Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«УРАЛЬСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Имени первого Президента России Б.Н.Ельцина»

Кафедра «Подъемно-транспортные машины и роботы»

Реферат

Скрепер - землеройно-транспортная машина

Преподаватель: Комиссаров А.П.

Студент: Скаредин А.А.

Группа: ММ-340019

Екатеринбург

2016

Содержание

Введение

Назначение скреперов

Устройство

Технические характеристики и основные показатели скреперов

Выбор и расчет основных параметров скрепера

Сравнительный анализ отечественных и зарубежных машин

Заключение

Введение

В строительстве, гидромелиорации, на открытых горных разработках массовые земляные работы занимают одно из ведущих мест. По мере возрастания сложности сооружений, масштабов промышленного, гражданского, транспортного строительства, развития добывающей промышленности объёмы таких работ непрерывно увеличиваются. Быстрыми темпами совершенствуются техника и технология производства земляных работ.

Для выполнения наиболее трудоемких земляных работ в строительстве широко применяются бульдозеры, скреперы, автогрейдеры, экскаваторы, автосамосвалы и другие машины. Наибольший объем таких работ приходится на строительство автомобильных дорог при возведении земляного полотна от качества, которого зависят эксплуатационная надежность дороги, ее устойчивость и долговечность. Данный процесс составляет до 80% всего объема земляных работ, что предполагает большие затраты и является наиболее дорогой операцией при сооружении автомобильной дороги. Поэтому для обеспечения строительного процесса наряду с землеройными машинами требуются специализированные машины для транспортирования грунта с помощью которых можно было бы уменьшить затраты на постройку автодороги, одной из таких машин является скрепер.

Назначение скрепера

Скрепер - землеройно-транспортная машина, приводимая в движение тягачом или собственным двигателем и предназначенная для послойного срезания грунта, транспортирования и его загрузки с последующим разравниваем и уплотнением.

Скреперы применяются в основном для постройки полотна дорог, планирование строительных площадок, на земляных работах на легких и средних грунтах, при перевозке грунта по бездорожью или грунтовым дорогам на расстояние от 0,15 до 5 км с его выгрузкой на значительной площади.

Рис. 1 Скрепер

Скреперы используются при разработке грунтов до четвертой категории включительно. Чтобы облегчить копание скрепером, тяжелые грунты предварительно разрыхляют рыхлителями, бульдозерами с зубьями на отвале или плугами. Скреперы не рекомендуются использовать на вязких и липких грунтах. Для повышения коэффициента наполнения ковша скрепера применяется толкачи.

Рабочий процесс скрепера и состоит из следующих операций: набор грунта, транспортирование груженого скрепера, разгрузка, транспортирование порожнего скрепера к забою.

Классификация скреперов

по геометрической ёмкости ковша

· скреперы малой вместимости (до 5 мі)

· скреперы средней вместимости (от 5 до 15 мі)

· скреперы большой вместимости (более 15 мі)

по способу агрегатирования с тягачом

· прицепные скреперы (агрегатируются с гусеничными тракторами)

· полуприцепные скреперы (агрегатируются с колёсными одноосными тракторами)

по способу загрузки ковша

· скреперы, загружающиеся за счет тягового усилия базовой машины

· скреперы, загружающиеся принудительно

· скреперы, загружающиеся посредством скребкового элеватора

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)

по конструкции ковша

· скреперы с одностворчатым ковшом

· скреперы с двустворчатым ковшом

· скреперы с грейферным ковшом

· скреперы с телескопическим ковшом

по числу колёсных осей

· скреперы одноосные

· скреперы двухосные

· скреперы трехосные

Рис.2 Типы скреперов

Устройство

скрепер землеройный машина

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.

Рис.3 Схемы разгрузки скрепера

На рис. 3 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. 3, а, б).

Скреперные ковши с полупринудительной разгрузкой (рис. 3, 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.3, в). Щелевая разгрузка (рис. 3, д) менее прогрессивна и не нашла широкого применения.

Прицепные скреперы с гидравлическим управлением 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. 4. 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

Рис.5 Принцип действия скрепера

Технические характеристики и основные показатели скреперов

· габариты: длина -- до 17 300 мм, ширина -- до 4500 мм, высота -- до 4300 мм

· масса -- до 115 т

· мощность двигателя -- более 470 кВт

· вместимость ковша -- до 25 т

· база скрепера -- 8000 мм

· размер шин -- 37,5 -- 99

· грузоподъемность -- до 45 т

· расстояние перемещения горной массы -- до 5000 м

· глубина резания -- до 0,4 м

· ширина резания -- до 3,9 м

· колея колёс: передних -- до 2900 мм, задних -- до 2900 мм

· дорожный просвет -- до 750 мм

Выбор и расчет основных параметров скрепера

Главным параметром скреперов является вместимость ковша qК. К основным параметрам ковша относят также его ширину ВК, высоту НК и длину LК (рис.1). С уменьшением высоты и длины ковша, увеличением ширины сопротивление грунта снижается. У скреперов с большой вместимостью ковша увеличивать ширину его невозможно по транспортным соображениям. Наиболее приемлемыми для определения внутренних размеров ковшей вместимостью 10< qК > 25 м3 являются размеры, определяемые по формулам подобия:



где - длина днища, - длина ковша поверху.

