BULDOZERI (DOZERI)

BULDOZERI (DOZERI)

1. Primjena buldozera (dozera)• Dozeri su strojevi kojima se obavlja iskop i premještanje

zemljanog materijala guranjem.

• Primjenjuju se:- kao osnovni pomoćni strojevi na površinskim kopovima (npr.

skidanje otkrivke, niveliranje terena, razrahljivanje materijala prije iskopa primjenom rijača, eksploatacija mineralne sirovine - mekši i nevezani materijali, npr. kvarcni pijesak)

- ponekad kao glavni strojevi za skidanje otkrivke i/ili dobivanje - na malim površinskim kopovima.

- kod izrade prometnica, za izradu nasipa, usjeka, zasjeka, za razastiranje iskopanog materijala, za nabijanje materijala na odlagalištima,

- rasčišćavanje terena - rušenje i uklanjanje drveća, uklanjanje većih komada kamenja, panjeva, raslinja, korijenja i dr.

BULDOZERI (DOZERI)

BULDOZERI (DOZERI)

BULDOZERI (DOZERI)

1

2

3

4

5

6

• 1 - vozni uređaj (na gusjenicama, rijeđe na kotačima s gumama)

• 2 - pogonski motor (diesel motor velike snage) i do 850 kW, ovisno o veličini stroja)

• 3 - upravljačka kabina (s amortizacijom sjedišta strojara)

• 4 - radni element - dozerski nož (raonik, plug); na donjem rubu oštrica od legiranog čelika

• 5 - noseći okvir noža s hidrauličkim cilindrima za manipuliranje nožem

• 6 - rijački (ripperski) uređaj - 1 ili više zubi; namjena: raskopavanje (razrahljivanje) tvrđeg tla

Glavni dijelovi buldozera

Rijanje (ripanje) - raskopavanje (razrahljivanje) tvrđeg tla ili stijene mehaničkim putemKod dozera uvijek radi ili samo rijač ili dozerski nož. Zubi rijača se u materijal potiskuju pod djelovanjem vlastite težine, težine dozera i sile potiska hidrauličkih cilindara

Rijanje se obično obavlja dva puta u jednom smjeru ili jedanput uzdužno i drugi put poprečno. Za manje trošenje samog stroja i rijača, bolje je rijati s većom dubinom i manjom brzinom, a ne obrnuto.

(b) paralelogramski

(a) stožerni

Kod stožernog je kut prodiranja zuba u materijal promjenljiv i takav tip se koristi za manje dubine rijanja i tvrdog materijala.

Kod paralelogramskog (četverokutnog) kut prodiranja je nepromjenljiv, tj. zubi se spuštaju i dižu vertikalno i taj tip se primjenjuje za duboko rijanje jer lakše zadržava zube u materijalu.

Dubine rijanja su, ovisno o snazi dozera i tvrdoći rijanog materijala, od 0,2 do 2 m, a obično se kreću od 0,5 do 1 m. Pri tome najmanja dubina rijanja treba biti za 20 do 30% veća od debljine sloja koji se skida dozerom ili drugim strojem.

Kod rijanja tvrđih stijena i zaleđenog tla koristi se samo jedan zub

Kod rijanja nevezanih stijena i tla koriste se rijači sa više zubi

Broj i dimenzije zubi ovise o tvrdoći materijala koji se razrahljuje (rije), dubini rijanja, snazi i vučnoj sili dozera. Broj zubi može biti od 1 do 7, a najčešće je 1 do 3.

Slika 3. Princip rada dozera: iskop, transport, nasipanje (istovar)

3. Princip rada dozera• Radni ciklus dozera:

- kretanje naprijed (radni hod): iskop (rezanje) sloja materijala - formiranje vučne prizme (do visine noža); iskop se obično završava na dužini do oko 10 m,

- transport (guranje) iskopanog materijala i istovar (nasipanje);

- brzine kretanja: 2-4 km/h (rezanje) i 6-12 km/h (guranje)

- optimalne transportne udaljenosti: 30-60 m (maks. 100 m); 40-150 m za dozere na kotačima s gumama

- kretanje nazad (povratni hod) – podignuti radni element

Slika 4. Metode smanjenja gubitaka materijala: rad u jarku (a i b), "tandem" način rada (c)

