Рис. 3.13. Формы срезаемых бульдозером стружек грунта при работе в различных условиях (стрелкой показано направление движения бульдозера)

При разработке тяжелого грунта сопротивления резанию могут быть настолько значительными, что из-за снижения числа оборотов двигателя трактора потребуется выглубление отвала даже при недостаточном на­боре грунта перед ним. В этом случае следует повторить заглубление от­вала, как только двигатель трактора наберет нормальные обороты, при­чем повторение может быть многократным. Стружка зарезания при этом будет иметь гребенчатую форму (рис. 3.13, б).

Для бульдозеров с базовыми тракторами других классов по тяго­вым усилиям (меньших или больших) размеры снимаемых стружек грунта соответственно будут меньшими или большими.

Для легких грунтов, когда тяговые усилия трактора, как правило, недоиспользуются, грунт разрабатывается при постоянной максимальной глубине стружки h. Стружка зарезания при этом получается ленточной (рис. 3.13, в). Длина участка зарезания L и время набора грунта перед отвалом будут минимальными. Ленточное зарезание применяется, ког­да заглубление по условиям производства требуется относительно не­большим, например, при снятии растительного слоя. Заглубление отвала в этом случае не превышает 10^15 см (рис. 3.13, г). Для разработки грунта такой способ зарезания не рекомендуется.

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 оборудован канатно-блочной системой управления, нож отвала часто не погружается в грунт на требуемую глубину. В этих слу­чаях резание следует выполнять по гребенчатой схеме.

Когда позволяет рельеф местности, разрабатывать грунты бульдо­зерами следует под уклон, так как это значительно повышает их произ­водительность. При работе под уклон увеличивается сила тяги машины, уменьшается сопротивление перемещению грунта и увеличивается его объем перед отвалом. При разработке грунта на подъем наблюдается обратное явление — сила тяжести машины и перемещаемого грунта зна­чительно снижает силу тяги трактора, соответственно объем перемещае­мого отвала грунта резко уменьшается.

Увеличение производительности бульдозеров при работе под уклон по сравнению с работой на горизонтальном участке характеризуется следующими средними показателями:

Увеличение тягового усилия при работе под уклон позволяет вести зарезание грунта более мощной ленточной или клиновой стружкой при несколько меньшей скорости, в результате чего путь и время зарезания и набора грунта сокращаются, а производительность увеличивается. При работе под уклон наиболее часто применяют прямое зарезание с получе­нием стружки ленточной формы, при которой первоначальная макси­мально возможная толщина стружки может быть выдержана на всем пути набора грунта. Это обеспечивается тем, что в результате увеличения развиваемого трактором бульдозера тягового усилия и уменьшения со­противления грунта при перемещении его под уклон объем грунта перед отвалом увеличивается не менее чем на 50%. Бульдозер может работать на участках с уклоном до 30°, двигаясь при зарезании грунта сверху вниз и поднимаясь в гору задним ходом, без поворота, особенно на ко­ротких участках.

На операции по зарезанию и набору грунта при работе бульдозером в среднем затрачивается 12-18 с. При разработке наиболее часто встре­чающихся грунтов (II-III групп) рекомендуется ступенчатый способ зарезания с получением отделяемых от массива грунта стружек (пла­стов) гребенчатой формы. Для повышения производительности бульдо­зера при зарезании и наборе грунта машинист должен стремиться к ис­пользованию всей длины ножа.

Операции по перемещению грунта к месту укладки начинают сра­зу же по окончании набора его перед отвалом, причем выполняют на II и III передачах базовой машины. При перемещении грунт осыпается по краям отвала, вследствие чего получаются значительные потери. Во избе­жание потерь и в целях повышения производительности бульдозера грунт перемещают двумя способами — по траншее в грунте (рис. 3.14, а) и по траншее, образованной из валов грунта, осыпавшегося во время предыдущих проходов бульдозера (рис. 3.14, б).

