Различают следующие виды бульдозеров. Бульдозеры общего назначения оснащены основными отвалами. Бульдозеры специального назначения обеспечивают выполнение узкоспециализированных работ, и используются для этого отвалы соответствующего назначения. На бульдозерах многоцелевого назначения сзади трактора монтируют специальное рабочее оборудование: цепной траншеекопатель, плужный нож кабелеукладчика, рыхлительный агрегат, тяговую лебедку и др.
Виды и конструкции основных отвалов
Основными элементами бульдозерного оборудования являются отвал, толкающие брусья с раскосами и подкосами или толкающая рама с раскосами, гидроцилиндры подъема и опускания отвала, а также, на отдельных видах, механизмы поворота отвала в поперечной и горизонтальной плоскостях и изменения угла резания.
Отвал представляет собой сварную конструкцию коробчатого типа, обеспечивающую ему жесткость, с приваренным в передней части лобовым листом криволинейного профиля. Последний обеспечивает быстрое заполнение отвала материалом. Для повышения износостойкости лобового листа фирма «Саtеrрillаr» приваривает к нему пластины из специальных легированных сталей, обладающих высокой устойчивостью к абразивному износу и ударным нагрузкам.
В нижней части к лобовому листу болтами впотай крепятся съемные ножи. При изнашивании острой кромки ножа его разворачивают и режут вторым, острым концом. Для повышения устойчивости ножей к абразивному изнашиванию и ударным нагрузкам зарубежные фирмы изготавливают их из легированных сталей типа DН-2 или DН-3 с повышенным содержанием бора и никеля.
Бульдозеры общего назначения оснащаются основными отвалами, выпускаемыми почти всеми производителями.
Различают неповоротные, поворотные и универсальные отвалы. Неповоротные включают в себя прямой, сферический и полусферический отвалы. Торцы этих отвалов закрыты двумя боковыми щеками для снижения потерь грунта при транспортировании. Лобовой лист завершается вверху козырьком, приваренным под углом к лобовому листу. Козырек препятствует пересыпанию грунта через верхнюю кромку отвала и улучшает формирование призмы волочения грунта. Для защиты от повреждений гидроцилиндров и радиатора двигателя от пересыпающегося материала некоторые фирмы используют решетки, устанавливаемые сверху на отвалах, и щитки.
Прямой отвал, или отвал типа 5, используется при разработке широкого диапазона немерзлых грунтов, включая легкие скальные.
Сферический отвал (U) особенно эффективен для перемещения значительных объемов легких грунтов на большие расстояния. Он состоит из трех секций: центральной и двух боковых. Последние расположены под углом в плане до 25° к центральной секции. Изогнутая в плане форма отвала обеспечивает смещение грунта к середине отвала, обеспечивая при транспортировании минимальные потери материала.
Полусферический отвал (SU) сочетает способности прямого отвала хорошо врезаться в грунт и сферического отвала перемещать большие объемы материала за счет коротких боковых секций, установленных под углом до 25° к центральной секции.
Отвалы U, SU и S имеют механизм перекоса (гидроцилиндр и винтовую стяжку), позволяющие им хорошо внедряться в прочные грунты. При наличии двух гидроцилиндров перекоса машинист из кабины имеет возможность изменять углы перекоса и резания отвала на ходу машины, приспосабливаясь к меняющимся грунтовым условиям.
Поворотный отвал (А) применяется при поперечной транспортировке грунта для засыпки траншей, укладки насыпи и при расчистке территории от снега, мусора, растительности. Отвал может поворачиваться в плане вокруг шарнира на раме в обе стороны. По форме это прямой отвал без боковых щек, удлиненный по ширине и укороченный по высоте.
Отвалы с регулируемыми углами поворота и перекоса (РАТ), которые имеют 6 степеней свободы (шестипозиционные отвалы). Это универсальные отвалы, способные изменять и поперечные, и продольные углы установки отвала, прикрепляемые шарнирно к П-образной толкающей раме.
По форме это прямой отвал, примерно таких же габаритов, только без боковых щек. Он предназначен для профилировочных и планировочных работ небольшого объема бульдозерами малого класса тяги.
На некоторых моделях бульдозеров таких фирм, как «Саtеrрillаr», «Fiat-Kobelco», «Liebherr» и др., используется модификация данного отвала (VPAT), позволяющая с помощью регулировочных болтов изменять угол резания ножей отвала.
