Модернизация рабочего органа скрепера

Размещено на http://www.allbest.ru/

Дипломная работа

на тему: «Модернизация рабочего органа скрепера»



Содержание

Введение

1. Классификация и общее назначение скрепера

2. Конструкции и устройство управления рабочим органом скрепера

3. Анализ эффективности рабочего органа скрепера

4. Мировое производство скреперов

скрепер срезание грунт транспортирование



Введение

В данной дипломной работе рассмотрим дорожно-строительную технику - скрепер.

Что такое скрепер?

Скрепер - вид дорожно-строительной внедорожной машины на пневмоколесном/гусеничном ходу для срезания и разравнивания грунта. Основа скрепера - тягач, рабочий орган - специальный ковш с ножами, заслонкой и выдвижной стенкой. Скреперы применяются на разработке грунта и кроме основного предназначения - срезания слоя, выполняют также транспортировку, отсыпку, разравнивание и уплотнение.

Первое упоминание о скрепере встречается в американской книге 1773 г. В качестве тягача в то время выступала лошадь. В конце 19в хорошо были известны ползунковые скреперы.

Естественно емкость скрепера, дальность его перемещения и высота подъема были минимальны. Процесс усовершенствования продолжался: появляются металлические скреперы с колесами (примерно 1883 год), конструируются различные системы управления. С появлением тракторов предпринимаются попытки использовать в качестве тяги трактор, что значительно повышает производительность. Небольшая емкость скрепера все еще была проблемой, которая решалась транспортировкой поезда из нескольких скреперов. Большой шаг в развитии был сделан в 1910г, в США был создан скрепер с ковшом 5.4 кубометра, тягой выступал трактор мощностью 75 л.с., привод осуществлялся от колес трактора, управление рабочим оборудованием было гидравлическим. (создатель Т. Шмейзер)В 20е годы 20века, такие скреперы стали выпускаться в большом количестве. В России конные скреперы массово стали производиться в 1926 г, на Онежском заводе в городе Петрозаводск. В 1936 Николаевским заводом был выпущен ряд скреперов с ковшами 6 м2. Конструкция скреперов того времени была далека от совершенства, требовалось очень большое тяговое усилие. Все последующие искания были направлены на снижение тягового усилия, изменялась форма заслонки и устройства самого ковша. В 1933 году скрепер стал управляться из кабины трактора. В последующие годы гусеничная тяга стала заменяться колесной. Для увеличения силы тяги особое внимание уделили такому узлу как шины для скрепера.

В более современном виде скрепер появился в 40е годы. Особо можно отметить скреперы компании Caterpillar - модели 60,70,80. Они были прицепными и использовались с тракторами CAT моделей D6, D7 и D8 соответственно. Выпуск начался с 1946 года, после II мировой войны, сразу после того как производственный мощности освободились от военного производства.

Современные скреперы создаются на основе тех же принципов, но в них учитены достижения НТП и самые новые технологии.

Основные составляющие самоходного колесного скрепера без подробного описания:

Двигатель, КПП, Ведущий мост, Рулевое управление, Седельно-сцепное устройство (обеспечивает поворот тягача и скрепера относительно друг друга), ковш с ножами, заслонкой и выдвижной задней стенкой, Гидросистема, (смежная и для рулевого управления, и рабочего оборудования), рама, кабина, шины. Отдельно следует отметить возможность наличия такой составляющей части как элеватор для принудительной загрузки.

Основные параметры скреперов это - геометрическая вместимость ковша в кубометрах; грузоподъемность,ширина резания, максимальное заглубление, толщина слоя отсыпки, масса.

Сфера применения скреперов менее узка, чем, на пример, у фронтальных погрузчиков. Изначально скреперы были придуманы для создания дорог, каналов, железных дорог. Современные скреперы используются на всех работах нулевого цикла, связанных с разнообразным грунтом.

Работу скрепера можно описать так: ковш опускается и врезается ножами в грунт, скрепер движется вперед, пласт грунта срезается и поступает в ковш, заполненный ковш принимает транспортное положение, скрепер транспортирует содержимое к нужному месту, и в движении разгружает ковш с помощью выдвижения задней стенки.

Самыми известными в РФ скреперами являются Caterpillar и МоАЗ. Скреперы также производят и другие известные производители (на пример Джон Дир, Шантуй, Терекс, Комацу и др.)

Менее известны такие бренды как ASHLAND, BRON,EJECT, HOLCOMB, LANDOLL, ROWSE.

Скреперы просты по конструкции, легко управляем и надежны в работе. Легкость передвижения скрепера позволяет оперативно перебрасывать его с одного объекта строительства на другой. На расстояние до 25 км скрепер перебрасывают на прицепе к трактору, а расстояние до 100 км - на прицепе к автомобилю со скоростью 25-30 км/час. Скрепер может быть использован на исправлении насыпей и их планировке. При, разработке тяжелых грунтов производительность скреперов зависит от степени разрыхления грунта в карьере (легкие и средние грунты предварительного рыхления, как правило, не требуют).

На строительстве земляных плотин скреперы позволяют комплексно механизировать почти все земляные работы - снятие растительного слоя, выемку подводящего канала и котлована под водосброс, разработку карьера и отсыпку тела плотины.

При выборе способа производства работ необходимо учитывать, что скрепер не может работать на грунтах, содержащих крупные камни. На сырых глинах и черноземах и на заболоченных участках производительность скрепера очень низка. Лучше всего скрепер работает на нормально увлажненных супесях и суглинках.

Цикл работы скрепера состоит из четырех последовательных операций: срезка грунта и наполнение им ковша; перемещение наполненного ковша к месту возведения насыпи; разгрузка ковша и перемещение порожнего скрепера к карьеру.

Наполнение ковша скрепера грунтом производят на 1-й скорости, перемещение и разгрузку -на 2-й или 3-й скоростях, движение порожняком в карьер - на 4-й или 5-й скоростях. В песчаных грунтах первоначальное заглубление ковша принимают 20-25 см, в глинистых - 9-12 см.

При возведении земляных плотин применяются как поперечные, так и продольные схемы движения скреперов. Выбор схемы зависит от вида сооружаемой насыпи, ее размеров по высоте и длине, расположения карьеров и от других местных условий. При выборе схемы передвижения скреперов необходимо стремиться к максимальному сокращению длины грузового и порожнего путей. Вместе с тем, должно быть как можно меньше поворотов и исключены встречные маршруты. Не следует допускать движения скреперов по подготовленному к разработке разрыхленному грунту.

