Назначение, общее устройство и принцип работы бульдозера ДЭТ - 250

Содержание

 

Введение	4
1 Назначение, общее устройство  и принцип работы бульдозера ДЭТ - 250	5
1. 1 Назначение ДЭТ - 250	5
1. 2 Общее устройство ДЭТ - 250	6
1. 3 Принцип работы бульдозера ДЭТ - 250	7
2 Рабочие органы	9
3 Технологические схемы  проведения работ	12
4 Определение производительности бульдозерра	17
5 Влияние свойств грунта  на производительность машины	20
6 Пути повышения производительности бульдозера	23
Заключение	26
Список использованной литературы	27

 

 

      Введение

 

При строительстве и ремонте дорог, рытье траншей, каналов, добыче полезных ископаемых и на многих других работах применяются Землеройно-транспортные машины. Землеройно-транспортными называют машины с ножевым рабочем органом, выполняющие одновременно послойное отделение от массива и перемещение грунта к месту укладки при своем поступательном движении. К этой группе машин относится: бульдозеры, скреперы, автогрейдеры, грейдеры. Первые два типа машин, особенно бульдозеры, широко используются в промышленном и гражданском строительстве. В зависимости от вида рабочего оборудования отдельный грунт накапливается перед отвалом или поступает в ковш, в котором транспортируется к месту отсыпки. Основными преимуществами землеройно-транспортных машин является возможность совмещения в одном рабочем цикле всего комплекса операций по копанию, перемещению, отсыпания грунта с предварительным разравниванием и частичным уплотнением, простота конструкции и высокая производительность.

Данный курсовой проект посвящен изучению бульдозера.

Бульдозер представляет собой универсальную землеройно-транспортную машину, состоящую из гусеничного или пневмоколесного трактора, оснащенного навесным оборудованием и органами управления. Навесное бульдозерное оборудование состоит из: отвала с ножами; толкающей рамы с подкосами, к которым крепится отвал; привода, обеспечивающего подъем и опускание отвала во время работы, а в отдельных моделях бульдозеров также и изменение положения отвала в плане.

Бульдозеры классифицируются по основным признакам:

 по назначению, тяговым показателям (тяговому классу базовой машины), типу ходовой части, рабочему органу и виду управления рабочим органом.

По назначению бульдозеры подразделяются на общего назначения и бульдозеры специального назначения. Бульдозеры общего назначения применяют для всех основных видов землеройно-транспортных и вспомогательных работ преимущественно для разработки грунтов I, II и III категорий. Бульдозеры специального назначения – в особых условиях (к специальным бульдозерам относятся толкачи, бульдозеры для работы в подземных и подводных условиях и т. п.).

По тяговым показателям  базовых машин бульдозеры подразделяются на сверхлегкие, легкие, средние, тяжелые  и сверхтяжелые.

По ходовой части  бульдозеры подразделяются на гусеничные и пнев- моколесные; по рабочему органу — с неповоротным и с поворотным отвалами; по виду управления рабочим органом — с механическим, гидравлическим и пневматическим управлениями.

 

1 Назначение, общее устройство  и принцип работы бульдозера  ДЭТ - 250

1.1 Назначение бульдозера

 

Бульдозер ДЭТ 250 (рисунок 1) относится к тракторам промышленного назначения тягового класса 25, оборудованный бульдозерно-рыхлительным оборудованием. Аббревиатура ДЭТ-250 расшифровывается как Дизель-Электрический Трактор тягового класса 250 кН.  На бульдозер ДЭТ 250 установлена электромеханическая трансмиссия, которая позволяет регулировать тяговые усилия вне зависимости от скорости.

Бульдозер ДЭТ-250 предназначен для выполнения землеройных  работ на строительстве различных  объектов, добыче полезных ископаемых и рыхления скальных пород в горно-добывающей отрасли.

Бульдозеры-рыхлители  применяют для предварительного послойного рыхления и перемещения  плотных каменистых, мерзлых и  скальных грунтов при устройстве строительных площадок, рытье котлованов и широких траншеи, а также для взламывания дорожных покрытий. Разрушение грунтов и пород происходит при поступательном движении машины и одновременном принудительном заглублении зубьев рабочего органа до заданной отметки. В процессе рыхления массив грунта разделяется на куски (глыбы) таких размеров, которые удобны для последующей их эффективной разработки, погрузки и транспортирования другими машинами.

