Сущность скреперов

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Автотракторный факультет

Наземные транспортно-технологические средства

РЕФЕРАТ

Скреперы

ЧЕЛЯБИНСК



1. Назначение скрепера

Скрепером называется землеройно-транспортная машина, приводимая в движение тягачом или собственным двигателем и предназначенная для послойного срезания грунта, транспортирования и разгрузки его, 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 резервов или грунтовых карьеров, устраивать выемки с отвозкой грунта в насыпи или кавальеры, планировать строительные площадки, срезать растительный слой грунта в полосе отвода дороги. скрепер марка производитель трактор

2. Область применения Скрепера

Скреперы применяют в различных областях строительства и в горнодобывающей промышленности.

В гидромелиоративном строительстве скреперы разрабатывают грунт в выемках (каналах, котлованах, карьерах, резервах); устраивают насыпные земляные сооружения (плотины, участки каналов в полунасыпях или насыпях, дамбы); проводят вскрышные работы и подготовку оснований сооружений (снятие растительного слоя грунта, удаление непригодных грунтов с площади оснований плотин); выполняют планировочные работы на орошаемых землях и строительных площадках.

Особенно широко используют скреперы при строительстве крупных каналов при глубине выемки более 5…7 м, а также земляных плотин из насыпного грунта.

При устройстве земляного полотна дорог скреперами снимают поверхностный слой, отсыпают насыпи из резервов, разрабатывают выемки или карьеры с перемещением грунта в насыпь на расстояние 150…500 м.

В горнодобывающей промышленности скреперы используют для добычи и транспортировки пород, вскрыши карьеров.

Скреперы наиболее эффективно применяют в районах с малой продолжительностью зимнего периода. В зимний период при глубине промерзания грунта до 0,2 м его предварительно рыхлят.

Форма и размеры земляного сооружения влияют на схему его возведения скреперами и их выбор. Лучше всего подходят для разработки скреперами выемки и котлованы в форме прямоугольника без выступов и карманов в плане, а также различные насыпи.

Дальность перемещения грунта в значительной мере определяет выбор типа скрепера и вместимость его ковша.

3. Заводы производители и марки скреперов

Колесный тягач МАЗ-529Е со скреперной лопатой Д-357



Колесный тягач МАЗ-529Е со скреперной лопатой Д-357М

Скрепер Д-375П (ДЗ-11П) с тягачом МоАЗ-546

Самоходный скрепер МоАЗ-6014



Самоходный скрепер ДЗ-13А

Самоходный скрепер ДЗ-67

Двухмоторный самоходный скрепер ДЗ-107



Скрепер производства Caterpillar массой 14.305 тонн, мощность 111.9 кВт, вместимость ковша 8.4 м3

Скрепер производства Caterpillar массой 43.945 тонн, мощность 335.6 кВт, вместимость ковша 16.1 м3

Скрепер производства Caterpillar массой 15.52 тонн, мощность 447 кВт, вместимость ковша 13 м3



4. Особенности базового трактора

Устройство скреперов. На примере прицепного скрепера (рис. 1, а) ниже рассмотрена конструктивная схема машины. Скрепер представляет собой двухосную колесную машину и включает в себя переднюю ось 1, тяговую раму 2, ковш 10, задние колеса и гидрооборудование. Ковш 10 состоит из двух боковых стенок 5, днища 6 и буфера 8. С передней стороны ковш закрывается шарнирно закрепленной на боковых стенках подвижной заслонкой 3, а в задней его части размещена подвижная задняя стенка 7, опирающаяся через ролики на днище 6 и буфер 8. На передней кромке днища -- подножевой плите -- крепят ножи 13 для срезания слоя грунта, в передней наружной части боковых стенок -- ножи 12 для подрезания слоя грунта по бокам.

В гидрооборудование входят гидробак, гидронасосы и гидрораспределители, размещенные на базовом тракторе, а также гидроцилиндры 4, 9, 11 для управления соответственно ковшом, задней стенкой и заслонкой.

Самоходный скрепер показан на рис. 1, б.