На строительстве плотин для разных видов работ могут быть выбраны различные схемы движения скреперов. Например, растительный слой в основании плотины срезают по спиральной схеме; та же операция в зоне водосбросного канала может выполняться по поперечно-челночной схеме (змейка) с отсыпкой снятого слоя в два отвала. Насыпка тела плотины грунтом из водосбросного тракта или из карьера может производиться по эллиптической схеме. При отдаленном расположении карьера разработка его производится по схеме двойной петли.

Земляные работы на плотине целесообразно выполнять колоннами скреперов в составе 5-8 машин. При работе в тяжелых глинистых грунтах скреперные колонны необходимо обеспечить тракторами-толкачами, имеющими специальное буферное оборудование в виде металлических щитов.

Пути движения груженых и порожних скреперов нужно выбирать таким образом, чтобы не были превышены допустимые уклоны и радиусы закругления.

Разгрузку и загрузку ковша скрепера производят при прямолинейном движении вперед.



1. Классификация и общее назначение скрепера

Скрепером называется земле-ройно-транспортная машина, приводимая в движение тягачом или собственным двигателем и предназначенная для послойного срезания грунта, транспортирования и разгрузки его, производимой в большинстве случаев (кроме моделей с разгрузкой назад) с последующими разравниванием и предварительным уплотнением. Скреперы применяют при разработке грунтов до IV категории включительно. Для облегчения процесса копания скрепером грунты выше 2-й категории предварительно разрыхляют рыхлителями.

Дальность транспортирования грунта прицепными скреперами экономически эффективна на расстояние до 300 м и самоходными до 5000 м. Рабочий процесс скрепера состоит из следующих операций: набора грунта, транспортирования груженого скрепера, разгрузки, транспортирования пустого скрепера к забою. С помощью скреперов можно возводить насыпь земляного полотна из боковых резеровов или грунтовых карьеров, устраивать выемки с отвозкой грунта в насыпи или кавальеры, планировать строительные площадки, срезать растительный слой грунта в полосе отвода дороги.

С учетом основных признаков скреперы классифицируются:

1. По емкости ковша (м3) -- на скреперы малой емкости, с ковшом емкостью до 5; скреперы средней емкости, с ковшом емкостью до 6--15; скреперы большой емкости с ковшом емкостью более 15.

2. По способу загрузки -- на заполняемые за счет подпора грунта при реализации тягового усилия базового тягача и загружаемые с помощью загрузочного устройства. К первому типу относятся скреперы обычного исполнения, а к второму типу -- элеваторные, гребковые, роторные.

3. По способу разгрузки -- на машины со свободной, принудительной и полупринудительной (комбинированной) разгрузкой. В скреперах со свободной разгрузкой опорожнение ковша осуществляется под действием собственного веса грунта. В скреперах с принудительной разгрузкой полное опорожнение ковша осуществляется с помощью задней стенки. В скреперах с полупринудительной (комбинированной) разгрузкой часть объема грунта высыпается под действием собственного веса, а часть с помощью принудительной очистки.

4. По типу привода -- на машины с канатным, электромеханическим и гидравлическим приводом.

Канатный привод состоит из следующих узлов: механической лебедки, системы полиспастов и направляющих блоков, а также рычагов управления. Электрический привод состоит из электродвигателя, шестеренчатого редуктора и зубчатого реечного механизма. К электромеханическому приводу следует отнести также привод, состоящий из электролебедки и канатно-блочного механизма. Гидравлический привод включает насос, бак с жидкостью, гибкие шланги и гидрораспределитель.

5. По способу агрегатирования -- на прицепные, полуприцепные, самоходные и скреперные поезда.

Прицепной скрепер буксируется гусеничным или двухосным колесным трактором. Полуприцепный скрепер находится в сцепке с гусеничным или двухосным колесным трактором (тягачом) передней частью (хоботом) через опорно-сцепное устройство.

Самоходный скрепер представляет собой единую конструкцию с индивидуальной энергетической установкой, обеспечивающей передвижение машины и работу всех агрегатов, в том числе и управление рабочими органами.

6. По типу тягача или самоходного оборудования -- на колесные и гусеничные. Самоходные скреперы, как правило, выполнены на пневмоколесном ходу.

7. По типу трансмиссий -- на механические, гидромеханические, электрические и гидростатические.

Рис. 1 Схемы скреперов: а и б -- двухосный прицепной и одноосный прицепной к гусеничному трактору; в -- прицепной к колесному тягачу; г -- полуприцепной к двухосному тягачу; д -- полуприцепной к одноосному тягачу или самоходный с мотор-колесами; е -- самоходный двухмоторный; ж -- самоходный с задним двигателем; з -- скрепер-бульдозер; 1 -- гусеничный трактор или колесный тягач; 2 --ковш; 3 -- заслонка; 4 -- буфер; цифры указывают примерное распределение,, массы скрепера с груженым ковшом по осям

Рис. 2 Схемы разгрузки ковша скрепера: а -- свободная разгрузка вперед; б -- свободная разгрузка назад; в -- принудительная разгрузка; г -- полупринудительная разгрузка через нож; д -- щелевая разгрузка; 1 -- передняя заслонка; 2 -- ковш; 3-- нож; 4 -- задняя заслонка; 5 -- задняя стенка; 6 -- диище; 7 -- заслонка

Наиболее распространенной для самоходных скреперов является гидромеханическая трансмиссия. Основные конструктивные схемы скреперов показаны на рис. 1.

Устройство. Рабочим органом скрепера является сварной ковш, имеющий на передней кромке днища во всю ширину ступенчатые ножи. В задней части ковша находится буфер, который имеет двоякое назначение. В первом случае он предназначен для упора отвала бульдозера при подталкивании скрепера. Во втором случае центральная балка буфера служит как направляющая хвостовика задней стенки. Боковые стенки ковша изготовлены из стального листа, усиленного балками жесткости. В боковых стенках ковша имеются проушины и кронштейны для крепления гидроцилиндров управления заслонкой, для рычага заслонки, а также имеется опора для крепления упряжного шарнира и гнезда для крепления оси заднего колеса. Задняя стенка ковша представляет собой подвижный щит и по бокам имеет направляющие ролики. Однако эти ролики не удерживают заднюю стенку от опрокидывания при выгрузке грунта. Стенку удерживает и центрирует хвостовик. Заслонка может быть плавающей и управляемой с помощью гидроцилиндров.

