Автоматизация процессов работы бульдозеров

Большое значение для повышения производительности при планировочных работах имеет автоматическое управление отвалом бульдозера.

Анализ работы бульдозеров на планировочных операциях земляной поверхности под заданную отметку показал, что наиболее трудоемкими операциями для бульдозериста являются управление высотным положением отвала, движением машины по курсу и выглублением отвала при перегрузке двигателя. Исходя из этого, с учетом назначения и характера рабочего процесса, а также операций по производству работ, отделом автоматики Московского НПО ВНИИстройдормаш были разработаны системы автоматизации для бульдозеров «Автоплан-10», «Копир-Автоплан-10» и «Комбиплан-10ЛП».

Применение аппаратуры на планировочных работах повышает производительность труда благодаря сокращению числа проходов по одному месту, улучшает качество спланированной поверхности, снижает утомляемость и улучшает условия работы машиниста.

Система «Автоплан-10» предназначена для автоматической стабилизации положения отвала бульдозера с гидравлическим управлением рабочего органа.

Аппаратура системы обеспечивает:

автоматическую стабилизацию углового положения толкающей рамы отвала относительно горизонтальной плоскости в диапазоне ± 30^°;

дистанционное (кнопочное) изменение заданного угла толкающей рамы отвала в диапазоне ± 5^°.

В состав аппаратуры «Автоплан-10» (рис. 3.3) входят: блок управления 1, пульт управления 2, датчик углового положения 3, исполнительное устройство – электрогидравлический золотник 4 типа ЗСУ-5. Питание системы осуществляется от бортового аккумулятора 5.

Установка задания производится задатчиком на блоке управления; ручное управление (кнопочное) – с пульта управления.

Рис. 3.3. Аппаратура системы «Автоплан-10» (а) и ее расположение на бульдозере (б)

Автономно-комбинированная система «Копир-Автоплан-10» предназначена для автоматического (автономного и копирного по лучу лазера) управления положением отвала бульдозера в продольной плоскости, стабилизации высотного положения отвала по лазерным направляющим, а также для защиты двигателя от перегрузок.

В состав аппаратуры «Копир-Автоплан-10» (рис.1.4) входят: источник лазерного излучения 1, фотоприемное устройство ФПУ 2, механизм перемещения МП с датчиком обратной связи 3, тахогенератор 4, датчик ДКБ 5, пульт управления 6, аккумулятор 7, гидрозолотники 8.

Рис. 3.4. Аппаратура системы «Копир-Автоплан-10»

Система «Комбиплан-10ЛП» включает в себя следующие функциональные схемы:

систему стабилизации отвала бульдозера в продольной плоскости;

систему стабилизации высотного положения отвала бульдозера по лазерным направляющим;

систему защиты двигателя от перегрузок;

систему стабилизации отвала бульдозера в поперечной плоскости.

Автоматическая стабилизация положения отвала в продольной плоскости обеспечивается либо автономной системой управления, чувствительным элементом которой является датчик углового положения ДКБ, либо копирной системой, в которой опорной (задающей) плоскостью является луч лазера, а чувствительным элементом – фотоприемное устройство ФПУ.

Одновременно со стабилизацией отвала создается автоматическая защита двигателя от перегрузки. Чувствительным элементом этой защиты является датчик частоты вращения ТГ.

Автоматическая стабилизация отвала в поперечной плоскости обеспечивается автономной системой, чувствительным элементом которой является датчик перекоса ДП.

Вопросы, связанные с повышением производительности бульдозера и выбором эффективных схем резанья грунта в процессе рабочего цикла, освещены в методических указаниях /5/.

Машины для подготовительных и планировочных работ

Для выполнения подготовительных работ применяют ряд машин, близких по устройству к бульдозерам. К ним относятся кусторезы, корчеватели-собиратели и рыхлители.

