Рис. 65. Конструкции отвалов:
1 — лист лобовой, 2 — нож боковой, 3 — нож средний, 4 — боковина, 5 — верхняя коробка, 6 — нижняя коробка, 7 — ребро, 8 — вертикальная связь, 9 — козырек, 10 — ножи крайние, 11 — гнездо шарнирной головки, 12 — палец крепления отвала к боковым упорам, 13 — удлинитель левый, 14 — кронштейн, /5 _ удлинитель правый, 16 — отвал, 17 — зуб, 18 — салазки, 19 — лезвие корпуса канавокопателя, 20 — уголок жесткости крепления щитка, 21 — щиток

В зависимости от вида разрабатываемого грунта открылки следует устанавливать параллельно направлению щек отвала или под углом до 60е.

Открылки делают из листовой стали толщиной 10—14 мм; прикрепляют их к отвалу болтами. Если бульдозер работает длительное время на одних и тех же грунтах, то их приваривают. Нижнюю кромку открылок устанавливают выше режущей кромки отвала на 100—150 мм, т. е. на обычной глубине резания.

Для работы в плотных грунтах отвал снабжают сменными зубьями, которые устанавливают так, что они могут разрыхлять грунт при рабочем или обратном ходе бульдозера (рис. 65,г). Для этого зубья закрепляют шарнирно на оси так, чтобы их режущие лезвия были направлены в сторону, противоположную режущему лезвию отвала. При движении бульдозера вперед зубья поворачиваются на оси и их тыльная часть скользит по поверхности грунта.

Отвалы с рыхлителями целесообразно применять, когда бульдозер подготавливает фронт работы для скреперов.

При установке зубьев отвал должен быть усилен специальными ребрами, так как увеличиваются местные нагрузки на отвал.

Для рытья канав (кюветов) к отвалу прикрепляют канавокопатели. Одна из конструкций канавокопателя показана на рис. 65, д. Он состоит из лезвия, вырезанного из стального листа по профилю кювета и усиленного кронштейнами и уголком жесткости. Режущие кромки лезвия выгнуты вперед. Чтобы грунт отсыпался на одну сторону, к отвалу прикрепляют сбоку стальной лист. Величина заглубления отвала в канавокопателях ограничивается при помощи лыж, закрепленных сзади отвала.

Геометрия отвала

На энергоемкость процесса, формирование призмы волочения и перемещение грунта влияет геометрия режущей части отвала и геометрия отвала в целом. Геометрическими параметрами, характеризующими отвал, являются (рис. 66):
1) высота отвала
2) угол наклона;
3) радиус кривизны отвала;
4) угол между горизонталью и касательной к верхней кромке отвала;
5) высота прямого участка отвала;
6) угол установки козырька;.

В процессе работы отвал производит различные операции, поэтому профиль его следует выбирать таким, чтобы в нем каждый параметр позволял бы выполнять отдельные элементы операции наиболее рационально (рис. 67).

Например, величина удельного сопротивления резанию kp, а следовательно, и Рр при работе с профилем (рис. 67) значительно меньше, чем при работе с профилем а, так как угол резания при профиле меньше, чем при профиле а. Но зато величина силы сопротивления внедрению Р больше при работе с профилем, чем с профилем а.

Рис. 66. Геометрия отвала

Рис. 67. Профили отвалов по Кюну

Испытания показали (рис. 68), что при одном и том же грунте и одних сечениях стружки необходимое усилие тяги бульдозера, снабженного отвалами, профили которых мало отличаются один от другого, меняется более чем на 8%.

Наиболее рациональный профиль отвала такой, когда призма волочения формируется так, что слой срезаемого грунта движется по поверхности отвала и обрушивается по направлению движения бульдозера (рис. 69). В этом случае меньше всего тратится работы на трение в грунте, образующем призму волочения.

Если профиль подобран неправильно, то срезанный грунт в процессе формирования призмы движется вверх не по поверхности отвала, а вспучивает всю массу грунта, образующего призму. Это приводит к большим потерям на трение грунта о грунт, которые возрастают при работе на предварительно разрыхленных грунтах.

