Файл: Полосин-Никитин, С. М. Механизация дорожных работ учебник.pdf

§ 40. РАЗРАБОТКА ГРУНТА БУЛЬДОЗЕРАМИ

Бульдозер представляет собой гусеничный трактор или тягач на пневматических шинах, оборудованный широким отвалом, который установлен перпендикулярно к продольной оси трактора или под углом, что позволяет перемещать грунт в сторону. В ряде конст­ рукций бульдозеров отвал может поворачиваться в поперечной и вертикальной плоскости, наклоняться. В зависимости от выполня­ емой работы на раму вместо отвала можно навешивать дорожные рыхлители, кусторезы, корчеватели чем расширяется использова­ ние базового трактора.

В процессе работы бульдозер копает, перемещает и распреде­ ляет грунт (рис. 8.17) Чтобы отделить грунт от массива, нож от­ вала углубляют при одновременном перемещении бульдозера впе­ ред. Грунт накапливается перед отвалом, образуя призму волочения Уф. Резание продолжается до тех пор, пока эта призма не достигнет верхней кромки отвала. Затем бульдозер передвигает призму воло­ чения до места и грунт разгружает кучей, поднимая отвал до от­ каза или разравнивания слоем необходимой толщины. Толщина слоя зависит от типа и массы машин для уплотнения.

Наибольшее сопротивление возникает при работе бульдозера в процессе копания грунта. При перемещении грунта имеются резер­ вы мощности. При резании (копании) добиваются максимального объема вырезаемого грунта на отвале, полного использования мощ­ ности двигателя и минимальных затрат времени на набор призмы волочения. Используют три основные схемы копания грунта: прямо­ угольной стружкой (с постоянной толщиной), клиновой (с перемен­ ной толщиной стружки) и гребенчатой.

При копании прямоугольной стружкой отвал бульдозера снача­ ла заглубляют максимально в грунт с учетом возможностей буль­ дозера по мощности и группе грунта. Затем, не меняя положения отвала, бульдозер движется вперед, срезая ровную стружку на всем пути набора грунта. Схема эффективна при работе под уклон и разработке выемки наклонными слоями. Мощность трактора ис-

6)

Рис. 8.17. Технология работы бульдозером:

224

пользуется полностью, стружка вырезается толстая и равномерная, сокращается путь и время набора призмы волочения. Эту схему применяют при снятии растительного слоя, при этом толщина стру­ жки органичивается не возможностями бульдозера, а технологи­ ческими условиями работ и толщиной растительного слоя.

Клиновую схему зарезания применяют при работе на легких и слегка влажных грунтах. Отвал бульдозера в начале набора заглу­ бляют в грунт на максимально возможную величину, затем при движении бульдозера вперед отвал постепенно поднимают, наби­ рая на него грунт. При этой схеме копания грунта путь резания со­ кращается по сравнению с прямоугольным резанием и снижается время набора. При работе на тяжелых плотных грунтах из-за трудности заглубления отвала эту схему применять нецелесообразно.

Гребенчатую схему применяют при разработке тяжелых плот­ ных грунтов. Отвал сначала максимально заглубляют в грунт. Когда число оборотов двигателя начинает снижаться, отвал под­ нимают примерно на 3/4 глубины. Такие заглубления и подъемы по­ вторяют 2—3 раза. Во время этих операций происходит полный набор грунта на отвал бульдозера. Работая по этой схеме, добива­ ются почти 100%' использования мощности трактора, время набора уменьшается по сравнению с прямоугольной схемой, уменьшается также и путь формирования призмы волочения, но машинист быст­ ро утомляется из-за большого числа переключений рычагов управ­ ления. Применение всех схем рационально на грунтах оптимальной влажности.