 

 

Рисунок 1 – Общий вид  бульдозера ДЭТ – 250

 

Основное назначение бульдозера:

• послойная разработка грунта с дальнейшим его перемещением по поверхности земли. Перемещение грунта производится посредством отвала.
• снятие плодородного слоя земли для подготовки строительных площадок, разработки неглубоких каналов, зачистки пологих откосов, сооружения насыпей, планировочных работ для зачистки оснований под фундаменты зданий и планировки трасс.

Бульдозер нашел применение при работах на железных дорогах  – в восстановительных поездах. ДЭТ-250 может работать как бульдозером, так и рыхлителем, и траншейным экскаватором. Кроме того, на него можно установить буровое оборудование, что позволяет производить бурение ям и установку опор из железобетона.

1.2 Общее устройство бульдозера

 

Общее устройство бульдозера (рисунок 2) рассмотрим на примере  ДЭТ-250М2Б1Р1. Оно состоит из базового трактора ДЭТ-250М2 2, бульдозерного оборудования 1 и заднего рыхлительного оборудования.

Однозубое рыхлительное оборудование бульдозера ДЭТ-250М2Б1Р1 с  четырехзвенной подвеской состоит из верхней 3 и нижней 7 тяг коробчатого сечения, рабочей балки 4, с жестко закрепленным сменным зубом, механизма изменения вылета стойки зуба и двух диагонально расположенных гидроцилиндров управления рыхлителем 6. Гидроцилиндры работают от гидросистемы базового трактора и обеспечивают опускание, принудительное заглубление и фиксирование рыхлителя в определенном рабочем положении, а также подъем его при переводе в транспортное положение.

 

1 – бульдозерное оборудование; 2 – база трактора; 3, 7 – верхняя  и нижняя, соответственно,  тяги; 4 – рабочая балка; 5 – зуб; 6 –   гидроцилиндры управления рыхлителем.

 

Рисунок 2 – Общее устройство бульдозера ДЭТ-250М2Б1Р1

 

Для подвески рыхлительного  оборудования служат корпус заднего  моста базового трактора с проушинами для крепления нижней тяги и два  кронштейна для крепления верхней  тяги.

Зуб 5 представляет собой  удлиненную стойку со сменным и литым  наконечником с износостойкой накладкой и стопорным устройством крепления накладки наконечника. Стойка зуба крепится в коробе рабочей балки 4с помощью фиксирующего пальца.

 

1.3 Принцип  работы  бульдозера

 

Бульдозер является одной  из разновидностей спецтехники. Его  основной особенностью является высокая мощность, которая не зависит от его размеров. Значит, бульдозер по праву призван самым популярным видом спецтехники, так как именно мощность является самым главным показателем любой спецтехники. Пример работы бульдозера представлен на рисунке 3.

Основные задачи бульдозеров  довольно просты. Они способны перемещать очень тяжелые предметы на небольшие  расстояния. Кроме того, они используются для перемещения грунтов в  больших объемах. Принцип работы заключается в использовании  бульдозерами собственной массы. Кроме того, они совершают данные виды работ при помощи фронтального отвала.

 

 

 

Рисунок 3 – Общий вид работы бульдозера

 

Основной принцип работы бульдозера (рисунок 4) сводится к следующему. Отвал бульдозера опускают ниже опорной поверхности на 50...200 мм в зависимости от типоразмера машины. При движении машины вперед заглубляют отвал и режут грунт стружкой определенной толщины. После образования перед отвалом призмы грунта его транспортируют на расстояние и одновременно подрезают материал. Подрезанием компенсируют потери грунта, высыпающегося из призмы через боковые поверхности отвала в боковые валики. Затем отвал поднимают, грунт отсыпают в отвал и бульдозер откатывается задним ходом в исходное положение. Процесс перемещения грунта называют рабочим ходом, движение машины назад — холостым ходом.

Аналогичным способом засыпают траншеи  и погружают грунт в транспорт.

Планировочные работы осуществляют передним ходом с отвалом, приподнятым  на величину отсыпаемого слоя, или  задним.

Скрепер толкают в задний буфер  машины в момент наполнения ковша.