Рис. 3.14. Схемы перемещения грунта бульдозерами по траншеям

Для получения траншей в грунте зарезание выполняют бульдозером по одному и тому же следу несколько раз. В результате получается тран­шея глубиной 30—60 см с валиками по бокам до 20—30 см. Объем грун­та, перемещаемого по траншее за один проход бульдозера, увеличивается в среднем на 20 %. Когда траншею в грунте получить почему-либо невоз­можно (разработка песчаных, супесчаных, насыпных грунтов), грунт перемещают по одному и тому же следу несколько раз, в результате чего из осыпающегося по краям отвала грунта образуются валики, между ко­торыми получается траншея. Высота валиков при этом может достигать 30—60 см, что в дальнейшем при разработке и перемещении грунта поч­ти полностью исключает его потери. Для того чтобы обеспечить постоян­ный объем грунта перед отвалом при перемещении грунта без траншеи, целесообразно небольшое заглубление отвала — на 1—2 см. Объем земля­ных работ, выполняемый бульдозерами траншейным способом, достига­ет 60 % от всего объема выполняемого этими машинами.

Для уменьшения потерь грунта отвал бульдозера часто оборудуют открылками, которые позволяют значительно увеличить объем грунта, перемещаемого перед отвалом за один цикл, а это дает возможность примерно в 1,25—1,5 раза повысить производительность бульдозера. При­менение козырьков исключает возможность пересыпания грунта через верх отвала. К недостаткам бульдозеров, отвалы которых оборудованы открылками и другими уширителями, относится уменьшение их манев­ренности. Поэтому такие бульдозеры целесообразно применять при ра­боте в нестесненных условиях и преимущественно на планировочных работах.

В целях увеличения производительности бульдозеров при перемеще­нии грунта нередко применяют работу двух спаренных бульдозеров. Этот способ требует более высокой квалификации машинистов, так как работа двумя спаренными бульдозерами должна быть более слаженной и согласованной.

Рис. 3.15. Схемы перемещен^! грунта бульдозерами в несколько этапов.
а — перемещение в два этапа; б — перемещение с одним промежуточным валом; в — перемещение с двумя промежуточными валами; В — промежуточный вал; 1—17 — порядок зарезания и укладки грунта в насыпь; I—IV — порядок разработ­ки слоев грунта; 1-1 — I слой, первое зарезание; 1-2 – I слой, второе зарезание; 1-3 – I слой, третье зарезание; II-2 – II слой, второе зарезание; II-4 – II слой, чет­вертое зарезание;

Для спаренной работы бульдозеры устанавливают рядом с интерва­лом между внутренними щеками отвалов 0,25—0,5 м в зависимости от характера перемещаемого грунта. Для грунтов I—II категорий интервал не должен быть больше 25 см, а для грунтов III—IV категорий, т. е. связ­ных, комковатых, этот интервал может быть увеличен до 0,5 м. Ширина перемещаемого вала грунта при спаренной работе бульдозеров достигает 6,0—7,0 м, а потери грунта в пути уменьшаются вдвое, так как грунт те­ряется только с наружного края каждого из отвалов. Объем грунта, пе­ремещаемый спаренными отвалами, на 15 — 20 % больше объема грунта, перемещаемого за один прием двумя бульдозерами, работающими от­дельно.

Применяют также способ перемещения грунта в два этапа, обеспе­чивающий увеличение производительности до 10%. При этом способе разрабатываемый грунт сначала перемещают до половины пути и остав­ляют в куче — I этап. По мере накопления грунта в куче (до 100—200 м3) бульдозер перемещает его до места укладки — II этап (рис. 3.15, а). Этот способ разработки обеспечивает меньшие потери грунта в пути и более высокую производительность бульдозера по сравнению с разработкой и перемещением грунта в один этап.

Такой же эффективности можно добиться, применяя способ пере­мещения грунта с одним или двумя промежуточными валами. Переме­щение грунта с одним промежуточным валом (рис. 3.15,6) заключает­ся в том, что машинист, разрабатывая выемку или карьер траншейным способом, перемещает грунт при первом зарезании только на 1/2 или 1/3 часть пути. При втором зарезании набранный перед отвалом грунт перемещается к месту укладки, при этом по пути захватывается также грунт, оставленный от предыдущего зарезания. В такой же почти после­довательности перемещают грунт с двумя промежуточными валами (рис. 3.15, в) с той лишь разницей, что машинист первый набор грунта перед отвалом перемещает на 3/4 пути до места укладки, а второй на­бор — на 1/2 пути; потом при третьем наборе грунта и перемещении его к месту укладки машинист захватывает отвалом бульдозера также грунт, оставленный за первые два прохода.