Перемещение грунта бульдозером экономически выгодно на расстояние 25—50 м. Это объясняется тем, что при перемещении часть грунта высыпается за пределы отвала. Чем длинне путь пе­ ремещения, тем больше потери: Кп= (0,025-^0,032) L для связных грунтов и ка'= (0,06—0,07) L для несвязных. Снизить потери мож­ но, перемещая грунт траншейным способом или в грунтовых вали­ ках, образовавшихся в начале перемещения.

Эффективна работа бульдозера отрезками, когда грунт достав­ ляется к месту отвала не сразу, а этапами. Весь путь рабочего хо­ да бульдозера делят на три части. Вначале грунт накапливают на первом участке, затем на втором, а после этого его перемещают на третий. Мощность трактора используется полностью, поскольку на третьем участке перемещается увеличенный объем грунта.

Потери грунта при перемещении снижаются, если использовать отвалы с боковыми открылками и козырьками. Однако в плотных грунтах условия копания ухудшаются из-за дополнительных со­ противлений на открылках. Можно использовать шарнирные открыл­ ки с гидроуправлением. Во время копания их можно убирать за от­ вал, а во время перемещения устанавливать под углом 45—90°. При работе в грунтах I и II групп уширители, кроме увеличения выра­ ботки и дальности перемещения грунта, позволяют снизить удель­ ный расход топлива на 10—20%.

Для повышения эффективности копания грунта бульдозером ис­ пользуют отвалы со средним выступающим вперед ножом. Это по­

вышает выработку машины на 20—40%'. Повышения выработки достигают за счет сокращения пути и длительности набора призмы волочения. Выступающий нож — сменный или принудительно вы­ двигающийся. Для восполнения потерь грунта возможно переме­ щать грунт в отвал с небольшим заглублением ножа.

Повышенное прилипание влажных грунтов значительно снижа­ ет выработку и качество работы машины. С целью снижения при­ липания отвал покрывают составами (эпоксидной смолой с добав­ ками фторопластового лака ФБ-Ф-74Д), прогревают рабочий орган машины отработавшими газами двигателя, применяют вибрацию рабочего органа, электроосмос. Он основан на том, что при пропус­ кании через грунт постоянного электрического тока на катоде (рабочей поверхности рабочего органа машины) выделяется вода, которая служит смазкой при трении грунта и уменьшает прилипа­ ние за счет частичного экранирования силового молекулярного по­ ля твердых фаз системы грунт — рабочая поверхность при их взаи­ модействии.

Поворот бульдозера на холостой ход — возвращение к месту зарезания передним ходом целесообразно только при расстояниях транспортирования грунта больше 50 м или при работе бульдозе­ ров, не имеющих повышенных задних передач. Задний ход челноч­ ным способом, как правило, рекомендуется выполнять по следу рабочего хода на высших передачах трактора.

Выработка бульдозера с неповоротным отвалом рассчитывается

по формуле

П э = ГЗбООкцРфКукл : /ц м3/сыену,

где — ( № к п) : 2/ср tg <р0;

Т — продолжительность смены, ч; кв — коэффициент использования машинного времени; Уф— объем грунта перед отвалом в плотном теле-призма волочения, м3; /ц — длительность одного цикла, с; I — длина отвала, м; b — высота отвала, м; кп — коэффициент, учитыва­ ющий потери грунта; /ср— коэффициент разрыхления грунта (1,3— 1,35); ф0 — угол естественного откоса грунта, град; кукл — коэффи­ циент, учитывающий влияние уклона местности на выработку буль­ дозера:

Угол подъема, град Угол уклона, град

скорости бульдозера при рыхлении грунта, его перемещении и холос­ том ходе, м/с; t0 — время опускания отвала, с (1— 2).

