Бульдозеры, назначение, классификация, устройство, производительность

3. Бульдозеры, назначение, классификация, устройство, производительность

 

Бульдозеры предназначены для послойного срезания грунта, его перемещения на небольшое расстояние и разравнивания. Их широко используют в различных отраслях гражданского, промышленного, гидротехнического и мелиоративного строительства, при прокладке железных и автомобильных дорог, в аэродромном строительстве, в горнодобывающей промышленности. Бульдозеры применяют для разработки песчано-гравийных карьеров, котлованов, выемок и траншей, сооружения каналов, прудов и водоемов, возведения насыпей, дамб и плотин, на вскрышных работах при добыче полезных ископаемых открытым способом.

Состоит бульдозер из базовой машины 6 (гусеничного или колесного трактора или колесного промышленного тягача) и навесного бульдозерного оборудования, расположенного спереди. Бульдозерное оборудование включает в себя рабочий орган (отвал) 2, толкающее устройство 9 (толкающие брусья или толкающую раму) и систему управления отвалом 7 (гидравлическую или канатную).

Отвал бульдозера представляет собой жесткую сварную металлоконструкцию с лобовым листом криволинейного профиля. Чтобы предотвратить пересыпание грунта при работе на несвязных и рыхлых грунтах, к средней части отвала приваривают козырек. Вдоль нижней кромки отвала с помощью болтов крепят режущие ножи 1. Для увеличения объема перемещаемого грунта (при работе на легких грунтах) отвал бульдозера может быть удлинен путем установки с обоих его концов уширителей, прикрепленных к отвалу болтами. Толкающее устройство состоит из балок коробчатого сечения. Передняя часть толкающего устройства шарнирно соединена с отвалом’ бульдозера, а задняя — также шарнирно с опорами, расположенными на базовом тракторе. Отвалом бульдозера управляют из кабины машиниста с помощью гидравлической или канатной системы управления. При гидравлическом управлении подъем и опускание отвала и фиксирование его в заданном положении, а иногда и его перекос в вертикальной (поперечной) плоскости осуществляются с помощью гидроцилиндров 5 системы управления, установленных на базовой машине. Этими гидроцилиндрами управляют с помощью рычагов гидрораспределителя, установленного в кабине машиниста. Применение гидроперекоса отвала расширяет область применения бульдозера и повышает его эксплуатационные возможности на планировочных работах. Отвал бульдозера может быть перекошен в поперечной плоскости в левую или правую сторону с помощью гидроцилиндра перекоса, которым управляют из кабины машиниста. Непосредственно на гидроцилиндре перекоса установлен запорный клапан, фиксирующий положение отвала в поперечной плоскости. При канатном управлении подъем и опускание отвала и фиксирование его в заданном положении выполняются с помощью канатноблочной системы управления, приводимой от лебедки, установленной на базовой машине (гусеничном тракторе). Лебедкой управляют с помощью рычага, размещенного в кабине машиниста.

 

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

 

Бульдозеры классифицируют по: назначению, массе и мощности, силе тяги базовой машины и типу движетеля, отдельным конструктивным признакам; системе управления рабочим органом.

По назначению бульдозеры делятся на бульдозеры общего назначения, приспособленные для выполнения разнообразных землеройно-планировочных и строительных работ в различных грунтовых условиях, и на бульдозеры специального назначения, которые предназначаются для определенных видов работ (например, для прокладки дорог, чистки снега, сгребания торфа).

По мощности двигателя и номинальному тяговому усилию бульдозеры классифицируются на:

 

Типы	N, кВт (л.с.)	ТН, кН
Малогабаритные	До 15 (20)	До 25
Легкие	15,5-60 (21-80)	26-75
Средние	60-108 (81-147)	80-145
Тяжелые	110-220 (150-300)	150-300
Сверхтяжелые	220 (>300)	>300

 

По типу движетеля базовой машины бульдозеры разделяются на гусеничные и колесные. Колесные бульдозеры создаются на базе колесных тракторов, колесных тягачей, автомобилей и специализированных самоходных машин (автогрейдеров и др.).

По размещению рабочего органа бульдозерного оборудования на базовой машине различают бульдозеры с передним и задним расположением отвала.

