Бульдозер представляет собой универсальную землеройно-транспортную машину, состоящую из гусеничного или пневмоколесного трактора, оснащенного навесным оборудованием и органами управления. Навесное бульдозерное оборудование состоит из: отвала с ножами; толкающей рамы с подкосами, к которым крепится отвал; привода, обеспечивающего подъем и опускание отвала во время работы, а в отдельных моделях бульдозеров также и изменение положения отвала в плане.

На дорожно-строительных работах преимущественное распространение имеют бульдозеры на базе тракторов: ДТ-75М, Т-4АП2, Т100МЗГС, Т-100МЗГП, Т-130.1-Г-1, Т-150, Т-150К, ДЭТ-250М, Т.ЗЗО, Т-500, имеющие соо1ветственно классы тяги: 3 (30), 4 (40), б (60), 10 (100) и 25 (250) кгс (кН).

Современной тенденцией развития бульдозеров являются расширение их типоразмеров и увеличение единичной мощности, что обеспечивает повышение производительности и снижение себестоимости работ.

Тракторы как базовые машины снабжаются гидроприводами управления навесным бульдозерным и рыхлительным оборудованием потребляемой мощностью до 60 % от общей мощности тракторного двигателя при давлении в гидросистемах 16 – 20 МПа, что обеспечивает возможность значительно заглублять отвал или зубья рыхлителя, а также разрабатывать прочные грунты. Для независимого управления подъемом и перекосом отвала в современных бульдозерах предусматриваются раздельные гидроприводы.

Рабочий процесс бульдозера складывается из резания грунта и транспортирования его на относительно небольшие расстояния, не более 100м.

Бульдозерами можно выполнять расчистку полосы отвода с удалением кустарника, деревьев, крупных камней, растительного слоя, снега и т. п.; планировку различных строительных площадок, включая объекты дорожного строительства; перемещение и разравнивание грунтов в насыпях, отсыпаемых другими машинами; перемещение экскаваторных и скреперных отвалов в кавальеры; разработку профильных выемок в кавальеры, а там, где возможно, и в насыпи; возведение насыпей при перемещении грунтов из боковых резервов; засыпку ям и оврагов; устройство временных дорог и проездов; разработку песчаных и гравийных карьеров; перемещение и погрузку сыпучих материалов (песка, гравия, щебня и др.) в карьерах и на складах.

Работы по подборке и штабелированию строительных материалов на складах предпочтительнее выполнять бульдозерами на пневмоколесном ходу, так как бульдозеры на гусеничном ходу гусеницами трактора загрязняют материал.

Бульдозеры – маневренные и высокоэффективные машины, обладающие высокой проходимостью. На долю бульдозеров в дорожном строительстве приходится не менее 50 % общего объема земляных работ.

Бульдозеры классифицируются по основным признакам: по назначению, тяговым показателям (тяговому классу базовой машины), типу ходовой части, рабочему органу и виду управления рабочим органом.

По назначению бульдозеры подразделяются на общего назначения и бульдозеры специального назначения. Бульдозеры общего назначения применяют для всех основных видов землеройно-транспортных и вспомогательных работ преимущественно для разработки грунтов I, II и III категорий. Бульдозеры специального назначения – в особых условиях (к специальным бульдозерам относятся толкачи, бульдозеры для работы в подземных и подводных условиях и. т. п.).

По тяговым показателям базовых машин бульдозеры подразделяются на сверхлегкие, легкие, средние, тяжелые и сверхтяжелые.

К сверхлегким относятся класс до 0,9 мощностью 18,5 – 37,0 кВт; к легким – класс 1,4 – 4,0 мощностью 37,0 – 96,0 кВт; к средним – класс 6,0 – 15,0 мощностью 103 – 154 кВт, к тяжелым – класс 25 – 35 мощностью 220 – 405 кВт и к сверхтяжелым – класс свыше 35 мощностью 510 кВт и более.

По ходовой части бульдозеры подразделяются на гусеничные и пневмоколесные; по рабочему органу – с неповоротным и с поворотным отвалами; по виду управления рабочим органом – с механическим, гидравлическим и пневматическим управлениями.