Передняя рама скрепера выполнена в виде арки и в своей конструкции имеет шкворень для соединения с тягачом, арку, рычаги и упряжной шарнир. Ковш прицепного скрепера с канатным управлением имеет несколько другую конструкцию. Отличие состоит в том, что сам ковш является одновременно задней рамой скрепера и состоит из двух боковых стенок и днища ковша, служащего одновременно задней стенкой.

На рис. 2 представлены схемы разгрузки ковша скрепера. При свободной разгрузке, а она применяется в ковшах небольшой емкости, ковш опрокидывается и грунт высыпается под действием собственного веса (рис. 2, а, б).

Скреперные ковши с полупринудительной разгрузкой (рис. 2, г) имеют неподвижные боковые стенки, а разгрузка выполняется при повороте днища и задней стенки вокруг оси. Грунт под собственным весом и напором задней стенки высыпается из ковша.

Способ принудительной разгрузки с помощью задней стенки, приводимой в движение гидроцилиндрами, является прогрессивным, так как полностью очищает ковш от грунта (рис. 2, в). Щелевая разгрузка (рис. 2, д) менее прогрессивна и не нашла широкого применения.

Прицепные скреперы с гидравлическим управлением (рис. 3) состоят из серьги для сцепления скрепера с трактором, шкворневого устройства для поворота передних колес, несущей рамы, ковша, заслонки и задней стенки. Рабочими органами управляют из кабины трактора с помощью рычагов управления трехсекционным гидрораспределителем.

Рис. 3 Скрепер ДЗ-3.3 (Д-569): 1 -- трактор; 2--серьга; 3 --шкворневое устройство шарового типа; 4 --рама; 5--рукава и трубопроводы; 6 -- гидроцилиндр подъема и опускания ковша; 7 -- гидроцилиндр управления заслонкой ковша; 8 -- заслонка ковша; 9 -- ковш; 10 -- задняя стенка ковша; 11 -- гидроцилиндр управления задней стенкой ковша; 12 -- колеса с шиной; 13, 14 -- нижний и боковой ножи; 15 -- дышло

Необходимо отметить, что прицепные скреперы обычно применяются в условиях переменного рельефа местности. Прицепной скрепер с канатным управлением имеет полупринудительную выгрузку грунта опрокидыванием днища и задней стенки вокруг шарнира. Самоходный скрепер с принудительной разгрузкой состоит из базового одноосного тягача и одноосного полуприцепного скреперного оборудования.

Полуприцепные и самоходные скреперы с пневмоколесными тягачами имеют большую транспортную скорость: например, скреперы с одноосным тягачом имеют скорость 40--52 км/ч, а при двухосном тягаче до 70 км/ч. Скреперные агрегаты из двух или трех скреперов позволяют резко увеличить производительность этих машин. Важным фактором для повышения производительности скреперов является применение скребкового конвейера (рис. 4), для загрузки ковша. В движение конвейер приводится от электродвигателя или гидродвигателя.

Применение элеваторной загрузки обеспечивает высокий коэффициент загрузки ковша и снижение тягового усилия при заполнении скрепера на 20--25.

Автоматизация работы скрепера значительно облегчает условия работы и повышает производительность. С помощью автоматического регулирования можно поддерживать оптимальный режим работы двигателя, а также тяговое усилие машины на постоянном уровне регулированием толщины стружки грунта. Автоматическая система и устройства, применяемые на скреперах, аналогичны системам, приведенным в разделе «Бульдозеры».

Для повышения точности планировочных работ при отделке дорожных насыпей и выемок применяют систему автоматического управления «Стабилоплан-I», которая обеспечивает автоматическую стабилизацию продольного углового положения ковша скрепера при выполнении планировочных работ.

Рис. 4 Принципиальные схемы скреперов со скребковым конвейером: а -- набор грунта; б -- выгрузка грунта

На тракторе в кабине водителя смонтирован блок и пульт дистанционного управления, а за кабиной размещен электрозолотник управления. На буфере скрепера установлен датчик углового положения, который включен в электросхему управления и регулирует толщину срезаемой стружки грунта.

Технологические схемы работы. Для разработки грунта заранее составляют схему, по которой будет работать скрепер. Производительность скрепера зависит от того, насколько полно используется емкость ковша и рационально выбирается схема резания и набора грунта. Рекомендуется набирать грунт на передаче базовой машины при скорости 2--3 км/ч, при толщине срезаемой стружки от 7 до 35 см, что в свою очередь определяется категорией грунта и мощностью базового тягача и толкача. Трактор-толкач обеспечивает полную загрузку ковша скрепера в плотных грунтах. Наполнение ковша с постепенным выглублением ножа производят при постоянной толщине стружки и ширине резания. Этот способ используют при планировке грунта. Для сокращения времени набора грунта используют ступенчатый способ наполнения ковша. Зарезание грунта при устройстве выемок и разработке резервов ведут по ребристо-шахматной схеме, по которой разработка грунта ведется последовательными рядами проходок, одинаковыми по длине и расположению. При работе скрепера по этой схеме между проходами первого ряда оставляют полосы неразработанного грунта шириной не более 1,3 м. Второй ряд разработок ведется на расстоянии половины длины проходки от первого и расположен по оси оставленных полос грунта. Работа по этой схеме увеличивает заполнение ковша до 110% его геометрической емкости, сокращая при этом на 10--15% путь и время набора грунта. По этой схеме скрепер может работать без трактора-толкача. При работе в рыхлых сыпучих грунтах применяют способ, называемый «клевок». По этому способу величина заглубления ковша в 2 раза больше той, которая соответствует устойчивой работе двигателя с полной нагрузкой. При работе базового тягача на неустойчивой характеристике двигателя ковш выглубляется, в это время двигатель снова набирает нужные обороты, и так повторяется до тех пор, пока ковш будет полным.

В зависимости от расположения забоев относительно мест отсыпки грунта движение скреперов может быть организовано по различным схемам. Рациональную схему движения скреперов инженерно-технические работники выбирают заранее в проектах производства работ на основании технико-экономических расчетов, а также с учетом следующих требований: - путь транспортирования грунта должен быть кратчайшим; - забой должен быть такой длины, чтобы ковш скрепера загружался полностью; - длина участка разгрузки должна обеспечивать полную разгрузку ковша; - при возведении полотна должны быть въезды и съезды.