Влияние параметров отвала на процесс его работы. Чем меньше угол резания б, тем меньше kv и, следовательно, энергоемкость. Однако угол резания б нельзя устанавливать меньше 50°, так как для работы отвала обязательно, чтобы задний угол а был бы не меньше 30°. Такая величина заднего угла необходима потому, что при работе бульдозера на поверхности с резко меняющимися уклонами отвал может опереться на тыльную часть. При угле 6<50° получается незначительный угол заострения Р и прочность режущей части становится недостаточной.

Рис. 68. Влияние профиля на сопротивление перемещению бульдозера;

Угол Ро между горизонталью и касательной к верхней кромке отвала определяет условия обрушения грунта, перемещающегося вверх по отвалу. С уменьшением этого угла радиус кривизны верхнего участка отвала становится меньше, что повышает сопротивление движению грунта по отвалу и увеличивает нормальную составляющую, под действием которой грунт прижимается к отвалу (последнее, в свою очередь, увеличивает возможность прилипания грунта к отвалу).

При выборе угла Ро следует учитывать, работает бульдозер на подъеме (тогда угол Ро увеличивается) или под уклон. Обычно угол Ро принимают равным 70—75°.

Радиус кривизны отвала R должен быть таким, чтобы силы трения грунта, перемещающегося вверх по отвалу, были минимальными. Так как величина удельного давления призмы волочения на отдельных участках отвала различна, то и радиусы кривизны должны быть также переменными по высоте отвала. Однако выполнять это технологически сложнее; часто-радиус принимают равным высоте отвала: R = H.

От угла наклона отвала ео в значительной степени зависит форма призмы волочения.

При малом угле наклона грунт может пересыпаться через отвал, так как во многих случаях призма волочения бывает выше отвала (рис. 70).

При большом угле ухудшаются условия движения грунта вверх по отвалу, увеличивается прилипание движения и повышается энергоемкость.

Высота прямого участка отвала а обычно равна высоте ножа. Этот участок оказывает значительное влияние на формирование стружки. Фактически отделяемый от массива грунт принимает форму стружки только после того, как будет образована хотя бы небольшая призма волочения, как это установлено инж. А. А. Яркиным. После того как стружка сформировалась, прямой участок профиля уже не оказывает существенного влияния на процесс работы отвала. Прямой участок профиля делается по всей длине отвала.

На работу отвала оказывает влияние также его форма. Форма отвала может быть прямоугольной, с криволинейным очертанием боковой поверхности, а также сферической (рис. 71).

Рис. 71. Отвал сфериче-ческой формы

Если длина отвала меньше ширины базовой машины, то нельзя работать таким образом, когда каждый проход бульдозера делается по одному и тому же месту и образующиеся по пути перемещения отвала валики грунта препятствуют рассыпанию грунта по бокам бульдозера, что уменьшает потери грунта. При работе с отвалом, выступающим за боковые части машины, можно проходить траншеи в слабых грунтах. При работе с отвалом, выступающим за боковые части машины, можно проходить траншеи в слабых грунтах.

Если приходится разрабатывать большие объемы грунтов, пользуясь одним и тем же тягачом, то следует применять отвалы разной длины. Чем слабее грунт, тем длиннее нужно делать отвал. В среднем длина неповоротного отвала выбирается в 2,8—3 раза больше его высоты. Длина поворотного отвала больше на 30—33%.

Высота отвала Н в м принимается в зависимости от мощности тягача и тягового усилия по сцеплению в кн.

Высота отвала в зависимости от тягового усилия

Помимо геометрических параметров отвала на работу бульдозера значительно влияют угол поворота отвала в плане q/ (угол захвата) и угол перекоса отвала е.
Угол ф должен быть не более 60°, так как при меньших значениях угла составляющая усилия перемещения, направленная вдоль отвала, не обеспечивает интенсивного передвижения грунта по отвалу в сторону. Малый угол поворота ф’ целесообразен лишь при разработке выемок на косогорах, устройстве террас и других подобных работах.

Интенсивное перемещение грунта вдоль отвала происходит только при угле поворота 40—45° и более. При таких углах можно засыпать траншеи, разравнивать валы, кавальеры и т. д.

Для облегчения работ на косогорах дается угол перекоса отвала е в поперечной вертикальной плоскости, что позволяет разрабатывать более тяжелые грунты и дает возможность устанавливать отвал так, чтобы компенсировать неточности изготовления и сборки отвала. Это очень важно, так как при перекосе отвала даже на 2—3 см не достигается требуемое качество работ.