книги из ГПНТБ / Смирнов, В. И. Строительные машины учебник

Осваиваемые промышленностью подобные бульдозеры на базе крлесных тягачей мощностью до 300 кет имеют большие транспорт­ ные скорости и ресурс ходовой части.

При расчете бульдозеров исходят из того, что отвал при любом значении угла захвата должен перекрывать габаритную ширину ходовой тележки не менее чем на 20—30 см с каждой стороны.

Для определения усилий, создаваемых бульдозером во время работы, рассматривают четыре расчетные положения.

внедрения ножа отвала в грунт расчетной группы при заданных размерах отвала и степени его затупления.

Проверка производится по формулам (12-18) —(12-21) при Рр =0. Сила Рзг определяется: для бульдозеров с канатно­

блочным управлением из уравнения У)УИл= 0 , с гидравлическим — из ^jAfo =0. В последнем случае усилие в цилиндрах 6 должно обеспечить поворот тягача относительно точки 0 (рис. 13-6).

Второе расчетное положение — копание стружки максимальной толщины с реализацией всего толкающего усилия базовой маши-

240

ны Р т. В соответствии с (12-1) и ( 1 2 -6 )

Третье расчетное положение — перемещение полной призмы во­ лочения. При выполнении этой операции происходит срезание неко­ торой минимальной стружки толщиной Amln.

Уравнение тягового баланса будет иметь вид

Четвертое расчетное положение — подъем отвала, перед кото­ рым находится полная призма волочения. При этом происходит срез грунта по вертикальной плоскости и подъем левой части призмы волочения.

К— коэффициент использования машины по времени, для бульдозеров Кпм =0,9;

Т — продолжительность цикла, определяемая как

При планировочных и профилировочных работах производи­ тельность за один проход определяется по формуле (13-1) при г»!, =0,5—1,5 м/сёк.

Скреперы

Скреперы предназначены для послойной разработки грунтов I—III групп и транспортировки его на значительное расстояние. Оптимальное расстояние транспортировки /т определяется типом скрепера и условиями производства работ; величина -т состав­ ляет 100—600 м для скреперов, работающих с гусеничными трак­ торами, и достигает 5 км для пневмоколесных скреперов большой емкости.

Рис. 13-9. Полуприцепной скрепер на базе одноосного тягача

Основными частями полуприцепного (к одноосному тягачу /) скрепера (рис. 13-9) являются ковш 8 с рамой 16, тяговая рама 6 , сцепное устройство 3, передняя заслонка 7, задняя стенка 10, ведо­ мый мост И, буфер 13, система управления с гидроцилиндрами механизма поворота тягача 4, подъема ковша 5, передней заслон­ ки 9, выдвижения задней стенки 12.

Скреперы являются машинами периодического действия. Их рабочий процесс состоит из четырех основных операций: копание грунта, его транспортирование, разгрузка грунта и обратный ход.

При копании под действием соответствующих цилиндров перед­ няя заслонка, вращаясь относительно шарниров А, поднимается, а ковш, поворачиваясь относительно оси задних колес, опускается. Его нож 14 под действием веса скрепера и тягового усилия вре­ зается в грунт, который наползает в ковш. Нож обычно делается ступенчатым или криволинейным с выступающей вперед и вниз средней частью, что облегчает его внедрение в грунт. Подрезание боковых поверхностей стружки осуществляется вертикальными но­ жами 15.

По мере заполнения ковша передняя заслонка прикрывается, между нею и ножом остается щель, через которую грунт «проры­ вается» в ковш, обеспечивая заполнение его с «шапкой». Объем

242

«шапки» достигает 25% от геометрической емкости ковша. После заполнения ковша передняя заслонка закрывается, ковш подни­ мается и производится транспортирование грунта.

Разгрузка грунта осуществляется открытием передней заслонки и выдвижением задней стенки. Для распределения выгружаемого ‘грунта слоем заданной толщины ковш устанавливается на требуе­ мой высоте.

Классифицируются скреперы по ряду основных признаков.

По г л а в н о м у п а р а м е т р у — геометрической емкости ков­

образно использовать при значительных объемах работ, характер­ ных для аэродромного и гидротехнического строительства.

По с п о с о б а м с о е д и н е н и я с т я г а ч о м и с о з д а н и я т я г о в о г о у с и л и я скреперы различаются на прицепные, полуприцепные и самоходные. Прицепные машины (рис. 13-5,6, 13-10 и 13-11), обычно двухосные, буксируемые гусеничным трактором, не передают на тягач вертикальных нагрузок. Полуприцепные, или седельные, скреперы (рис. 13-9) работают в сцепе с одноосными или двухосными тягачами и передают на них часть своего веса. У самоходных скреперов движитель и рабочее оборудование пред­ ставляют собой единую конструкцию.

