Машины для строительства, ремонта и содержания автомобильных дорог

Параллельное соединение тракторов может быть с общим отвалом, как это показано на рис. 5.9 б, или с помощью шарнирных балок, а отвалов – с помощью шарниров или гибких связей (рис. 5.9 в). Машины легко разъединяются для раздельного использования, ремонта или транспортирования. Последовательное соединение (тандемом) обеспечивает концентрацию на стандартном отвале повышенной силы тяги и эффективно при разработке прочных грунтов. Параллельное соединение увеличивает объем призмы волочения в 3...3,5 раза по сравнению с объемом одиночного бульдозера, а также позволяет на 20...40 % увеличить дальность перемещения грунта. Применять сдвоенные бульдозеры целесообразно на объектах с большим объемом работ или на увеличенных дальностях перемещения.

Бульдозеры могут оснащаться автоматическими системами управления рабочим оборудованием. Серийно выпускаемая система «Автоплан-1» автоматически изменяет положение отвала при наезде на неровности грунта, улучшая планирующую способность бульдозера, а также формирует продольный профиль земляного полотна путем стабилизации отвала под заданным углом.

5.3. Скреперы

Скрепер – землеройно-транспортная машина циклического действия, предназначенная для послойного вырезания грунта с набором его в ковш, транспортирования набранного грунта и отсыпки его слоями или в отвал с частичным уплотнением ходовыми колесами или гусеницами. Скреперы ежегодно выполняют 12...15 % всех земляных работ в народном хозяйстве. Скреперы могут разрабатывать грунты I – IV групп прочности (III и IV групп – с предварительным разрыхлением).

В дорожном строительстве скреперы используют для возведения насыпей, разработки выемок, сооружения подходов к искусственным сооружениям, вскрытия грунтовых карьеров и карьеров строительных материалов, а также для различных вспомогательных работ – планировки, зачистки, подсыпки грунта и т. п.

Главным параметром скрепера является геометрическая вместимость (объем) ковша (в м3), положенная в основу типоразмерного ряда скреперов. Типаж выпускаемых в настоящее время скре-

перов: 3; 4,5; 8 (7); 10; 15; 25 и 40 м3.

200

По способу агрегатирования с тягачом скреперы разделяются на

прицепные, полуприцепные и самоходные. Доля самоходных и по-

луприцепных скреперов в общем выпуске непрерывно увеличивается. Прицепные скреперы с ковшом вместимостью 3...25 м3 обычно агрегатируются с гусеничными тракторами (рис. 5.10), реже – с колесными. У этих машин вся нагрузка, включая массу грунта в ковше 7, передается только на колеса скрепера.

Рис. 5.10. Прицепной скрепер:

1 – трактор; 2 – сцепное устройство; 3 – ось; 4 – рама; 5 – задняя стенка, 6 – заднее колесо, 7 – ковш; 8, 9 – ножи, 10 – заслонка

Прицепные скреперы с гусеничными тракторами обладают хорошей проходимостью и могут работать во время распутицы. Благодаря высокой силе тяги эти машины могут самостоятельно заполнять ковш практически на любых видах грунтов. Однако низкие транспортные скорости тракторов (2,5...3 м/с) ограничивают область применения скреперов по дальности транспортирования грун-

та до 400...500 м.

201

Полуприцепные и самоходные скреперы выполняются на базе одноосных и двухосных тягачей с седельно-сцепным устройством, полуприцепные имеют ковш геометрической вместимостью 4,5...25 м3.

У полуприцепных скреперов (рис. 5.11) часть нагрузки от их массы через седельно-сцепное устройство 2 передается на колесный трактор 7.

Рис. 5.11. Самоходный трехосный скрепер:

1 – трактор, 2 – седельно-сцепное устройство; 3 – рама; 4 – ковш с заслонкой и задней стенкой

Самоходный скрепер (рис. 5.12) представляет собой единую машину с собственной силовой установкой для передвижения и управления скреперным оборудованием. Базовая машина таких скреперов – одноосный тягач 7 – является передней осью такого скрепера. Самоходные скреперы имеют ковш геометрической вместимостью 8...40 м3.