Принцип действия бульдозера-рыхлителя  можно охарактеризовать двумя циклами: режим бульдозера и режим рыхлителя. В самом начале участка рыхления машина идет передним ходом, стойка с зубом при этом опускается в грунт на определенную глубину. Машина продолжает двигаться вперед, рыхля грунт зубом. Подходя к концу участка, зуб выглубляется, машина останавливается. После остановки бульдозера, включается задняя передача, и машина начинает двигаться задним ходом в начало участка. Все операции повторяются заново.

а - резание; б - транспортирование с подрезанием; в - отсыпка; г - откат назад (холостой ход)

Рисунок 4 - Схемы работы бульдозера при разработке грунтов

 2 Рабочие органы бульдозера

Трактор ДЭТ – 250 предназначен для работы бульдозером и рыхлителем (в едином бульдозерно-рыхлительном агрегате). (рисунок 5, 6). Кроме того, трактор может нести оборудование ямобура, буро-крановой машины (для установки железобетонных опор ЛЭП), траншейного экскаватора.

Основной рабочий орган бульдозера — отвал с режущими грунт ножами — присоединяется посредством продольных брусьев или рамы к упряжным шарнирам несущего трактора или тягача. Отвал предназначен для отделения стружки грунта от общего массива, накатывание и перемещение грунта по поверхности земли. Для бульдозера характерен четыре вида отвала (рисунок 5): поворотный, неповоротный, полусферический и сферический.

Отвал поднимается в  транспортное и опускается в рабочее  положение механизмом управления.

Отвал представляет собой  сварную конструкцию, состоящую из изогнутого стального листа, усиленного для большей жесткости ребрами и балками коробчатого сечения. Нижняя кромка отвала снабжена сменными (на болтах) ножами, наплавленными износостойким сплавом.

По типу рабочего органа различают бульдозеры: с неповоротным отвалом, расположенным нормально к оси движения несущего шасси и параллельно его опорной поверхности; с поворотным отвалом, который можно устанавливать в плане нормально или под углом в обе стороны относительно оси симметрии несущего шасси и перекашивать в поперечной к оси движения вертикальной плоскости относительно опорной поверхности несущего шасси.

Прямой отвал или  отвал для общих бульдозерных работ используется практически  на любых бульдозерных работах. Он наиболее эффективен при разработке грунтов нормальной и повышенной прочности. Имеет наибольшие значения удельной мощности и тяги на режущей кромке, быстро заглубляется в грунт и быстро наполняется.

Прямой неповоротный отвал, по конструкции похожий на отвал с регулируемым перекосом  и с аналогичными функциями, но на нем не установлен цилиндр перекоса.

Отвал имеет большую  мощность длину режущей кромки, обладает большой проникающей способностью. Он также имеет большую мощность вместимость, что упрощает работу с  большими нагрузками. Прочность конструкции делает его пригодным для силового резания и перемещения грунта, особенно для резания тяжелых скальных пород.

Поворот и перекос  отвала можно осуществлять с сиденья  оператора. Поворотный отвал применяется  для различных видов работ (например, для профилирования и засыпки траншей, разравнивания поверхностей и подготовки стройплощадок).

Отвалы с регулируемыми  углами поворота и перекоса (РАТ), которые  имеют 6 степеней свободы (шестипозиционные отвалы). Это универсальные отвалы, способные изменять и поперечные, и продольные углы установки отвала, прикрепляемые шарнирно к П-образной толкающей раме.

По форме это прямой отвал, примерно таких же габаритов, только без боковых щек. Он предназначен для профилировочных и планировочных  работ небольшого объема бульдозерами малого класса тяги.

 

 

 

Сферический отвал (U-образный отвал, универсальный отвал) обладает хорошей накопительной способностью, поэтому он применяется для перемещения  больших масс грунта на значительные расстояния, планировки больших площадей, мелиорации, отвала грунта, штабелирования сыпучих материалов, загрузки бункеров с эстакад и др. Отвал малоэффективен при копании грунтов категории II и выше, так как из-за длинной режущей кромки плохо заглубляется. Выпускаются сферические отвалы повышенной (на 30-70%) вместимости для перемещения очень легких материалов, таких как снег, древесная щепа, уголь, торф и т. п.