Преимуществом полуприцепных и самоходных пневмоколесных скреперов, получающих все более широкое распространение, яв­ ляются их высокие маневренность и транспортная скорость, дости­ гающая 45 км/ч. Самоходные скреперы со всеми ведущими коле­ сами обладают хорошими тяговыми качествами. У прицепных и полуприцепных скреперов вертикальная нагрузка на движитель или ведущие колеса 2 (рис. 13-9) тягача меньше, чем у самоход­ ных, и на заключительном этапе копания грунта им, как правило, не хватает тягового усилия и требуется применение толкача.

боковые стенки ковша соединены неподвижно, разгрузка осущест­ вляется поворотом (опрокидыванием) ковша. Такие скреперы наи­ более просты по конструкции.

У скреперов с полупринудительной разгрузкой (рис. 13-10) днище 5 и задняя стенка 4, выполненные заодно, с помощью пла­ нок 2 и 6 соединены с шарнирами В, закрепленными на боковых стенках ковша 1. Разгрузка осуществляется за счет поворота дни­ ща и задней стенки относительно шарниров В. При этом грунт выгружается через переднюю часть ковша (передняя заслонка при этом поднята) и через окно между подножевой плитой 7 и днищем.

У скреперов с принудительной разгрузкой (рис. 13-9 и 13-11) выгрузка грунта происходит при открытой передней заслонке за счет выдвижения задней стенки 7 (рис. 13-11) вперед. Конструктив­ ное исполнение таких скреперов наиболее сложное. Однако они

обеспечивают наиболее полное освобождение ковша при работе в липких грунтах. В этом отношении полупринудительная разгруз­ ка занимает среди рассмотренных способов промежуточное поло­ жение.

системами управления (рис. 13-10).

Гидравлическая система обеспечивает силовое заглубление но­ жа в грунт, вплоть до отрыва задних колес от грунта. (Достиже­ ние такого положения можно проанализировать на рис. 13-9 при подаче масла в верхнюю бесштоковую полость цилиндров 5.)

Рис. 13-11. Схема прицепного скрепера с элеваторной загрузкой

Тракторы 12 скреперов с канатно-блочным управлением (см. рис. 13-10) имеют тракторные двухбарабанные лебедки 13, 14, установленные на заднем мосту..

Правый барабан 14 обычно приводит в действие механизм подъема ковша, который включает полиспаст, неподвижные бло­

244

ки 17 которого установлены на тяговой раме 10, а подвижные 16 — на раме 18 ковша. При натягивании каната блоки 16 и ковш под­ нимаются, поворачиваясь относительно оси задних колес. Опуска­ ние ковша происходит при растормаживании барабана.

На левый барабан 13 лебедки запасован канат, образующий полиспаст 2 0 подъема передней заслонки 8 (осуществляется пово­ ротом ее рычагов 19 относительно шарниров Б) и полиспаст опро­ кидывания днища. Последний полиспаст имеет два подвижных бло­ ка, которые при натягивании каната лебедкой сближаются и тянут канаты 21, вызывающие опрокидывание днища. Кратность по­ лиспастов передней заслонки и днища обеспечивает предваритель­ ный подъем заслонки.

Для облегчения управления заслонкой при копании грунта от блоков 17 к ней идет канат 9. Длина его отрегулирована так, что при опускании ножа на грунт заслонка автоматически откры­ вается. Направление канатов на барабаны лебедки и блоки 15 обес­ печивается двумя парами вертикальных роликов И, между кото­ рыми проходят канаты; блоки 15 к своим кронштейнам крепятся

спомощью вертикальных шарниров (флюгерные блоки).

Внастоящее время преимущественное распространение имеют скреперы с заполнением ковша, осуществляемым за счет создания реакции (напора) грунта, на что расходуется значительная часть тягового усилия машины. Для заполнения всего объема ковша и особенно для формирования «шапки» такие скреперы подталки­ ваются толкачами, представляющими собой тягачи со специальным отвалом, которым они упираются в буфер скрепера 3.

Впоследнее время освоен выпуск скреперов с элеваторной за­

грузкой (рис. 13-11), значительно снижающих расход мощности на заполнение ковша. У этих машин грунт, наползающий на нож 8 , подхватывается скребковым элеватором 5, обеспечивая интенсив­ ную и полную загрузку ковша без применения дополнительного толкача. Привод элеватора осуществляется от вала отбора мощ­ ности тягача 1 через редукторы 2, 4, 6 и карданные валы 3 или от отдельного двигателя, установленного на раме элеватора.