Операции по укладке перемещаемого грунта могут выполняться различными способами. Наиболее распространены способ послойного размещения (рис. 3.16,а, б) и способ накапливания отдельными кучами с последующей планировкой (рис. 3.16, в, г, д).

При укладке .грунта отвал бульдозера во время движения поднима­ют на высоту 15—20 см, и грунт отсыпается ровным слоем. При этом уложенный грунт предварительно уплотняется гусеницами трактора и в последующем окончательно уплотняется катками или трамбующими машинами. Этот способ называется укладкой слоем “от себя” (см. рис. 3.16,а).

Рис. 3.16. Основные схемы укладки грунта бульдозерами

При другом способе послойной укладки — укладке слоем “на себя” (см. рис. 3.16, б) машинист, доставив грунт к месту укладки и не оста­навливая бульдозера, быстро поднимает отвал и на 1,0—1,5 м продвигает­ся вперед, после чего останавливает машину, опускает на грунт отвал, переключает заднюю скорость и, двигаясь задним ходом, тыльной сторо­ной отвала разрэвнивает доставленный грунт.

Применяется способ укладки грунта кучами — отдельными, вполу- прижим и вприжим. При укладке грунта отдельными кучами их достав­ляют к месту укладки и отсыпают на таком расстоянии, чтобы подошвы их откосов касались друг друга (см. рис. 3.16, в). При укладке грунта вполуприжим вторую и последующие кучи при отсыпке надвигают на ра­нее отсыпанные так, что расстояние между вершинами куч примерно рав­но их высоте (см. рис. 3.16, г). При укладке грунта вприжим расстояние между вершинами отсыпаемых куч должно быть 0,5—0,75 их высоты (см. рис. 3.16, д).

При укладке грунта отдельными кучами высота- их равна примерно 0,6—0,7 м, после разравнивания (планировки) получается слой толщи­ной около 0,25—0,30 м. При укладке грунта вполуприжим высота куч равна 0,7—0,9 м, после их разравнивания получается слой толщиной 0,4— 0,6 м. При укладке грунта вприжим высота куч достигает 1,0—1,2 м, после их разравнивания получается слой до 0,6—0,8 м.

После завершения операции по освобождению отвала от грунта ма­шинист возвращает бульдозер в исходное положение — выполняет холо­стой ход. В зависимости от дальности перемещения грунта машина воз­вращается в исходное положение задним ходом (без разворота машины) или передним ходом (с разворотом машины). При перемещении грунта более чем на 50 м и широком фронте работ, когда имеется возможность свободного разворота машины в месте укладки и в месте зарезания грунта, холостой ход бульдозера выполняют передним ходом на IV—V передачах. При перемещениях грунта менее чем на 50 м холостой ход бульдозера выполняют задним ходом на III—IV передачах.

Основные схемы выполнения работ бульдозерами. К основным схе­мам выполнения работ бульдозерами относятся прямая и боковая раз­работки грунта, разработка грунта ступенями, срезка возвышенностей (холмов, бугров), засыпка оврагов, ям, траншей и пазух, планировка площадок, срезка откосов в выемках, возведение насыпей, устройство каналов при поперечном перемещении грунта.

При прямой разработке грунта бульдозер, двигаясь по прямой ли­нии, срезает и перемещает грунт к месту отсыпки, после чего, подняв отвал, возвращается задним ходом в исходное положение. Грунт сре­зают и перемещают до тех пор, пока он не будет выбран на требуемую глубину. Работа бульдозера будет наиболее производительной при пере­мещении грунта на расстояние 15—25 м. Эта схема работы бульдозера применяется при разработке траншей по ширине, равной ширине отвала, при засыпке оврагов и т. п.

