с помощью гидроцилиндров 4. Среднее значение угла резания составляет 55 °.

При работе бульдозер срезает и перемещает грунт. В начале земляных работ необходимо быстро углубить отвал, это удобнее сделать при большем угле резания, а копание и перемещение грунта — при меньшем. При горизонтальном размещении отвала, тяговое усилие распределяется по всей его длине. При поперечном — вырезается треугольная стружка грунта. Это позволяет сконцентрировать тяговое усилие бульдозера на меньшей плоскости и разрабатывать прочные грунты. Кроме того, перекос отвала необходим при копании на косогорах. Если бульдозер универсальный, перекос отжига можно осуществить изменением длины одного из гидроцилиндров 5 при постоянной длине другого цилиндра 4. Чаще бульдозеры устанавливают по два гидроцилиндра, по одному с каждой стороны.

Принцип работы бульдозера. При движении трактора на первой передаче включают опускания отвала. Отвал касается почвы, передняя часть трактора поднимается, до 50% его массы передается на отвал и он интенсивно углубляется. При копании связных грунтов стружка, срезается, скользит по отвалу и в верхней части обваливается вперед, образуя призму волочения. При копании несвязных грунтов стружка не образуется, а почву перед отвалом перемещают за счет последовательных оползней.

После достижение призмай волочения высоты отвала, копание прекращают, и происходит перемещение грунта.

Экономически эффективное расстояние транспортировки грунта до 100 м. Рабочий цикл бульдозера состоит из копания грунта, его транспортировки, разгрузки и возвращения машины в забой.

Транспортировать грунт необходимо на возможно большей скорости, что обеспечит уменьшение потерь грунта.

Разгружать грунт бульдозерами можно двумя способами. При разгрузке с шаровым разравниванием, в конце транспортировки отвал поднимают на 15 — 20 см и, продолжая движение, отсыпают грунт ровным слоем, или при разгрузке грунта, быстро подняв отвал, проезжают 1,0 — 1,5 м.

Далее, опустив отвал и, двигаясь задним ходом, выполняют разравнивание грунта. Отсыпка грунта без разравнивания происходит благодаря быстрому поднятию отвала и применяется при укладке груза слоем значительной толщины.

До забоя бульдозер возвращается на максимальной скорости: при транспортировке до 50 м сдают обратно; при расстоянии 20 — 100 м — передним ходом с разворотом машины.

Бульдозерами целесообразно выполнять все виды подготовительных работ.

Для повышения производительности бульдозеров необходимо резку и транспортировку грунта выполнять под наклоном отвала. При этом: уменьшается сопротивление передвижению призмы волочения и самого бульдозера; увеличивается толщина стружки; увеличивается производительность; уменьшается количество разворотов бульдозера; обеспечивается перемещение грунта с промежуточной разгрузкой.

Невозвратные бульдозеры могут обеспечиваться сменными рабочими органами: вилами для поднятия и перемещения штучного груза; зубами на отвале для разработки прочных грунтов; крюковой подвеской на отвале и др. Это расширяет их технологические возможности. Часто в задней части бульдозера монтируют рыхлительное оборудование, либо оборудование для уплотнения грунта.

Определение производительности бульдозера

Техническая производительность бульдозера, м3 / ч, при копании составляет:

где Vn — объем призмы волочения, м3, который вычисляют по формуле:

где

L, Н — соответственно длина и высота отвала, м;

Kр — коэффициент разрыхление грунта, при этом Кр = 1,1 … 1,35;

φ — угол естественного откоса грунта, град;

Kc — коэффициент сохранения почвы, (Kc = 1 — 0,005 ln)

Kу — коэффициент учета влияния склона на производительность (при работе на подъемах от 5 до 15% уменьшается от 0,7 до 0,4, при работе на склонах от 5 до 15% увеличивается от 1,4 до 1,6)

lп — расстояние перемещения, м;

tц — продолжительность цикла, с, определяют по уравнению:

lр, lг, lx — длина соответственно пути резания, перемещения грунта и обратного хода, м; Vр, Vпг, Vx — скорости движения бульдозера соответственно при резке почвы, перемещении и обратном движении, м / с; tn, to — время на переключение передач и опускания отвала, с.

Бульдозеры универсальные, использование

Универсальные бульдозеры (рис. 1.2) разрабатывают и перемешивают грунт вперед и в сторону. Их отвал можно устанавливать под углом от 90 ° до 60 ° по отношению к продольной оси машины (в плане).

Отвал 1 прикреплен сферическим шарниром П-образной рамы 2 и удерживается дополнительно подкосами. Последние можно переставлять, меняя угол установки отвала в плане. С помощью винтовых тяг можно изменить угол резания. Отвал поднимается и опускается гидроцилиндрами 3. Существуют и такие универсальные бульдозеры, в которых угол установки отвала в плане можно изменить гидроцилиндрами из кабины оператора.

Универсальные бульдозеры производительные при обратном засыпании, планировке территории, очистке площадок. Режим работы шин циклический.

Техническую производительность, м2 / ч, универсального бульдозера при планировании территории определяется по формуле:

где l1 — длина участка, м; l2 — ширина отвала, м; ϕ— угол установки отвала в плане, град; 0,5 — значение перекрытия проходов, м; n — количество проходов по одному месту; V — скорость движения бульдозера, м / с;

tп — время на переключение передач.

Схема универсального бульдозера

Рис. 1.2 — Схема универсального бульдозера:

1 — отвал;

2 — П-образная рама

3 — гидроцилиндры подъема и опускания отвала