Бульдозерное оборудование
Введение.
Повышение эффективности строительно-дорожной техники обеспечивается путем улучшения качества изготовления, надежности и технического уровня машин, обеспечения комфорта и безопасной работы машинистов-операторов в любых климатических условиях. Ряды и комплексы машин для комплексной механизации работ создаются с увязкой машин между собой по производительности и эффективности с учетом перспективной технологии строительства, добычи полезных ископаемых и максимального исключения ручного труда. При этом создаются высокоэффективные машины повышенной единичной мощности, особенно для работы при низких температурах, и легкие малогабаритные — для снижения доли и исключения ручного труда. Совершенствование парка машин обеспечивается путем повышения средних удельных показателей, гидрофикации и автоматизации управления.
Особое место при механизации земляных работ занимают бульдозеры и рыхлители. Несмотря на быстрое развитие новых методов разработки грунтов и специализированных машин, механический способ их разрушения, копания и перемещения бульдозерами в ближайшем будущем останется наиболее эффективным в большинстве эксплуатационных условий, что объясняется относительной простотой конструкции бульдозеров, широкой сферой и универсальностью применения, высокой производительностью и низкой стоимостью единицы продукции.
Помимо общих тенденции развития строительно-дорожных машин при создании и совершенствовании бульдозеров учитывают специфические особенности их применения и эксплуатации. В частности, с целью расширения области применения при различных климатических и грунтовых условиях широко применяют их различные исполнения (тропическое, умеренное и северное) и модификации (для подземных, подводных, горных работ и др.). С помощью сменного дополнительного оборудования— уширителей, откосников, открылков, наставок и др. у бульдозеров— существенно повышается их использование по времени и расширяется область применения. Этому же способствует использование для различных грунтовых условий и скальных пород прямого, полусферического, угольного и других типов бульдозерных отвалов.
Гидрофикация подъема-опускания, перекоса, наклона, поворота в плане отвалов бульдозеров, обеспечивает максимальное приспособление рабочих органов бульдозеров к условиям выполняемой работы, что существенно повышает эффективность машин. Этому же способствует улучшение параметров рабочих органов и оборудования, а также автоматизация управления машинами.
В последнее время с целью облегчения эксплуатации и удешевления производства широко используют единые, конструктивно подобные решения навесного оборудования во всех типоразмерных рядах бульдозеров, создают семейства машин в смежных типоразмерах. Типизированные конструкции бульдозеров включают такие узлы, как наружные толкающие брусья, отвалы с козырьками и без них, передние гидроцилиндры подъема-опускания без рычажных систем.
Для режущих элементов и металлоконструкций все большее применение находят легированные и низколегированные стали повышенной прочности. Технологичность, ремонтопригодность, снижение потерь времени на техническое обслуживание являются основными факторами создания новых конструкции.
1. Обзор существующих конструкций.
В зависимости от мощности и конструкции бульдозеры могут работать на различных грунтах: от болотистых и песчаных до разборных, взорванных или разрыхленных пород и руд. Экономически выгодная дальность перемещения грунта бульдозером зависит от класса базового трактора, вида и прочности грунта и эксплуатационных условий. Обычно она не превышает 60м.
При возможности перекоса отвала и достаточном тяговом усилии бульдозерами с неповоротным отвалом можно разрабатывать до 70% всех видов грунтов, включая мерзлые и горные породы, для которых обычно требуется предварительное рыхление. Бульдозеры с поворотным отвалом имеют ограниченную область применения. Их в основном используют для нарезки террас на косогорах, засыпки траншей поперечными ходами и прокладки пионерных дорог. При этом повернутый в плане отвал дает некоторые преимущества. Положение центра давления базовых тракторов не позволяет использовать отвал, повернутый в плане на угол менее 60° от продольной оси. В связи с этим непрерывный сход грунта в сторону не обеспечивается и поэтому работа непрерывными продольными ходами практически не дает эффекта. До 90—95% времени такие бульдозеры работают с прямой установкой отвала.
Бульдозеры классифицируют по назначению, номинальному тяговому усилию и различным конструктивным признакам[2].
По назначению различают бульдозеры общего назначения и специальные.