При боковой разработке грунта бульдозер, двигаясь сначала по пря­мой, срезает грунт, накапливая его перед отвалом, затем делает поворот в правую или в левую сторону, где отсыпает грунт. Оставив грунт в ме­сте отсыпки, бульдозер возвращается задним ходом в исходное положе­ние и повторяет ту же операцию. Эта схема применяется при срезке буг­ров, засыпке впадин и траншей, планировочных работах.

При разработке грунта ступенями бульдозер, двигаясь по прямой вперед, срезает и перемещает грунт в возводимую насыпь с одной пози­ции, а обратно возвращается для следующего забора грунта в другое место, находящееся рядом с первой позицией.

Для забора следующей партии грунта бульдозер возвращается зад­ним ходом. Эта схема работы бульдозера наиболее распространена при возведении насыпей.

При срезке бугров, холмов и отдельных неровностей, а также при разработке выемок набор грунта осуществляется при движении бульдо­зера под уклон, причем общая высота срезки может достигать 3 м и больше, а уклон, под которым срезается грунт, — до 30°.

Засыпка оврагов, ям и траншей выполняется аналогично рассмот­ренной выше схеме по срезке холмов, бугров и различного рода неров­ностей. Эти работы часто совмещаются — срезая бугры и неровности, засыпают ямы, траншеи и др.

При выполнении планировочных работ проходы бульдозера должны перекрывать друг друга в среднем на 0,5 м. Машинист бульдозера обязан тщательно следить за ходом планировочных работ, срезая бугры и делая досыпки в ямы срезанным грунтом.

Кроме того, машинист должен так регулировать положение отвала, чтобы не образовывалось неровностей и волнистой поверхности. Плани­руемая поверхность может быть горизонтальной или иметь требуемый по проекту продольный или поперечный уклон.

После окончания планировки выполняется чистовая отделка участ­ка, при этом бульдозер движется задним ходом со свободно опущенным отвалом для машин с канатным управлением и при “плавающем поло­жении” — с гидравлическим управлением. Планировка откосов выпол­няется бульдозером, оборудованным откосником. Откосы выемок и на­сыпей крутизной до 35° можно планировать бульдозером при попереч­ных проходах под уклон.

Срезка откосов в глубоких выемках выполняется в два приема: сначала срезают откос при движении бульдозера под уклон, перемещая грунт в выемку, а затем срезанный грунт из выемки перемещают в на­сыпь или под откос насыпи. Уклон откоса, по которому может спускать­ся бульдозер, перемещая грунт, во избежание сползания не должен пре­вышать 25°.используя возможные скорости машины, а также совмещая операции рабочего цикла: подъем отвала с разгрузкой грунта, опускание отвала с переключением передач и началом движения бульдозера.

Бульдозеры в основном применяют в комплекте с другими маши­нами: с экскаваторами — для различных планировочных работ (плани­ровка основания котлованов, разравнивания грунта, планировка отко­сов) ; со скреперами — на планировке основания дорог и т. п. Самостоя­тельное применение бульдозеры находят на вскрышных, планировочных и зачистных работах.

В настоящее время идет процесс увеличения единичной мощности дорожно-строительных машин, в том числе и бульдозеров. Так, в связи с выпуском Чебоксарским заводом дорожных машин промышленных тракторов Т-220 и Т-ЗЗО мощностью 220 и 330 кВт, относящихся по тя­говым показателям к классам 25 — 35, промышленность приступила к выпуску бульдозеров с базовыми тракторами указанных марок. На ба­зе трактора Т-ЗЗО изготовляются две модели бульдозеров-рыхлителей Д3-59хл с рыхлительным оборудованием ДП-10с и Д3-124хл с рыхли- тельным оборудованием ДП-29хл (см. табл. 3.4).

Производительность указанных моделей бульдозеров-рыхлителей в 3—4 раза превышает производительность бульдозеров на базовых трак­торах классов 6—15.

Современные тенденции увеличения производительности бульдозе­ров — увеличение единичной их мощности, что не только повышает про­изводительность этих машин, включая выработку на единицу установ­ленной мощности базовой машины (трактора), но и несколько снижает себестоимость бульдозерных работ. С этим связано также и увеличение мощности и давления гидропривода управления рабочим органом буль­дозера: требуемая мощность гидропривода составляет в среднем 50% мощности двигателя базовой машины, а давление в системе достигает 20 МПа. Повышенная мощность и давление гидропривода обеспечивают значительное заглубление отвала в грунт, что дает возможность вести разработку более толстыми пластами, тем самым повышать и произво­дительность бульдозеров.

