Глава 3. Машины для земляных работ

Земляные работы являются наиболее массовыми и трудоемкими в строительном производстве. Справиться с ними ручными способа­ми невозможно и поэтому их в большинстве случаев выполняют только с помощью соответствующих подготовительных, землеройных и землеройно-транспортных машин.

3.1. Машины для подготовительных работ

Для выполнения подготовительных работ применяют кусторезы, корчеватели, корчеватели-собиратели и рыхлители, являющиеся сменным, навесным оборудованием к мощным гусеничным тракто­рам или колесным тягачам.

Кусторез предназначен для срезания на уровне земли кустарников и мелких деревьев диаметром до 0,25 м. Пассивный рабочий орган кустореза выполнен в виде клинообразного отвала, к нижним кром­кам которого крепятся сменные гладкие или пилообразные режущие ножи, имеющие в плане вид треугольника. В передней части отвала установлен носовой лист для раскалывания пней и раздвигания сва­ленных деревьев.

Усилие рабочему органу передается через толкающую раму, шар-нирно прикрепленную к ходовым тележкам трактора.

Ножи периодически затачивают переносной шлифовальной го­ловкой с абразивным кругом, получающим вращение через длинный гибкий вал от трансмиссии трактора.

Производительность кусторезов с пассивным рабочим органом 11000-14000 м²/ч при средней скорости движения машин 3-4 км/ч.

Корчеватели и корчеватели-собиратели применяют для извлече­ния (корчевания) из грунта и последующей уборки крупных кам­ней, пней диаметром до 450 мм, корневых систем, а также кустар­ника и поваленных деревьев, оставшихся после прохода кустореза. Кроме того, корчеватели могут производить рыхление плотных грун­тов на глубину до 0,3 м.

Рабочий орган корчевателя-собирателя — сменный отвал, в ниж­ней части которого закрепляют от 3 до 8 сменных корчующих зубь­ев из износостойкой стали. Отвал крепится к универсальной толка­ющей раме, которая может быть использована для навески рабочих органов кустореза и универсального бульдозера.

36

Часовая производительность корчевателей-собирателей при кор­чевании пней составляет до 40—50 шт., при уборке камней — до 15— 20 м³, при сгребании срезанных деревьев, выкорчеванных пней и кустарника — до 2500-4000 м².

3.2. Землеройно-транспортные машины

Землеройно-транспортными называют машины с пассивным но­жевым рабочим органом, выполняющие одновременно послойное резание и перемещение грунта к месту укладки. К ним относятся: бульдозеры, скреперы, грейдеры, автогрейдеры и грейдер-элеваторы.

3.2.1. Бульдозеры

Бульдозер (рис. 3.1) является навесным оборудованием, обычно к трактору, состоящим из плоского отвала 3 с ножами, толкающих бру­сьев (или рамы) 4 и системы управления отвалом 2, смонтированным на гусеничном тракторе 1 или двухосном пневмоколесном тягаче.

Рис. 3.1. Бульдозер с неповоротным отвалом

Бульдозеры классифицируют: по способу установки рабочего органа (отвала) — на неповоротные (простые), с постоянным распо­ложением отвала перпендикулярно продольной оси машины, и по­воротные (универсальные) с переменным расположением отвала

37

(рис. 3.2); по типу ходового устройства — на гусеничные и пневмо-колесные; по конструкции системы управления отвалом — с канат-но-блочным и гидравлическим управлением; по номинальному тя­говому усилию базовой машины на малогабаритные (1,0-3,0 тс, 9,8-29,4 кН), легкие (3,0-6,0 тс, 29,4-58,8 кН), средние (6,0-15 тс, 58,8-147 кН) и тяжелые (15-36 тс, 147-343 кН).

Наиболее распространены гусеничные бульдозеры с гидравличес­кой системой управления отвалом.

Отвал бульдозера представляет собой сварную металлоконструк­цию, состоящую из лобового листа криволинейного профиля, уси­ленного для большей жесткости ребрами и балками коробчатого се­чения. Нижняя кромка отвала снабжена сменными двухлезвийными ножами — средним и двумя боковыми, наплавленными износоустой­чивым сплавом. Верхняя часть отвала имеет козырек, препятствую­щий пересыпанию грунта через верхнюю кромку.