Metoda iskopa duž cijelog pojasa

Iskop više tanjih slojeva jednakih debljina u cijeloj dužini pojasaUčinkovitost dozera je smanjena s obzirom na to da dozer prilikom radnog i povratnog hoda prijelazi cijelu dužinu pojasa

Metoda iskopa od početaka pojasa prema kraju pojasa

Iskop cijelog sloja u više ciklusa od početka pojasa prema kraju pojasa. Svakim novim ciklusom transportna udaljenost se smanjuje.Učinkovitost dozera je smanjena s obzirom na to da se iskop materijala vrši uz kosinu.Transport se vrši izvan zaštitnih bermi pojasa pri čemu dolazi do rasipavanja materijala prilikom transporta.

Metoda iskopa od kraja pojasa prema početku pojasa

Iskop cijelog sloja u više ciklusa od kraja pojasa prema početku pojasa. Najučinkovitija metoda iskopa.Svakim novim ciklusom transportna udaljenost se povećava.Učinkovitost je povećana s obzirom na to da se iskop materijala vrši niz kosinu.Transport se vrši unutar bermi zaštitnog pojasa čime je spriječeno rasipavanje materijala.

Slika 5. Formiranje zemljane prizme ispred dozerskog noža

Glavne prednosti dozera:• snažna, robusna konstrukcija koja omogućava rad u vrlo teškim uvjetima (rad u blatu, prašini, savladavanje terenskih prepreki i velikih nagiba, itd.)• pokretljivost i velike manevarske sposobnosti• energetska neovisnost• relativno mala nabavna cijena

Podijela dozera prema masi i snazi pogonskog motora:• mali dozeri: mase do 10 t, snage do 75 kW

• srednji dozeri: mase 10 do 20 t, snage 75 do 150 kW

• veliki dozeri: mase preko 20 t, snage veće od 150 kW

Podijela dozera prema položaju radnog elementa Buldozer (bulldozer)• nož okomit na uzdužnu os stroja, kruto vezan na noseći okvir – mogući pomaci samo u vertikalnom smjeru (podizanje i spuštanje)(skidanje humusa, iskop, guranje i premještanje iskopanog materijala, planiranje (ravnanje), raščišćavanje terena, itd.)

Podijela dozera prema položaju radnog elementa Angldozer (angledozer)

• nož se može zakretati za određeni kut oko svoje poprečne osi (moguć položaj: okomit ili zakošen u odnosu na smjer kretanja stroja )

za odbacivanje zemlje ustranu, za izradu usjeka i zasjeka zatrpavanje kanala, temelja, rupa

Podijela dozera prema položaju radnog elementa Tiltdozer (tiltdozer)

• nož se može zakretati za određeni kut i oko svoje poprečne osi i u vertikalnoj ravnini

za iskop, profiliranje npr. kanala, posteljice ceste

1. faza: probijanje pristupa

2. faza: produbljivanje

3. faza: guranje materijala u stranu

dio profila koji dovršava grejder

4. faza: produbljivanje, guranje u stranu, planiranje

Slika 7. Primjena angldozera na iskopu zasjeka (faze rada)

Dozeri za posebne namjene: • pushdozeri – za guranje drugih strojeva pri radu (npr. skrepera; na dozerski nož se postavlja ravna ploča koja upire u odbojnik na stražnjem dijelu skrepera),• amfibij-dozeri – za rad pod vodom, daljinski upravljani, npr. za čišćenje i produbljivanje dna vodotoka, i dr.

Fizičko-mehanička svojstava materijala koja utječu na učinkovitost buldozera:

1. vlažnost materijala (odstupanja od optimalne vrijednosti - teži iskop i smanjenje učinka)

2. granulometrijskom sastavu i obliku zrna materijala (veća zrna nepravilnog oblika s oštrim rubovima - veća snaga za utiskivanje buldozerskog noža a time i veći utrošak energije za iskop, nego u slučaju čestica zaobljenih bridova i manjih dimenzija).