К числу общих мероприятий повышения производительности буль­дозеров относятся максимальное использование мощности двигателя базовой машины, а также самой машины на выполнение полезной рабо­ты;. снижение удельных сопротивлений на перемещение машины (осо­бенно в забое) и на резание разрабатываемых грунтов; своевременное и качественное техническое обслуживание, значительно уменьшающее ча­стоту отказов в работе машины.

К числу особо эффективных методов повышения производительно­сти бульдозеров относится использование уклонов местности разраба­тываемых участков, выполняя работу под уклон, обеспечивающую по­вышение производительности машин в 1,5 раза, а в отдельных случаях в 2 раза.
Следует отметить, что работа бульдозерами на подъем резко сокра­щает их производительность. Так, при работе на подъем при 15° произ­водительность не превышает 65% производительности на горизонталь­ных участках, принятой за 100%, а при работе на подъем до 30° произ­водительность не будет превышать 35—40%.

Для повышения производительности бульдозеров каждый машинист должен всемерно сокращать время в отдельных операциях цикла, при за­резании и наборе грунта перед отвалом, при транспортировании грунта к месту его отсыпки (избегая при этом потерь грунта) и при возвраще­нии машины в забой.

Резервами повышения производительности бульдозеров являются уменьшение потерь скоростей рабочего и обратного ходов, увеличение скоростей до возможных для работы значений, уменьшение потерь на маневрирования и остановки в конце рабочих и обратных ходов.

К мероприятиям, повышающим эффективность использования буль­дозеров, относится также применение ножей отвала из износостойких сплавов. Так, если в среднем ножи бульдозера при разработке грунтов II и III групп должны меняться через 720—960 ч, а при разработке грун­тов IV группы через 480—720 ч, то ножи, изготовленные из износостой­ких сплавов (с наплавкой твердосплавных материалов), могут менять­ся через 1500—2000 ч„ т. е. срок службы последних в 2 раза выше, чем первых.

В современных конструкциях бульдозеров обеспечивается возмож­ность увеличивать перекос отвала до 6—12°, чем значительно улучшают­ся эксплуатационные их показатели (особенно планирующие свойства), соответственно увеличивается и их производительность.

Для более эффективного использования бульдозеров и повышения их производительности промышленность приступила к выпуску машин (в основном на базе гусеничных тракторов Т-130.1.Г-1), которые осна­щаются устройством для изменения положения отвала в плане в зависимости от вида и технологии земляных работ. Причем изменение положения отвала обеспечивается машинистом посредством гидпропри- вода базовой машины, не выходя из кабины трактора.

В ранее применявшихся конструкциях бульдозеров изменение положения отвала в плане выполнялось бульдозеристом вручную, на что затрачивалось (на одну перестановку) не менее 30 мин. Машина при этом простаивала, не выполняя прямых работ, что снижало ее произво­дительность. Применение бульдозеров с указанным выше устройством показало, что при разработке грунтов I—III групп производительность этих машин в среднем на 25% выше в сравнении с машинами с ручной перестановкой отвала.

На производительность бульдозеров значительное влияние оказы­вают выбранная форма отвала и принятые угловые его значения. Так, при недостаточной высоте отвала грунт в процессе копания и перемеще­ния пересыпается за его верхнюю кромку, поэтому для устранения по­терь грунта, а соответственно и уменьшения производительности буль­дозеров отвалы их снабжаются козырьками. При малых значениях угла резания требуется меньше усилий на отделение грунта от основного мас­сива, но затрудняется внедрение ножа отвала в грунт. Угол наклона по­ложения отвала оказывает влияние как на затраты усилий при копании, так и на набор грунта перед отвалом. При меньших значениях этого угла требуется меньше усилий, но при малых углах наклона наблюдается пе­ресыпание грунта через отвал. Кривизна отвальной поверхности также влияет на затраты усилий при копаний и наборе грунта перед отвалом; при значительной крутизне отвала требуется больше усилий.