Строительные машины 2 Принципы устройства (стр. 25 из 45)

12. Угол естественного откоса j — угол у основания конуса, который образуется при осыпании разрыхленного грунта с некоторой высоты. Величина j зависит от коэффициента внутреннего трения и от связности. Для несвязных грунтов угол естественного откоса равен углу внутреннего трения. Величины углов естественного откоса зависят от категории грунта и его состояния и составляют 15—40°.

Оценить трудность разработки грунтов по вышеперечисленным параметрам в производственных условиях сложно, поэтому Госстрой СССР на основные типы грунтов разработал производственную классификацию грунтов по трудности их разработки: I — мелкий грунт (песок); II—III — средний (супесь); IV — тяжелый (глина). Однако эта классификация основана только на качественной оценке и не учитывает некоторых важных свойств, например влажности. Это приводит иногда к несоответствию фактической трудоемкости разработки с расчетной. Поэтому был предложен способ оценки разрабатываемости грунтов с помощью ударника

(плотномера) ДорНИИ (рис. 8.1).

Он представляет собой стержень, по которому между двумя приваренными на расстоянии 40 мм шайбами сбрасывается груз массой 2,5 кг. Стержень устанавливают одним концом на поверхность грунта, поднимают груз в верхнее положение и опускают его. Падая, груз ударяет по нижней шайбе, при этом работа одного удара составляет 1 кгс-м (10 Н-м). Под действием силы удара стержень внедряется в грунт. В зависимости от свойств грунта для внедрения стержня на глубину 100 мм требуется различное число ударов: например, в просеянный песок влажностью 9,2% требуется всего один удар, а в легкий суглинок влажностью 10,6% — 12 ударов. Между числом ударов и сопротивлением грунтов резанию имеется следующая зависимость:

Категория грунта	I	II	III	IV
Число ударов С	1—4	5—8	9—16	16—34

ЗЕМЛЁРОИНО-ТРАНСПОРТНЫЕ МАШИНЫ

Машины, отделяющие грунт от массива и перемещающие его на сравнительно небольшие расстояния, называются землеройнотранспортными. К этому классу машин относятся бульдозеры, скреперы, грейдеры и грейдер-элеваторы. Землеройно-транспортные машины просты по конструкции и высокопроизводительны. Для управления требуется один водитель, дополнительные транспортные средства не нужны. Удельная производительность на водителя достигает 1000 м³/ч. Стоимость работ в 3— 4 раза меньше стоимости работ, выполняемых экскаваторами с авто- , самосвалами.

Бульдозер представляет собой гусеничный или колесный тягач (базовая машина) с навесным оборудованием, имеющим рабочий орган в виде отвала , соединенного с толкающими брусьями . Для подъема и опускания отвала служит гидроцилиндр .

Различают бульдозеры: 1) с неповоротным отвалом; последний закрепляется жестко перпендикулярно продольной оси машины. Такие бульдозеры применяют для устройства выемок, возведения насыпей, планировки площадок, разработки и засыпки траншей; 2) с поворотным отвалом; отвал может поворачиваться на угол j' в горизонтальной плоскости и на угол a в вертикальной плоскости, что позволяет перемещать грунт не только вперед, но и в сторону. Этими бульдозерами можно нарезать террасы на косогорах, засыпать траншеи, расчищать дороги от снега.

Помимо основного рабочего органа — отвала на раму бульдозера могут быть навешены устройства для толкания скреперов, рыхлители, кусторезы, канавокопатели, корчеватели и другое сменное оборудование, что значительно расширяет область применения бульдозеров.

В начале работы заглубляется режущая часть отвала, при этом бульдозер одновременно перемещается вперед. Отделяемый от массива грунт накапливается впереди ножа, образуя призму волочения. Отделение грунта от массива происходит до тех пор, пока призма волочения не достигнет верхней кромки отвала. Затем отвал на ходу поднимается на поверхность грунта, продолжая перемещать призму волочения к месту отвала. Встречаемые бульдозером углубления засыпаются грунтом призмы волочения; возвышения срезаются режущей частью отвала. Если перемещаемый материал необходимо распределить по поверхности, то отвал при движении бульдозера поднимают.

Главным параметром бульдозера считается номинальное тяговое усилие, основными параметрами — масса и мощность.

Бульдозеры классифицируются по тяговому усилию и по мощности базовой машины: легкие 20¸80, средние 80¸150, тяжелые 150¸300, сверхтяжелые более 300 кВт.