Наиболее распространенными схемами движения скреперов являются: эллиптическая, восьмеркой и зигзагообразная. Кроме этих схем применяют следующие: схему «спираль», поперечно-челночную, продольно-челночную.

Скреперы используют для разработки грунтов. Они часто работают в одном комплекте с бульдозерами-рыхлителями, используемыми также в качестве толкачей для повышения силы тяги скреперов.

Скреперами разрабатывают грунты I и II категории непосредственно, а грунты III и IV категории - после их предварительного разрыхления. Скреперы не рекомендуется применять для разработки заболоченных, несвязных переувлажненных грунтов, а также грунтов с большими каменистыми включениями.

Рабочий цикл скрепера включает копание (отделение грунта от массива и заполнение им ковша), транспортирование грунта в ковше к месту укладки, его отсыпку и возвращение машины на исходную позицию следующего рабочего цикла. Средняя дальность возки грунта скрепером колеблется от 0,3 до 2 … 3 км при ковшах вместимостью соответственно 5 … 46 куб.м. Удельный расход энергии составляет 3,2 … 6 (кВт-ч)/м3.

Главным параметром скрепера является вместимость ковша, в соответствии с которой различают скреперы малой (до 4 м3), средней (5…12 м3) и большой (15 м3 и более) вместимости. Скрепер состоит из тягача и рабочего оборудования, по способу соединения которых различают прицепные, полуприцепные и самоходные скреперы. У прицепных скреперов сила тяжести рабочего оборудования вместе с грунтом полностью передается на опорную поверхность через собственные ходовые устройства, а полуприцепные скреперы часть этой нагрузки передают на тягач. Обычно прицепные скреперы опираются на две ходовые оси. Существуют также одноосные прицепные скреперы, у которых центр масс груженного скрепера расположен над ходовой осью.

Тяговое усилие обеспечивается гусеничным колесным одноосным или двухосным тягачом. У скреперов большой вместимости иногда приводными делают также задние колеса, оборудованные встроенным в них электрическим или гидравлическим приводом (мотор-колесо), состоящим из электродвигателя или гидромотора и планетарного редуктора.

Первые колесные скреперы с конной тягой появились в 70-х гг. XVIII в., а в конце XIX в. скреперы были установлены на одноосный ход с металлическими колесами. Для управления положением ковша в рабочем и транспортном режимах использовались рычажная система. В качестве тягача использовался колесный трактор. В 1910 г. Т.Шмейзером (США) был создан скрепер с ковшом вместимостью 5,4 м3 с гидравлическим управлением ковшом, приводимым в движение от колес трактора. Дальнейшее развитие конструкций скреперов шло по пути совершенствования ковшей и их систем управления. В нашей стране массовое применение получили скреперы на конной тяге при строительстве Туркестано-Сибирской дороги в 20-х гг. прошлого столетия, на Башжелдорстрое и других строительных объектах. В 30-е гг. были созданы скреперы с ковшами вместимостью 5 м3 с гидравлическим управлением и 6 м3 с канатным управлением для работы с тракторами мощностью 48 кВт Челябинского тракторного завода. К концу 50-х гг. вместимость скреперного ковша уже достигла 46 м3 при мощности тягача 440 кВт.

Устройство и принцип работы скрепера рассмотрим на примере его самоходной модели. Одноосный тягач соединен с рабочим оборудованием сцепным устройством в виде двухцилиндрических шарниров, позволяющих тягачу поворачиваться и перекашиваться относительно рабочего оборудования. Рабочее оборудование включает в себя ковш, опирающийся задней частью на колеса, а передний соединенный упряжными шарнирами с боковыми брусьями тяговой рамы, которая своей передней балкой опирается на тягач. Ковш ограничен днищем и боковыми стенками, а в задней части - выдвижной стенкой, перемещаемой при разгрузке ковша гидроцилиндрами. В передней части ковш закрывается заслонкой с помощью гидроцилиндров.

Для разработки грунта переднюю заслонку приподнимают и, перемещаясь на рабочей скорости, гидроцилиндрами опускают ковш, заглубляя его в грунт. При этом нижний обрез заслонки должен находиться примерно на уровне земли. После заполнения ковша его поднимают, закрывают заслонкой и на транспортной скорости перемещают к месту разгрузки. Чаще скреперы используют для отсыпки грунта в насыпи, для чего после выезда на насыпь ковш опускают, оставляя щель между ножами и поверхностью передвижения, открывают заслонку и, передвигаясь на малой скорости, задней стенкой выталкивают грунт из ковша. При этом задние колеса, перекатываясь по свежеотсыпанному грунту, уплотняют его. Поворот тягача относительно ковша осуществляют с помощью гидроцилиндров, рабочие полости которых соединены. Рабочая жидкость поступает от насоса к гидроцилиндрам через гидрораспределитель, управляемый винтовой парой от рулевой колонки. Гидроцилиндры шарнирно соединены своими гильзами с хребтовой балкой, а штоками - с тягами.

Другие модели скреперов отличаются от описанной способом соединения рабочего оборудования с тягачом, устройством и приводом передней заслонки, конструкцией ковша и его подвеской, обеспечивающей отличные от описанного способы разгрузки: самосвальной - опрокидыванием ковша вперед или назад, полупринудительной - опрокидыванием донной части ковша и задней стенки, способных перемешаться относительно шарниров на боковых стенках, щелевой - путем раздвижки днища и т.п.

Наиболее энергоемкой является операция копания грунта. Ковш заполняется номинальным объемом грунта, равным его геометрической вместимости 6…15 м3, на длине 9…15 м при средней толщине стружки 0,09…0,16 м при разработке глин и 0,2…0,35 м при разработке песков. Для заполнения ковша «с шапкой» (выше его геометрической вместимости) длина пути копания увеличивается в среднем на 20%. Ковш заполняется лучше при движении скрепера под уклон. При постоянной толщине стружки и постоянной скорости передвижения тяговая способность скрепера реализуется полностью лишь в конце копания. С целью сокращения длительности этой операции за счет использования резерва тяги в течение всей операции при разработке связных грунтов применяют клиновой способ - максимально возможное по тяговому усилию заглубление ковша в начале операции с постепенным выглублением по мере его заполнения. Удовлетворительные результаты дает гребенчатый способ при разработке суглинистых и глинистых грунтов, а также клевковый способ при разработке сухих песков и супесей.