В настоящее время преимущественное распространение имеет гидравлический привод, имеющий несравненное преимущество перед механическим.

В табл. 1.1 приведены основные данные по бульдозерам с неповоротным отвалом, в табл. 1.2 – с поворотным отвалом, в табл. 1.3 – по колесным бульдозерам.

В связи с возрастающими объемами строительства автомобильных дорог, соответственно значительного объема земляных работ, выполняемых бульдозерами, перспективный выпуск бульдозеров направлен на увеличение единичной их мощности, а также на сочетание использования базисных тракторов двумя видами оборудования — бульдозерным и бульдозерно-рыхлительным.

Таблица 1.1.

Таблица 1.2.

Таблица 1.3

Единичная мощность выпускаемых в настоящее время отечественной промышленностью гусеничных тракторов, на которых монтируется бульдозерное и рыхлительное оборудование, достигает 368 кВт, а в ближайшем перспективном плане эта мощность будет достигать 1178 кВт.

Бульдозерно-рыхлительный агрегат предназначен для разрушения плотных и мерзлых грунтов, отделяя их от общего массива в виде различной величины глыб и кусков с последующим рыхлением. Бульдозерно-рыхлительный агрегат монтируется на задней части базисного трактора, передняя часть которого оснащена основным бульдозерным оборудованием.

В табл. 1.4 приведены основные данные по бульдозерно-рыхлительным агрегатам, применяемым в дорожном строительстве.

Таблица 1.4.

БУЛЬДОЗЕРНО-РЫХЛИТЕЛЬНЫЙ АГРЕГАТ ЕС-10 по качеству, надежности и техническим характеристикам соответствует лучшим мировым образцам. производитель готов предоставить ЕС-10 потребителям, использующим в своих парках инженерные машины Komatsu и Caterpillar аналогичного класса, для проведения сравнительных испытаний в реальных условиях эксплуатации.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ

Главное требование, которое необходимо было выполнить при разработке нового бульдозера, — обеспечить его конкурентоспособность на современном рынке инженерных машин. Для этого в конструкцию ЕС-10 были заложены следующие основные принципы:

• бульдозер должен соответствовать не только современным, но и перспективным требованиям по основным техническим характеристикам, параметрам надежности агрегатов и узлов, а также комфорту работы оператора;
• в конструкции машины должны применяться только проверенные технические решения;
• максимальное использование качественных комплектующих изделий известных производителей,
• хорошо зарекомендовавших себя на мировом рынке;  максимальное использование серийно выпускаемых узлов и деталей отечественного производства, в частности унификация элементов ходовой части и рабочего оборудования с узлами производства ООО «ЧТЗ-Уралтрак».

Очевидно, что решение столь серьезных задач было бы невозможно без применения принципиально новых, инновационных идей и разработок.

ИСХОДНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Разработка бульдозера ЕС-10 была проведена с учетом глубокого анализа тенденций развития мирового тракторостроения. Самым внимательным образом исследовались достоинства и недостатки конструкций инженерных машин аналогичного класса, выпускаемые ведущими производителями такой техники. Особое внимание при этом было уделено ходовой части и механизмам поворота трактора, поскольку данные эксплуатации бульдозерно-рыхлительных агрегатов свидетельствуют, что их производительность и ресурс во многом определяются именно этими системами.

Так, на тракторах тягового класса 10 традиционно применяют различные схемы полужестких подвесок, с качающимися гусеничными тележками и жесткими балансирными балками в передней части рам. Их широкое распространение обусловлено относительной простотой конструкций и эффективностью при работе в режимах бульдозирования и рыхления. В то же время использование подобных подвесок приводит к возникновению значительных внутренних усилий в элементах конструкций машин, порою многократно превышающих внешние нагрузки. В результате снижается как надежность узлов и агрегатов бульдозеров, так и их ресурс. Столь же привычным для бульдозеров тягового класса 10 является и использование бортовых механизмов поворота. В данном случае поворот осуществляется за счет подтормаживания одной из гусениц, в то время как полезная мощность передается второй гусеницей. Все просто, понятно и легко осуществимо. Однако подобной схеме поворота присущи очень серьезные недостатки. Во-первых, на практике он всегда сопровождается потерей скорости трактора, вплоть до его остановки. Во-вторых, в процессе поворота тяговое усилие передается только одним бортом машины, в то время как на другом мощность фактически «теряется» в тормозах. Следствием этого является невозможность выполнения бульдозирования при поворотах трактора.