5. Используемое рабочее оборудование

Рабочее оборудование самоходных скреперов конструктивно почти не отличается от рабочего оборудования прицепных. В настоящее время усиливается тенденция унификации рабочего оборудования разных типов скреперов. Так, например, ковш, заслонка и задняя стенка прицепного скрепера ДЗ-111А на гусеничном тракторе Т-4АП2 и самоходного трехосного скрепера ДЗ-81-1 на колесном тракторе Т-150К полностью унифицированы. Аналогичная унификация проведена между прицепным скрепером ДЗ-79 к трактору Т-330 и самоходными скреперами Д3-13А и ДЗ-115.

Отличительная особенность рабочего оборудования самоходного трехосного скрепера Д3-87-1 -- использование оригинального рычажного седельно-сцепного устройства.

Седельно-сцепное устройство 2 соединяет трактор с тяговой рамой. Степень свободы устройства 2 такая же, как у шарового соединения передней оси прицепного скрепера. Рычаги 6, 7 этого устройства шарнирно подвешены верхними концами на кронштейнах рамы трактора.

Кронштейн 8 седельно-сцепного устройства шарнирно опирается на нижние концы рычагов и может качаться на них в продольной плоскости, что необходимо при переезде скрепера через неровности дороги. Так как рычаги 6, 7 направлены один к другому под углом, то масса G ковша с грунтом и общее сопротивление W передаются трактору через седельно-сцепное устройство 2 в точке А пересечения осевых линий этих рычагов, как показано на рисунке. Поэтому рычаги 6 и 7 расположены так, чтобы точка А находилась в зоне, близкой к опорной поверхности трактора и середине его колесной базы. Благодаря этому достигается равномерное распределение массы от скрепера и силы тяги по ведущим мостам.

На рабочем оборудовании скрепера ДЗ-81-1 применен рычажный механизм управления заслонкой, аналогичный.

В отличие от рассмотренного выше рабочего оборудования у рабочего оборудования скрепера ДЗ-11П гидроцилиндры 11 заслонки данного скрепера шарнирно закреплены в кронштейнах боковых стенок 5 ковша и поэтому не влияют на работу заслонки 4 при подъеме - опускании ковша. Ролики 15 толкателя 16 скользят при выдвижении задней стенки 6 по направляющей балке 9, расположенной внутри толкателя. В передней части хобота 2 тяговой рамы вварена стойка 1, в которой предусмотрены вертикальные расточки для пальцев, соединяющих тяговую раму с седельно-сцепным устройством.

В задние колеса встраивают тормоза, так как самоходные скреперы развивают высокие скорости, а на машину устанавливают приборы электрооборудования.

Рабочее оборудование прицепных скреперов разных типоразме ров однотипно по устройству. Ниже для примера рассмотрены сборочные единицы рабочего оборудования скрепера ДЗ-77.

Передняя ось предназначена для передачи силы тяги трактора тяговой раме 10 скрепера. Ось 4 выполнена в виде сварной Т-образной балки коробчатого сечения, укрепленной раскосами. На переднем конце продольной балки оси установлен тяговый шкворень, состоящий из серьги 1 и вилки 2. С помощью серьги 1 скрепер соединен с прицепным устройством трактора. На пересечении продольной и поперечной балок размещено гнез до для установки шарового шкворня 7, который крышкой 5 че рез прокладки 6 и вкладыш 8 болтами прижат к шаровой опоре рамы 10 скрепера. Конический хвостовик шкворня 7 удерживают в гнезде двумя болтами 11.

На концах поперечной балки предусмотрены расточки для установки полуосей передних колес скрепера.

Шарнирное соединение с трактором, а также использование шарового шкворня в соединении с рамой 10 позволяют оси 4 свободно изменять положение относительно трактора и рамы 10 скрепера при поворотах машины и движении по неровной по верхности дороги. В оси 4 прокладками 6 регулируют зазор ме жду шаровой головкой шкворня 7 и шаровой опорой, образуе мой крышкой 5 и вкладышем 8. Прибавляя прокладки, зазор увеличивают, снимая прокладки -- уменьшают. Зазор должен быть отрегулирован так, чтобы рама 10 свободно прокачивалась на шаровой опоре.

В передней оси смазывают опору хвостовика вилки 2 через масленку 3 и сферическую поверхность шкворня 7 через маслен ку 9.

Передняя ось в сборе:

1 -- серьга, 2 -- вилка, 3, 9 -- масленки, 4 -- ось, 5 - крыш ка, 6 -- прокладки, 7 - шаро вой шкворень, 8 -- вкладыш, 10 -- рама, 11 -- болт.

