Совершенствование отвала бульдозера

     Перспективным направлением развития бульдозеров  заключается в повышении производительности, расширение технологических возможностей,  надежности машин.

     Для современного бульдозеростроения характерен выпуск конструктивно подобных машин унифицированных между собой как в части базовых тракторов, так и навесного рабочего оборудования.

     Преимущественное  развитие имеют бульдозеры на гусеничном ходу, обеспечивающие высокие тяговые усилия и проходимость.

     Необходимость повышения производительности бульдозеров  на мёрзлых  грунтах привела к  появлению ряда предложений по добавлению различных дополнительных рабочих органов к отвалу традиционного типа.

     Проведем  патентный обзор с целью выявления  авторских свидетельств, формулой которых является расширение технологических возможностей путём разработки плотных и мёрзлых грунтов.

     Ниже  рассмотрим  ряд авторских свидетельств.

     Известен  бульдозер (авторское свидетельство  №618498, 1978г) рабочий орган которого включает заднюю стенку 1 ( рис. 1.1), в нижней части которой установлен режущий нож 2, причем на задней стенке 1 выполнены отверстия 3 для прохода воздуха. С тыльной стороны стенки 1 установлены сопла 4, в которых выполнены каналы 5 для прохода воздуха к отверстиям.

     Угол  направления каналов 5 сопел 4 и отверстий 3 относительно касательной к  внутренней поверхности задней . стенки ориентировав по направлению движения грунта .и имеет величину от α1=5÷15  в нижней части, до α2=90^s в верхней части.

     Рабочий орган работает следующим образом.

     При поступлении грунта на поверхность задней стенки 1, сжатый воздух, проходящий от компрессора через каналы 5 сопел 4 и отверстий 3 уменьшает трение грунта о стенку 1 и помогает  продвижению грунта в верхнюю часть задней стенки 1. Уменьшение усилий при продвижения грунта в ковш достигается уменьшением внутреннего трения поступающего грунта о грунт, который находится на задней стенке. При этом воздух обеспечивает газовую смазку отвала. Когда грунт достигает верхней частя задней стенки, сжатый воздух проходящий через каналы 5 сопел 4 и отверстий 3, помогает откидывать грунт назад, например, в ковш скрепера облегчая поступление новой стружки грунта и тем самым уменьшая усилие его продвижения. Данный рабочий орган позволяет в применение его на скрепере или бульдозере уменьшить усилие продвижения грунта примерно на 15%.

     Однако  в этом рабочем органе наблюдаются сравнительно больше потери сил струй газов, которые направлены на отрыв срезаемого пласта грунта от поверхности отвала с целью его газовой смазки, что является одним из его существенных недостатков, Такая потеря сил нерациональна, отрицательно влияет на процесс перемещения грунта по поверхности отвала. С целью улучшения продвижения грунта по поверхности отвала рабочего органа путем сообщения ему дополнительного усилия перемещения от струй сжатого воздуха, ось каждого сопла и отверстия отвала наклонена в направлении движения грунта от режущего ножа и угол наклона каждой предыдущей оси меньше угла наклона каждой последующей.

    Рисунок 1.1 – Отвал с отверстиями для выхода воздуха 

     Известен  бульдозер (авторское свидетельство №956699, 1982г.) рабочий орган которого включает отвал 1 (рис. 1.2) с ножом 2 и лобовым листом 3, за которым установлен дополнительный лист 4. В лобовом, листе выполнены, расположенные рядам по высоте выпускные отверстия 5, а в дополнительном листе  равные по диаметру и расположенные соосно-проходные отверстия 6. На тыльной стороне дополнительного листа установлены воздушные коллекторы 7, сообщенные с источником сжатого воздуха 8.

     Между лобовым 3 и дополнительным 4 листами  смонтированы заслонки 9 с прорезями 10 различной высоты параллельными рядами выпускных 5 и проходных б отверстий. При этом высота каждой нижерасположенной прорези 10 заслонки 9 меньше сечения вышерасположенной, а для обеспечения регулировки расхода воздуха в широком диапазоне высота наибольшей прорези 10 заслонки 9 меньше или равна диаметру отверстий 5 и 6. Фиксация заслонок 9 в нужном положении обеспечивается болтами 11. Последние, сопряжены с пазами 12, выполненными на боковых сторонах лобового листа 3, и с жестко закрепленными с тыльной стороны дополнительного листа 4 вертикальными профилями 13, также играющими роль направляющих пазов.   Поверхности заслонок 9, контактирующие с лобовыми 3 и дополнительными 4 листами, покрыты уплотнительным материалом 14, например резиной.

    

    Рисунок 1.2 – Отвал бульдозера снабжённый дополнительным листом с отверстиями для выхода сжатого воздуха 

     Рабочий орган землеройной машины работает следующим образом.

     Перед разработкой влажных грунтов, когда  требуется больший расхода сжатого воздуха, заслонки 9 перемещают по пазам 12 лобового листа 3 и пазами образованным профилем 12 дополнительного листа 4, и фиксируют с помощью болтов 11 в таком положении, что прорези 10 большей высоты совмещены с отверстиями 5 и 6 лобового 4 и дополнительного 5 листов соответственно. Перед разработкой сыпучих грунтов, когда требуется меньший расход сжатого воздуха, заслонки 9 фиксируют в таком положении, что прорези 10 меньшей высоты совмещены с отверстиями 5 и 6. При фиксации заслонки 9 в нужном положении уплотнительный материал 14 исключает утечки сжатого воздуха.