Бульдозеры общего назначения выполняют копание и разработку грунтов, пород и материалов в средних грунтовых (супесчаные, суглинистые и глинистые грунты, трещиноватые сланцы, легкие известняки, мергели и т. п.) и умеренных климатических условиях с температурой окружающего воздуха от —40 до +40° С. Чаще всего их снабжают неповоротным в горизонтальной плоскости отвалом. Поворотным отвалом оборудуют в основном легкие и малогабаритные тракторы.
Специальные бульдозеры предназначены для выполнения таких работ, как прокладка путей и пионерных дорог, сгребание торфа, разравнивание кавальеров, подземная или подводная разработка материалов, разработка легких материалов типа угля и др., а также для работы в особых климатических и эксплуатационных условиях (при низких отрицательных температурах до —60°С, тропической влажности и температуре до +60° С, в сухом и жарком климате пустынь, в опасных и загазованных местах, на грунтах с пониженной несущей способностью и т. д.). На специальных бульдозерах используют отвалы различных типов, соответствующих их назначению. Некоторые отвалы позволяют экономически выгодно работать при дальности перемещения более 100 м[1].
По номинальному тяговому усилию бульдозеры подразделяют на сверхтяжелые — с номинальным тяговым усилием более 300 кН, тяжелые—200—300 кН, средние—135—200 кН, легкие—25—135 кН и очень легкие — менее 25 кН. Номинальное тяговое усилие зависит от массы базового трактора[1].
По конструктивным признакам бульдозеры классифицируют по типу ходовой части, рабочих органов, рам и управлению.
По ходовой части различают бульдозеры гусеничные и колесные. Последние применяют редко.
а
— неповоротный; б — поворотный; в — полусферический; г — универсальный (путепрокладочный); д — с амортизаторами
(для толкания скреперов); е — сферический
По типу рабочего органа (рисунок 1) различают бульдозеры:
с неповоротным отвалом (обычно их называют просто бульдозерами или бульдозерами с прямым отвалом), который установлен перпендикулярно продольной оси машины и не может поворачиваться в плане;
с неповоротным полусферическим отвалом, боковые части которого установлены под небольшим углом к лобовой поверхности;
с неповоротным сферическим отвалом, состоящим из трех примерно равных частей, установленных одна к другой под углом около 15°;
с неповоротным усиленным отвалом, оборудованным амортизаторами для уменьшения ударных нагрузок при толкании скреперов;
с поворотным
отвалом, устанавливаемым в
универсальные (или путепрокладчики) с шарнирно сочлененным отвалом из двух половин, которые по отдельности или вместе можно устанавливать в горизонтальной плоскости под углом к продольной оси машины или перпендикулярно к ней.
Существуют также отвалы других типов, используемые для специфических работ, но они распространенны значительно меньше. Например, известны отвалы с челюстным гидроуправляемым захватом для перемещения сыпучих материалов на большие расстояния или под водой; с двумя отвальными поверхностями для работы передним и задним ходом; с отвальной поверхностью в сторону машины для работы от стенки; переворачиваемые для работы на себя и от себя; с встроенными по краям гидроуправляемыми зубьями для работы в лесных и других тяжелых условиях; с отбойным брусом сверху, колуном и заостренным ножом для расчистки местности от деревьев и кустарника; с удлиненной отвальной поверхностью для перемещения угля и других сыпучих материалов. Бульдозеры на базе двух соединенных между собой рычажной системой гусеничных тракторов с одним общим отвалом не получили распространения вследствие малой проходимости и недостаточных универсальности и маневренности.
Наиболее распространенны в настоящее время бульдозеры с полусферическим неповоротным отвалом и механизмом перекоса.
По типу рамы различают бульдозеры с охватывающей и внутренней рамой. Внутреннюю раму используют для бульдозеров-толкачей, жесткость которых должна быть повышенной.
По типу механизма управления различают бульдозеры с гидравлическим и канатно-блочным управлением. Управление последнего типа в настоящее время почти не используют. Автоматизированное управление бульдозерами применяют в основном на планировочных работах.
С целью расширения области применения бульдозеры снабжают дополнительным быстросъемным оборудованием: рыхлительными зубьями, откосниками, открылками, уширителями, удлинителями, канавными наставками, лыжами, вилами и т. д. (рисунок
2).
1 — жестко
закрепляемые или
Рисунок 2. Схемы основных видов дополнительного сменного оборудования к бульдозерам с неповоротным отвалом.