Основным недостатком разработки прочных грунтов является ограниченная возможность проталкивания грунта в ковш через слой находящегося там грунта в заключительной стадии заполнения ковша. Вследствие этого тяговая способность скрепера может исчерпаться прежде чем заполнится ковш. Более эффективно заполняются ковши со ступенчатыми и или полукруглыми, выступающими в средней части ножами, где грунтовая стружка имеет большую толщину. Лучшие результаты дает принудительная загрузка, для чего в передней части ковша устанавливают скребковый элеватор или шнеки, которые отделенные от массива грунт забрасывают в ковш. Такая загрузка повышает наполнение ковша в среднем на 20%. Повысить наполняемость ковша можно за счет увеличения тягового усилия путем применения толкачей, в качестве которых используют оборудованные буферами тракторы или бульдозеры. При копании толкач заходит в хвост скрепера и, упираясь в его буфер (за задними колесами), сообщает ему дополнительное тяговое усилие. Это позволяет обычно увеличивать толщину стружки в среднем до 40%.

Толкачи эффективно применяют при бригадной работе нескольких скреперов. В зависимости от вместимости ковша и дальности возки один толкач может обслуживать 2…16 скреперов, оставаясь все время в зоне разработки грунта. Еще более эффективно использование скреперных поездов, состоящих из двух самоходных скреперов, соединяемых на время копания управляемым сцепным устройством. Сначала совместным тяговым усилием двух тягачей заполняется передний скрепер, а затем задний, после чего скреперы разъединяются и движутся к месту отсыпки грунта раздельно. При таком способе ковши могут быть наполнены более чем на 10% выше их геометрической вместимости.

При работе в транспортном режиме груженые скреперы преодолевают уклоны до 12…15%, а с порожним ковшом до 15…17%. Предельная крутизна спусков для груженых скреперов составляет 20…25%, с порожним ковшом - 25…30%, меньшие значения для самоходных, большие для прицепных скреперов. Крутые подъемы груженые скреперы преодолевают с помощью толкачей.

Скрепер является землеройно-транспортной машиной цикличного действия, предназначенной для послойного резания грунта, транспортирования его к месту укладки и разгрузки в сооружение или в отвал. Рациональная дальность продольного перемещения грунта для прицепных скреперов до 500 м и для самоходных -- до 2--3 км и в отдельных случаях -- до 5 км.

Скреперы используются при производстве земляных работ по возведению насыпей, устройству выемок, планировке больших площадей.

По сравнению с другими землеройными машинами скреперы, особенно самоходные, имеют ряд достоинств:

а) осуществляют тонкослойное резание грунта, что позволяет механизировать мелкие планировочные работы по заданным отметкам;

б) могут послойно отсыпать доставляемый грунт при возведении насыпей, дамб, плотин с уплотнением этих слоев колесами скрепера;

в) значительно снижают стоимость разработки, транспортирования и укладки грунта в насыпях по сравнению с выполнением этих работ одноковшовыми экскаваторами и автосамосвалами при небольшой дальности транспортирования грунта.

Скрепер представляет собой ковш с передней режущей кромкой, укрепленной на раме с пневмоколесным ходом. Дышлом скрепер присоединяется к гусеничному трактору или пневмоколесному тягачу.

При опускании ковш передней режущей кромкой врезается в грунт. В продвижении скрепер непрерывно срезает слой грунта. Заполненный ковш закрывается передней заслонкой.

Цикл работы скрепера складывается из следующих операций: резания грунта с одновременным наполнением ковша (182, а), транспортирования грунта (182, б), разгрузки ковша (182, в) и возвращения порожнего скрепера к месту разработки.

Скреперы разделяются на прицепные, полуприцепные и самоходные. Прицепные скреперы обычно работают с гусеничными тракторами, а полуприцепные -- с одноосными (реже двухосными) пневмоколесными тягачами. Самоходные скреперы имеют собственную силовую установку.

Ковши скреперов бывают с принудительной, полупринудительной и свободной разгрузкой? Принудительная разгрузка ковша скрепера осуществляется выдвижением задней стенки ковша. Полупринудительная разгрузка выполняется поворотом днища и задней стенки ковша относительно шарнира. Грунт выгружается под действием собственного веса и давления задней стенки ковша, поворачивающейся относительно шарнира в передней части ковша (csvti 182, в).

Управление ковшом скрепера может быть канатным или гидравлическим.

Прицепной скрепер с канатным управлением (183) состоит из следующих основных узлов: дышла 1, передней рамы 5, нижней рамы 10, днища с задней стенкой 19, заслонки 22, колесного хода 2, 18 и системы канатного управления 6, 7 я 8.

Передняя рама состоит из хобота, трубчатой поперечной балки 24 и рычагов 23, связанных с ковшом упряжным шарниром 20. Хобот соединен щарнирно с передней осью шкворнем 14. На хоботе укреплены направляющие блоки 3 и 4.

Нижняя рама 10 служит одновременно и стенками ковша; она состоит из двух боковых стенок, усиленных швеллерными накладками 15 и связанных между собой в поперечном направлении передней балкой 25, ножовой плитой 21 и задними балками -- нижней 26 и верхней, к которым приварены кронштейны для крепления задних колес 18. Хвостовая часть рамы представляет собой буфер для толкача 17 и кронштейн для запасного колеса 16. Вверху стенки ковша соединены между собой трубчатой балкой, на которой установлены блоки полиспаста управления заслонкой и днищем.

Днище и задняя стенка ковша 19 выполнены в виде единой сварной конструкции, соединенной снаружи стяжками 13. При воздействии канатов управления на кронштейн 12 днище может быть повернуто в положение разгрузки относительно стенок ковша на шарнире 11. В транспортном положении днище опирается на поперечную балку 26 нижней рамы. Поворотом заслонки 22 на шарнире 9 закрывается и открывается рабочая щель ковша.

Управление рабочими операциями скрепера осуществляется двух-барабанной лебедкой, укрепленной на тракторе. Барабаны лебедки получают вращение от вала отбора мощности. Правый по ходу трактора, барабан приводит в действие канатную систему 6, управляющую подъемом и опусканием ковша скрепера. Растормаживание барабана позволяет рабочему органу под действием собственного веса опускаться вниз и заглубляться в грунт. Левый (по ходу трактора) барабан лебедки приводит в действие канатную систему 7, 8, управляющую работой заслонки и задней стенки с днищем.

