Бульдозер представляет собой самоходную землеройно-транспортную машину в виде гусеничного трактора или колесного тягача с навешенным на него рабочим органом - отвалом. По типу управления отвалом различают бульдозеры с гидравлическим и канатно-блочным управлением. При гидравлическом управлении возможно принудительное заглубление отвала.
Наиболее часто на бульдозерах устанавливают прямые неповоротные отвалы. В этом случае угол в плане между отвалом и осью трактора (угол захвата) всегда равен 90°. У бульдозеров с поворотным отвалом (универсальными) положение отвала в горизонтальной плоскости (в плане) изменяется на угол 25...30°.
Бульдозеры часто снабжают рыхлителями, навешенными сзади на базовый трактор. Такие бульдозеры-рыхлители являются удобным технологическим агрегатом, производящим как послойное рыхление грунта, так и последующее его зарезание и перемещение.
По номинальному тяговому усилию и мощности двигателя бульдозеры условно разделяют на пять классов (табл. 3.7.1). Техническая характеристика бульдозеров приведена в табл. 3.7.2.
Таблица 3.7.1
Класс бульдозеров
| Бульдозеры | Параметры | |
| тяговое усилие, кН | мощность двигателя, кВт | |
| Малогабаритные Легкие Средние Тяжелые Сверхтяжелые | До 25 Св. 25 до 135 Св. 135 до 200 Св. 200 до 300 Св. 300 | До 45 Св. 45 до 120 Св. 120 до 180 Св. 180 до 300 Св. 300 |
Таблица 3.7.2
Техническая характеристика бульдозеров
| Тип и марка машины | Базовый трактор | Максимальное тяговое усилие, кН | Мощность двигателя, кВт | Ширина отвала, м | Высота отвала, м | Заглубление отвала, м | Подъем отвала над опорной поверхностью, м |
| ДЗ-186 | ДТ-75Н | 2,52 | - | - | - | ||
| ДЗ-48В | ДТ-75Н-РС2 | 2,52 | 0,8...0,9 | 0,41 | - | ||
| T -4 A П2 | 3,92 | 95,5 | 2,84 | 1,05 | 0,30 | - | |
| ДЗ-162 | ДТ-75Т | 52,2 | 2,52 | 1,0 | 0,41 | 1,0 | |
| ДЗ-171.4 | T -170 M.01 | 3,2 | 1,3 | 0,40 | 0,93 | ||
| АМКОДОР-875 | - | 3,08 | |||||
| Т-25.01БР-1 | - | 4,2 | 1,7 | 0,60 | 1,30 | ||
| ДЗ-141УХЛ | Т-500Р-1 | 4,8 | 2,0 | 0,72 | 1,67 | ||
| ДЗ-48 | К-702 | - | 3,64 | 1,2 | 0,30 | 1.05 | |
| ДЗ-18 | Т-130МГП | - | 3,9 | 1,0 | 0,25 | 1,05 | |
| ДЗ-13 | Т-130М | - | 3,2 | 1,2 | 0,10 | 1,10 | |
| ДЗ-28 | Т-130.1Г-1 | - | 3,9 | 0,98 | 0,45 | 1,05 | |
| ДЗ-34С | ДЭТ-250 | 4,54 | 1,55 | 0,40 | 0,54 | ||
| ДЗ-126В-1 | ДЭТ-250М-2 | - | - | - | - |
Мощность двигателей современных бульдозеров от 15 до 600 кВт на гусеничном или колесном базовом тракторе, и до 1200 кВт для бульдозеров на специальных тягачах.
Суммарные сопротивления движению бульдозера при наборе грунта равны
W max = Q т.б f 1 + hlf 2 + qf 3, (3.7.1)
где Qт.б - масса бульдозера, кг;
f 1 - коэффициент сопротивления движению (0,1...0,12)
h - глубина зарезания, м;
l - длина ножа бульдозера, м;
f 2 - коэффициент сопротивления резанию грунта, равный 80000 н/м2;
q - масса грунта, перемещаемого за один цикл, кг;
f 3 - коэффициент сопротивления качению грунта по грунту (0,5).
При возведении земляного полотна из боковых резервов бульдозеры применяют при высоте насыпи до 1,5 м и дальности перемещения грунта до 50 м.
Рабочий цикл бульдозера в процессе возведения земляного полотна состоит из зарезания грунта, его перемещения, укладки и обратного холостого хода бульдозера в забой (резерв). Разработку грунта начинают с зарезения и набора. В зависимости от трудности разрабатываемого грунта применяют следующие схемы зарезания.
Начинать зарезание необходимо при максимальном заглублении отвала, уменьшая это заглубление по мере образования перед отвалом достаточного количества грунта. Стружка зарезания при этом получает форму клина (рис. 3.7.1, а).
При разработке тяжелого грунта сопротивления резанию могут быть настолько значительными, что из-за снижения частоты вращения двигателя трактора потребуется поднятие отвала даже при недостаточном наборе грунта перед ним. В этом случае следует повторить заглубление отвала, как только двигатель трактора наберет нормальные обороты, причем повторение этого приема может быть многократным. Стружка зарезания при такой работе будет иметь гребенчатую схему (рис. 3.7.1, б).
Прямоугольное зарезание (рис. 3.7.1, в) применяют, когда заглубление по условиям производства работ требуется относительно небольшим, например при снятии растительного слоя толщиной 10...15 см.
Рис. 3.7.1. Схемы зарезания грунта бульдозером:
а - клиновая; б - гребенчатая; в - прямоугольная (стрелкой показано направление движения машины)
Наиболее производительным является зарезание с образованием стружки клиновидной формы. Однако, этот способ в ряде случаев не может быть применен. Так, в твердых и пересохших грунтах, особенно, когда бульдозер имеет канатно-блочную систему управления, отвал не всегда погружается в грунт на требуемую глубину. В таких случаях зарезание следует производить по гребенчатой схеме.