Виды и конструкции специальных отвалов
Кроме перечисленных основных отвалов, используются отвалы специального назначения, некоторые из которых изготавливаются специализированными нетракторостроительными фирмами типа «Balderson», «Rimco», «Rome» и пр.
Саtеrрillаr, Fiat-Kobelco, Komatsu и др. дополняют основную номенклатуру отвалов следующими спецотвалами: буферным, рекультивационным, кусторезным, укороченными по ширине отвалами SU и S, увеличенным по высоте отвалом SU и пр.
Буферный отвал используется в основном для работ, связанных с толканием скреперов при их зарезании в грунт. По форме это короткий прямой отвал без механизмов перекоса с приваренной посередине отвала стальной пластиной. Резиновые амортизаторы подвески отвала поглощают удары при соприкосновении пластины отвала с буфером скрепера. В промежутках между толканиями такой отвал может быть использован на бульдозерных работах общего назначения. Их выпускают компании «Саtеrрillаr» и «Komatsu».
Рекультивационный отвал применяется для снятия верхнего плодородного слоя почвы и перемещения ее в складируемые бурты. По форме это отвалы и увеличенной ширины и имеющие радиус кривизны лобового листа переменного значения. Это позволяет создать лучшие условия перемещения материала по поверхности отвала и формирования призмы волочения. Такие отвалы изготавливают Саtеrрillаr и Balderson.
Угольные отвалы и отвалы для щепы используют для перемещения угля и щепы на карьерах, складах рудных дворов и лесоперерабатывающих предприятий. По форме это сферические отвалы увеличенной ширины и с гидроперекосом. Их выпускают компании «Саtеrрillаr», «Dressta», «Liebherr» и «ЧТЗ-Уралтрак».
Торфяные отвалы используются для перемещения торфа на мелиоративных полях. Это прямые удлиненные отвалы малой высоты с гидроперекосом, монтируемые на тракторах Liеbhеrr болотоходных модификаций.
На бульдозерах со специализированными отвалами для перемещения угля, щепы и торфа сзади трактора подвешивается балластный груз, выполняющий роль противовеса.
Для работы в экстремальных ситуациях при расчистке завалов в системе МЧС используются бульдозеры Komatsu с отвалами 8 и 81) уменьшенной ширины, которые вписываются в железнодорожный габарит. Это позволяет иметь высокую степень готовности к работе, так как бульдозеры с прикрепленным отвалом стоят на открытой платформе в ожидании распоряжения на отправку.
На бульдозерах среднего класса тяги фирма «Liеbhеrr» использует гидроуправляемые уширители, которые из кабины могут устанавливаться под любым углом к отвалу. При транспортировке бульдозеров на трайлере уширители поворачиваются назад, и отвал вписывается в габарит. Аналогичные отвалы применяет фирма «Fiat-Kobelco».
Отвалы для уборки мусора предназначены для перемещения отходов на мусорных полигонах. По форме это прямые отвалы, имеющие увеличенную ширину и кривизну поверхности лобового листа, а также высоту козырька, примерно равную высоте отвала. При использовании таких отвалов агрегаты трактора подлежат дополнительному переоборудованию для защиты их от острых предметов и абразивных материалов, сзади трактора подвешивается балластный груз. Такие отвалы предлагают фирмы «Саtеrрillаr», «Dressta» и «Liebherr».
Кусторезный отвал (V-образной формы), изготовляемый Саtеrрillаr и Komatsu, предназначен для расчистки заросших кустарником и мелколесьем площадей под застройку. Опущенный в рабочее положение отвал в виде остроугольного резака, образованного двумя режущими лезвиями, скользит по поверхности земли, срезает кустарники и мелкие деревья и сваливает их в стороны, образуя за собой проход, равный ширине захвата отвала.
Защитное ограждение в виде стального каркаса предохраняет трактор от повреждений при падении срезаемых деревьев. Кусторезные отвалы изготавливаются фирмами «Rimco» и «Rome».
Отвалы-корчеватели — это либо отвалы решетчатого вида с зубьями, либо зубья, прикрепленные к лобовому листу прямого отвала. Они предназначены для извлечения из грунта крупных камней и пней и транспортирования их на близкие расстояния. Трактор оснащается сверху дополнительным защитным ограждением. Такие отвалы выпускают фирмы «Саtеrрillаr», «Komatsu», «Liebherr», «Rimco» и «Rome».
