Конструктивные особенности

Бульдозер состоит из базовой машины (трактор) и специального навесного оборудования в виде отвала с рамой или толкающими балками.

Основными элементами бульдозерного оборудования являются отвал, толкающие брусья с раскосами и подкосами или толкающая рама с раскосами, гидроцилиндры подъема и опускания отвала, а также, на отдельных видах, механизмы поворота отвала в поперечной и горизонтальной плоскостях и изменения угла резания.

Отвал бульдозера представляет собой сварную конструкцию коробчатого типа, обеспечивающую ему жесткость, с приваренным в передней части лобовым листом криволинейного профиля. Последний обеспечивает быстрое заполнение отвала материалом. Для повышения износостойкости лобового листа фирма «Саtеrрillаr» приваривает к нему пластины из специальных легированных сталей, обладающих высокой устойчивостью к абразивному износу и ударным нагрузкам.

В нижней части к лобовому листу болтами впотай крепятся съемные ножи. При изнашивании острой кромки ножа его разворачивают и режут вторым, острым концом. Для повышения устойчивости ножей к абразивному изнашиванию и ударным нагрузкам зарубежные фирмы изготавливают их из легированных сталей типа DН-2 или DН-3 с повышенным содержанием бора и никеля.

Различают неповоротный, поворотный и универсальный отвалы. Неповоротные включают в себя прямой, сферический и полусферический отвалы. Торцы этих отвалов закрыты двумя боковыми щеками для снижения потерь грунта при транспортировании. Лобовой лист завершается вверху козырьком, приваренным под углом к лобовому листу. Козырек препятствует пересыпанию грунта через верхнюю кромку отвала и улучшает формирование призмы волочения грунта. Для защиты от повреждений гидроцилиндров и радиатора двигателя от пересыпающегося материала некоторые фирмы используют решетки, устанавливаемые сверху на отвалах, и щитки.

Прямой отвал, или отвал типа 5, используется при разработке широкого диапазона немерзлых грунтов, включая легкие скальные.

Гусеничный бульдозер общего назначения оснащается основными отвалами (рис.1.3), выпускаемыми почти всеми производителями.

Рисунок 1.3. Отвалы бульдозеров "Caterpillar"

Сферический отвал (U) особенно эффективен для перемещения значительных объемов легких грунтов на большие расстояния. Он состоит из трех секций: центральной и двух боковых. Последние расположены под углом в плане до 25°. Изогнутая в плане форма отвала обеспечивает смещение грунта к середине отвала, обеспечивая при транспортировании минимальные потери материала.

Полусферический отвал(SU) сочетает способности прямого отвала хорошо врезаться в грунт и сферического отвала перемещать большие объемы материала за счет коротких боковых секций, установленных под углом до 25° к центральной секции.

Отвалы U, SU и S имеют механизм перекоса (гидроцилиндр и винтовую стяжку), позволяющие им хорошо внедряться в прочные грунты. При наличии двух гидроцилиндров перекоса машинист из кабины имеет возможность изменять углы перекоса и резания отвала на ходу машины, приспосабливаясь к меняющимся грунтовым условиям.

Поворотный отвал(А) применяется при поперечной транспортировке грунта для засыпки траншей, укладки насыпи и при расчистке территории от снега, мусора, растительности. Отвал может поворачиваться в плане вокруг шарнира на раме в обе стороны. По форме это прямой отвал без боковых щек, удлиненный по ширине и укороченный по высоте.

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.

На некоторых моделях бульдозеров таких фирм, как «Саtеrрillаr», «Fiat-Kobelco», «Liebherr» (рис.1.4) и др., используется модификация данного отвала (VPAT), позволяющая с помощью регулировочных болтов изменять угол резания ножей отвала.

Рисунок 1.4. Варианты отвалов фирмы «Liebherr»

На некоторых моделях бульдозеров таких фирм, как «Саtеrрillаr», «Fiat-Kobelco», «Liebherr» (рис.1.4) и др., используется модификация данного отвала (VPAT), позволяющая с помощью регулировочных болтов изменять угол резания ножей отвала.

Кроме перечисленных основных отвалов, используются отвалы специального назначения, некоторые из которых изготавливаются специализированными нетракторостроительными фирмами типа «Balderson», «Rimco», «Rome» и пр.

Саtеrрillаr, Fiat-Kobelco, Komatsu и др. дополняют основную номенклатуру отвалов следующими спецотвалами: буферным, рекультивационным, кусторезным, укороченными по ширине отвалами SU и S, увеличенным по высоте отвалом SU и пр.