Наиболее общая схема сопротивлений, преодолеваемых скрепе­ ром, имеет место при копании. При этой операции уравнение тягового баланса записывается следующим образом:

— для прицепных и полуприцепных машин

245

В начале копания сопротивления Рпр и А,а„ близки к нулю и скрепер срезает стружку наибольшей толщины. Ее среднее зна­ чение в соответствии с формулой (12-7) для прицепных и полуприцепных скреперов с учетом ступенчатой или криволинейной формы ножа составляет

(для самоходных скреперов вместоРт подставляется значение Ро). При транспортировке грунта на машины действуют только со­ противления движению колес Ркол.с, что дает возможность выпол­ нить эту операцию на повышенных скоростях. При скоростях дви­ жения свыше 30 км/ч необходимо учитывать сопротивление воз­

духа Р вз.

Производительность скреперов определяется по формуле (13-7), в которой V — объем ковша с «шапкой» в ж3, а коэффициент Кп равен 1 .

Автогрейдеры

Автогрейдеры (рис. 13-5, в) являются самоходными машинами, предназначенными для производства планировочных и профили­ ровочных работ в грунтах I—III групп. Эти машины также исполь­ зуются для устройства и очистки кюветов, рыхления плотных грун­ тов, смешивания материалов на дороге, расчистки дорог и площа­ док от снега, дегазации и дезактивации местности. Средние и тя­ желые автогрейдеры, кроме того, применяются для разработки и перемещения грунта.

Основными частями автогрейдеров (рис. 13-12) являются основ­ ная рама 1 2 , основное рабочее оборудование, дополнительное ра­ бочее оборудование: кирковщик 6 и бульдозер 23, ходовая часть, двигатель 13, кабина 14, силовая передача, системы управления

иавтоматики.

Автогрейдеры классифицируются по ряду основных признаков. По главном у парам етру — массе и связанной с пей мощности

двигателя — автогрейдеры делятся на три типа: легкие — вес 90 кн, мощность двигателя 65—90 кет; средние— 130 кн, 95—130 кет;

тяжелые— 190 кн, 140—195 кет.

По колесной схеме — например, 1X2X3, в которой первая циф­

ра обозначает число осей с управляемыми колесами, вторая — чис­ ло осей с ведущими колесами, третья — общее число осей. Рост числа ведущих осей улучшает сцепные качества автогрейдеров, а увеличение осей с управляемыми колесами снижает радиус пово­

По ти п у управления автогрейдеры подразделяются на машины

смеханическим (рис. 13-5,в), гидравлическим (рис. 13-12) и элек­

246

трическим управлением. Преимущественное распространение полу­ чила гидравлическая система, обеспечивающая компактность и точ­ ность установки рабочих органов, а также удобное подведение значительной мощности к исполнительным органам.

Рис. 13-12. Схема устройства автогрейдера с гидравлической системой управления

В состав основного рабочего оборудования входят отвал 3 с но­ жом, поворотный круг 2 и тяговая рама 1. Соединение элементов рабочего оборудования между собой и его подвеска к основной ра­ ме позволяют в широких пределах изменять углы установки и по­ ложение отвала, приспосабливать к видам и условиям производ­ ства работ. За счет перестановки гребенок 5, осуществляемой вручную, изменяется угол резания отвала б (рис. 13-12). Для раз­ работки плотных грунтов 6 = 0,52-^0,70 рад, для перемещения 6 = 0,70^-0,87 рад, для перемешивания материалов б= 0,87-:-1,57 рад.

Выдвижением отвала по направляющим кронштейнов вправо или влево от оси движения обеспечиваются благоприятные усло­

с механическим управлением — вручную. Для изменения направле­ ния выноса производится перестановка крепления штока к отвалу.

Вращением поворотного круга относительно тяговой рамы из­ меняется угол захвата отвала <рзх ( ? 3х = 0 2 я рад), что дает воз­ можность работать отвалом при переднем и заднем ходе машины.' Передним концом тяговая рама соединена с основной рамой универсальным (шаровым) шарниром и подвешена к ней на двух штоках гидроцилиндров 17 подъема отвала. Гидроцилиндр 7 вы­ носа отвала в сторону расположен в плоскости, близкой к гори­

247

зонтальной. Несимметричным включением цилиндров 17 обеспечи­ вается изменение угла зарезания отвала т, а симметричным — его подъем и опускание. Для.изменения направления выноса произ­ водится перестановка крепления штока цилиндра 7 на тяговой раме.