Кусторезы предназначены для расчистки заросших кустарником и мелколесьем площадей под застройку и представляют собой навесное оборудование с гидравлическим управлением на гусеничные тракторы тягового класса 10. Основным рабочим органом кустореза (рис. 3.5, а) служит клинообразный отвал 2, снабженный в нижней части сменными гладкими или пилообразными ножами 6. Впереди отвала, имеющего в плане вид треугольника, установлен носовой лист 1 для раскалывания пней и раздвигания сваленных деревьев. Отвал смонтирован на универсальной подковообразной толкающей раме 5, шарнирно прикрепленной к ходовым тележкам трактора, и соединяется с ней сферической головкой. На раму могут быть навешены также сменные рабочие органы корчевателя и поворотного бульдозера. Подъем и опускание рамы с рабочим органом осуществляется двумя гидроцилиндрами 4, работающими от гидросистемы трактора. При движении кустореза вперед опущенный в рабочее положение отвал с ножами скользит по поверхности земли и срезает кустарники и мелкие деревья, образуя за собой проход, равный ширине захвата отвала (до 3,6 м). Защитное ограждение 3 в виде стального каркаса предохраняет трактор от повреждений при падении срезаемых деревьев. Для периодической заточки ножей отвала используют переносную шлифовальную головку с приводом от трансмиссии трактора через гибкий длинный вал. Производительность кусторезов с пассивным рабочим органом 11000…14000 м²/ч при средней скорости движения машин 3…4 км/ч.

Корчеватели-собиратели применяют для извлечения (корчевания) из грунта камней массой до 3 т, пней диаметром до 0,45 м, корневых систем, сплошной корчевки кустарника и мелколесья, транспортирования на близкое расстояние толканием пней, камней, кустарника и поваленных деревьев, а также погрузки камней и крупных пней в транспортные средства. На рис. 3.5, б показан корчеватель-собиратель на базе гусеничного трактора класса 10 с передним и задним расположением навесных рабочих органов. Передний корчеватель имеет износостойкие сменные зубья 12, смонтированные на толкающей раме 13. Поворот зубьев относительно рамы в вертикальной плоскости и подъем-опускание рамы с зубьями осуществляются соответственно гидроцилиндрами 10 и 11. Процесс корчевания крупных камней, пней и корней деревьев производится путем заглубления под них зубьев корчевателя и одновременном поступательном движении машины вперед. Задний корчеватель 7 смонтирован на балке 8 подвески и меняет свое положение в вертикальной плоскости с помощью гидроцилиндров 9 и 14. Гидроцилиндры переднего и заднего корчевателей работают от гидросистемы трактора. Корчеватели-собиратели навешивают на гусеничные тракторы класса 3…35 мощностью 50…390 кВт. Часовая производительность при корчевании пней составляет до 45…55 шт., при уборке камней – до 15…20 м³, при сгребании срезанных деревьев, выкорчеванных пней и кустарника – до 2500…4000 м².

Рыхлители оснащаются одно - и трехзубным навесным рыхлительным оборудованием заднего расположения с гидравлическим управлением. Рыхлительное оборудование навешивают на гусеничные бульдозеры с тягачами класса 10, 25, 35, 50 и 75 мощностью 118…636 кВт.

Главным параметром бульдозеров-рыхлителей является тяговый класс базового трактора. Индекс рыхлительного оборудования бульдозеров-рыхлителей включает две первые буквы ДП, за которыми следуют цифры порядкового номера модели и буквы, обозначающие очередную модернизацию (А, Б, В, …) и северное (С, ХЛ) исполнение оборудования. Так, бульдозер-рыхлитель в северном исполнении на базе трактора Т-330 имеет индекс ДЗ-129АХЛ, а его рыхлительное оборудование в северном исполнении –ДП-29АХЛ. Крепление рыхлителей осуществляется к остову базового трактора или к корпусу его заднего моста.

Бульдозеры-рыхлители применяют для предварительного послойного рыхления и перемещения плотных каменистых, мерзлых и скальных грунтов при устройстве строительных площадок, рытье котлованов и широких траншей, а также для взламывания дорожных покрытий. Разрушение грунтов и пород происходит при поступательном движении машины и одновременном принудительном заглублении зубьев рабочего органа до заданной отметки. В процессе рыхления массив грунта разделяется на куски (глыбы) таких размеров, которые удобны для последующей их эффективной разработки, погрузки и транспортирования другими машинами.

Рыхление производят параллельными резами по двум технологическим схемам: без разворотов у края площадки с возвратом машины в исходное положение задним ходом (челночная схема) и с поворотом рыхлителя в конце каждого прохода (продольно- поворотная схема). Челночная схема наиболее рациональна при малых объемах работ в стесненных условиях, продольно-поворотная - на участках большой протяженности. Максимальные величины глубины и ширины захвата рыхления, рабочих скоростей движения и число зубьев рыхлителя определяются тяговым классом базовой машины.

Наименьшая глубина рыхления за один проход должна на 20…30% превышать толщину стружки грунта, разрабатываемого землеройно-транспортными машинами, в комплексе с которыми работает рыхлитель. Рыхление высокопрочных грунтов осуществляется, как правило, одним зубом.