Правильный выбор потребителем отвала бульдозера является главным условием достижения максимально возможной производительности. Прежде всего, следует оценить возможности копания грунта отвалом, тягово-сцепные и скоростные характеристики бульдозера. Возможности копания грунта определяются соотношением величины максимального тягового усилия бульдозера к длине ножа отвала. Чем больше это значение, тем более прочные грунты может разрабатывать бульдозер.
Тягово-сцепные свойства бульдозера оцениваются его эксплуатационной массой, конструкцией гусеничной ходовой части и трансмиссией. Скоростные характеристики определяют время цикла бульдозера. Чем меньше его значение, тем выше должны быть скорости рабочего и транспортного перемещений и, значит, выше производительность бульдозера.
Мощность двигателя, приходящаяся на 1 м3 рыхлого грунта в призме волочения, на практике используется для оценки выбора отвала по возможности перемещения материала с большой рабочей скоростью. Транспортные скорости, особенно заднего хода, определяют время возврата бульдозера в исходную позицию.
Условия применения основный бульдозерных отвалов при разработке различных грунтов
Конструктивные особенности бульдозеров
Отличительной особенностью ходовой системы бульдозеров фирмы «Dressta» является использование разъемного звена гусеничной цепи. Оно состоит из двух половин, скрепленных болтами. Это позволяет существенно сократить время на снятие и установку гусеничной цепи при ремонте.
Фирма «Dressta» на бульдозерах малых типоразмеров устанавливает двигатели Komatsu, а на больших — двигатели Cummins. Все двигатели имеют выхлоп, соответствующий нормам Евро-2.
Фирма «Caterpillar» на бульдозерах моделей D5, D6 и D8 и их модификациях установила двигатели с электрогидравлической систеой подачи топлива. Учитывая, что до этого на моделях D9 была установлена такая же система подачи, а на моделях D7 — электронная подача топлива, теперь все машины типоразмерного ряда имеют двигатели с параметрами выхлопа, соответствующими нормам Евро-2. С начала этого года модификация М бульдозеров моделей D5 и D6 была заменена модификацией N, отличительными особенностями которой являются: повышение мощности установленного нового двигателя; применение автоматически переключаемой коробки перемены передач (КПП) в зависимости от уровня потребляемой мощности, что ведет к снижению удельного расхода топлива; установка новой кабины с улучшенным дизайном, обзорностью, с пониженным на 3 дБ (А) уровнем шума и сенсорными системами управления приводами хода и навесного оборудования; использование компьютерного контроля и диагностики состояния узлов машины нового поколения EMSIII с повышенным количеством контролируемых параметров; применение на модели D6N дифференциальной системы поворота (см. статью «Два в одном»).
У модели D8R появилась модификация LGP. На всех моделях типоразмерпого ряда бульдозеров может монтироваться сзади дополнительное рабочее оборудование: либо рыхлитель, либо тяговая лебедка с гидроприводом. Для моделей D5N и D6N с максимальным тяговым усилием — соответственно 23 и 31 т, для D8R — 50 т. Максимальная транспортная скорость заднего хода составляет у указанных моделей соответственно 11, 12 и 13,8 км/ч.
Фирма «Fiat-Kobelco» установила на бульдозерах своего типоразмерного ряда двигатели Cummins с выхлопом, соответствующим нормам Евро-2.
У модели D150 появилась модификация XLT (удлиненная гусеница с 8 опорными катками), а у D180 — модификации XLT и LGP (гусеницы с 8 опорными катками).
На моделях D150 и D180 установлены автоматически переключаемые КПП, в зависимости от загрузки двигателя. На D150 как основная, а на D180 по заказу используется дифференциальная система поворота.
Вместо прежнего бульдозера FD30C выпускается бульдозер марки D350 STD с 7 опорными катками ходовой тележки и автоматически переключаемой КПП. По заказу он может быть оснащен дифференциальным механизмом поворота.
Бульдозеры всех модификаций могут быть дополнительно оснащены рыхлителями: многозубыми с параллелограммной подвеской на D150 и D180 и одно- и многозубым с регулируемой параллелограммной подвеской на D350.
Максимальные значения транспортных скоростей заднего хода составляют 12, 12,7 и 12,7 соответственно у моделей D150, 180 и 350.
Фирма «Komatsu» произвела частичное обновление своего типоразмерного ряда. Взамен устаревших моделей D355A-3 и D275A-2 появилась D275A-5. Продается модель D61E-12 нижнего типоразмерного ряда бульдозеров строительного назначения.