По типу механизма управления бульдозеры разделяются на бульдозеры с гидравлическим, канатным и смешанным управлением. В бульдозерах с гидравлическим управлением отвал внедряется в грунт принудительно за счет усилий гидросистемы. Эти усилия могут достичь 40 % и более от общего веса трактора. При гидравлическом управлении отвалу могут быть заданы четыре положения: подъем, принудительное опускание, плавающее положение и фиксированное положение.

По установке рабочего органа различают бульдозеры с неповоротным отвалом и бульдозеры с поворотным отвалом. У первых отвал расположен под углом 90° к оси базовой машины. У бульдозеров с поворотным отвалом положение отвала можно изменять относительно продольной оси базовой машины в горизонтальной плоскости, т. е. отвал бульдозера может быть повернут в ту или другую сторону относительно своего среднего положения (когда угол между отвалом и продольной осью базовой машины составляет 90°) на заданный угол.

Трансмиссия бульдозера

Трансмиссия осуществляет передачу крутящего момента от двигателя на ведущие звездочки гусеничного трактора. Трансмиссия состоит из муфты сцепления, карданного вала с упругими муфтами, коробки передач и заднего моста с главной передачей, планетарными механизмами поворота и конечной передачей.

Муфта сцепления

Муфта сцепления предназначена для следующих целей:

а) кратковременного отъединения двигателя от коробки передач, во время которого проводится торможение, остановка бульдозера и переключение передач;

б) медленного соединения двигателя с трансмиссией для обеспечения плавного трогания бульдозера с места;

в) предохранения трансмиссии от перегрузок при действии динамических нагрузок во время резкого торможения или разгона трактора.

Сцепление расположено между дизелем и коробкой передач.

На бульдозерах может быть установлена сухая фрикционная двухдисковая муфта сцепления постоянно замкнутого типа (рис. 9).

Ведущими частями муфты сцепления являются маховик 1, установленный на коленчатом валу 2 двигателя, нажимной 3 и промежуточный 4 диски, между которыми находятся два ведомых диска 5 и 6, приклепанные к ступицам. Ведущие диски 3 и 4 имеют прорези, в которые входят направляющие пальцы 7 и 8, закрепленные в кожухе сцепления 9. Направляющие пальцы 7 и 8 передают крутящий момент ведущим дискам 3 и 4 и позволяют им перемещаться вдоль оси.

 

Рис. 9. Схема муфты сцепления

 

Ведомые диски 5 и 6 установлены на шлицах вала 10 трансмиссии. По окружности кожуха сцепления 9 равномерно размещены пружины 11, с помощью которых ведомые диски 5 и 6 зажаты между поверхностями ведущих дисков 3 и 4. Вследствие сил трения, возникающих между ними, крутящий момент передается от маховика 1 двигателя к валу 10 трансмиссии.

Для выключения сцепления машинист перемещает рычаг 12 на себя, усилие через тягу 13 и вилку включения 14 передается на выжимной подшипник 15, который перемещается к маховику 1 и нажимает на рычаги 16. Последние, поворачиваясь вокруг осей 17, отводят при помощи болтов 18 ведущий нажимной диск 3 от ведомого диска 5, а промежуточный ведущий диск 4 отходит от ведомых дисков 5 и 6 с помощью пружин 20 и 21.

Наибольшее перемещение диска 4 ограничивается регулировочными болтами 19, что устраняет возможность при выключении сцепления зажатия заднего ведомого диска 5.

Коробка передач

Коробка передач предназначена для следующих целей:

1. для изменения скорости движения  трактора и его тягового усилия, что дает возможность приспосабливаться  к условиям движения;

2. для изменения направления  движения;

3. для отъединения двигателя  от ведущих колес при длительной  остановке трактора.

Коробка передач устанавливается между муфтой сцепления и задним мостом.

На тракторе ДТ-75 М установлена семискоростная коробка передач (рис. 10). Семь передач обеспечивают движение вперед со скоростью 5,3...11,18 км/ч, и назад со скоростью 4,54 км/ч.

Принцип работы коробки передач основан на введении в зацепление шестерен с различными диаметрами и числом зубьев. При выводе из зацепления одной из шестерен вращение передаваться не будет, что используют в коробке передач для получения нейтрального положения.