     Предложенное  устройство обеспечивает регулировку расхода воздуха, подаваемого на отвальную поверхность, расширяет область использования бульдозеров и в итоге приводит к повышению эффективности его работы.

     Однако  отсутствие автоматического регулирования подаваемого на отвал сжатого газа в соответствии с изменением в процессе копания давления грунта на отвал ведет к нерациональному использованию энергии сжатого газа и следовательно, к повышенным энергозатратам. 

     Известен  бульдозер ( авторское свидетельство №874901, 1981г.) рабочий орган которого включает отвал 1 (рис. 1.3) с режущим ножом 2, воздушные коллекторы 3, смонтированные на различной высоте с тыльной стороны отвала и снабженные выпускными отверстиями 4. Воздушные коллекторы 3, соединены с источником 5 сжатого воздуха магистралью 6 подвода сжатого воздуха посредством регуляторов 7 давления, которые, в свою очередь, соединены линиями 8 управления, с эластичными емкостями 9, заполненными жидкостью и установленными в прорезях отвала в зоне каждого из воздушных коллекторов.

     Устройство  работает следующим образом.

     При копании вырезаемая ножом 2 стружка  грунта продвигается по поверхности отвала 1 деформируя эластичные емкости 9. Значение деформации, а следовательно, и значение давления зависят от давления грунта на отвал в зоне каждого из воздушных коллекторов 3.

     Сжатый  воздух от источника 5 поступает в магистраль 6 подвода воздуха и через регуляторы 7 давления в воздушные коллекторы 3, и через выпускные отверстия 5 на поверхность отвала 1 под давлением, значение которого в каждом из воздушных коллекторов 3 зависит от давления управления, создаваемого воздействием грунта на эластичные емкости 9.

     Использование предлагаемой конструкции обеспечивает автоматическую регулировку давления сжатого воздуха, подаваемого на отвальную поверхность, в соответствии с изменением в процессе копания давления грунта на отвал в зоне каждого из воздушных коллекторов, что позволяет обеспечить стабильность воздушной смазки отвальной  поверхности  за счет рационального  использования   энергии   сжатого   воздуха.

     Недостатком его является то, что при разработке грунта может изменяться угол наклона  отвала, а угол наклона сопел относительно отвальной поверхности при этом остаётся постоянным. В связи  с  этим дополнительные усилия перемещения от струй сжатого воздуха будут уменьшаться, поскольку направление струй сжатого газа может быть не оптимальным. Это приводит к снижению эффективности разработки грунта.

     

     Рисунок 1.3 – Отвал снабжённый упругими элементами для регулировки подачи сжатого воздуха 

     1.2 Описание и обоснование выбранной  конструкции 

    Известен  бульдозер (авторское свидетельство  №825789, 1981г.) рабочий орган которого включает отвал 1 (рис. 1.4), в нижней части которого закреплён режущий нож 2. В отверстиях отвала установлены подпятники 3 и 4, закреплённые на тыльной стороне отвала 1. Внутренняя поверхность подпятников 3 и 4 выполнена в виде полусфер, взаимодействующих со сферической наружной поверхностью сопел 5, частично выступающих за отвальную поверхность. Таким образом подпятники 3 и 4 и сопла 5 образуют сферический шарнир, каналы 6 сопел служат для подвода сжатого воздуха.

    На  тыльной стороне отвала сопла 5 одного ряда соединены кронштейнами 7.  Поворот сопел 5 относительно отвала осуществляется гидроцилиндрами 8, шарнирно закреплёнными на толкающих брусьях.  Штоки гидроцилиндров 8 шарнирно соединены с кронштейнами 7.

     При копании грунт поступает на отвальную  поверхность, а сжатый газ, проходящий от компрессора через каналы 6 сопел 5 на отвальную поверхность, уменьшает трение грунта об отвал и помогает продвижению грунта в верхнюю часть отвала.

     При изменении угла наклона отвала 1 направление струй сжатого воздуха  относительно отвальной поверхности  регулируется соплами 5. При этом для  каждого угла наклона отвала 1 направление струй сжатого воздуха может быть оптимальным, что достигается регулировкой наклона сопел 5.

     Достоинство этого бульдозера в том, что более эффективно используются дополнительные усилия перемещения грунта по отвальной поверхности путём обеспечения возможности оптимального направления движения струй сжатого воздуха, что приводит к повышению эффективности разработки грунта.  

 
 

     

     Рисунок 1.4 – Отвал снабжённый приводом регулировки наклона сопел 

 

      2 МЕХАНИЗАЦИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ЗЕМЛЯНОГО  ПОЛОТНА 

     Эффективность комплексной механизации обеспечивается не только путем увеличения количества машин в специализированном комплекте  машин (СКМ), но и в результате наиболее рационального их использования в технологическом процессе. В работе представлен один из возможных вариантов поточного метода строительства земляного полотна, так как комплексная механизация наиболее эффективна в условиях поточного метода организации работ.

     Исходные  данные для расчёта сведены в  таблицу 2.1 

     Таблица 2.1 – Исходные данные для расчёта

 

Дополнительные  сведения: Период строительства: 5.05.10 – 8.10.10

                            Регион строительства: Омская область.

                            Разрабатываемый грунт  оптимальной влажности.

                            Срезка растительного  слоя производится на

                            глубину h_р.с = 40 см. 
 
 
 
 

     2.1 Организация технологии строительства 

     Таблица 2.2 – Организация технологии строительства