В определенных условиях наиболее эффективны открылки, удлинители и уширители.
Гидроуправляемые уширители, которые можно из кабины устанавливать под любым углом к отвалу, начиная от перпендикулярного положения (как у открылков) и кончая нерабочим положением, когда они повернуты назад и почти не выходят за габариты отвала, эффективны почти в любых условиях, исключая работы на тяжелых разрыхленных скальных породах.
Наиболее широкую область применения имеют бульдозеры с неповоротным отвалом полусферического типа, которые обеспечивают высокие удельные показатели по тяге и заглублению при работах на высокосвязных грунтах. Использование гидравлически управляемого из кабины механизма перекоса отвала обеспечивает повышение этих показателей.
Бульдозеры выпускают на базе гусеничных тракторов классов 3, 4, 10, 15 и 25. Наиболее широко используются бульдозеры с неповоротным отвалом на базе тракторов классов 3 и 10. Бульдозеры на базе тракторов класса 10 и выше приспособлены для работы в умеренном климате и при низких отрицательных температурах. Бульдозеры с поворотным отвалом производят только на базе тракторов класса 4 и 10. Все бульдозеры имеют гидравлическое управление. Особенности бульдозеров в большой степени обусловлены различием в конструкции базовых тракторов[3].
Бульдозер ДЗ-101
унифицирован с бульдозером ДЗ-54.
Он имеет гидрофицированный
* 1
а—ДЗ-101 и ДЗ-101А; б—ДЗ-110; в—ДЗ-110А и ДЗ-118 (у последней модели гидроцилиндр перекоса расположен справа); г—ДЗ-35Б; 1 — толкающий брус; 2—пальцевый шарнир; 3— отвал; 4—винтовой раскос; 5 — пальцевое соединение; 6—винт; 7 — упорная шайба: 8— гидроцилиндр перекоса; 9 — шаровая опора со сферической втулкой; 10 — сферический шарнир или шарнир со сферической втулкой; 11 — шарнир с двумя взаимно перпендикулярными пальцами; 12—направляющая скоба на отвале; 13— опорная шайба; 14 — винт с головкой; 15 — кронштейн бруса со втулкой; 16 — палец; 17 — растяжка; 18 — шаровая опора.
Рисунок 3. Схемы гидравлических механизмов перекоса отвалов бульдозеров.
Так, толкающие брусья сзади снабжены шаровыми опорами (со сферическими втулками), с помощью которьгх они соединены с трактором, а спереди — пальцевыми шарнирами, расположенными сносно с пальцами винтовых соединений. Отвал сверху с одной стороны поддерживается винтовым раскосом, а с другой — гидроцилиндром перекоса, также имеющим пальцевые шарниры со сферическими втулками. С помощью упорных шайб и гайки на конце винта зазор в пальцевом соединений можно регулировать. Управление гидроцилиндром перекоса осуществляется с помощью отдельной секции распределителя гидросистемы трактора. Винтовой раскос используется для изменения угла резания отвала. Бульдозер ДЗ-101 А дополнительно снабжен гидроцилиндром изменения угла резания, который установлен в верхней части отвала и через двуплечие рычаги и тяги может наклонять отвал вперед и назад независимо от механизма перекоса. Верхние концы винтового раскоса и гидроцилиндр перекоса этого бульдозера шарнирно соединены с двуплечими рычагами, которые при перекосе отвала действуют как жесткие элементы.
Бульдозер ДЗ-54, снятый с производства, но еще широко эксплуатируемый, является базой унификации бульдозеров такого типа на гусеничных тракторах класса 10[2].
Отвал этого бульдозера имеет криволинейный лобовой лист с козырьком и прямыми частями вверху и внизу, нижнюю и верхнюю коробки жесткости с тыльной стороны, боковины с накладками и проушины для соединения с толкающими брусьями, раскосами и гидроцилиндрами. Боковые ножи—литые, средние—из проката. Толкающие брусья спереди имеют проушины для соединения с отвалом, а сзади—литые пальцевые или шаровые опоры для присоединения к опорным цапфам на гусеничных тележках. Впереди к каждому брусу приварен боковой кронштейн с резьбовой проушиной, входящей в кронштейн на отвале. Сверху на брусьях приварены проушины для винтовых раскосов, с помощью которых осуществляется перекос отвала и изменение его угла резания. Для фиксации используется болт или пружина
Отвалом управляют с помощью гидросистемы и гидроцилиндров на тракторе. Как и на всех бульдозерах, распределитель кроме положений подъема, спускания и нейтрального имеет плавающее положение.