Тяговая рама:

1--хобот, 2 -- балка, 3,6--кронштейны, 4 -- тяга, 5 -- цапфа, 7 -- втулка, 8 -- скоба, 9 - крышка, 10 - опора, 11 -- палец.

Тяговая рама предназначена для передачи силы тяги трактора и соединения передней оси с ковшом скрепера. Состоит рама из сваренных между собой хобота 1, поперечной балки 2 и двух упряжных тяг 4.

Хобот 1 представляет собой кривой брус коробчатого сече ния, сваренный из листового проката. Кривизна хобота подобра на из расчета свободного прохождения колес скрепера при пово роте передней оси относительно ковша на 90° и поперечном наклоне до 15...20°. В передней части хобота вварена шаровая опора для соединения со шкворнем 7. На хоботе размещены кронштейн 6 и пальцы 11 для крепления ры чага 2 и гидроцилиндра 1 управления заслонкой. Хобот приварен к балке 2 . Для усиления сварного со единения и самой металлоконструкции хобота в месте его стыка с балкой предусмотрены коробчатые и листовые накладки жест кости. Балка 2 изготовлена из трубы, к концам которой прива рены тяги 4. На поперечной балке выполнены опоры 10 для уста новки кронштейнов 3. С их помощью крепят гидроцилиндры подъема ковша. Эти кронштейны состоят из скобы 8 и крышки 9. В рамке кронштейна предусмотрены поперечные и продольно направленные расточки для шарнирного крепления цапф гидро цилиндров. Это позволяет гидроцилиндрам качаться в двух пло скостях, что необходимо при изменении положения ковша по вы соте и его перекосах.

Упряжные тяги коробчатого сечения сварены из толстолисто вого проката. На концах тяг приварены цапфы 5 для соединения с ковшом.

6. Классификация скреперов

1 по геометрической ёмкости ковша

· скреперы малой вместимости (до 3 мі)

· скреперы средней вместимости (от 3 до 10 мі)

· скреперы большой вместимости (более 10 мі)

2 по способу агрегатирования с тягачом

· прицепные скреперы (агрегатируются с гусеничными тракторами)

· полуприцепные скреперы (агрегатируются с колёсными одноосными тракторами)

3 по способу загрузки ковша

· скреперы, загружающиеся за счет тягового усилия базовой машины

· скреперы, загружающиеся принудительно

· скреперы, загружающиеся посредством скребкового элеватора

4 по способу выгрузки породы из ковша

· скреперы со свободной (самосвальной) выгрузкой (опрокидывание ковша вперед или назад)

· скреперы с полупринудительной выгрузкой (опрокидывание днища и задней стенки вперед)

· скреперы с принудительной выгрузкой (выдвигание задней стенки вперед)

5 по конструкции ковша

· скреперы с одностворчатым ковшом

· скреперы с двустворчатым ковшом

· скреперы с грейферным ковшом

· скреперы с телескопическим ковшом

6 по числу колёсных осей

· скреперы одноосные

· скреперы двухосные

· скреперы трехосные

7. Технологический цикл

Рабочий цикл скрепера включает следующие операции: копание и набор грунта в ковш, рабочий ход (транспортирование грунта), разгрузку, холостой ход (возвращение скрепера в резерв, забой). Рассмотрим отдельно каждую операцию и рекомендации, обеспечивающие их выполнение с высокой эффективностью.

Скреперами разрабатывают грунты I--IV категорий. Грунты II--IV категорий перед разработкой следует предварительно разрыхлять на глубину копания.

Набор грунта целесообразно вести при движении скрепера в глинистых грунтах под уклон 5-8°, а в песчаных -- на подъем в 2-3°. Копание производят только при прямолинейном движении тягача и скрепера.

Процесс наполнения ковша скрепера зависит от типа грунта. Связные и влажные грунты после заглубления ножа в начале процесса резания дают устойчивый слой стружки, который движется по днищу ковша и упирается в заднюю стенку. После этого стружка ломается в зоне ножа, а срезаемый грунт образует последующие слои в ковше. При разработке малосвязных грунтов стружка ломается практически сразу же под ножом и проталкивается через толщу ранее набранного в ковш грунта.

Время набора ковша зависит от толщины вырезаемой стружки. Увеличение ее толщины позволяет не только сократить время выполнения этой операции, но и способствует интенсивному наполнению ковша грунтом на заключительной стадии копания.

