Рис. 1. Схемы для определения центра давления бульдозера сельскохозяйственных тракторов

Положение центра давления, т. е. точки приложения равнодействующей всех нормальных реакций грунта на гусеничный движитель бульдозера, определяют для следующих основных случаев. Бульдозер стоит на горизонтальной поверхности, отвал поднят в транспортное положение на высоту 0,6 м; движется по горизонтальной поверхности с максимально возможным объемом призмы волочения при одновременном резании грунта; движется в траншее по горизонтальной поверхности без срезания грунта, но с максимально возможным объемом призмы волочения.

Рис. 2. Схема сил при определении координаты центра давления бульдозера

Расстояние от режущей кромки ножа отвала до точки приложения результирующей сил сопротивления на отвале при копании грунта плотной структуры /zR = 0,17 Н, при копании грунта в разрыхленном состоянии и перемещении разрыхленного грунта в траншее hR — Q,27H, где Н — высота отвала без козырька.

Расстояние определяют конструктивно, учитывая координаты точки приложения результирующей сил сопротивления на отвале. По координате х находят смещение центра давления от середины опорной поверхности гусениц, которое для всех расчетных случаев не должно превышать 1/6 от длины этой опорной поверхности.

Координата центра давления характеризует распределение нормальных реакций грунта на опорные поверхности гусениц и тяговосцепные качества базовой машины при работе с бульдозером.

При смещении центра давления от середины опорной поверхности гусениц давление по ее длине принимают действующим по закону трапеции, центр тяжести которой условно лежит на одной вертикали с центром давления. Условные удельные нагрузки на передней и задней кромках опорной поверхности гусениц определяют с учетом типа подвески опорных катков.

Определение центра давления бульдозеров с повернутым в плане отвалом дополнительно производят только для случая, когда бульдозер с максимально поднятым отвалом стоит на предельном уклоне или подъеме.

Площадь F и вертикальное давление <ув определяют для неизношенных и изношенных ножей при основном угле резания.

У современных бульдозеров удельное напорное усилие составляет 40—100 кН/м режущей кромки ножей отвала, увеличиваясь с повышением номинального тягового усилия.

Вертикальное давление qB в случае принудительного заглубления отвала составляет 400—8000 кПа при незатупленных ножах и 200—1500 кПа при полностью затупленных. В среднем вертикальное давление при затупленных ножах в 3 раза ниже, чем при незатупленных. По удельному напорному усилию и вертикальному давлению на режущей кромке ножей бульдозера судят о возможности разработки грунтов различной прочности.

Длину отвала бульдозера с неповоротным отвалом выбирают минимально возможной с учетом перекрытия габарита базовой машины по ширине или наиболее выступающих в стороны элементов толкающей рамы не менее чем на 100—200 мм с каждой стороны.

Рис. 3. Сечения неизношенного ножа бульдозера

Рис. 4. Схема по определению параметров профиля отвальной поверхности

Высоту отвала определяют по тяговому усилию бульдозера при скорости, подходящей для бульдозерных работ, параметрам отвальной поверхности и грунтовым условиям, для которых предназначен бульдозер.

Для бульдозеров общего назначения высоту отвала определяют эмпирически, с учетом унификации и обеспечения обзорности при транспортном положении отвала

Высота козырька (по вертикали) составляет 0,1—0,30 от высоты отвала. При определении высоты отвала с козырьком обеспечивают в транспортном положении отвала с одной стороны определенный угол въезда, с другой — достаточно хорошую видимость пространства перед бульдозером.

Основные параметры профиля отвала показаны на рис. 4, где Н—высота отвала без козырька (расстояние по вертикали между режущей кромкой среднего ножа и верхней кромкой отвальной поверхности); уо — угол резания при основной установке отвала (угол между горизонталью и передней плоскостью ножей); 0О — угол опрокидывания при основной установке отвала (угол между горизонталью и касательной к отвальной поверхности в верхней кромке отвала); ео — угол наклона при основной установке отвала (угол между горизонталью и линией, соединяющей верхнюю кромку отвальной поверхности с режущей кромкой среднего ножа отвала); Д— радиус кривой части отвальной поверхности.

Под основной установкой понимают положение отвала, обеспечивающее наиболее эффективную работу его в средних, наиболее часто встречающихся грунтовых условиях.

Для отвалов общего назначения используют несколько отличные (по углу резания и кривизне) от оптимальных основные параметры отвальной поверхности.

Основные параметры профиля отвальной поверхности для отвалов общего назначения следующие:

Рекомендуемый диапазон регулирования угла резания ± 10—16° при принудительном его изменении и ±4—5° — при ручном.

На тяжелых бульдозерах, предназначенных для работы преимущественно в северных условиях на разрыхленных грунтах с повышенной (после оттаивания) влажностью, наличием валунов и гальки (до 40—50%) и связных суглинистых прослоек между ними параметры профиля отвала корректируют, принимая углы резания 55°, опрокидывания 70°, наклона 80°, а радиус R = 0,7H. При этом повышается энергоемкость процесса и увеличивается залипание, но существенно уменьшается переваливание грунта за отвал, которое может вызвать серьезные повреждения конструкции машины.

Рис. 5. Схемы положения бульдозера при определении заднего угла 9, угла въезда 45:
а — при подъеме; б — при спуске; в — в начале спуска

Бульдозеры с поворотным отвалом подавляющую часть времени (до 90%) работают с прямой установкой отвала, поэтому унификация неповоротных и поворотных отвалов по параметрам профиля отвальной поверхности допустима.

Для работ с резкими изменениями уклона поверхности, по которой происходит движение бульдозера (рытье каналов, траншей, штабелирование и т. п.), или траншейном способе работы необходимо обеспечивать большой задний угол 0О отвала. Учитывая конструктивную сложность обеспечения больших значений заднего угла отвала, его принимают больше 20°.

Угол заострения ножей {обычно 30°) влияет на вертикальное давление на режущей кромке.

Угол между средней и боковыми секциями сферических отвалов принимают равным 15°. Открылки прямых неповоротных отвалов для работы в легких условиях располагают под углом 30° к отвалу, а их ножи на расстоянии примерно 0,1/7 от режущей кромки отвала. Стыковку отвальных поверхностей отвала, удлинителей и открылков осуществляют по возможности без уступов, способствующих залипанию. Рекомендуемый диапазон регулирования угла поворота отвала 0—16° при гидрофицированном перекосе отвала и О—6° — при ручном.

Угол поворота отвала в плане ограничен смещением центра давления бульдозера вперед, поэтому обычно его принимают равным 25°, хотя при этом грунт плохо сдвигается в сторону.

Максимальную высоту подъема и опускания неповоротных и поворотных отвалов бульдозеров общего назначения выбирают с учетом работы при определенных изменениях угла поверхности, по которой происходит движение, т. е. из тех же соображений, что и задний угол отвала. Высоту подъема выбирают по углу въезда, который должен быть не менее 20° с учетом просадки подвески ходовой части базовой машины.

Рис. 6. Схемы сил, действующих на бульдозер при определении вертикального усилия:
а — заглубления; б — выглубления

Опускание отвала ниже опорной поверхности ходовой части базовой машины выбирают таким, чтобы угол между опорной поверхностью гусениц и линией, соединяющей режущую кромку опущенного отвала с центром давления, был не менее 20°.