Часть бульдозеров снабжена системой автоматического управления типа «Автоплан», улучшающей планирующие свойства машин и
защищающей двигатель трактора от недопустимого снижения частоты вращения вала. Система обеспечивает автоматическую стабилизацию угла наклона толкающего бруса отвала и автоматический контроль режима двигателя по частоте вращения вала (рисунок 4)[3].
1 — трубопровод слива в бак; 2 — трубопроводы подвода жидкости под давлением; 3 — обратный клапан; 4 — трубопровод подачи жидкости под давлением; 5 — тахогенератор; 6 — маятниковый датчик углового положения; 7 — пульт управления; 8 — блок перегрузки; 9 — блок управления; 10 — аккумулятор; 11 — золотниковый гидрораспределитель с электрическим управлением; 12 — дренажный трубопровод.
Рисунок 4. Схема
системы автоматического
Система автоматического управления имеет пульт управления, установленный в кабине. Автоматическую систему используют только при выполнении чистовых планировочных работ на поверхности без резких изменений уклона. В зависимости от уклона поверхности на пульте управления задают угол наклона толкающего бруса, соответствующий положению режущей кромки ножей на уровне опорной поверхности гусениц. При прохождении гусениц через неровности положение толкающего бруса и его угол наклона могут измениться в ту или другую сторону. Маятниковый датчик углового положения при изменений угла наклона толкающего бруса подает электрический сигнал в блок управления. Этот сигнал преобразуется и обеспечивается перемещение золотника в необходимое положение и подача рабочей жидкости в соответствующую полость гидроцилиндров подъема-опускания отвала.
Автоматическая система стабилизации положения отвала работает, если частота вращения вала двигателя находится в допустимых пределах. При возрастании усилий на отвале до значений, вызывающих недопустимое уменьшение частоты вращения вала двигателя, система контроля отключает автомат стабилизации и единовременно подает сигнал на выглубление отвала. После восстановления частоты вращения до нормальной работа автомата стабилизации положения отвала восстанавливается. Обратный гидроклапан обеспечивает регулирование скорости спускания отвала при работе автомата В электрической схеме автомата предусмотрено получение повышенной скорости выглубления рабочего органа при перегрузке двигателя. При отключении автомата отвалом бульдозера управляют обычно.
Бульдозер ДЗ-27С по конструкции отвала, толкающих брусьев и раскосов унифицирован с бульдозером ДЗ-54. Его металлоконструкции изготовлены из сталей, позволяющих работать при низких температурах, и несколько усилены в связи с тем, что базовый трактор имеет повышенное тяговое усилие[1].
Бульдозеры
ДЗ-110 и ДЗ-ПОХЛ по конструкции принципиально один
Бульдозеры
ДЗ-110А (с гидрофицированным
Гидроцилиндр перекоса соединен с гидросистемой трактора трубами и металлорукавами. Он имеет гидрозамок с двумя запорно-регулирующими элементами, пропускающими рабочую жидкость в обоих направлениях. Подъемом-опусканием и перекосом отвала управляют при помощи гидроцилиндров и распределителя в кабине трактора.
При оборудовании бульдозера ДЗ-110-1 автоматической системой управления в гидросистему дополнительно включают гидронасос, гидрораспределитель с электрогидроуправлением, предохранительный и обратный гидроклапаны. Кроме того, на машину устанавливают пульт управления, гидрораспределители, датчик углового положения, фотоприемное устройство, устройство для его перемещения и коммуникации (рисунок 5)[2].
1 — пульт управления; 2 — гидрораспределители; 3 — датчик углового положения; 4 — фотоприемное устройство; 5 — устройство перемещения; 6 — кронштейн.
Рисунок 5. Схема установки аппаратуры «Комбиплан-10Л» на бульдозере ДЗ-110-1.