Первичный вал I (рис. 10) получает крутящий момент от двигателя через муфту сцепления. Ведущая шестерня вала 1 находится в постоянном зацеплении с шестерней 4 вала заднего хода III, а последняя с шестерней 5 дополнительного вала IV. По шлицам вала 1 могут свободно перемещаться блоки шестерен 2-3 и 10-11. Вторичный вал II изготовлен за одно целое с ведущей шестерней 14 главной передачи, на нем неподвижно закреплены шестерни 12,13, 17 и блок 15-16. Включение передач с первой по четвертую происходит путем ввода в зацепление шестерни одного из блоков первичного вала 1 с соответствующей шестерней вторичного вала II. Первая передача - шестерни 10-15, вторая - 11-13, третья - 2-17, четвертая -3-16.

 

 

Рис. 10. Коробка передач трактора ДТ-75 М: а – кинематическая схема; б – схема взаимного расположения валов; в – положение рукоятки рычага при включении разных передач

 

Для получения пятой и шестой передач служит блок шестерен 6-7 дополнительного вала IV; при этом вращение на пятой передаче передается через шестерни 1-4-5-6-17, на шестой передаче 1-4-5-7-16. Седьмую передачу включают, вводя в зацепление шестерню 8 дополнительного вала IV с шестерней 12 вторичного вала-1-4-5-8-12. Для включения заднего хода подвижную шестерню 9 вала заднего хода Ш вводят в зацепление с большой шестерней 15. Переключение передач производят рычагом, установленным в крышке коробки передач, в соответствии со схемой (рис. 10, в).

Задний мост

Задний мост трактора (рис. 11) включает главную передачу, планетарный механизм поворота и конечную передачу.

Главная передача служит для увеличения и передачи под углом 90о крутящего момента от вторичного вала 7 коробки передач к планетарному механизму поворота трактора. Она состоит из двух конических шестерен 6, находящихся в постоянном зацеплении.

 

Рис. 11. Кинематическая схема заднего моста трактора ДТ-75

 

Планетарный механизм поворота служит для передачи крутящего момента конечным передачам, а также для поворота и торможения трак-тора. Он заключен в картер 1 и состоит из двух зеркально расположенных частей (для правой и левой гусеничных цепей).

При движении трактора по прямой шкивы 5 ленточных тормозов солнечных колес 11 полностью заторможены, а остановочные тормоза 4 отпущены. Вращение от главной передачи 6, ведомое коническое колесо которой закреплено на коронном барабане 8, передается коронному колесу 9. Последнее своими зубьями приводит во вращение сателлиты 10, которые, вращаясь вокруг своих осей, обкатываются вокруг заторможенного солнечного колеса 11, увлекая во вращательное движение водило 12, связанную с ним полуось 13 и ведущую шестерню конечной передачи 3. Для плавного поворота трактора необходимо растормозить шкив того солнечного колеса, в сторону которого совершается поворот. Машинист перемещает соответствующий рычаг управления на себя, тем самым растормаживает шкив одного из солнечных колес и позволяет ему свободно вращаться. Коронный барабан 8 и коронное колесо 9 вращаются по прежнему, а сателлиты 10 поворачиваются только вокруг своих осей. Сателлиты не обкатываются вокруг солнечного колеса, так как оно расторможено и вращается в обратную сторону. Поскольку сателлиты не обкатываются, крутящий момент на водило и полуось не передается. Связанная с этой полуосью ведущая звездочка 2 замедляет вращение, и трактор за счет вращения другой ведущей звездочки совершает поворот.

Для крутого поворота после выключения тормоза 5 солнечного колеса дополнительно нажимают на педаль, затормаживая шкив 4 остановочного тормоза с той стороны, в которую совершается поворот. В этом случае гусеница останавливается, и трактор круто поворачивается.

Конечная передача 3 снижает скорость вращения ведущей звездочки 2 и соответственно увеличивает силу тяги трактора. Кроме того, конечная передача позволяет увеличивать дорожный просвет. На тракторе ДТ-75М устанавливают две конечные передачи по обеим сторонам заднего моста.

Ходовое оборудование

Ходовое оборудование служит для преобразования вращательного движения ведущей звездочки в поступательное движение трактора, а также для поддержания рамы трактора. В ходовую часть входят ведущие звездочки, направляющие колеса, опорные и поддерживающие катки, гусеничная цепь и подвеска. Подвеска служит для соединения опорных катков с рамой трактора. На тракторе ДТ-75 применена эластичная подвеска, обеспечивающая высокую плавность работы и тягово-сцепные качества. На стенде студентам предлагается самостоятельно изучить конструкцию подвески, гусеничной цепи, поддерживающих и опорных катков.