При работе на легких грунтах, не содержащих крупных каменис­тых включений, с целью увеличения производительности бульдозе­ра на его отвале монтируют сменные уширители (открылки).

38

Отвал неповоротного бульдозера шарнирно закреплен к передним концам двух продольных толкающих брусьев 4 коробчатого сечения, задние концы которых соединены шарнирно с балками ходового ус­тройства трактора; отвал 3 универсального бульдозера монтируется на универсальной толкающей раме, на которой вместо основного ра­бочего органа может быть установлено различное сменное оборудо­вание: кусторез, древовал, корчеватель-собиратель, плужный снего­очиститель и т.д.

Поворотный отвал 3 (см. рис. 3.2) соединяется с рамой / при по­мощи шаровой пяты и двух толкателей (гидроцилиндрой) 2, предназ­наченных также для изменения угла установки отвала в двух плоско­стях относительно толкающей рамы.

Оба типа бульдозеров могут иметь устройства для бокового дву­стороннего наклона (поперечного перекоса на 3-6°) отвала в верти­кальной плоскости и регулирования угла резания ножей отвала (сред­нее значение угла 55°).

Подъем отвала при канатно-блочной системе управления произво­дится через канатный полиспаст от зубчато-фрикционной лебедки, раз­мещенной на тракторе и получающей вращение от вала отбора мощно­сти машины. Опускание отвала происходит под действием собственного веса и регулируется ленточным тормозом лебедки.

Подъем и опускание отвала при гидравлической системе управле­ния производятся одним или двумя гидроцилиндрами двустороннего действия, шарнирно соединенными с рамой базовой машины и от­валом. Рабочая жидкость подается под давлением в рабочие полос­ти гидроцилиндров от шестеренного насоса через золотниковый рас­пределитель. Насос приводится в действие от вала отбора мощности трактора (тягача).

В последнее время чаще применяют бульдозеры с гидравлическим управлением, смонтированные на быстроходных мощных пневмоко-лесных тракторах. Такие бульдозеры, почти не уступая в проходимо­сти гусеничным машинам, обладают значительно большими (в 1,5— 2 раза) рабочими и транспортными скоростями, повышенной манев­ренностью и производительностью.

Некоторые модели современных неповоротных гидравлических бульдозеров снабжаются дополнительной автоматизированной сис­темой управления отвалом «Автоплан», осуществляющей автомати­ческую стабилизацию заданного положения отвала при выполнении окончательных планировочных работ.

Промышленностью выпускаются гусеничные неповоротные буль­дозеры с отвалами длиной 2500—4000 мм, поворотные гусеничные

39

бульдозеры с отвалами длиной 3500-5540 мм и пневмоколесные не­поворотные бульдозеры с отвалами длиной 2000-3200 мм. Высота отвалов гусеничных машин составляет 800-1400 мм, пневмоколесных 600-1100 мм, наибольшая глубина резания — 200-600 мм.

Ниже приведены примеры наиболее часто используемых в стро­ительстве бульдозеров с указанием краткой их характеристики.

Бульдозер ДЗ-42Г (рис. 3.3) изготовляется на базе гусеничного трактора тягового класса ЛТ-75МР, мощность двигателя в комплек­тации С2 66 кВт с реверс-редуктором и гидросистемой. Такой буль­дозер и его разновидности — ДЗ-42, ДЗ-42Г-1 предназначены для выполнения легких земляных и мелиоративных работ.

Рис. 3.3. Бульдозер ДЗ-42Г:

1 — нож; 2 — отвал; 3 — козырек; 4 — кронштейн; 5 — гидроцилиндр подъема-опускания; б — базовый трактор; 7 — рычаг управления гидрораспределителем; 8 — поперечная балка с цапфами; 9 — толкающий брус

Бульдозерное оборудование неповоротного типа.

Управление гидроцилиндром отвала осуществляется от гидроси­стемы базового трактора.

Бульдозер ДЗ-101А (рис. 3.4) с неповоротным прямым отвалом из­готовлен на базе гусеничного промышленного трактора общего на­значения тягового класса 4Т-4АП2-С1, мощность двигателя 96 кВт.

40

Рис. 3.4. Бульдозер Д3-101 А:

1 — толкающий брус; 2 — отвал; 3 — гидрораскос; 4 — гидроцилиндр подъема-опускания; 5 — опора гидроцилиндров; б — базовый трактор Т-4АП2-С1

Предназначен для выполнения землеройно-планировочных работ на грунтах I и II групп и разрыхленных грунтах III группы.