Автоматическая система управления обеспечивает управление подъемом, опусканием и перекосом отвала и может работать в копирном режиме стабилизации положения отвала по высоте относительно плоскости, создаваемой сканирующим или круговым движением лазерного излучателя, или в автономном режиме стабилизации положения отвала по высоте и управления перекосом отвала по сигналам датчиков угловых положений, установленных на машине.
При работе в автоматическом режиме смещение фотоприемника на отвале относительно стабилизированной в пространстве лазерной плоскости с заданным уклоном обеспечивает соответствующие команды и включение распределителя гидропривода таким образом, что режущая кромка отвала перемещается с определенной точностью параллельно заданной плоскости. В автономном режиме положение режущей кромки изменяется по командам датчиков угловых положений.
Механизм перекоса бульдозеров ДЗ-110А в связи с вдвое большим углом перекоса существенно отличается от механизмов предшествующих моделей (см. рис. 3, в). Толкающие брусья соединены с гусеничными тележками шаровыми опорами без обеспечения возможности их осевого смещения. Их передние концы связанны с отвалом двумя взаимно перпендикулярными пальцами. Гидроцилиндр перекоса соединен с отвалом и толкающим брусом сферическими шарнирами. Такие же соединения имеет винтовой раскос. На части машин в соединении с брусом установлен палец. Универсальные шарниры сферического и пальцевого (с двумя взаимно перпендикулярными осями) типов позволяют перекашивать на большой угол отвал без деформации. Отвал и толкающие брусья не скручиваются также при перемещении шаровых опор в разные стороны вследствие качания гусениц относительно ведущих звездочек при переезде через неровности. Расположенный с правой стороны винтовой раскос используют при изменении угла резания отвала. У бульдозера ДЗ-НОА-2 для перекоса отвала применяют два винтовых раскоса[3].
Бульдозер ДЗ-110В полностью унифицирован с рассмотренными моделями, за исключением механизма компенсации деформации отвала при перекосе, который выполнен в виде двух тяг, соединенных пальцами с толкающими брусьями, и балки, связывающей эти тяги, отвал и правый толкающий брус при помощи пальцев сферических втулок и жесткой рамки на тыльной стороне отвала.
- Патентный обзор.
Патент №90538
Рисунок 6. Рабочее оборудование бульдозера.
вид а-а
Рисунок 8.
На рисунке 6 изображено рабочее оборудование бульдозера, вид сбоку; на рисунке7 — вид А-А рисунка 6; на рисунке 8— разрез Б-Б рисунка 7.
Рабочее оборудование бульдозера имеет толкающую раму 1 с проушинами 2 и 3. К раме посредством соответствующих проушин 4 и 5 прикреплен отвал 6. В проушины 2—5 входят элементы механизма фиксации в виде стержней 7 и 8, которые перемещаются по вертикали при помощи их привода — силовых цилиндров 9 и 10. Поворот отвала в плане производится посредством гидроцилнндров поворота 11 и 12. Проушины 4 и 5 имеют прорези 13, а фиксирующие пальцы проточки 14.
Рабочее оборудование бульдозера работает следующим образом.
При работе машины с отвалом, установленным перпендикулярно оси машины, разнесенные по концам толкающей рамы проушины соединяются одновременно с соответствующими проушинами отвала при помощи стержней 8 и 7 и путем перемещения штоков силовых цилиндров 9 и 10.
При повороте отвала на необходимый угол с помощью одного из силовых цилиндров один стержень, например стержень 7, поднимается в положение, при котором участки с проточками 14 устанавливаются перед прорезями 13 проушин 4 и 5. В этом положении шарнир размыкается и отвал, посредством гидроцилиндра его поворота, может быть повернут на необходимый угол, что исключает применение ручного труда.
Патент № 973722
Рабочее оборудование бульдозера.
Рисунок 9. Бульдозерное оборудование
Рисунок 10. С повернутым отвалом.
в плане с отвалом в прямом положении.
Бульдозерное оборудование включает отвал 1, толкающую раму 2, поворотные рычаги 3,шарнирно закреплённые одним концом на толкающей раме, а другим концом посредством вертикальных осей 4 - с ползунами 5, соединенных с отвалом 1. При этом ползуны 5 установлены в направляющих отвала 6 закрепленных на тыльной стороне отвала 1. На толкающей раме 2 установлены У-образные захваты 7, в прорезях которых при прямом положении отвала размещаются концы вертикальных осей 4. Поворот отвала в плане производится гидроцилиндрами 8, шарнирно закрепленными на толкающей раме 2, штоки 9 которых соединены с рычагами 3.