Рабочие процессы автогрейдеров и бульдозеров во многом сходны. Основное отличие состоит в том, что первые обеспечивают более высокую точность планировочных и профилировочных работ.

К дополнительному рабочему оборудованию автогрейдеров от­ носятся уширители, откосники, зубья кирковщика, кирковщик (рых­ литель), бульдозерное и снегоочистительное оборудование.

Уширители и откосники имеют такое же сечение, как и отвал, и крепятся сбоку отвала. Уширитель является продолжением отва­ ла и увеличивает его ширину захвата. Откосники крепятся к от­ валу под углом вверх или вниз, что дает возможность одновре­ менно обрабатывать две поверхности кюветов, насыпей или вые­ мок. Имеются откосники, с помощью которых устраиваются кюве­

Зубья кирковщика 6 (рис. 13-Г2) шарнирно на кронштейнах 4 крепятся с тыльной стороны отвала.

В поднятом положении они фиксируются пальцами. Рыхление грунта производится при обратном ходе машины; для работы при переднем ходе отвал нужно развернуть на я рад.

11а большинстве моделей автогрейдеров кирковщик представ­ ляет собой отдельный рабочий орган, состоящий из балки, в гнез­ дах которой крепятся зубья (кирки) с наплавленными износостой­ кими сплавами рабочими поверхностями или со съемными нако­ нечниками. Количество зубьев можно изменять и устанавливать их в гнездах на различной высоте, что облегчает выдерживание за­ данной глубины рыхления. Балка кирковщика с помощью толкаю­ щей рамы или тяг и исполнительных элементов системы управле­ ния подвешивается к основной раме. Подвеска регулирует угол резания зубьев.

Кирковщик может располагаться перед передним мостом, между передним мостом и отвалом, а также между отвалом и задним мостом. Первая схема является более предпочтительной, так как обеспечивает свободу разворота отвала и удобную смену кирковщика на бульдозерное 23 (рис. 13-12) или снегоочиститель­ ное оборудование. В то же время расположение кирковщика за отвалом, вблизи центра тяжести машины обеспечивает создание на зубьях наибольшего усилия внедрения.

раму. Соединение отвала с рамой осуществляется через два пру­ жинных амортизатора, предохраняющих оборудование от перегру­ зок. Во время работы отвал опирается на две регулируемых по высоте лыжи.

248

Основная рама имеет трехточечное опирание шарнирно на передний мост и неподвижно — на задний. Это обеспечивает возможность движения передних и задних колес по местности с различным поперечным уклоном. Жесткая подвеска колес обеспечивает передачу значительных тяговых усилий и точность выполнения работ, но ограничивает максимальные транспортные скорости в пределах 27—44 км/ч.

Ходовая часть, выполненная по наиболее распространенной ко­

и левого балансиров 11.

Конструкция переднего моста за счет поворота цапф колес во­ круг вертикальных шарниров, производимого с помощью пере­ дачи 16, 21 и цилиндра 26, позволяет осуществить поворот авто­ грейдера. Цапфы с балкой моста соединены продольными гори­

уменьшается радиус поворота машины. При работе на косогорах передние колеса устанавливаются вертикально, чем повышается их устойчивость к сползанию.

Задние колеса (рис. 13-12) попарно соединены балансирами. Задний мост шарнирно соединен с балансирами. Такая схема обес­ печивает постоянный контакт всех колес с грунтом при движении по неровной поверхности. Задние колеса всех автогрейдеров имеют колодочные или дисковые гидравлические или пневматические тор­ моза. В целях приспособления колес к различным дорожным усло­ виям на большинстве типов автогрейдеров устанавливаются уст­ ройства для регулирования давления в шинах.

В качестве силовой установки для автогрейдеров применяются дизельные двигатели, наиболее полно соответствующие режимам работы и удовлетворяющие требованиям экономичности.

Среднее значение скорости при работе в расчетных условиях составляет около 4 км/ч и определяется реакцией машиниста на из­ менение ситуации.

С целью увеличения приспособляемости к условиям производ­

Для редуктора заднего моста характерным является отсутствие дифференциала, что благоприятно сказывается на сцепных качест­ вах автогрейдеров, однако вызывает повышенный износ шин при поворотах и затрудняет их.

Система управления автогрейдером включает рулевое управле­ ние, механизмы управления двигателем, силовой передачей, тормо­ зами, наклоном колес и рабочими органами.

По типу последних механизмов получает наименование вся система управления.

24»