Разработку грунта в резервах, перемещение и распределение его горизонтальными слоями в насыпи выполняют бульдозерами траншейным способом (рис. 3.7.2). Первое зарезание грунта бульдозер производит на внутренней части резерва, следующее - на внешней, так, чтобы образовалась одна сплошная неглубокая траншея, перпендикулярная оси дороги. Вырезанный грунт перемещают на насыпь и разравнивают слоями, также перпендикулярно оси дороги, толщиной 20...30 см (в зависимости от применяемых машин для уплотнения). Затем зарезание производят параллельно первой траншее на расстоянии от нее 0,5...0,8 м. В дальнейшем зарезание производят последовательно на всей захватке и получают грунт для отсыпки всего первого слоя на этой захватке.
Рис. 3.7.2. Схема траншейной разработки бокового резерва бульдозером:
I-1... I-3; II-1... II-3 - последовательность зарезания грунта в резерве для отсыпки первого и второго слоев насыпи; I-1'... I-3'; II-1'... II-3' - последовательность укладки грунта в первый и второй слой насыпи; а - ширина траншеи; b - ширина стенок между траншеями (0.5...0.8), м
После профилирования и уплотнения первого слоя насыпи производят зарезание грунта бульдозером вновь на месте образованных траншей и в той же последовательности, и получают грунт для отсыпки второго слоя насыпи. Этот процесс повторяют столько раз, сколько слоев необходимо отсыпать на каждом конкретном участке дороги. После разработки грунта для отсыпки верхнего слоя насыпи производят срезку «стенок», образовавшихся между траншеями и грунт от них также укладывают в верхний слой насыпи.
Производительность бульдозеров при разработке и перемещении грунта зависит от мощности трактора, трудности разработки грунта, дальности его перемещения, высоты возводимой насыпи.
В общем виде производительность (м3/смену) можно определить по формуле
(3.7.2)
где Т - продолжительность смены, ч;
Кв - коэффициент использования рабочего времени, принимают 0,85...0,90;
q - объем грунта, перемещаемый за один цикл, м3
(3.7.3)
где l - длина отвала бульдозера, м;
Н - высота отвала, м;
j - угол естественного откоса грунта, град.;
К n - коэффициент, учитывающий потери грунта при перемещении, равный К n = 1 - (0,005 + 0,004· Ln);
Lн, Ln, Lx - длина пути, соответственно, набора грунта, его перемещения и обратного хода, м;
Vн, Vn, Vx - скорость движения, соответственно, при наборе грунта (0,7...1,0), перемещении (1,0... 1,5) и обратном ходе (1,5...3,0), м/с;
п - число переключений передач;
t - время на одно переключение передачи, принимают 3...5 с;
to - время на установку отвала, 10...15 с;
К p - коэффициент разрыхления грунта, принимают 1,05...1,35.
Данные о производительности бульдозеров на тракторах мощностью 120...180 кВт приведены в табл. 3.7.3.
Таблица 3.7.3
Производительность бульдозеров в зависимости от дальности перемещения и группы грунта
| Дальность перемещения, м | Группы грунтов по трудности разработки | ||
| I | II | III | |
| Производительность бульдозера, м /смену | |||
Для повышения производительности отвал бульдозера снабжают открылками и козырьками или организуют спаренную работу бульдозеров.
В процессе перемещения грунта тяговая мощность трактора на первой передаче используется не полностью. Поэтому при наличии открылков грунт перемещают через два-три зарезания, т.е. грунт в насыпь перемещают укрупненными порциями. Первое зарезание начинают в 4...6 м от внутренней кромки резерва и оставляют грунт в промежуточном вале. Затем задним ходом отводят бульдозер еще на 4...6 м от начала первого зарезания, снова зарезают грунт и подают его в насыпь вместе с промежуточным валом первого зарезания.
При спаренной работе двух бульдозеров с расстоянием между отвалами до 0,5 м для грунтов I, II групп и до 1,0 м для грунтов III группы повышается их производительность в среднем на 15 %, уменьшаются потери грунта почти в два раза, поскольку как бы увеличивается ширина захвата. Но синхронное использование бульдозеров рационально при перемещении больших объемов земляных масс и высокой квалификации машинистов.
Разравнивание грунта и планировку поверхности слоев производят бульдозерами или автогрейдерами. Предварительное разравнивание часто осуществляют в процессе послойной укладки грунта. Поверхности верхнего слоя насыпи придают поперечный уклон 20...40‰ от оси к бровкам земляного полотна. Поверхность остальных слоев планируют с таким же уклоном только при длительных перерывах в работе для обеспечения стока дождевой воды, в остальных случаях поверхность делают горизонтальной.
Производительность универсального бульдозера (м2/ч) при разравнивании грунта составляет
(3.7.4)
где L - длина разравниваемого участка, м;
l - длина отвала бульдозера, м;
a - угол поворота отвала в плане (45...65°);
b - часть ширины пройденной полосы, перекрываемой при последующем смежном проходе (обычно b = 0,3...0,5 м);
п - число проходов по одному следу (п = 1...2 прохода);
V - средняя скорость бульдозера при разравнивании грунта, м/с;
tnов - время на один поворот, с.
При длине разравниваемого участка 30...40 м целесообразно работать без разворота трактора, что значительно экономит время. Разнообразие видов работ, выполняемых бульдозерами, а также широкая номенклатура сменного оборудования и приспособлений к ним делают бульдозер универсальной машиной, незаменимой на любой стройке. На земляных работах в настоящее время бульдозеры выполняют 30...40 %общего объема работ.