Отвальная поверхность  сферического или универсального отвала состоит из одной центральной и двух боковых секций с цилиндрической поверхностью. Центральная секция занимает не более 40% площади отвала, а края боковых секций, расположенных в плане под тупым углом к центральной, выступают вперед на 20-40% расстояния между их краями. Угол между ножами боковых секций в плане не превышает 150°.

Благодаря своей универсальности, полусферический отвал (Semi-U образный отвал, универсальный отвал) является самым распространенным типом отвала. Он сочетает в себе высокую проникающую  способность неповоротного отвала и повышенную допустимую нагрузку, которая достигается за счет коротких створок, состоящих только из угловых ножей отвала.

Отвальная поверхность  полусферического или полууниверсального отвала состоит из одной центральной  и двух боковых секций с цилиндрической поверхностью. Центральная секция занимает 40% и более площади отвала, а края боковых секций выступают вперед не более, чем на 20% расстояния между их краями. Угол между ножами боковых секций в плане не меньше 150°. Боковые секции с краев закрыты боковыми косынками с вертикальными ножами. Косынки повышают его накопительную способность, а ножи облегчают нарезку траншей и позволяют работать с перекосом. По накопительной способности и прочности разрабатываемых грунтов полусферический отвал занимает промежуточное положение между прямым и сферическим.

При разработке сыпучих  и рыхлых грунтов целесообразно  к отвалу крепить открылки-удлинители. Это позволяет повысить производительность бульдозера на 40—50%.

Схемы устройств и  основные параметры бульдозеров представлены на рисунке 7.

а - с поворотным отвалом; б - с неповоротным отвалом; в - поперечный перекос отвала

Рисунок 7 - Схемы устройств и основные параметры бульдозеров

 

3 Технологические схемы проведения  работ

В процессе работы бульдозер  копает, перемещает и распределяет грунт (рисунок 8) Чтобы отделить грунт от массива, нож отвала углубляют при одновременном перемещении бульдозера вперед. Грунт накапливается перед отвалом, образуя призму волочения. Резание продолжается до тех пор, пока эта призма не достигнет верхней кромки отвала. Затем бульдозер передвигает призму волочения до места и грунт разгружает кучей, поднимая отвал до отказа или разравнивания слоем необходимой толщины. Толщина слоя зависит от типа и массы машин для уплотнения.

Наибольшее сопротивление  возникает при работе бульдозера в процессе копания грунта. При  перемещении грунта имеются резервы  мощности. При резании (копании) добиваются максимального объема вырезаемого грунта на отвале, полного использования мощности двигателя и минимальных затрат времени на набор призмы волочения. Используют три основные схемы копания грунта: прямоугольной стружкой (с постоянной толщиной), клиновой (с переменной толщиной стружки) и гребенчатой.

При копании прямоугольной  стружкой отвал бульдозера сначала  заглубляют максимально в грунт  с учетом возможностей бульдозера по мощности и группе„грунта. Затем, не меняя положения отвала, бульдозер  движется вперед, срезая ровную стружку на всем пути набора грунта. Схема эффективна при работе под уклон и разработке выемки наклонными слоями. Мощность трактора используется полностью, стружка вырезается толстая и равномерная, сокращается путь и время набора призмы волочения. Эту схему применяют при снятии растительного слоя, при этом толщина стружки органичивается не возможностями бульдозера, а технологическими условиями работ и толщиной растительного слоя.

 

а — резание (копание) грунта; б — перемещение; в —  разгрузка; 1 — прямоугольная стружка; 2— клиновая стружка; 3 — гребенчатая стружка; 4 — куча грунта; 5 — слой грунта; 6 — призма волочения

 

Рисунок 8 - Технология работы бульдозером

 

Разработка грунта бульдозером  начинается с операций зарезания  и набора грунта. Для эффективной работы бульдозера тяговое усилие трактора, на котором смонтировано бульдозерное оборудование, должно быть переменным, близким к максимальному, которое сначала расходуется на зарезание и снятие стружки, а затем на перемещение призмы волочения грунта отвалом. Начинать зарезание следует при максимальном заглублении отвала h , уменьшая это заглубление по мере образования перед отвалом достаточного количества грунта. Стружка зарезания при этом получает форму клина (рисунок 9, а).