При вращении барабана лебедки полиспаст 7 подъема (184) заслонки укорачивается и заслонка может быть поднята в крайнее верхнее положение относительно шарнира 1. При дальнейшем натяжении каната 7 блоки 4 и 3 сближаются, увлекая за собой канаты 5 и 6, что заставляет днище и заднюю стенку повернуться относительно шарниров 2 и занять положение разгрузки ковша.

Полуприцепной скрепер с гидравлическим управлением состоит из одноосного тягача и одноосного скрепера. Вращающийся момент двигателя тягача через промежуточный редуктор передается на гидротрансформатор, который обеспечивает плавную работу трансмиссии тягача. От гидротрансформатора вращающийся момент передается через муфту сцепления и коробку передач с тормозом на дифференциал и полуосгтягача. Планетарные передачи, находящиеся в колесах, снижают число оборотов и повышают величину вращающего момента.

Промежуточный редуктор приводит во вращение масляный насос рулевого механизма. Второй масляный насос приводится во вращение при помощи карданного вала и конической передачи.

В скрепере (186) передняя рама 7 шарнирно связана с задней рамой 9 и седельно-сцепиым устройством 3 одноосного тягача /. Конструкция тягача обеспечивает свободу его разворота относительно скрепеpa, осуществляемого с помощью двух гидроцилиндров 4, установленных на тягаче.

Резание грунта и наполнение ковша скрепера выполняется с использованием толкача. Толкачом может служить гусеничный трактор С-100, Т-180 или колесный тягач, например МАЗ-528, оборудованный толкающими приспособлениями.

Для восприятия толкающего усилия задняя рама скрепера имеет буфер 12. Резание грунта осуществляется ножами 13 при открытой передней заслонке 8. Для управления заслонкой служат гидроцилиндры 2, к которым жидкость подводится по гидропроводам 6. Ковш поднимается и опускается гидроцилиндрами 5. Разгрузка ковша принудительная. Двумя гидроцилиндрами // передвигающаяся вдоль ковша задняя стенка 10 разгружает ковш при поднятой передней заслонке.

Гидроуправление скрепера показано на 187. Подъем и опускание ковша с ножами и передней части задней рамы скрепера выполняют два гидроцилиндра 5. Заслонка ковша открывается и закрывается второй парой гидроцилиндров 2. Третья пара гидроцилиндров 11 приводит в действие механизм разгрузки ковша.

Гидравлическая система управления укомплектована двумя гидронасосами НПА-64 суммарной производительностью 192 л/мин, создающими в гидросистеме рабочее давление 75 кГ/см2.

Применение одноосных и двухосных колесных тягачей позволяет значительно расширить радиус действия.полуприцепных скреперов по сравнению с прицепными тракторными: Принято считать эффективной работу быстроходных скреперов с транспортированием грунта на расстояние до 4--5 км.

Заглубление ковша зависит от характера грунта. В песчаных, не слишком сухих грунтах, в начальный период: нож скрепера заглубляют до 30 см при высокоподнятой заслонке, в тяжелых глинистых грунтах следует принимать' наибольшую толщину стружки 10--12 см.

При плотных глинистых грунтах предварительно выполняют послойное рыхление грунтов рыхлителями. При разработке грунта самоходными и полуприцепными скреперами целесообразно применять гусеничные толкатели.

На 188 показаны схемы возведения насыпи при помощи скрепера. Перемещение скрепера с грунтом целесообразно осуществлять по эллипсу или восьмерке. При движении по эллипсу следует периодически (два раза в смену) изменять направление движения на обратное во избежание одностороннего износа ходовых частей; при движении по восьмерке односторонний износ ходовых частей исключается и экономится один поворот.

Основным показателем технической характеристики скрепера является емкость ковша. Скреперы выпускаются с ковшами емкостью от 2,85 до 25 м3. Скорость перемещения скрепера с грузом: прицепного -- до 2--5 км/ч и самоходного -- до 30 км/ч.

Известна конструкция скреперов с ковшами емкостью до 40 и более кубических метров, а также объединение двух или трех большегрузных скреперов в поезд, управляемый одним скреперистом (189). Один такой скреперный поезд за цикл может забирать и транспортировать до 120 м3 грунта.

Техническое обслуживание скреперов в процессе эксплуатации заключается в контрольном осмотре и уходе перед началом работы и в процессе работы; ежедневном техническом обслуживании и периодическом техническом обслуживании, проводимых в периоды, установленные правилами ГШР.

Перед началом работы скрепера необходимо:

а) проверить состояние всех агрегатов, узлов и канатов;

б) проверить количество топлива в баках, уровень масла в картере двигателя, уровень охлаждающей жидкости в системе охлаждения, уровень рабочей жидкости в гидробаке управления и при необходимости долить;

в) запустить и прогреть двигатель и во время прогрева проверить,

нет ли течи топлива, масла, охлаждающей жидкости, в местах присоединения Топливо и маслопроводов, через сливные краники и т.д.;

г) запустить двигатель и на холостом ходу проверить работу всех узлов управления и тормозной системы.

При осуществлении технического обслуживания (ТО) следует выполнять указания, изложенные в инструкции по эксплуатации каждого типа скрепера.

При работе необходимо следить за тем, чтобы уклоны въездов были не более 1:5, съездов не более 1 : 3,5 и поперечный уклон не более 8--10°.

Самоходные скреперы по сравнению с прицепными имеют меньшую проходимость и требуют для своей работы более благоприятных дорожных условий. Силы тяги базовых одноосных тягачей и колесных тракторов недостаточны для самостоятельного заполнения ковша, поэтому грунт набирают с помощью трактора-толкача. Высокие транспортные скорости (8… 12 м/с) самоходных скреперов позволяют им эффективно разрабатывать и перевозить грунт на расстояние 500…5000 м. Так как транспортирование грунта составляет 80…90% времени рабочего цикла, то производительность самоходных скреперов в 2…2,5 раза выше, чем у прицепных.

Предусмотрен типоразмерный ряд самоходных скреперов с ковшами на 4,5; 8; 10; 15 и 25 м3.