3. poroznost odnosno zbijenost materijala (zbijeniji materijal, male poroznosti - potrebna veća sila za kopanje, odnosno snažniji stroj za iskop i transport)

Tipovi dozerskih noževa i njihov odabir

• Određeni oblik i dimenzije noža odabiru se ovisno o namjeni dozera.

• Pored fizičko-mehanička svojstava materijala, bitan pokazatelj kod odabira i odnos između raspoložive snage stroja i volumena materijala koji je moguće iskopati i transportirati nožem – izražava se u kW/m3 rastresitog materijala.

• Mogućnost prodiranja pojedinog tipa noža u materijal – izražava se odnosom između raspoložive snage stroja i dužine noža tj. u kW/m'

Slika 8. Dozeri s različitim dužinama noževa: duži nož za rad u mekšim nevezanim materijalima (a) i nož nešto veće od širine

samog stroja za rad u vezanim i tvrdim trošnim materijalima (b)

(a) (b)

Dužina noža ovisi o primjeni dozera i obično se kreće od 1,2 do 4,7 m (visina obično od 0,5 do 1,4 m, a mogu biti: dužina i do 7,4 m; visina do 3,6 m).

Osnovni tipovi noževa

“U” nož

“ravni” nož

“kutni” nož

“U” nož za specijalne primjene

u 6 pravaca

nož za raščišćavanje terena

nož za zapunjavanje

“V” nož

nož u obliku grablji

1

2 2

1 – pogonski zupčanik2 – vođeni zupčanici

Slika 10. Buldozer na gusjenicama s uzdignutim pogonskim zupčanikom

Slika 11. Buldozer na kotačima s gumama

vozni uređaj u dva dijela međusobno zglobno povezana. okretni lomljivi zglob omogućuje zglobno zakretanje na svaku stranu u odnosu na uzdužnu os stroja za oko 45º zakretanje se ostvaruje pomoću hidrauličkih cilindara smještenih s obje strane zglobnog spoja. Glavna prednost ovog tipa dozera je velika pokretljivost i mogućnost manevriranja.

Slika 12. KOMATSU D-575 – snaga motora: 858 kW, kapacitet noža: 69 m3, visina noža: 3.64 m, dužina: 7.4 m, ukupna visina stroja: 4.88 m, uk. dužina

stroja: 11.72 m, uk. masa: 152,6 t, primjena: u rudnicima ugljena u SAD

Kapacitet (učinak) dozeraOvisi o:

• dužini transporta (duži transportni put, veći gubici (rasipanje) materijala

• nagibu terena na kojem radi dozer (pad ili uspon)

• stanju podloge (transportnog puta) po kojoj se kreće dozer (koef. trenja između podloge i dozera)

• fizičko-mehaničkim svojstvima materijala koji se kopa i transportira (vlažnosti, grano-sastavu i obliku zrna materijala, poroznosti odnosno zbijenosti materijala)

• zadatku za koji se primjenjuje dozer

• tehničkim karakteristikama (tipu) dozera (snaga pogonskog motora, masa stroja, tip noža, na gusjenicama ili kotačima s gumama, itd.)

Slika 13. Ovisnost kapaciteta buldozera o dužini transporta: buldozeri na gusjenicama (a) i buldozeri na kotačima (b)

(a)

(b)

Otpori prilikom kopanja dozerom

Ukupna sila otpora koja se javlja prilikom kopanja dozerom sastoji se od više komponenti, a može se prikazati slijedećim izrazom:

W = W1 + W2 + W3 ± W4 , (N) – ukupna sila otpora prilikom kopanja dozerom

W1 – otpor kretanju dozera

W2– otpor materijala na rezanje

W3– otpor guranju prizme materijala ispred noža (otpor vučne prizme)

W4 – dodatni otpor kretanju dozera uslijed nagiba terena pri kretanju uz kosinu

W1 – otpor kretanju dozera

Gdje je:

G – ukupna težina stroja s nožem (kN)wk = specifični otpor kretanja (kotr.) u N/kN težine stroja (15 do 400 N/kN)

(ovisi o vrsti materijala i stanju podloge po kojoj se kreće stroj, te da li se stroj kreće na gusjenicama ili kotačima; najveće vrijednosti su za blatnjave neravne podloge)

W1 = G wk , (N)