Скорость движения скрепера при наборе грунта обычно не превышает 2,5--3,5 км/ч, длина пути набора составляет 15--90 м. Большие значения относятся к прочным тяжелым грунтам, при копании которых стружка имеет меньшую толщину.

В зависимости от категории грунта и мощности двигателя тягача заполнение ковша производится стружкой, имеющей прямолинейную форму, клиновую или гребенчатую форму. Набор грунта постоянной толщины тонкой прямой стружкой применяют на любых связных грунтах; клиновой -- при разработке любых связных грунтов на горизонтальных участках; гребенчатой -- при разработке сухих суглинистых и глинистых грунтов.

На производительность скрепера оказывает влияние степень заполнения ковша, которая характеризуется коэффициентом заполнения Кн (отношением объема грунта, находящегося в ковше, к геометрической вместимости ковша).

Для увеличения значений Кн при разработке плотных не разрыхленных грунтов целесообразно использовать шахматную схему набора грунта в ковш (рис. 5). При этом грунт срезают последовательными и параллельными проходами, одинаковыми подлине, но сдвинутыми к соседнему ряду так, чтобы полоса неразработанного грунта равнялась примерно половине ширины ковша скрепера.

Начиная с пятого прохода наполнение ковша происходит на первой половине пути набора по целине, на второй -- на оставшихся после прохода скрепера ребрах грунта. При таком способе разработки грунта повышается наполнение ковша благодаря резанию в конце набора более узкой и толстой стружки, что в конечном итоге повышает производительность труда и скреперы используются более эффективно.

В тяжелых грунтах для наполнения ковшей скреперов целесообразно использовать толкачи, мощность которых должна быть в 1,5--2,0 раза больше мощности тягача скрепера. При этом возможны следующие схемы совместной работы толкача со скреперами: челночная, прямолинейная и ступенчатая.

Применение толкачей способствует уменьшению пути набора грунта ковшом: на супесчаных и суглинистых грунтах -- на 10--12, на глинистых -- на 15--18 м.

При этом толщина стружки увеличивается на 20-25% (табл. 8.13). Кроме того, применение толкачей позволяет больше использовать объем ковша, особенно при разработке плотных и сухих грунтов.

Наряду с использованием толкачей целесообразно работу скреперов организовывать отрядами. Количество скреперов в отряде, обслуживаемых одним толкачом, рекомендуется ЕНиР №2 «Земляные работы» в зависимости от дальности транспортирования грунта.

Анализ удельных приведенных затрат, полученных при разработке грунтов без использования толкачей и с ними, позволяет определить экономическую целесообразность той или иной схемы разработки.

Эффективность копания грунта повышается, когда в ковшах используются ножи с выступающей передней частью (ступенчатые ножи). При равных площадях вырезаемой стружки ножи с выступающей передней частью образуют более толстую стружку, что очень важно на заключительной стадии копания. Их применение сокращает путь загрузки ковша на 10-15% и повышает Кн на 15-40% по сравнению с прямоугольными ножами.

Разгрузка ковша производится при прямолинейном движении скрепера. Заданная толщина отсыпаемого слоя достигается соответствующим поднятием днища ковша.



8. Производительность скреперов и способы ее повышения

Эксплуатационная производительность скреперов (мі/ч) определяется по следующей формуле:

где tц продолжительность работы скрепера, с; q - геометрическая вместимость ковша скрепера, м і ; К -- коэффициент наполнения ковша, зависящийот группы грунта и его состояния, от способа загрузки ковша, работы скрепера без толкача или с толкачом и других факторов; принимается 0,8--1,2; Кв - коэффициент использования рабочего времени; принимается 0,85-0,9; Кр - коэффициент разрыхления грунта; принимается 1,2-1,4.