В конструкциях этих машин заложены следующие решения: обеспечение выхлопа двигателей собственного производства нормам Евро-2, повышение производительности бульдозеров за счет создания комфортабельных условий рабочего места оператора и применения усовершенствованных систем управления. На упомянутых моделях дифференциальная система поворота не применяется, а используются традиционные бортовые фрикционы с тормозами.
В двигателях применяется топливный насос с электронной системой впрыска. Для охлаждения радиатора используется реверсивный вентилятор, имеющий привод от регулируемого гидромотора. Реверсивность вентилятора позволяет обеспечить хорошую работу двигателя в широком температурном диапазоне. Для снижения уровня шума и вибрации двигатель и трансмиссия крепятся к раме трактора с помощью резиновых амортизаторов.
В кабине с хорошим дизайном и обзорностью установлены воздушные фильтры и создано избыточное давление, что препятствует проникновению в нее пыли. Для уменьшения вибрационных нагрузок кабина крепится к раме посредством пружинно-гидравлических амортизаторов. Кресло также подрессорено и имеет возможность углового разворота на 15° для лучшего наблюдения за работой рыхлителя.
Гидравлическая система управления механизмами бульдозера D61E-12 осуществляется вручную тремя джойстиками: для управления перемещением трактора, отвалом и рыхлителем. На бульдозерах D275A-5 всех модификаций применяется система автоматического регулирования движением трактора PCCS. Бортовой компьютер отслеживает сигналы датчиков на машине и величину перемещения рычага джойстика и подает электрический управляющий сигнал для включения соответствующих передач КПП, бортовых фрикционов и тормозов. При возрастании нагрузки компьютер включает пониженную передачу КПП.
Ходовая система D275A-5 -это 7-катковая гусеница, у которой 3 пары катков объединены в каретки по К-образной схеме подрессоривания, аналогичной системе «Caterpillar». Такая подвеска эффективно снижает ударные и вибрационные нагрузки на машину при работе на прочных и скальных грунтах. Бульдозер оснащается рыхлителями, одностоечным или многостоечным, с регулируемой параллелограммной подвеской. По заказу на бульдозерном отвале могут быть установлены два гидрораскоса.
Бульдозер D61E-12 имеет 6-катковую гусеничную тележку с жесткой подвеской. На нем может быть установлен трехстоечный рыхлитель с параллелограммной подвеской.
Максимальная транспортная скорость заднего хода у бульдозеров D275A-5 и D61E-12 достигает соответственно 14,9 и 12,8 км/ч.
Фирма «Liebherr» сохранила свой типоразмерный ряд бульдозеров, за исключением модели PR751M, которая снята с производства. Она будет выпускаться только по заявкам из России. С 2003 г. Liebherr передала российской компании «АКР-Техно» техническую документацию на производство навесного оборудования на упомянутую модель бульдозера. Это оборудование будет изготавливаться на Краснокамском заводе Западно-Сибирского машиностроительного концерна и включает в себя отвал STJ и одностоечный рыхлитель. Бульдозер будет отправлен на рудник в конце этого года. В последующем будет изготавливаться вся гамма навесного оборудования, включающая в себя отвалы U и А, а также многостоечный рыхлитель. По документации Liebherr отвал и стойки рыхлителя будут изготавливаться из износостойской шведской стали Hardox 400, а ножи и коронки будут приобретаться у фирмы «SAAB». Несущие металлоконструкции для холодного климата будут изготавливаться из шведской хладостойкой стали Weldox 700.
В первый этап совместного проекта включено и изготовление навесного оборудования на бульдозере PR742B. Бульдозеры PR742B и 751М будут выпускаться под торговой маркой «AKR-Liebherr».
На втором этапе предусматривается изготовление элементов ходовой части, кабины и др.
ОАО «Промтрактор» частично обновило выпускаемый ряд бульдозеров. Снят с производства устаревший ТЗЗО, и появился новый бульдозер Т11.01 тягового класса 11 с пониженным удельным давлением на грунт (в 2 раза меньше, чему других моделей ряда).
Бульдозер Т11.01 выполнен по традиционной конструктивно подобной модульной схеме: двигатель Ярославского моторного завода; трансмиссия гидродинамическая с планетарной КПП, переключаемой на ходу; ходовое оборудование машины включает в себя 7-катковую гусеничную тележку с жесткой подвеской катков и уширенные башмаки (910 мм).