Таким образом, было очевидно, что решение этих концептуальных проблем позволит существенно повысить эффективность бульдозера. Это и было достигнуто в процессе разработки ЕС-10.

РЕАЛИЗАЦИЯ

В конструкции бульдозера ЕС-10 применена оригинальная схема подвески ходовой части. Ее новизна подтверждена патентами, полученными разработчиками. Главной особенностью новой подвески является силовое замыкание гусеничных тележек. Оно достигается тем, что в передней части бульдозера 6-катковые гусеничные тележки посредством шаровых опор соединяются между собой поперечной балансирной балкой. Она, в свою очередь, в средней части связана шаровой опорой с основной рамой бульдозера. В задней же части трактора каждая гусеничная тележка подвешена к его основной раме трехточечной подвеской на шаровых опорах.

Благодаря этому в процессе движения обе гусеничные тележки одновременно воспринимают внешние нагрузки, не передавая их на раму машины. Таким образом, гусеничные тележки имеют две степени свободы, что позволяет осуществлять их прокачку без возникновения каких-либо дополнительных нагрузок. Это стало возможным потому, что в конструкции подвески, созданной для ЕС-10, практически отсутствуют плечи действия внешних нагрузок, в результате чего нет и вредных изгибающих моментов, действующих на силовую раму бульдозера. В результате повышается надежность узлов и агрегатов машины, и как следствие этого — ее ресурс.

Что касается механизма поворота, то для ЕС-10 была разработана дифференциальная бесступенчатая система поворота с гидростатическим приводом и пропорциональным управлением. Ее применение позволяет осуществлять поворот машины без остановки и снижения скорости движения. Поскольку в данном случае не происходит разрыва потока мощности, то ЕС-10 может поворачивать и при бульдозировании. При этом у оператора имеется возможность менять радиус поворота от нуля до бесконечности, а скорость — от нуля до максимума.

Важно, что в данном случае передача мощности всегда производится двумя бортами, что позволяет реализовать в ЕС-10 большие тяговые усилия. Таким образом, применение бесступенчатого механизма поворота с пропорциональным управлением позволило улучшить маневренность машины и повысить ее производительность.

РЕЗУЛЬТАТ

Как уже отмечалось, еще на этапе создания ЕС-10 была заложена возможность максимального использования в его конструкции комплектующих изделий известных и хорошо зарекомендовавших себя на мировом рынке производителей. И это требование было выполнено.

Так, на бульдозере, в зависимости от требований и пожеланий заказчика, может быть установлен один из трех дизелей — отечественный ЯМЗ 236М2-4, производства ОАО «Автодизель» (мощность — 180 л. с., макс. крутящий момент — 68 кГс м), и два немецкой компании Deutz — модели Bf06m2012C под требования tiER-2 (мощность — 185 л. с., макс. крутящий момент — 72 кГс м) и модели tCD2012l062V под tiER-3 (мощность — 183,6 л. с., макс. крутящий момент — 72 кГс м).

Кроме этого, машина оснащается компактными планетарными бортовыми редукторами с передаточным числом 23, со встроенными постоянно замкнутыми многодисковыми тормозами, гидронасосами и гидромоторами фирмы Bosch-Rexroth. Применена компактная вальная гидромеханическая трансмиссия 13,7HR32315 фирмы Dana, изготовленная в едином блоке с коробкой передач, с электрогидравлическим управлением и возможностью переключения скоростей под нагрузкой в ручном и автоматическом режимах. В гидросистеме ЕС-10 используются элементы управления Hydrocontrol и Poclain Hydraulics.