Буферный отвал используется в основном для работ, связанных с толканием скреперов при их зарезании в грунт. По форме это короткий прямой отвал без механизмов перекоса с приваренной посередине отвала стальной пластиной. Резиновые амортизаторы подвески отвала поглощают удары при соприкосновении пластины отвала с буфером скрепера. В промежутках между толканиями такой отвал может быть использован на бульдозерных работах общего назначения. Их выпускают компании «Саtеrрillаr» и «Komatsu».

Рекультивационный отвал применяется для снятия верхнего плодородного слоя почвы и перемещения ее в складируемые бурты. По форме это отвалы и увеличенной ширины и имеющие радиус кривизны лобового листа переменного значения. Это позволяет создать лучшие условия перемещения материала по поверхности отвала и формирования призмы волочения. Такие отвалы изготавливают Саtеrрillаr и Balderson.

Угольные отвалы и отвалы для щепы используют для перемещения угля и щепы на карьерах, складах рудных дворов и лесоперерабатывающих предприятий. По форме это сферические отвалы увеличенной ширины и с гидроперекосом. Их выпускают компании «Саtеrрillаr», «Dressta», «Liebherr» и «ЧТЗ-Уралтрак».

Торфяные отвалы используются для перемещения торфа на мелиоративных полях. Это прямые удлиненные отвалы малой высоты с гидроперекосом, монтируемые на тракторах Liеbhеrr болотоходных модификаций.

На бульдозерах со специализированными отвалами для перемещения угля, щепы и торфа сзади трактора подвешивается балластный груз, выполняющий роль противовеса.

Для работы в экстремальных ситуациях при расчистке завалов в системе МЧС используются бульдозеры Komatsu (с отвалами 8 и 81) уменьшенной ширины, которые вписываются в железнодорожный габарит. Это позволяет иметь высокую степень готовности к работе, так как машины с прикрепленным отвалом стоят на открытой платформе в ожидании распоряжения на отправку.

На бульдозерах среднего класса тяги фирма «Liеbhеrr» использует гидроуправляемые уширители, которые из кабины могут устанавливаться под любым углом к отвалу. При транспортировке на трайлере уширители поворачиваются назад, и отвал вписывается в габарит. Аналогичные отвалы применяет фирма «Fiat-Kobelco».

Отвалы для уборки мусора предназначены для перемещения отходов на мусорных полигонах. По форме это прямые отвалы, имеющие увеличенную ширину и кривизну поверхности лобового листа, а также высоту козырька, примерно равную высоте отвала. При использовании таких отвалов агрегаты трактора подлежат дополнительному переоборудованию для защиты их от острых предметов и абразивных материалов, сзади трактора подвешивается балластный груз. Такие отвалы предлагают фирмы «Саtеrрillаr», «Dressta» и «Liebherr».

Кусторезный отвал (V-образной формы), изготовляемый Саtеrрillаr и Komatsu, предназначен для расчистки заросших кустарником и мелколесьем площадей под застройку. Опущенный в рабочее положение отвал в виде остроугольного резака, образованного двумя режущими лезвиями, скользит по поверхности земли, срезает кустарники и мелкие деревья и сваливает их в стороны, образуя за собой проход, равный ширине захвата отвала.

Защитное ограждение в виде стального каркаса предохраняет трактор от повреждений при падении срезаемых деревьев. Кусторезные отвалы изготавливаются фирмами «Rimco» и «Rome».

Отвалы-корчеватели — это либо отвалы решетчатого вида с зубьями, либо зубья, прикрепленные к лобовому листу прямого отвала. Они предназначены для извлечения из грунта крупных камней и пней и транспортирования их на близкие расстояния. Трактор оснащается сверху дополнительным защитным ограждением. Такие отвалы выпускают фирмы «Саtеrрillаr», «Komatsu», «Liebherr», «Rimco» и «Rome».

Правильный выбор потребителем отвала является главным условием достижения максимально возможной производительности. Прежде всего, следует оценить возможности копания грунта отвалом, тягово-сцепные и скоростные характеристики техники. Возможности копания грунта определяются соотношением величины максимального тягового усилия бульдозера к длине ножа отвала. Чем больше это значение, тем более прочные грунты может разрабатывать бульдозер.

Тягово-сцепные свойства машины оцениваются его эксплуатационной массой, конструкцией гусеничной ходовой части и трансмиссией. Скоростные характеристики определяют время цикла бульдозера. Чем меньше его значение, тем выше должны быть скорости рабочего и транспортного перемещений и, значит, выше производительность.

Мощность двигателя, приходящаяся на 1 м³ рыхлого грунта в призме волочения, на практике используется для оценки выбора отвала по возможности перемещения материала с большой рабочей скоростью. Транспортные скорости, особенно заднего хода, определяют время возврата бульдозера в исходную позицию.