Бульдозерное оборудование работает следующим образом.
При выдвижении штока 9 одного гидроцилиндра 8 рычаг 3 начинает поворачиваться относительно шарнира его крепления к толкающей раме 2. При этом ползуны 5 скользят в направляющих 6, поворачивая отвал 1 вокруг вертикальной оси 4 противоположного рычага 3, верхний и нижний концы которой удерживаются У-образным захватом 7, Захваты 7, взаимодействуя с концами оси, воспринимают боковые нагрузки, направленные вдоль отвала разгружая тем самым гидроцилиндры 8.
Для обеспечения поворота отвала в другую сторону, его необходимо предварительно установить в прямое положение и повторить операцию, выдвигая шток гидроцилиндра, который был в покое.
Разгрузка гидроцилиндров поворота отвала боковых нагрузок, воздействующих на отвал, позволяет повысить надежность бульдозерного оборудования.
Патент №962470
Рабочее оборудование бульдозера.
А-А
На рисунке 11 изображено бульдозерное оборудование, вид с боку; рисунок 12 -отвал с гнездом и гидроцилиндром смещения вид сзади; на рисунке 13 - то же, вид сверху; на рисунке 14 - то же, с различными положениями отвала
А-А
Рисунок 12.
Рисунок 11.
Рисулнок 13.
Рисунок 14.
Бульдозерное оборудование включает отвал 1, соединенный с толкающей рамой 2 шаровой опорой 3, гнездо 4 которой установлено в направляющих 5 на тыльной стороне отвала 1, толкатели 6, подкосы 7 и гидроцилиндр 8 поперечного смещения отвала относительно рамы, соединенный с отвалом. Шток гидроцилиндра соединен с гнездом 4. Опора 3 установлена в гнезде 9 цилиндрической формы.
Бульдозерное оборудование работает следующим образом.
Для обеспечения выбранного направления движения отвал 1 сдвигается гидроцилиндром 8 относительно гнезда 4 по направляющим 5. При этом отвал 1 перемещается в поперечном направлении относительно толкающей рамы 2, а также вместе с гнездом 4 в продольном направлении, обеспечивая необходимое изменение расстояния между рамой 2 и отвалом 1 без регулировки длины толкателей 6 с подкосами 7.
Патент №739190.
Изменением поперечного смещения отвала машинист поворачивает трактор бульдозера в сторону большего вылета отвала, не пользуясь фрикционами, что обеспечивает повышение средней скорости движения и производительности бульдозера. Уменьшение числа включений бортовых фрикционов способствует также облегчению условий работы водителя и повышает надежность оборудования.
На рисунке 15 а — нож, составленный из неизношенных пластин; на рисунке 15 б — нож, составленный из пластин с одной изношенной режущей кромкой; на рисунке 15 в — нож, составленный из пластин двумя изношенными режущими кромками; на рисунке 15 г — нож, составленный из пластин с тремя изношенными режущими кромками.
На отвале 1 закреплен нож, составленный из отдельных пластин 2 прямоугольной формы. В пластинах выполнены отверстия 3 для крепления пластин к отвалу: Пластины 2 имеют режущие, кромки 4, выполненные по всему периметру и упрочненные наплавкой, причем длина одной стороны каждой пластины больше длины другой ее стороны на две ширины наплавки, а длина меньшей стороны отдельной пластины укладывается целое число раз в длине ножа.
Рисунок 15. Нож землеройной машины
При износе одной из сторон всех пластин ножа их переставляют в порядке, указанном на чертеже, где режущие кромки пластины обозначены буквами А, Б, В, Г.

- Бульдозер Т-130
- Бумага история и современность
- Бумага история и современность
- Бумага потребительского назначения На основании материалов АО «UNIC»
- Бумажная хроматография
- Бумажная хроматография
- Бумажные деньги
- Бульдозер
- Бульдозер ДЗ
- Бульдозер для работы в стесненных условиях
- Бульдозер ДЭТ-250
- Бульдозер на базе трактора МТЗ 82
- Бульдозер на базе трактора Т-180
- Бульдозер на базе трактора Т-330