Скреперы ДЗ-87-1 (4,5 м3) и ДЗ-87-1А (5,0 м3) -- самоходные трехосные на базе колесного трактора Т-150К. Скреперы ДЗ-87-1А являются модернизацией скрепера ДЗ-87-1 и отличаются увеличенной вместимостью ковша. По мере освоения ДЗ-87-1А скрепер ДЗ-87-1 будет снят с производства.

Скрепер ДЗ-87-1 (рис. 1.9) полуприцепной. Он, благодаря хорошим сцепным качествам и значительной мощности трактора, может самостоятельно заполнять ковш, что в совокупности с мобильностью и высокой скоростью делает его достаточно эффективным при небольших объемах земляных работ. В качестве толкача могут быть использованы тракторы типа ДТ-75 и ДТ-4АП2.

Скрепер эффективно может работать при температуре окружающей среды от --40 до +40 °С.

Управление рабочими органами гидравлическое с принудительной разгрузкой ковша; заслонка ковша управляется с помощью рычажного механизма, аналогичного скреперу ДЗ-172.



Таблица 1.2

Технические характеристики прицепных скреперов

В схеме гидросистемы скрепера в отличие от ранее рассмотренных скреперов имеется замед-лительный клапан, позволяющий ковшу медленно опускаться для более точной планировки. На скрепере имеются колесные тормоза с пневматическим управлением и электрооборудование, подключенные к базовому трактору.

Особенностью скрепера ДЗ-87-1 является оригинальное рычажное седельно-сцепное устройство (рис. 1.10), которое предназначено для соединения с трактором Т-150К и допускает поворот полуприцепа в плане на 90°, а также взаимное качание скрепера в вертикальной плоскости на 15° в обе стороны. Седельно-сцепное устройство состоит из портала, закрепленного на раме трактора, гребня шарнирно подвешенного на поперечинах, опирающихся на передние и задние 6рычаги, верхние концы которых пальцами соединены с порталом. Гребень седельно-сцепного устройства вертикальными пальцами 4 связан с тяговой рамой скреперного оборудования и может прокачиваться на рычагах в продольном направлении, что необходимо при переезде скрепера через неровности дороги. Так как передние и задние рычаги направлены один к другому под углом, то масса С ковша с грунтом и сопротивление Р, возникающее на ножах скрепера и его колесах, передаются трактору через седельно-сцепное устройство в условной точке О (см. рис. 1.9), которая получена пересечением осевых линий этих рычагов, поэтому рычаги (см. рис. 1.10) расположены так, чтобы точка О находилась близко к опорной поверхности и середине колесной базы трактора. Благодаря этому достигается более равномерное распределение нагрузок на ведущие мосты трактора.

Рис. 1.9 Скрепер ДЗ-87-1: 1 -- седельно-сцепное устройство; 2 -- тяговая рама; 3 -- рычажный механизм заслонки; 4 -- гидросистема; 5 -- ковш с заслонкой и задней стенкой; 6 -- пневмосистема тормозов; 7 -- колесо; 8 -- электрооборудование; 9 -- трактор Т-150К

Рис. 1.10 Седельно-сцепное устройство скрепера ДЗ-87-1: 1,6 -- рычаги; 2 -- портал; 3 -- гребень; 4 -- палец; 5 -- тяговая рама; 7 -- рама трактора; 8 -- поперечина

Скрепер МоАЗ-6014 выпускается взамен самоходного скрепера ДЗ-11П и эффективно используется при дальности транспортирования грунта в пределах 0,5…5 км.

В качестве толкача применяются гусеничные тракторы мощностью 73,6… 132,5 кВт или колесные тракторы и тягачи мощностью 147…220 кВт, оборудованные специальным устройством для толкания или усиленным отвалом бульдозера.

Скрепер МоАЗ-6014 (рис. 1.11) представляет собой двухосную машину на базе одноосного тянудительная. Управление заслонкой скрепера производится непосредственным воздействием гидроцилиндров. Для повышения безопасности работы на скрепере предусмотрены двухконтур-ная тормозная система, исключающая одновременный выход из строя привода' всех колесных тормозов, аварийный тормоз, защитный каркас над кабиной.

Ведущий мост одноосного тягача МоАЗ-6442 имеет рессорную подвеску с гидравлическим амортизатором, что позволяет развивать высокие транспортные скорости скрепера.

Скрепер МоАЗ-6007 предназначен для разработки грунтов, содержащих каменистые включения размером до 200 мм в районах с умеренным климатом при температуре от --40 до +40 °С. Выпускаются также модификации скрепера для районов с тропическим климатом. Скрепер может использоваться только в комплексе с гусеничными тракторами класса 15…25, оборудованными бульдозерами или толкающими приспособлениями.

Рис. 1.11 Скрепер МоАЗ-6014: 1 -- одноосный тягач МоАЗ-6442; 2 -- тяговая рама; 3 -- гидроцилиндр ковша; 4 -- заслонка; 5 -- ковш; 6 -- гидроцилиндр заслонки; 7 -- задняя стенка; 8 -- гидроцилиндр задней стенки; 9 -- седельно-сцепное устройство

Трансмиссия тягача механическая. Предусмотрен выпуск тягачей и с гидромеханической трансмиссией.

Скрепер МоАЗ-6007 представляет собой двухосную машину на базе одноосного тягача МоАЗ-7406. Трансмиссия тягача гидромеханическая, обеспечивающая шесть передач переднего хода и одну -- заднего. Подвеска тягача -- пневмогидравлическая. На скрепере предусмотрена двухконтурная тормозная система, аварийный тормоз, защита кабины при опрокидывании.

Управление рабочими органами скрепера гидравлическое, разгрузка ковша принудительная. Подъем-опускание заслонки осуществляется гидроцилиндрами аналогично скреперу МоАЗ-6014.

Скрепер ДЗ-13Б является модернизацией скрепера ДЗ-13А. Он предназначен для послойной разработки грунтов, не содержащих каменистых включений размером более 350 мм. Набор грунта производится с помощью трактора-толкача тягового класса 25…35, оборудованного отвалом бульдозера или толкающим устройством.

Скрепер может эксплуатироваться в районе с умеренным климатом (+40… --40 °С).

Скрепер ДЗ-13Б (рис. 1.12) представляет собой двухосную машину на базе одноосного тягача БелАЗ-7442. Трансмиссия тягача -- гидромеханическая. Пневмогидравлическая подвеска тягача позволяет ему развивать высокие скорости в транспортном режиме.