Бульдозерное оборудование состоит из сварного отвала, усилен­ного задними коробками жесткости с внутренними ребрами лево­го и правого толкающих брусьев, раскоса регулируемой длины, гид­роцилиндра перекоса и двух гидроцилиндров подъема-опускания отвала.

Для исключения внутренних напряжений в отвале при гидропе­рекосе в местах крепления с толкающими брусьями предусмотрены пальцевые шарниры.

Бульдозер ДЗ-109Б (ДЗ-171.1-05) состоит из базового гусенично­го промышленного трактора Т-130МГ-1 (Т-170) с мощностью двига­теля 165 кВт и бульдозерного оборудования с поворотным отвалом. Фиксация отвала осуществляется двумя боковыми толкателями, в состав которых входят винтовые раскосы. Они имеют три метки: вер­хняя соответствует углу резания 50°, средняя — 55°, нижняя — 60°.

Управление гидроцилиндрами бульдозера осуществляется от гид­росистемы трактора, которая обеспечивает подъем-опускание и «пла­вающее» положение отвала.

Бульдозер ДЗ-110В (ДЗ-171.1) оборудован прямым неповоротным отвалом на базовом гусеничном промышленном тракторе Т-130МГ-3

41

(Т-170 соответствующей модификации) с мощностью двигателя 125 (170) кВт (л. с).

Бульдозеры на тракторах класса 10 с поворотным и неповорот­ными отвалами могут оснащаться системами комбинированного автоматического управления положением отвала «Копир-Авто­план-10/ЛП» и «Комбиплан-ЮЛ». Системы эти можно использо­вать в двух режимах: копирном, при котором автоматическое уп­равление отвалом по высоте осуществляется от внешнего луча ла­зерного излучателя (лазерной направляющей), и автономно, когда стабилизация положения отвала достигается по сигналам датчиков угловых положений (ДКБ), установленных на толкающих брусь­ях и отвале бульдозера (рис. 3.5).

Рис. 3.5. Система комбинированного автоматического управления

«Комбиплан-ЮД» (ДЗ-110А-1):

1 — пульт управления; 2— гидрораспределители; 3—- фотоприемное устрой­ство ФПУ; 4 — устройство перемещения ФПУ; 5 — датчик подъемного устрой­ства; б — кронштейн для установки ФПУ; 7 — датчик углового положения отва­ла ДП; 8 — датчик продольного профиля ДКБ

Пульт управления и индикатор установлены в кабине бульдозе­ра. Пульт управления служит для задания требуемого продольного (ДЗ-109Б-1), продольного и поперечного (ДЗ-ПОВ-1) уклонов и пре­образований сигналов датчиков в команду управления, которая пода­ется на исполнительную аппаратуру гидропривода.

42

Эксплуатационная часовая производительность бульдозера при резании и перемещении грунта (в м³/ч)

где V — геометрический объем призмы волочения грунта (в плотном теле) впереди отвала, м³;

где b, h — соответственно длина и высота отвала, м; ɣ — угол есте­ственного откоса грунта в движении (ɣ= 20-50°); К_н — коэффициент наполнения геометрического объема призмы волочения грунтом (К_н = 0,85-1,05); К_р — коэффициент разрыхления грунта (К_р = 1,1-1,3);

н р р

К _п — коэффициент, учитывающий потери грунта при транспортиров­ке (К_п = 1—0,005l_n); К_в— коэффициент использования бульдозера по времени (К_в = 0,8-0,9); t_ц — продолжительность цикла, с:

где Z_p, l_n и l_o = l_p + l_n — длины соответственно участка резания, пере­мещения грунта и обратного хода бульдозера, м;

F = bс — площадь срезаемого слоя грунта, м²; с — средняя толщина срезаемого слоя, м; v_р , v_n, v_o — скорости трактора при резании, пере­мещении грунта и обратном ходе, м/с; t_n — время на переключение передач в течение цикла (t_n = 15-20 с).

Обычно тракторные бульдозеры производят резание грунта на I или II скорости (2,5-4,5 км/ч), перемещение грунта на II или III ско­рости (4,5—6 км/ч), а возвращаются для нового цикла задним ходом.