Продолжительность полного рабочего цикла скрепера складывается из отдельных операций. Полный цикл работы скрепера может быть выражен следующей зависимостью:

где t1 -- продолжительность набора грунта в ковш, с; t2 -- продолжительность перемещения скрепера к месту укладки грунта, с; t3 - продолжительность разгрузки грунта из ковша, с; t4 - продолжительность перемещения скрепера забоя, с; t5 - продолжительность поворотов, переключений передач и другие затраты времени; принимаются в среднем 60 с



Продолжительность отдельных операций определяется из следующих выражений:

где l1 - длина пути наполнения ковша грунтом, м; v1 - скорость движения скрепера при наполнении ковша грунтом, м/с; l2- длина пути транспортирования грунта к месту укладки, м; v2 - - скорость движения скрепера при транспортировании грунта, м/с; l3 -- длина пути разгрузки грунта из ковша, м; v 3 - скорость движения скрепера при разгрузке ковша, м/с; l4 -- длина пути перемещения порожнего скрепера к месту забоя, м; v - скорость перемещения скрепера в порожнем состоянии к месту забоя, м/с. Сменная эксплуатационная производительность скрепера может быть определена исходя из следующей зависимости:

где N - количество часов в смене; q - геометрическая вместимость ковша, м і; Кн - коэффициент наполнения ковша (0>8-1,2); К -- коэффициент использования рабочего времени (0,85-0,9)i T - продолжительность рабочего цикла, с; (см. выше); К - коэффициент разрыхления грунта (1,2-1,4).

К мероприятиям для повышения производительности скреперов относятся увеличение единичной их мощности, соответственно и увеличение вместимости ковшей; изменение формы и соотношения размеров ковшей за счет увеличения их ширины и уменьшения высоты; применение ножей с выступающей средней их частью; обеспечение правильной установки и заточки ножей и др. Основным условием, влияющим на производительность скрепера как прицепных, так и самоходных, является сокращение времени на производственные операции и увеличение скорости перемещения скреперов в груженом и в порожнем состоянии, так как из общего цикла работы этих машин эти две операции занимают наибольшее время.

Увеличение единичной мощности скреперов соответственно и вместимости ковшей дает возможность изменить их производительность, увеличив её в несколько раз. Так, например, применение самоходных скреперов с тягачами мощностью в среднем в 2 раза большей, чем мощность тягачей прицепных скреперов при дальности транспортирования грунта более 300 м, дает возможность увеличить производительность в 2,0-2,5 раза, а при дальности возки до 2000 м - не менее чем в 3 раза.

Изменение формы ковшей в сторону увеличения ширины за счет уменьшения высоты (при соотношении в среднем 3,0:1,4) снижает удельное сопротивление резанию грунта, улучшает наполнение ковша и увеличивает производительность скреперов.

Применение ножей с выступающей средней их частью заметно снижает сопротивление резанию грунта и улучшает (ускоряет) процесс наполнения ковша, что также влияет на увеличение производительности скреперов.

Обязательным условием высокой производительности скрепера является обеспечение перед его ковшом (в процессе зарезания и наполнения ковша) призмы волочения, что способствует более интенсивному наполнению ковша, так как наличие призмы волочения создает напор грунта при поступлении его в ковш.

Средние значения призмы волочения в процентах от геометрической вместимости ковша, а также группы и состояния грунта. Производительность скреперов зависит также от правильно выбранных углов заточки ножей и степени их заострения. Исследованиями установлено, что минимальное сопротивление резанию грунтов достигается при угле резания ножей в 32°, что позволяет иметь и лучшее наполнение ковша. Известно, что работа плохо заостренными ножами в 2--3 раза увеличивает сопротивление резанию грунтов. Поэтому ножи скреперов следует менять в среднем через каждые 300--400 ч их работы во время технических обслуживании. В целях увеличения производительности скреперов, особенно при разработке мало связных грунтов, целесообразно устанавливать по бокам ковша дополнительные щитки, которые в процессе работы направляют грунт в ковш, уменьшая время на его наполнение в среднем на 25 %.

Грунты вместимости ковша скрепера, м 4,0-7,0 8,0-10,0 15,0-25,0

Песок 26 28 32

Супесь 22 17 16

Суглинок 10 10 9

Глина 10 5 6

Основное влияние на повышение производительности скреперов оказывает сокращение времени на выполнение отдельных операций производственного цикла машины, включая различные внутрисменные остановки на устранение технологических и технических неполадок и неисправностей.

Значительное влияние на производительность скреперов оказывает работа под уклон или на подъём. Разработка связных грунтов, как глина и'др., должна производиться с уклоном 3--7°, а разработка несвязных грунтов, как песок и др., должна производиться с подъёмом не более 3--5°.



Литература

1 Алексеева Т.В. и др. «Дорожные машины. Машины для земляных работ». Издательство «Машиностроение». Москва 1972 год.

2 Интернет.

Размещено на Allbest.ru

...