Подвеска отвала включает в себя диагональный гидрораскос, соединяющий отвал с рамой трактора и обеспечивающий при этом максимальное приближение отвала к капоту трактора. На машине используется рыхлитель с параллелограммной подвеской.
Максимальная транспортная скорость заднего хода достигает 14,3 км/ч.
ООО «ЧТЗ-Уралтрак» с середины 2002 г. перешло на выпуск нового семейства модернизированных бульдозеров модели Б10 тягового класса 10, взамен прежних моделей Б140, Б170 и пр. этого же класса, и Б15 — тягового класса 15. Это конструктивно подобные машины. На них используются двигатели собственного изготовления и гидродинамическая трансмиссия с планетарной 3-скоростной КПП. По заказу может быть установлена 8-скоростная механическая КПП.
Рамы гусеничных тележек подвешиваются спереди к раме трактора посредством балансирной балки с микроподрессориванием вместо рессор, что было у прежних моделей.
На базовой модели Б10 используется удлиненная гусеничная тележка с 6 опорными катками вместо 5 прежних. На болотоходной модификации Б10Б-7 катковая гусеничная тележка и уширенные башмаки — 920 мм. Бульдозер Б15 имеет одну стандартную модификацию с 7-катковой гусеничной тележкой. Подвеска опорных катков у этих бульдозеров жесткая. В стандартном исполнении базовые трактора оснащаются бульдозерными отвалами и однозубым или многозубым рыхлителями с параллелограммной подвеской.
Для проведения буксировочных, трелевочных и монтажных работ упомянутые бульдозеры могут оснащаться вместо рыхлителей лебедками с гидроприводом с тяговым усилием от 16 до 25 т.
С 2003 г. начат серийный выпуск бульдозера ДЭТ-320Б1Р2, призванного заменить устаревшие модели на тракторах ДЭТ-250 и 350. На новом тракторе установлен двигатель ЯМЗ, который удовлетворяет по выхлопу нормам Евро-2. Полностью изменен дизайн машины, соответствующий требованиям современной эстетики. Установлена новая кабина, позволяющая улучшить комфорт и эргономику рабочего места оператора, имеющая защиту ROPS-FOPS. Изменилась подвеска рыхлителя, она стала регулируемой параллелограммной.
Остальные части машины сохранили свою преемственность от прежних моделей. Наибольшее значение транспортной скорости заднего хода составляет 15,2 км/ч.
Завод продолжает вести работы по созданию бульдозеров с гидростатической трансмиссией хода. После проведения испытаний опытного образца Т2000 была выпущена опытная партия бульдозеров под маркой Т10.0400 тягового класса 10, унифицированных с Б10. В них используется гидротрансмиссия завода «Салаватгидромаш», состоящая из 3 регулируемых гидронасосов, два из которых в рабочих режимах автономно запитывают два гидромотора привода гусениц, а третий гидронасос обеспечивает работу навесного оборудования: отвала и рыхлителя. На транспортном режиме блокируется управление рабочими органами и 3-й гидронасос подключается к первым двум и тем самым обеспечивает максимальную скорость передвижения — 9,6 км/ч вперед и назад.
ЗАО «Челябинские строительно-дорожные машины» одним из первых начало работы по созданию отечественных бульдозеров с гидростатической трансмиссией хода. В настоящее время выпущены две модели этих машин, ТС-10 и ДЗ-240С, соответственно тяговых классов 8 и 10, оснащенных однозубым рыхлителем с параллелограммнои подвеской. На машинах используются двигатели ЯМЗ. Гидростатическая трансмиссия представляет собой независимый привод, состоящий из отдельного регулируемого гидронасоса и гидромотора на каждый борт ходовой части и независимой гидросистемы навесного оборудования. В указанных гидросистемах могут использоваться гидромашины и системы управления производства либо Салаватгидромаш, либо Rexroth. Максимальная скорость транспортных перемещений достигает 9,5 км/ч вперед и назад.
Бульдозеры упомянутых фирм-производителей тягового класса не менее 10 по заказу могут изготавливаться для работы в холодной климатической зоне. Машины дополнительно оснащаются арктическим пакетом (у каждой фирмы свой набор) средств утепления, обогрева и разогрева, которые облегчают быстрый запуск двигателя и гидронасосов после длительной стоянки неработающей машины.