W1 – otpor kretanju dozera

k – specifični otpor na rezanje poprečnog presjeka rezanog sloja u kN/m2 (ovisi o vrsti, grano-sastavu i vlažnosti materijala koji se reže, tipu dozerskog noža, brzini rezanja i dr. utjecajnim parametrima) (100 do 200 kN/m2)

A = l d , (m2) – površina poprečnog presjeka rezanog sloja materijalal – širina reza (dužina noža), d – debljina reza

W2– otpor materijala na rezanje

W2 = k A , (kN)

W3– otpor guranju prizme materijala ispred noža (otpor vučne prizme)

W3 = f1 Gr + f2 Gr cos2 , (kN)

tglHGr

2

sin2

Gr (kN) – težina mase materijala ispred noža (težina vučne prizme)f1 = 0,6 do 1,2 – koeficijent trenja prizme materijala po podlozi (ovisi o vrsti kopanog materijala odnosno podloge)f2 = 0, 4 do 0,6 – koeficijent trenja između prizme materijala i noža – volumna težina materijala (kN/m3); H – visina noža (m)l – širina reza odnosno dužina noža (m) – kut pod kojim nož reže materijal u odnosu na podlogu – kut zahvata noža – kut nagiba prizme prema podlozi (površini terena) – kut unutrašnjeg trenja

W4 = (G + Gr) wn , (N)

W4 – dodatni otpor kretanju dozera uslijed nagiba terena pri kretanju uz kosinu

wn – specifični otpor kretanja dozera uslijed nagiba terena; iskazuje se u N/kN ukupne težine dozera i prizme materijala ispred noža,

wn = 20 do 242 N/kN za nagibe od 1˚ do 14˚

Zato kod terena pod nagibom, iskop (rezanje) materijala buldozerom treba uvijek nastojati obavljati niz kosinu (po padu), kako bi se

smanjili otpori pri radu odnosno povećao učinak dozera.

Najveća brzina kretanja dozera pod punim opterećenjem

WN

v tui 0 (m/s)

ηi – koeficijent istrošenosti motora (ηu = 0,85 do 0,9) - ovisno o stupnju istrošenosti(uzima u obzir da motor u istrošenom stanju ostvaruje manju snagu od nominalne (maksimalne) koju daje novi motor, u neistrošenom stanju)ηu – koeficijent unutrašnjeg otpora (ηt = 0,8 do 0,85)(unutrašnji otpori nastaju uslijed redukcije broja okretaja radilice motora na broj okretaja pogonskih kotača, a odnose se na trenje koje pri tome nastaje u mjenjačkoj kutiji i diferencijalu)ηt – koeficijent korisnog učinka s obzirom na temperaturu i nadmorsku visinu (ηt = 0,71 do 1,06 ovisno o temperaturi i nadmorskoj visini; nominalna snaga se obično uzima u obzir pri temperaturi zraka od +15 ˚C i nadmorsku visinu 0 m, a ako su uvjeti drugačiji motor može trošiti više ili manje energije – npr. kod nižih temp. povoljnija situacija jer je zrak gušći)

W – ukupni otpor (N)No – nominalna snaga motora u (W)

Pri povratnom hodu dozera, nema otpora materijala na rezanje i otpora guranju prizme materijala (W2 i W3), pa se ukupni otpor i najveća brzina pri povratnom hodu određuju iz izraza:

Wp = G (wk ± wn) , (N) – ukupni otpor pri povratnom hodu (tj. kretanju dozera bez tereta)

p

tui

WNv

0 , (m/s) – najveća brzina kretanja dozera pri povratnom hodu

wn – specifični otpor kretanja dozera uslijed nagiba terena

wk = specifični otpor kretanja

UČINKOVITOST

hTkkVU

c

rv /m 3600 3

V - Volumen vučne prizme [m3]

kv - koeficijent iskorištenja radnog vremena (0,8 i manje)

kr - koeficijent rastresitosti

Tc = tp + tnp - trajanje ciklusa [s]

tnp = broj promjena brzina · vrijeme potrebno za promjenu brzine - nepromjenljivo vrijeme

tp - promjenljivo vrijeme, ovisno o dužini dionice, brzini i o broju dionica (kopanje, transportiranje, vraćanje unatrag)