1.2. Скреперы

Скреперы – самоходные или прицепляемые к гусеничным тракторам (колесным тягачам) машины, предназначенные для послойной срезки, транспортирования и выгрузки грунта (рис.1.2).

Рабочий процесс – резание и набор грунта, транспортирование к месту укладки, выгрузка и возвращение к месту набора – представляет собой ряд последовательно повторяющихся операций (рис.1.3). Ковш опускается на грунт, врезается в него под действием силы трактора (тягача) или собственного двигателя и снимает слой грунта (I). Наполненный ковш поднимается на ходу в транспортное положение (II) и перемещается к месту выгрузки, которая осуществляется также на ходу путем выталкивания грунта подвижной задней стенкой ковша или путем наклона его днища, а в некоторых моделях – опрокидыванием ковша (III).

Производительность скреперов (м³/ч) определяют по формуле

, (1.9)

где n = 3600/t_ц – число циклов за 1 ч работы;

k_н – коэффициент наполнения ковша грунтом (k_н =0,8– 1,2);

k_р – коэффициент разрыхления грунта (k_р =1,1 –1,3);

– продолжительность цикла, с;

, (1.10)

где – соответственно время набора грунта, груженого хода, разгрузки, холостого хода, с;

– продолжительность поворота, переключения передач скоростей и другие затраты времени.

е

д

г

в

б

а

Рис. 1.2. Общий вид самоходного скрепера:

а – самоходный скрепер;

б, в, г, д – схемы соединения с тягачом;

е – скрепер с принудительной загрузкой ковша

скребковым элеватором

Рис.1.3. Цикл работы скрепера

Продолжительность каждого элемента цикла

, (1.11)

где – длина соответствующего участка, м;

– скорость движения скрепера на этом участке, м/с.

Длина участка набора грунта

, (1.12)

где – геометрическая вместимость ковша скрепера, м³;

– ширина срезаемой полосы, м;

с – толщина срезаемого слоя грунта, м.

Набор грунта скрепером производится на участках длиной 12–30 м. Разгружаются скреперы на участках длиной 5–15 м. Скорость движения скрепера зависит от возникающих сопротивлений грунтов и мощности трактора.

Наибольшее усилие, потребное для перемещения скрепера, возникает во время набора грунта. Это усилие определяется по формуле

, (1.13)

где – сопротивление грунта резанию;

, (1.14)

где – удельное сопротивление грунта резанию (принимать значения к свыше 0,1–0,12 МПа не рекомендуется, более плотные грунты следует предварительно рыхлить);

– сопротивление движению призмы волочения впереди скрепера;

, (1.15)

где – отношение высоты призмы волочения к высоте грунта в ковше (у=0,5–0,7, причем большие значения для сыпучих грунтов);

– объемная масса грунта, кг/м³;

– высота слоя грунта в ковше, м (табл. 1.4);

– коэффициент трения грунта по грунту ( = 0,3–0,5, причем большие значения для песчаных грунтов);

– уклон местности;

– сопротивление от веса срезаемого слоя, движущегося в ковше;

; (1.16)

Таблица 1.4

Высота слоя грунта в ковше

Объем ковша скрепера, м3	3	6	10	15
Высота слоя грунта в ковше, м	1–1,13	1,25–1,5	1,8–2	2,4

– сопротивление от внутреннего трения грунта в ковше

, (1.17)

где х – коэффициент, учитывающий влияние рода грунта (х=0,24–0,31 – глина; х=0,37– 0,44 – суглинок; х=0,46–0,5 – песок);

– сопротивление движению скрепера

, (1.18)

где – вес скрепера;

– вес грунта в ковше;

– удельное сопротивление колес скрепера качению ( =0,15–0,2 – для плотных грунтов; =0,25–0,3 – для сыпучих песков).

Пример 1.3. Определить производительность скрепера прицепного к трактору Т-130. Геометрический объем ковша =7 м³, вместимость ковша с «шапкой» =9 м³. Дальность транспортирования =400 м. Ширина ковша =2,65 м, грунт разрабатывается под уклон =0,03. Разрабатываемый грунт – суглинок, =1400 кг/м³, =0,06 МПа. Масса скрепера т_с =7 т. Толщина срезаемого слоя с=0,1 м.

Решение. Сила тяги по сцеплению при движении по плотному грунту

Сопротивление грунта резанию при толщине срезаемого слоя с=0,1 м

Сопротивление движению призмы волочения

.

Сопротивление передвижению слоя грунта в ковше

.

Сопротивление от внутреннего трения грунта в ковше

.

Вес скрепера

.

Вес грунта в ковше скрепера

.

Сопротивление движению скрепера

.

Суммарное сопротивление при наборе грунта

.

Тяговое усилие трактора Т-130 при скорости V = 3,7 км/ч = 1,05 м/с.

.

Условие движения без буксования

> > .

При невыполнении требования условия движения необходимо изменение толщины срезаемого слоя грунта и скорости движения при применении толкача при наборе грунта.

Уточнение скоростей движения скрепера на отдельных участках, км/ч: набор грунта = 3,7; груженый ход = 7,44; разгрузка ковша = 4,4; холостой ход = 8,87.

В начале набора грунта толщина срезаемого слоя может достигать 300 мм, что позволяет принять среднее значение толщины срезаемого слоя грунта С = 200 мм.

Длина участка набора грунта

.

Длина участка разгрузки ковша

.

Время набора грунта

.

Время груженого хода

.

Время разгрузки ковша

.

Время холостого хода

.

Дополнительное время, затрачиваемое на развороты и на переключение скоростей, .

Продолжительность цикла

Число циклов за 1 ч работы

.

Производительность скрепера

.