Рабочий орган рыхлителя состоит из несущей рамы, зубьев, подвески и гидроцилиндров управления. Зубья имеют сменные наконечники, лобовая поверхность которых защищена износостойкими пластинами для защиты от абразивного износа. Для интенсификации процесса рыхления на зубья рыхлителей устанавливают уширители, которые позволяют за один проход разрушать большие объемы материала и выталкивать каменные глыбы на поверхность. Уширители обеспечивают более устойчивое движение базового трактора и работу рыхлителя, практически сплошное разрушение материала между соседними бороздами, снижение общего количества проходов.

Зубья выполняют неповоротными, жестко закрепленными в карманах рамы, и поворотными в плане (на угол 10…15^° в обе стороны) за счет их установки в специальных кронштейнах-флюгерах, прикрепляемых к раме шарнирно. Поворотные зубья способны обходить препятствия, встречающиеся в грунте. Подвеска рыхлителя на базовой машине – четырехзвенная (параллелограммная). Она обеспечивает постоянство угла рыхления зубьев независимо от величины их заглубления, что позволяет при оптимальных значениях этого угла осуществлять процесс рыхления с пониженными энергозатратами, повысить производительность рыхлителя и уменьшить износ наконечников зубьев.

Бульдозер-рыхлитель на базе трактора класса 10 (рис. 3.5, в) имеет четырехзвенную подвеску рыхлителя с неповоротным зубом. Подвеска составлена из опорной рамы, жестко прикрепленной к базовому трактору, тяги 18, рабочей балки 19 и нижней рамы 22.

Балка имеет сменный зуб 21 с наконечником 20. Опускание, принудительное заглубление и фиксирование рыхлителя в определенном рабочем положении, а также подъем его при переводе в транспортное положение производятся двумя гидроцилиндрами 17.

Разрыхленный грунт перемещается бульдозерным оборудованием 15 с неповоротным отвалом. Бульдозер-рыхлитель может быть оборудован бульдозерным оборудованием с поворотным отвалом и универсальной рамой для навески корчевателя и кустореза, а также комплектом сменных уширителей. Гидроцилиндры рыхлителя и бульдозера 16 работают от гидросистемы базовой машины. Рыхлители имеют наибольшую ширину захвата (при трех зубьях) 1480…2140 мм и рыхлят грунты высокой прочности на глубину 0,4…1,2 м. Производительность навесных рыхлителей на грунтах IV…V категорий 60…150 м³/ч, средняя рабочая скорость движения 2,5…5 км/ч.

Рис. 3.5. Машины для подготовительных работ:

а – кусторез; б – корчеватель-собиратель; в – рыхлитель

Автогрейдеры представляют собой самоходные планировочно-профилировочные машины, основным рабочим органом которых служит полноповоротный грейдерный отвал с ножами, установленный под углом к продольной оси автогрейдера и размещенный между передним и задним мостами пневмоколесного ходового оборудования. При движении автогрейдера ножи срезают грунт, и отвал сдвигает его в сторону.

Автогрейдеры применяют для планировочных и профилировочных работ при строительстве дорог, сооружении невысоких насыпей и профильных выемок, отрыве дорожного корыта и распределении в нем каменных материалов, зачистке дна котлованов, планировке территорий, засыпке траншей, рвов, канав и ям, а также для очистки дорог, строительных площадок, городских магистралей и площадей от снега в зимнее время.

Автогрейдеры используют на грунтах I…III категорий. Процесс работы автогрейдера состоит из последовательных проходов, при которых осуществляется резание грунта, его перемещение, разравнивание и планировка поверхности сооружения.

Современные автогрейдеры имеют одинаковую конструкцию и выполнены в виде самоходных трехосных машин с полноповоротным грейдерным отвалом, механической и гидромеханической трансмиссией и гидравлической системой управления рабочими органами.

Автогрейдеры классифицируют по конструктивной массе, типу трансмиссии, колесной схеме и типу бортовых передач. По конструктивной массе автогрейдеры разделяют на легкие (до 12 т), средние (до 15 т) и тяжелые (более 15 т). Колесная схема автогрейдеров определяется формулой АхБхВ, где А – число осей с управляемыми колесами; Б – то же, с ведущими колесами и В – общее число осей. Колесная схема отечественных автогрейдеров легкого и среднего типов 1х2х3, тяжелого типа 1х3х3.