Рис.6

Тяговый расчет скрепера. Тяговый расчет скрепера производится при транспортном и тяговом режимах работы скрепера, при этом определяется сопротивления W, возникающие в конце процесса наполнения ковша.

где WД - сопротивление движению скрепера, кН;

WР - сопротивление резанью, кН;

WН - сопротивление наполнению ковша скрепера, кН;

WП - сопротивление перемещению грунта или призмы волочения, кН.

Сопротивление движению скрепера

где - вес скрепера, кН

- вес грунта, кН

f - коэффициент перемещения, f =0,1, [2]

где m - эксплуатационная масса скрепера, т

где г - объемная масса грунта, г=1,6 т/м3

кН - коэффициент наполнения, кН = 0,9

кР - удельное сопротивление резанью грунта

, кН

, кН

, кН

Сопротивление резанию

где к1 - удельное сопротивление резанию грунта,

в - ширина отвала, м

h - толщина стружки, м

, кН

Сопротивление наполнению ковша скрепера

где W?H - сопротивление силы тяжести грунта, поступающего в ковш, кН

W?H - сопротивление трению грунта в ковш, кН

,

где ч - коэффициент, учитывающий внутреннее трение, ч=0,4

, кН

, кН

, кН

Сопротивление перемещению грунта или призмы волочения

где у - коэффициент объема призмы волочения перед заслонкой

м2 - коэффициент трения грунта

, кН

, кН

Для самоходного скрепера при работе без толкача необходимо, чтобы окружная сила на ведущих колесах была равна или несколько превышала суммарное сопротивление

, кН

Условие выполняется. Суммарное сопротивление преодолевается тяговым усилием.

Расчет мощности привода базовой машины. Мощность привода базовой машины N можно рассчитать по суммарным сопротивлениям

, кВт

где v - скорость движения машины, км/ч;

з - механический КПД машины, з=0,8.0,9

кВт

Сравнительный анализ отечественных и зарубежных машин

Что могут на сегодняшний день выбрать российские потребители?

Могилевский автомобильный завод, входящий в настоящее время в состав холдинга «БелАЗ», выпускает единственную модель самоходного скрепера МоАЗ- 6007. На ней применен одномоторный привод с гидромеханической передачей на ось тягача. Полуприцепной одноосный скреперный агрегат оснащен ковшом с геометрическим объемом 11 м3 (с шапкой - 15,5 м3) и характеризуется грузоподъемностью 22 т. Загрузка ковша осуществляется подпором грунта. Скрепер может комплектоваться двумя типами двигателей - ЯМЗ-7512 мощностью 360 л.с. или Cummins QSM11-C350 мощностью 360 л.с. (модификация МоАЗ- 60071). Полная масса скрепера с грузом достигает 52 т.

Caterpillar предлагает на российском рынке 5 моделей самоходных скреперов. Машины этого производителя различаются не только мощностью двигателя и вместимостью ковша, но и другими конструктивными особенностями, в частности, характером загрузки грунта и типом силового привода.

Младшая в линейке модель САТ 621H с ковшом вместимостью 13 м3 (с шапкой - 18,3 м3) имеет одномоторный привод от двигателя мощностью 407 л.с., установленного на одноосном тягаче. Ее грузоподъемность составляет 26,1 т. Загрузка ковша осуществляется подпором грунта. Для получения максимальной производительности в качестве толкача для скрепера используется гусеничный бульдозер класса D8 или D9 (по классификации Caterpillar). Для областей применения, где требуется быстрое перемещение большого количества материала при низкой стоимости 1 м3 материала, рекомендуется применение схемы тяги-толкания, концентрирующей объединенную мощность двух машин на одной режущей кромке. Скреперы для работы в режиме тягтолкания работают в парах, где задний скрепер толкает через разработку передний скрепер. При полной загрузке переднего скрепера задний скрепер опускает ковш и буксируется через разработку передним скрепером. В результате получается система самопогрузки. При эксплуатации двух машин в конфигурации скреперного поезда используются гидравлическая дуга и амортизирующая плита, закрепленные на передней части тягача, а также крюк, закрепленный на задней части скрепера. В качестве машины с одним двигателем модель 621H в режиме тяги-толкания может использоваться для простых погрузочных работ на хорошо обслуживаемых подъездных дорогах при уклоне +5% или меньше.

Скрепер САТ 627H характеризуется такой же вместимостью ковша и грузоподъемностью, как у САТ 621H. Его основное отличие - двухмоторный привод, позволяющий быстро и производительно загружать ковш большинством видов материалов. На тягаче применяется двигатель мощностью 407 л.с., на скреперном полуприцепе - 290 л.с. Для предотвращения износа шин абразивными материалами модель 627H может эксплуатироваться с толкачом - гусеничным бульдозером класса D8 или D9. Аналогично модели 621H скрепер 627H может работать в составе скреперного поезда.