 

 

Рисунок 9 - Формы срезаемых бульдозером стружек грунта при работе в различных условиях (стрелкой показано направление движения бульдозера)

 

При разработке тяжелого грунта сопротивления резанию могут  быть настолько значительными, что  из-за снижения числа оборотов двигателя  трактора потребуется выглубление отвала даже при недостаточном наборе грунта перед ним. В этом случае следует повторить заглубление отвала, как только двигатель трактора наберет нормальные обороты, причем повторение может быть многократным. Стружка зарезания при этом будет иметь гребенчатую форму (рисунок 9, б).

Для легких грунтов, когда  тяговые усилия трактора, как правило, недоиспользуются, грунт разрабатывается  при постоянной максимальной глубине  стружки h. Стружка зарезания при  этом получается ленточной (рисунок 9, в). Длина участка зарезания L и время набора грунта перед отвалом будут минимальными. Ленточное зарезание применяется, когда заглубление по условиям производства требуется относительно небольшим, например, при снятии растительного слоя. Заглубление отвала в этом случае не превышает 10^15 см (рисунок 9, г). Для разработки грунта такой способ зарезания не рекомендуется.

Бульдозеры в качестве основной машины используются при сооружении земляного полотна из выемок в  насыпь и из боковых резервов в  насыпь высотой до 1...1,5 м (рисунок 10).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 10 - Технологическая схема возведения насыпи бульдозерами из двусторонних боковых резервов

 

Работа универсального бульдозера по возведению земляного  полотна в полувыемке-полунасыпи показана на рисунок 11, б. До начала работ размечают земляное полотно с постановкой колышков, фиксирующих ось и границы насыпи, границы разработки выемки и нагорной канавы. Сначала разрабатывают нагорную канаву, нарезают уступы или вспахивают основание насыпи. Бульдозер разрабатывает косогор продольными проходами с установкой отвала под углом захвата 67°, начиная с верхней части косогора, постепенно передвигаясь вниз, в сторону полунасыпи. После продольных проходов образовавшийся вал грунта перемещают в насыпь бульдозером дополнительными косыми проходамиЗемляное полотно выполняют бульдозером до проектных отметок.

1 — поперечные; 2 и  3 — продольные

 

Рисунок 11 - Схема работы бульдозера на косогоре: проходы бульдозера:

 

Операции по перемещению  грунта к месту укладки начинают сразу же по окончании набора его перед отвалом, причем выполняют на II и III передачах базовой машины. При перемещении грунт осыпается по краям отвала, вследствие чего получаются значительные потери. Во избежание потерь и в целях повышения производительности бульдозера грунт перемещают двумя способами — по траншее в грунте (рисунок 12, а) и по траншее, образованной из валов грунта, осыпавшегося во время предыдущих проходов бульдозера (рисунок 12, б).

 

Рисунок 12 - Схемы перемещения грунта бульдозерами по траншеям

 

Операции по укладке  перемещаемого грунта могут выполняться  различными способами. Наиболее распространены способ послойного размещения (рисунок 13, а, б) и способ накапливания отдельными кучами с последующей планировкой (рисунок 13, в, г, д).

При укладке грунта отвал  бульдозера во время движения поднимают  на высоту 15—20 см, и грунт отсыпается ровным слоем. При этом уложенный  грунт предварительно уплотняется  гусеницами трактора и в последующем  окончательно уплотняется катками  или трамбующими машинами. Этот способ называется укладкой слоем “от себя” (рисунок 13, а).

 

 

Рисунок 13 - Основные схемы укладки грунта бульдозерами

При другом способе послойной  укладки — укладке слоем “на  себя” (рисунок 13, б) машинист, доставив грунт к месту укладки и не останавливая бульдозера, быстро поднимает отвал и на 1,0—1,5 м продвигается вперед, после чего останавливает машину, опускает на грунт отвал, переключает заднюю скорость и, двигаясь задним ходом, тыльной стороной отвала разравнивает доставленный грунт.

 

Рабочий процесс бульдозера при разработке показан на рисунке 14.

 

 

а - с неповоротным отвалом; б - с поворотным отвалом (универсальный); в - схема набора, перемещение и  отсыпки грунта; г - схема к определению  объема грунта перед отвалом бульдозера

 

Рисунок 14 - Схемы работы бульдозеров

 

4 Определение производительности  бульдозера

Производительность бульдозера и бульдозера-рыхлителя на землеройно-транспортных работах определяется количеством  разработанного грунта в кубических метрах за единицу времени.