Управление рабочими органами скрепера -- гидравлическое. В отличие от скрепера ДЗ-1 ЗА, имеющего электрогидравлическое управление, в гидросистеме предусмотрено гидравлическое управление гидрораспределителем с помощью блоков управления. Заслонка этого скрепера управляется с помощью рычажного механизма, аналогичного ДЗ-172.

В связи с многообразием самоходных скреперов рассмотрим конструктивные особенности основных групп. Можно выделить следующие основные группы самоходных скреперов: машины с одной ведущей осью, машины со всеми ведущими колесами, скреперные поезда, скреперы с элеваторной загрузкой.

Скреперы с одной ведущей осью наиболее распространены. В агрегате с одноосным тягачом скрепер представляет собой самоходную машину с передними ведущими колесами. Соединяют две части машины шкворневым сцепным устройством, расположенным в зоне оси ведущих колес тягача, и тяговой рамой. На кронштейне седельно-сцепного устройства размещается механизм поворота тягача относительно полуприцепа, в большинстве случаев гидравлический.

Отечественные одноосные тягачи компонуются по мостовой схеме, отличающейся тем, что все агрегаты тягача (ведущий мост, коробка передач и т. д.) имеют отдельные картеры и устанавливаются автономно на раме. Существенным преимуществом при этом является возможность агрегатной унификации различных типов тягачей и шасси. Рама в этом случае значительно упрощена и облегчена.

Большинство самоходных скреперов имеют гидромеханическую трансмиссию; она размещается в задней части машины и карданными передачами связана с двигателем и ведущим мостом.

Скреперы с передними ведущими колесами должны загружаться обязательно при помощи толкача. Преимуществами скреперов с одноосным тягачом является лучшая маневренность, уменьшенные габариты и масса машины.

Широкое применение находят скреперы со всеми ведущими колесами.

Скреперы с двумя двигателями предназначаются главным образом для работы в тяжелых грунтовых условиях, на дорогах с большими уклонами, в районах с повышенной влажностью грунтов. В этих случаях второй двигатель обеспечивает машине дополнительную мощность и тягу, а следовательно, высокие транспортные скорости и хорошую проходимость. Однако, как правило, скреперы с двумя двигателями работают с толкачом.

Одновременная работа двух автономных силовых установок наиболее целесообразна при гидромеханических трансмиссиях с гидротрансформаторами. Последние обеспечивают выравнивание частот вращения ведущих мостов и раздельное регулирование частот вращения переднего и заднего двигателей при, поворотах и маневрировании.

В двухдвигательных скреперах используются одноосные тягачи с передними ведущими колесами. На тягаче дополнительно устанавливают сервомеханизмы управления вторым двигателем и трансмиссией задней оси скрепера. На заднюю ведущую ось обычно устанавливают двигатель несколько меньшей мощности, чем на тягач. Коробки передач и ведущие мосты одинаковы у обеих осей.

В последние годы начато производство скреперов с дизель-электрической трансмиссией и всеми ведущими мотор-колесами. Компоновка электрической силовой передачи отличается простотой и удобством монтажа. Привод рабочего оборудования скрепера с электрической трансмиссией может быть как электрическим, так и гидравлическим.

Скреперные поезда с одной ведущей осью по сравнению с одинарным скрепером имеют удвоенную емкость за счет присоединения второго скрепера. Набор грунта поездом производят поочередно каждым ковшом. В первую очередь загружают передний ковш, а расположенный сзади скрепер выполняет роль толкача. При наполнении заднего, ковша передний скрепер

Поезда агрегатируют в основном из стандартных одинарных скреперов или путем использования стандартных узлов и агрегатов. При этом используются одноосные тягачи, трансмиссии, металлоконструкции ковшей, заслонов и разгружающих стенок, механизмы и системы управления поворотом машины и привода рабочих органов.

Рис. 4.1 Схемы работы скрепера с элеваторной загрузьий! а загрузка ковша; б -- разгрузка ковша

В зависимости от грунтовых условий разгрузку ковшей производят раздельно или одновременно. При раздельной разгрузке передний ковш планирует грунт слоем заданной толщины, после чего задний ковш отсыпает второй слой грунта на первый. При одновременной разгрузке распределение грунта производят одним слоем равномерной толщины.

Применение таких крупногабаритных машин целесообразно лишь в длинных забоях, при малой дальности транспортирования грунта, Скреперному поезду необходима достаточно просторная площадка для маневрирования.

Скреперы с элеваторной загрузкой предназначены для отделочных, вспомогательных работ, на разработках материалов, погрузка которых обычными скреперами затруднительна (например, песка), для совместной работы со скреперами обычного типа, для вскрытия и удаления поверхностного слоя.

У наиболее распространенной конструктивной схемы скрепера с элеваторной загрузкой (рис. 4.7) нож ковша при движении машины срезает стружку грунта, который перемещается скребками элеваторного механизма, установленного на месте заслонки в обычном скрепере, и заполняет ковш. Разгрузка ковша производится принудительно выдвижной задней стенкой через люк, открывающийся в днище одновременно с ходом стенки вперед. Для этого крышка люка сдвигается гидроцилиндром по направляющим полозьям, расположенным в нижней части боковых стенок ковша. Гидроцилиндры и система рычагов кинематически связывают заодно стенку и крышку люка днища.

Элеватор состоит из привода, рамы, валов и двух цепей. Звенья цепей соединены между собой плоскими скребками, расположенными с определенным шагом. Рама элеватора шар-нирно подвешена в верхней части к металлоконструкции ковша. Качание рамы ограничивается пружинными или рессорными ограничителями, которые обеспечивают постоянное погружение элеватора в грунт. На раме устанавливают поддерживающие ролики и натяжное устройство для цепей.

Привод осуществляется как от основного двигателя, так и от дополнительного, установленного в задней части ковша скрепера. Передача крутящего момента к ведущему валу элеватора осуществляется через редукторы различного типа -- конические, планетарные или комбинированные.

Современный самоходный скрепер (рис. 4.8) представляет собой совокупность двух агрегатов: тягача и рабочего оборудования. К последнему относятся ковш, механизмы загрузки и разгрузки, передняя заслонка и привод управления ковшом и механизмами. Основными узлами и системами тягача являются силовая установка, трансмиссия, ходовая часть, рулевое управление, кабина и специальное оборудование (седельно-сцеп-ное устройство и коробка отбора мощности).

...