Скреперы САТ 631G и САТ 637G имеют одинаковые рабочие характеристики: вместимость ковша - 18,3 м3 (с шапкой - 26 м3), грузоподъемность - 37,2 т, но модель 631G оборудована одномоторным приводом, а 637G - двухмоторным. Двигатели тягачей этих машин одинаковые - мощностью 500 л.с., на двухмоторной версии двигатель скреперного полуприцепа характеризуется мощностью 283 л.с. Особенностью данных скреперов является шнековый транспортер, обеспечивающий самозагрузку такого же широкого спектра материалов, что и машины с загрузкой подпором грунта. Для достижения максимальной производительности модель 637G опционально оснащается устройством с двухтактной схемой включения, которое позволяет двум скреперам с двухтактными схемами включения работать как одной машине в режиме самозагрузки.

Самый мощный скрепер в модельном ряду Caterpillar - двухмоторный САТ 657G. Его грузоподъемность составляет 47,2 т, вместимость ковша - 24,5 м3 (с шапкой - 33,6 м3). Двигатель тягача развивает мощность 600 л.с., скреперного полуприцепа - 451 л.с. Скрепер оснащен шнековым транспортером. САТ 657G может работать в составе скреперного поезда.



Рис. 7 Скрепер МоАЗ 6007

Заключение

Во времена СССР в нашей стране значительный объем в структуре производства строительных и дорожных машин занимали скреперы. В середине 1970-х годов выпуск этих машин составлял порядка 14500 единиц в год. Из них более 1500 приходилось на самоходные скреперы, остальной объем - на прицепные. Высокая потребность в скреперах была обусловлена масштабными государственными проектами в области мелиорации, промышленного, дорожного, гидротехнического строительства, добычи полезных ископаемых и т.д. К концу 1980-х годов наша промышленность выпускала линейку самоходных скреперов с ковшами вместимостью (геометрической) 10, 15 и 25 м3, также велись работы по созданию 40-кубовой машины. Среди них были скреперы как в одно-, так и в двухмоторном вариантах. Кроме того, ранее была выпущена партия дизель-электрических скреперов с мотор-колесами. На рубеже 1980-1990-х годов были изготовлены скреперы с элеваторной и шнековой загрузкой. Наряду с самоходными промышленность изготовляла прицепные и полуприцепные скреперы к гусеничным и колесным тракторам с ковшами вместимостью (геометрической) 4,5, 8, 8,8 и 18 м3. Производство самоходных скреперов было освоено на Могилевском автомобильном заводе и на Балаковском заводе самоходных землеройных машин. Прицепные и полуприцепные скреперы выпускались Челябинским и Бердянским заводами дорожных машин, а также Балаковским заводом самоходных землеройных машин.

После распада Советского Союза было свернуто большинство проектов с большими объемами земляных работ, где бы требовались скреперы. По этой причине потребность в этих машинах значительно снизилась. В 1990-е годы производство прицепных скреперов на всех заводах было полностью прекращено, а выпуск самоходных скреперов остался только в Беларуси на Могилевском автомобильном заводе, да и то в мизерных объемах. Если на рубеже 1980-1990-х годов МоАЗ выдавал ежегодно более 1800 машин, то с середины 1990-х годов объемы сократились до нескольких десятков единиц в год. В настоящее время емкость российского рынка скреперов оценивается в несколько десятков самоходных и прицепных машин в год. Например, в I-III кварталах 2013 года было импортировано 10 прицепных скреперов и один самоходный, кроме того, предположительно поставлено порядка 10 скреперов МоАЗ (оценочно).

Мировое производство скреперов за последние годы также значительно сократилось. Отсутствие спроса на такую технику вынудило ряд фирм прекратить ее производство. Так, сравнительно недавно скреперы исчезли из производственных программ фирм Terex и Bell. Сейчас официально новые (не бу) самоходные скреперы в России предлагает только Caterpillar. Прицепные скреперы присутствуют в номенклатуре техники таких фирм, как John Deere, Holcomb Scrapers, Stehr. Хотя тот же John Deere, имеющий в России представительство, не предлагает скреперы на нашем рынке.

Список литературы

1.http://bu.ru/equipment/pub/skrepery-vymirayushchiy-vid/

2.https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BA%D1%80%D0%B5%D0%BF%D0%B5%D1%80

3.http://stroy-technics.ru/article/skrepery-naznachenie-i-klassifikatsiya

4. Гаркави Н.Г., Аринченков В.И., Карпов В.В. и др. Машины для земляных работ. - М.: Высш. шк., 1982. - 335.

5.Дорожные машины. Ч 1. Машины для земляных работ. / Т.В. Алексеева, К.А. Артемьев, А.А. Бромберг и др. - М.: Машиностроение, 1972. - 504 с.

Размещено на Allbest.ru

...