Самоходные скреперы отличаются меньшей проходимостью, чем прицепные, и требуют для работы более благоприятных дорожных условий. Сила тяги базовых одноосных тягачей и колесных тракторов недостаточна для самостоятельного заполнения ковша, поэтому грунт набирают с помощью трактора-толкача. Высокие транспортные скорости самоходных скреперов позволяют перевозить грунт на значительное расстояние. Так как транспортный режим составляет 80...90% времени рабочего цикла, производительность самоходных скреперов увеличивается в 2...2,5 раза.

202

4 0 2

Рис.5.13.Самоходныескреперыразличноймощности:

263-В– двухмоторныйскреперсэлеваторнойзагрузкой,N= 252 +132кВт;262-В–двухмоторныйскрепер,N= 252+132 кВт; 261-В– одномоторныйскреперсэлеваторнойзагрузкой,N= 252 кВт;260-В– одномоторныйскрепер,N=252 кВт; 161 – одномоторныйскрепер,N= 177кВт

Для улучшения тягово-сцепных качеств двухмоторный самоходный скрепер имеет дополнительный двигатель, установленный над задней осью для привода задних колес. Скрепер с принудительной «элеваторной» загрузкой вместо передней заслонки оборудован скребковым конвейером, который при наборе подхватывает срезаемый ножами грунт и заполняет им ковш. Элеваторные скреперы относятся к типу самозагружающихся и не требуют применения толкачей.

Ковш 4 скрепера (рис. 5.14) заполняется грунтом следующим образом. С помощью гидроцилиндров 5 заслонка 2 поднимается на небольшую высоту, образуя загрузочную щель между нижней кромкой и ножами 7. Ковш из транспортного положения гидроцилиндрами 1 опускается до зарезания ножей 7 в грунт. При продвижении скрепера вперед срезаемый ножами 7 пласт грунта через загрузочную щель поступает в ковш и постепенно заполняет его. Затем заслонку 2 опускают, перекрыв загрузочную щель для предотвращения высыпания грунта, а ковш поднимают в транспортное положение, при котором скрепер отвозит грунт к месту выгрузки. При разгрузке заслонку 2 полностью поднимают, и грунт выталкивается в щель, образованную поднятой заслонкой, с помощью задней стенки 5, выдвигаемой вперед гидроцилиндрами 6. Поскольку при этом скрепер продолжает перемещаться вперед, грунт из ковша высыпается по пути разгрузки определенным слоем. Толщину слоя отсыпки грунта можно регулировать, изменяя положение кромки режущих ножей 7 путем подъемаопускания ковша гидроцилиндрами 1. Такой способ разгрузки ковша, называемый принудительным, наиболее распространен. По окончании выгрузки грунта заслонка и задняя стенка возвращаются в прежнееположение, и скрепер направляется к местунабора грунта – забою.

Рис. 5.14. Схема работы скрепера:

а – транспортное положение; б – набор, в – разгрузка; 1, 3, 6 – гидроцилиндры; 2 – заслонка; 4 – ковш; 5 – задняя стенка; 7 – нож

205

В табл. 5.5, 5.6 представлены технические характеристики самоходных и прицепных скреперов.

Таблица 5.5

Технические характеристики самоходных скреперов

206

Техническая производительность скрепера (в м3/ч)

Пт 3600VKн(ТцKр) ,

где V – геометрическая вместимость ковша скрепера, м3;

Тц – продолжительность цикла, с;

Kн – коэффициент наполнения ковша грунтом, Kн = 0,8…1,2;

Kр – коэффициент разрыхления грунта, Kр = 1,2…1,35.

Рабочий цикл скрепера состоит из последовательно повторяющихся операций: резания грунта, наполнения ковша, перемещения груженого скрепера к месту разгрузки, разгрузки ковша с укладкой грунта, возвращения в забой. Перечисленные операции производятся при непрерывном поступательном движении самого скрепера.