Применение оригинальных технических решений и оснащение нового бульдозера качественными, надежными и эффективными компонентами позволило решить целый ряд принципиальных вопросов.

Во-первых, за счет применения бортовых редукторов с передаточным числом 23 были созданы щадящие условия по крутящему моменту для гидромеханической трансмиссии, главной передачи и механизмов поворота.

Во-вторых, благодаря созданию бесступенчатых механизмов поворота появилась возможность осуществлять работу бульдозера под нагрузкой с радиусом поворота по сопротивлению с сохранением тяги и скорости при копании.

В-третьих, автоматическое переключение передач обеспечивает работу в зоне высоких значений КПД гидротрансформатора, что уменьшает его нагрев и улучшает топливную экономичность машины.

В-четвертых, объединенная пропорциональная гидросистема управления механизмами поворота, рабочим оборудованием и тормозами обеспечивает минимальный отбор мощности и незначительный нагрев гидросистемы.

Серьезное внимание при разработке ЕС-10 было уделено и рабочему месту оператора. Так, цельнометаллическая кабина бульдозера оснащена системой защиты RoPs-foPs и установлена на амортизаторах, что способствует снижению шума и вибрации. Внутри кабины создается избыточное давление воздуха для предотвращения проникновения пыли и грязи. Кроме этого, кабина оборудуется отопителем и приточно-вытяжным вентилятором.

Подрессоренное сиденье оператора может регулироваться в продольном направлении, по углу наклона спинки и высоте подушки. Оно комплектуется двухточечным ремнем безопасности. Все эргономические параметры рабочего места оператора бульдозера ЕС-10 в полной мере соответствуют требованиям как отечественных ГОСТов, так и международных стандартов.

Управление бульдозером осуществляется с помощью всего трех джойстиков: два — рабочими органами и один — механизмами поворота. Использование джойстиков позволило увеличить скорости выполнения основных операций и повысить точность управления рабочим оборудованием бульдозера.

Что касается рабочего оборудования, то на ЕС-10 использован отвал (объем призмы волочения — 4,75 куб. м), конструкция которого уменьшает его самопроизвольную поперечную и угловую раскачку. Рыхлительный агрегат имеет увеличенный вылет наконечника, благодаря чему обеспечивается визуальный контроль за его работой и улучшается взламывающая способность рыхлителя (максимальное заглубление — 650 мм).

Использование всех изложенных выше инновационных решений позволило создать современный бульдозер ЕС-10 тягового класса 10 (экспл. масса с бульдозерно-рыхлит. агрегатом — 19200 кг) . Он предназначен для выполнения широкого комплекса землеройных работ в строительстве, мелиорации, в горнорудной, нефтяной, газовой и других отраслях промышленности на грунтах i–iV категории, в том числе на мерзлых и разборно-скальных, при температурах окружающего воздуха от –50 0С до +45 0С.

ПРОВЕРКА РАБОТОЙ

В настоящее время бульдозер ЕС-10 прошел все необходимые сертификационные испытания и выпускается малой серией. Есть и опыт штатной эксплуатации. Так, первый бульдозер этой модели отработал к настоящему времени уже порядка 2000 моточасов в ООО «Верхние Берники». Он был задействован на вскрышных работах на карьере по добыче строительного камня, а также корчевании и рыхлении мерзлого грунта. Основные грунты — ii–iii категории и незначительное время — iii категории. В официальном отзыве по результатам эксплуатации ЕС-10 отмечается: «Потребительские качества трактора полностью соответствуют заявленным характеристикам. За время эксплуатации показатели трактора по топливной экономичности оказались лучше в сравнении с аналогами при равной производительности. Качество сборки машины высокое, количество отказов и неисправностей было незначительно, дефекты устранялись в кратчайшие сроки, что не сказалось на технологическом процессе производства предприятия.

В целом считаем, что наше предприятие приобрело трактор высокого технологического уровня, сравнимого с лучшими мировыми аналогами».

Все это подтверждает, что в настоящее время ЕС-10 является одним из самых инновационных и прогрессивных отечественных бульдозеров, ни в чем не уступающим лучшим мировым образцам.