Отвалу бульдозера необходимо задавать четыре положения. Схема управления отвалом для этих положений показана на рис. 8.7, где она дается в принятых условных обозначениях, и для лучшего представления она показана в виде конструктивных схем на рис. 3.11, е.

Рис. 8.7. Гидравлическое управление бульдозера

Положение 1 — опускание отвала. Для этого золотник распределителя устанавливается в положение 1, масло через отверстие подачи Н и отверстие А в распределительном устройстве подается в полость А₁ цилиндра и через отверстие Б и С₂ сливается в бак.

Положение // — подъем отвала. Золотник занимает положение //, масло из отверстия Н и отверстия Б подается в полость Б₁ цилиндра и сливается через отверстие А и С₁.

Положение /// — плавающее положение отвала. Золотник закрывает отверстие подачи масла Н и масло из полостей А₁ и Б₁ цилиндра сливается через отверстия А, Б, С₁ и С₂. В этом положении отвал может перемещаться вверх и вниз в зависимости от встречаемых сопротивлений.

Положение IV — отвал поднимается в верхнее положение /// и затем золотник устанавливается в положение IV, закрывая отверстия А, Б и Н так, что масло не может сливаться из полостей цилиндра и подаваться в цилиндр. Масло, подаваемое насосом, сливается через предохранительный клапан в бак.

Рабочий орган — отвал представляет собой металлическую сварную конструкцию из листа, ребер жесткости, проушин для крепления отвала к толкающим балкам. Энергоемкость и производительность бульдозера в значительной степени зависят от рациональной формы отвала.

Отвал срезает грунт, накапливает его впереди себя и перемещает его. Профиль отвала подбирают таким образом, чтобы срезаемый грунт от массива двигался по отвалу и обрушивался по направлению движения бульдозера (рис. 8.8, а). При этом менее всего тратится работы на трение грунта о грунт. Если профиль подобран неправильно,

Рис. 8.8. Характер перемещения грунта и формирование призмы волочения

то срезаемый грунт в процессе формирования призмы двигается вверх не по поверхности отвала, а выпучивает массу грунта, образующую призму (рис. 8.8, б). Это приводит к интенсивному трению между частицами грунта. На рис. 8.9 приводится геометрия отвала, а в табл. 8.1 его основные параметры.

Таб лица 8.1 Основные параметры отвала

Параметры	Отвал
	неповоротны	й поворотный
Высота отвала без козырька Н	500—1600 мм	400—1400 мм
Угол резания d Угол наклона отвала e Задний угол a Угол установки козырька bк Заглубление h	55° 75° 30—35° 90—100° До 300	50—55° 75° 30—35° 90—100° мм

При работе бульдозера возникают следующие силы (рис. 8.10): сила сопротивления резанию грунта Р_р, сила сопротивления внедрению рабочего органа в грунт Р_п, сила трения грунта призмы волочения о грунт Р_пр, сила трения режущей кромки отвала по грунту Р_тр1, а также сила трения грунта при его перемещении по отвалу Р_тр2 Сумма всех составляющих этих сил, направленная по оси движения бульдозера, должна быть меньше силы тяги по сцеплению Т_сц.

Производительность бульдозера зависит от формы отвала, длины транспортирования, свойств грунта (песок или глина), работы под уклон или на подъем. При работе под уклон уменьшается сопротивление перемещению призмы волочения и одновременно увеличивается сила тяги. Это позволяет повысить толщину срезаемого слоя и объем перемещаемого грунта, и наоборот, при работе на подъем производительность резко падает. Сопротивление перемещению бульдозера возрастает с увеличением призмы волочения. Поэтому целесообразно срезать слой переменного сечения в начале глубиной на 25-30% больше, чем в конце.

Формирование призмы волочения происходит на 5—7 м пути. Срезание грунта обычно производят на первой и второй передачах, а перемещение на первой и третьей. В процессе перемещения часть грунта

Рис. 8.9. Геометрия отвала Рис. 8.10. Силы, действующие на

отвал бульдозера

призмы волочения высыпается за пределы отвала. Эти потери грунта значительно влияют на производительность. Для несвязных грунтов они составляют 6—7% на каждый 1 м перемещения бульдозера, а для связных грунтов — 2,5—3,2%. Потери уменьшаются почти в два раза, если одновременно работают два бульдозера, устанавливаемые один от другого на расстоянии 0,25—0,3 м для грунтов I и II категории и до 0,5 м для грунтов III категории. При такой работе производительность увеличивается на 10—15%.