Скорость движения скрепера при наборе грунта обычно не превышает 2,5...3,5 км/ч. Длина пути набора составляет 20...50 м. Большие значения относятся к прочным тяжелым грунтам, при копании которых стружка имеет меньшую толщину. Скорость разгрузки находится в пределах 4...8 км/ч. В реальных условиях эксплуатации скорости движения груженого и порожнего скрепера обычно не превышают 6...8 км/ч для прицепных скреперов и 30...35 км/ч для полуприцепных и самоходных. Существенная разница в транспортных скоростях прицепных и самоходных скреперов приводит к тому, что производительность прицепных скреперов значительно меньше, чем самоходных, при одних и тех же дальностях транспортирования. Падение производительности с увеличением расстояния транспортирования связано с увеличением продолжительности цикла.

Время набора для скреперов с обычной загрузкой при использовании толкача составляет 40...50 с, для скреперов с элеваторной загрузкой – 60...80 с, для автосцепки – 50...70 с на каждую машину. Время разгрузки для скреперов всех типов равно 10...20 с. Наибольшие затраты времени приходятся на транспортирование груженого и порожнего скрепера. Для самоходных и полуприцепных скреперов это время составляет в среднем 70...90 % общего времени цикла, поэтому основой достижения высокой производительности этих скреперов являются высокие скорости передвижения, которые обеспечиваются устройством транспортных путей и поддержанием их в надежном состоянии.

207

Каждый тип скреперов имеет свои рациональные области применения, которые определяются, в основном, дальностью транспортирования грунта и коэффициентом общего сопротивления движению.

Прицепные скреперы в агрегате с гусеничными тракторами (имеющие высокие тягово-сцепные характеристики, низкие транспортные скорости – 10...15 км/ч) целесообразны при транспортировании грунта по бездорожью на расстояние до 300 м для машин малой вместимости ковша и до 800 м – для более мощных машин. В особо тяжелых дорожных условиях дальность транспортирования может быть увеличена до 1200 м. При дальности транспортирования грунта менее 100 м выгоднее применять более простые и дешевые бульдозеры. Самоходные и полуприцепные скреперы с высокими транспортными скоростями выгодно применять при перевозке грунта на расстояния от 500...800 м до 3...5 км. При расстояниях свыше 3...5 км рентабельнее применять автосамосвалы или специализированные землевозы с загрузкой экскаватором или погрузчиком. Двухмоторные скреперы применяются для работы в тяжелых условиях эксплуатации, а также на рассредоточенных объектах с небольшими объемами работ, где нерентабельно создавать развитую систему улучшенных транспортных путей. Скреперы с элеваторной загрузкой экономичны и эффективны при транспортировании грунта до 900 м, а также на объектах с малыми и средними объемами работ, благодаря возможности работать без толкачей. Наиболее благоприятными грунтами для разработки скреперами являются нормально влажные (8...12 %) грунты I – II групп прочности. На сухих малосвязных грунтах происходит неполное заполнение ковша скрепера, так как вырезаемая стружка не обладает достаточной прочностью и рассыпается при проталкивании ее в ковш. При работе на чрезмерно влажных грунтах (более 20 %) ковш разгружается не полностью в результате налипания грунта на его стенки; при влажности более 25 % происходит полная пробуксовка движителей.

Отдельные каменные включения не препятствуют разработке грунта скреперами. Скреперы с ковшом вместимостью 3...4,5 м3 разрабатывают грунт с камнями размером до 0,3...0,4 м, скреперы с ковшом вместимостью 6...25 м3 могут вместе с грунтом захватывать и выгружать камни размером до 0,6...0,8 м.

Самоходный скрепер могилевского автомобильного завода МоАЗ-6014 представлен на рис. 5.15.

208

Рис.

5.15.

Скр

епер само- ход ный Мо АЗ6014

:

а – схе ма; б – общий вид

С

амо

ход

ны

й

скр

епе

р МоАЗ-6014 предназначен для послойной разработки грунтов I-II категорий и разрыхленных грунтов III-IV категорий, их транспортировки и отсыпки слоя заданной толщины. Для увеличения производительности набор грунта скрепером производится с помощью трактора-толкача или бульдозера. Допускается загрузка экскавато-

209