Различают техническую  и эксплуатационную производительность бульдозера.

Технической производительностью бульдозера называют наибольший объем грунта, который машина может разработать и переместить за 1 ч работы при самых благоприятных условиях.

Техническую производительность бульдозера Пт (м3/ч) определяют по формуле

П_т= 3600 VК_уК_с/Т_ц,

 

где —V объем призмы волочения, м3; К_у — коэффициент уклона местности; К_с — коэффициент сохранения грунта при транспортировании (К_с = 0,005Lт); Т_ц — время рабочего цикла, с; L_т — длина траншеи.

Для повышения производительности бульдозера большое значение имеет количество грунта, перемещаемого отвалом за один рабочий цикл, которое характеризуется объемом призмы волочения. При срезании стружки 4 грунт собирается перед отвалом 2 в виде призмы 1, которая выступает на расстояние А. В процессе транспортирования неизбежны потери в валики 3 через боковые щиты отвала. Чем больше призма волочения, тем выше производительность бульдозера.

Объем призмы волочения V_n (м3) ориентировочно определяют из условия, что грунт располагается под углом естественного откоса Ф0, град:

 

V _п= B_н2/2К_p tg<ф₀,

 

где В—ширина отвала, м; Н—высота отвала, м; К_р — коэффициентрыхления грунта, равный 1,1 …1,35 в зависимости от его плотности и влажности.

 

 

1 — призма, 2— отвал, 3— боковые валики, 4— стружка.

 

Рисунок 15 - Призма волочения  грунта

 

Время рабочего цикла  Тц (с) бульдозера определяют по формуле

 

Т_ц = (L_т+i_к)/ V_п + (L_T + i_к.)/ V ₃ + 2t_п + t₀,

 

где i_к — длина кавальера; V_п, V₃ — средние скорости переднего и заднего движения; t_п — время переключения передач и разгона (2...5 с); /0 — время опускания отвала (1.. .2 с).

Меньшее значение времени  переключения принимают для гидромеханической  трансмиссии, большее — для механической.

Время цикла бульдозера-рыхлителя  определяют по той же формуле, но принимают i_к = 0.

Среднюю скорость движения определяют по формуле

 

V — 0,377п_дr_кК/i,

 

где п_д— частота вращения двигателя, мин-1; г_к— радиус ведущих колес; i — передаточное отношение трансмиссии при передней или задней передаче; К — коэффициент снижения скорости движения (для механической трансмиссии К= 0,85...0,95, для гидромеханической — К = 0,7...0,8).

Техническую производительность бульдозера-рыхлителя П б.р (м3/ч) при работе рыхлителем определяют по формуле

 

П _бр = 3600 V_г/Т_ц,

 

где V_r — объем разрыхленного грунта, м3.

Массив плотного или  мерзлого грунта рыхлят параллельными резами с максимально возможной глубиной.

Формы поперечных сечений  прорезей при рыхлении показаны на рис. 134. Массив грунта разрушается под  углом а. Для снижения энергоемкости  процесса разрушения грунта соотношение  ширины прорези b и глубины рыхления Нр (м) должно быть в пределах 3...5. При параллельном рыхлении расстояние между соседними проходами принимают таким, чтобы происходил скол неразрушенного массива грунта между резами и оставшиеся гребни 3 были минимальными. Если нет гребня, рыхлитель уходит в сторону от сделанной ранее прорези.

 

Объем разрыхленного  грунта V_r (м3) определяют по формуле.

 

V_r = 0,5BH_pS,

 

где В — средняя  полоса разрушения за один проход, м; S — длина пути рыхления, м.

Время рабочего цикла  рыхлителя определяют по той же формуле, что и для бульдозера.

Техническую производительность бульдозера-рыхлителя П б р (м3/ч) определяют по формуле

П_бр = 3600 VK_yK_с/ (T_б + Т_р),

 

где Т₆ — время рабочего цикла бульдозера, с; Т_р— время рабочего цикла рыхлителя, с.

 

а-при одиночном проходе бульдозера-рыхлителя, б-при параллельных проходах; 1 — массив грунта, 2— разрыхленная порода, 3—гребень.