Выработку бульдозера с поворотным отвалом на планировоч­ ных работах подсчитывают по формуле

П э = 3600/. (В sin а — а ) к п -. n ( L : f cp)+/n0B м2/ч,

226

Рис. 8.18. Разработка грунта бульдозером с перемещением в насыпь продольны­ ми проходами I, II, III, IV — ярусы:

В о з в е д е н и е з е м л я н о г о п о л о т н а б у л ь д о з е р о м п р и р а з р а б о т к е г р у н т а в в ы е м к е и т р а н с п о р т и р о в к е

возводимой насыпи участков. Количество ярусов и траншей, по ко­ торым перемещают грунт, определяется размерами и очертаниями выемки, а также величиной отвала применяемого бульдозера. Грунт в нижних ярусах выемок может быть переувлажнен грунто­ выми водами, которые без надлежащего водоотвода будут скапли­ ваться в пониженных местах. Чтобы этого не случилось, необходи­ мо в процессе работы выдерживать уклоны подошвы забоя раз­ рабатываемой выемки в пределах 0,01—0,03. Разработку выемки производят так, чтобы перемещение бульдозера с заполненным от­ валом велось по спланированному пути. Планировать путь целесо­ образно при холостом ходе бульдозера. Для повышения выработки используют работу бульдозера отрезками.

Если высота насыпи превышает 1,5 м, то часть земляного полот­ на, располагающегося выше этой отметки, отсыпают скреперами (рис. 8.19), доставляют грунт землевозами и автомобилями-само­ свалами. Для бесперебойного движения транспорта и груженых скреперов на откосах насыпей устраивают пологие съезды бульдо­ зерами. После завершения работ на насыпи грунт съездов исполь­ зуют для присыпки обочин или откосов.

Если насыпи невысокие, возведение земляного полотна из боко­ вых резервов относят к линейным работам. Поскольку бульдозеры при перемещении грунта из резерва в насыпь преодолевают боль-

Р и с . 8.19. Возведение насыпи при совместной работе скреперов и бульдозеров:

/ — бульдозер; 2 — кулачковый каток; 3 — каток на пневматических шинах; 4 — разработка грунта; 5 — скрепер; 6 — разгрузка; 7 — автогрейдер

шие подъемы (до 20—25°) и сильно нагружены, желательно ис­ пользовать несколько бульдозеров — одни на перемещении, другие на разравнивании грунта в насыпи. На рис. 8.20 приведена техно­ логия возведения земляного полотна бульдозерами в комплекте с разравнивающими, уплотняющими и планирующими машинами (автогрейдером). Возведение насыпи ведут три звена бульдозеров с катками на пневматических шинах. Первое звено отсыпает и уп­ лотняет первый слой насыпи, второе — второй и третье — послед­ ний верхний слой. Планировочные работы ведет автогрейдер № I в комплекте с бульдозером 9, который впоследствии производит ре­ культивацию резерва.

Если отсыпать насыпь на полную высоту тремя звеньями не удается, то их можно перебросить для отсыпки и уплотнения сле­ дующих слоев.

Технологические возможности бульдозера ограничены мощ­ ностью двигателя базовой машины-—-трактора или колесного тяга­ ча, которая расходуется на преодоление возникающих при работе бульдозера, сопротивлений. Для бульдозера с неповоротным от­ валом эти сопротивления ~EW слагаются из:

Wp — сопротивления резанию грунта к В к х\

,U7np — сопротивления перемещения призмы волочения грунта перед отвалом;

= ^npT2ia 2 — ^прПг»

Wв — сопротивления перемещению волочения грунта вверх по отвалу;

G np c o s 2 V i ;

— сопротивления перемещению бульдозера (трактор + навес­ ное оборудование);

^ т+ б — (О , + Gg) (/ + i).

228

А — снятие растительного слоя;

/ — разработка грунта в резерве н перемещение в насыпь с разравниванием и уплотнением; II. III - т е же о п е р а ц и и ;

Б — рекультивация откосов растительным слоем, планировка обочин;

/■ Н ? - б у л ь д о з е р ы ; ю , / / • « = к а т к и н а п н е в м а т и ч е с к и х ш и н а х ; / 2 — а в т р г р е й д е р