По типу трансмиссии различают автогрейдеры с механической и гидромеханической трансмиссиями. Гидромеханическая трансмиссия обеспечивает автоматическое и плавное изменение скорости движения автогрейдера, механическая – ступенчатое. Бортовые передачи бывают двух типов – в виде бортовых редукторов (у легких и средних автогрейдеров) и раздельных ведущих мостов (у тяжелых автогрейдеров). Каждый автогрейдер состоит из рамы, трансмиссии, ходового устройства, основного и дополнительного рабочего оборудования, механизмов с системой управления и кабины машиниста. Рамы автогрейдеров могут быть жесткими и шарнирно сочлененными. Наличие шарнирно сочлененной рамы обеспечивает повышенную маневренность машины.

Основным рабочим органом автогрейдеров является полноповоротный грейдерный отвал, снабженный сменными двухлезвийными ножами. Кроме основного рабочего органа автогрейдеры могут быть оснащены дополнительными сменными рабочими органами – бульдозерным отвалом для разравнивания грунта, засыпки траншей, распределения строительных материалов, удлинителем грейдерного отвала для увеличения ширины захвата, откосниками (укрепляемыми на отвале) для планирования откосов насыпей (выемок) и очистки канав, кирковщиком для взламывания дорожных покрытий и рыхления плотных грунтов. Бульдозерные отвалы навешивают спереди машины, кирковщики – как спереди, так и сзади машины, а также непосредственно на грейдерный отвал. Управление бульдозерным отвалом и кирковщиком осуществляется гидроцилиндрами двойного действия.

Все узлы и агрегаты автогрейдера (рис. 3.6, а), в том числе двигатель 3 с трансмиссией, кабина водителя 4, основное и дополнительное рабочее оборудование, смонтированы на основной раме 8 коробчатого сечения, которая одним концом опирается на передний мост с управляемыми пневмоколесами 11, а другим – на задний четырехколесный мост 15 с продольно-балансирной подвеской парных колес 16. Передние колеса автогрейдера можно устанавливать с боковым наклоном в обе стороны для повышения устойчивости движения машины при работе на уклонах (рис. 3.6, в) и уменьшения радиуса поворота.

Основное рабочее оборудование автогрейдера состоит из тяговой рамы 7, поворотного круга 12 и отвала 13 со сменными двухлезвийными ножами. Полноповоротный в плане отвал обеспечивает работу автогрейдера при прямом и обратном ходах машины. Поворот отвала в плане осуществляется гидромотором через редуктор. Передняя часть тяговой рамы шарнирно соединена с рамой машины, а задняя – подвешена на двух гидроцилиндрах 6, с помощью которых грейдерный отвал устанавливают в различные положения: транспортное (поднятое) и рабочее (опущенное). В рабочем положении отвал внедряется в грунт ножами и при движении срезает слой грунта и перемещает его в направлении, определяемом установкой отвала в плане под углом α к продольной оси машины (рис. 3.6, б).

Угол резания отвала в зависимости от категории грунта регулируется гидроцилиндром 14. Вынос тяговой рамы в обе стороны от продольной оси машины обеспечивается гидроцилиндром 5. Дополнительное рабочее оборудование автогрейдера включает удлинитель отвала, кирковщик 1, управляемый гидроцилиндром 2, и бульдозерный отвал 10, управляемый гидроцилиндром 9.

Гидравлическая система управления рабочим оборудованием автогрейдеров обеспечивает подъем и опускание тяговой рамы вместе с поворотным кругом и отвалом, поворот отвала вместе с поворотным кругом в плане на 360^°, боковой вынос отвала в обе стороны от продольной оси машины (рис. 3.6, б), установку отвала под углом β (до 18^°) в вертикальной плоскости, боковой вынос отвала для планировки откосов под углом γ (до 90^°) (рис. 3.6, г), а также совмещение различных установок отвала.

Рис. 3.6 Автогрейдер среднего типа:

а – общий вид; б – схема поворота отвала в плане; в – схема бокового наклона колес; г – схема бокового выноса отвала

Отдельные автогрейдеры могут оснащаться автоматической системой управления отвалом типа «Профиль», предназначенной для автоматической стабилизации отвала в поперечном и продольном направлениях, что позволяет существенно повысить производительность машины и точность обработки поверхности. На автогрейдерах устанавливаются автоматические системы «Профиль-10», «Профиль-20» и «Профиль-30».

Дата добавления: 2015-07-20