4.3 Производительность скрепера

Эксплуатационная производительность скрепера, м³/ч:

П_э = 3600∙V_к∙К_н∙К_в/(Т_ц∙К_р), (4.14)

где V_к – вместимость ковша, м³;

К_н – коэффициент наполнения ковша, (К_н = 0,9÷1,2 в зависимости от группы грунта);

К_в – коэффициент использования скрепера по времени, (К_в = 0,8÷0,9);

К_р – коэффициент разрыхления грунта, (табл.);

Т_ц – продолжительность рабочего цикла, с:

Т_ц = t_к + t_п.г + t_р + t_п.п + t_р.п = l₁/v₁ + l₂/v₂+ l₃/v₃ + l₄/v₄ + t_р.п, (4.15)

где t_к – время копания, с;

t_п.г – время перемещения загруженного скрепера, с;

t_р – время разгрузки скрепера, с;

t_п.п – время обратного перемещения скрепера с порожним ковшом, с;

t_р.п ≈ 60 с – время на развороты и переключение скоростей;

l₁, l₂, l₃, l₄ – длина пути скрепера на соответствующих операциях, м;

v₁, v₂, v₃, v₄ – средние скорости движения скрепера на соответствующих операциях, м/с:

v₁ – набор грунта, движение вперед, первая передача;

v₂ – груженный ход, движение вперед, пятая передача;

v₃ – разгрузка ковша, движение вперед, вторая передача;

v₄ – холостой ход, движение назад, шестая передача;

Длина пути загрузки (копания) скрепера, м:

l₁ = V_к∙К_н∙К_п/(К_с∙К_р∙S_c), (4.16)

где К_п – коэффициент, учитывающий потери грунта при образовании призмы волочения и боковых валиков, (К_п = 1,2÷1,5);

К_с – коэффициент, учитывающий неравномерность толщины стружки на длине пути копания, (К_с = 0,7);

S_c = В·h – площадь проекции стружки на плоскость, перпендикулярную к движению, м².

Длина пути разгрузки скрепера, м:

l₃ = V_к∙К_н/(h_отс∙B), (4.17)

где h_отс – средняя толщина отсыпаемого слоя грунта, м;

B – ширина отсыпки, равная ширине ковша, м.

По опытным данным:

V_к = 3; 6…8; 10; 15 м³.

l₁ = 15÷25; 20÷50; 30÷60; 35÷70 м.

l₃ = 4÷8; 6÷15; 9÷23; 12÷24 м.

Длина пути обратного перемещения скрепера с порожним ковшом, м:

l₄ = l₁ + l₂ + l₃.

Контрольные вопросы

1. Перечислите преимущества и недостатки скреперов с элеваторной загрузкой по сравнению с самоходными скреперами.

2. Перечислите направления совершенствования скреперов.

3. В чем заключается конструкционное отличие прицепного от полуприцепного скрепера.

4. Расскажите принцип работы и конструкцию системы «Копир-Стабилоплан».

Исходные данные к тяговому расчету скрепера. Таблица 4.1.

Вариант	Трактор	Грунт	Vк, м3	В, м	αу, град	Кв	h, м	Н, м	hотс, м	φг, град	η	Кн	Кп	l2, м	± i	tр.п, с
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
1	ДЭТ-250	Суглинок	10	3,5	8	0,9	0,2	1,8	1,25h	39	0,82	0,9	1,3	400	+	60
2	Т-500	Супесь	25	3,6	9	0,8	0,22	1,9	–//–	38	0,84	0,8	1,4	350	-	50
3	Т-130	Песок	8	2,8	5	0,85	0,12	1,5	–//–	35	0,85	0,9	1,2	320	+	54
4	Т-180	Глина	10	3,0	6	0,84	0,15	1,6	–//–	42	0,86	1,05	1,3	280	-	58
5	Т-330	Суглинок	15	3,3	7	0,87	0,2	2,1	–//–	43	0,8	1,1	1,4	360	+	56
6	Т-4А	Супесь	5	2,4	4	0,86	0,12	1,4	–//–	38	0,82	1,2	1,5	420	-	55
7	ДЭТ-250	Песок	15	3,5	6	0,88	0,21	1,8	–//–	34	0,84	1,08	1,35	370	+	52
8	Т-150	Глина	8	2,8	5	0,89	0,12	1,5	–//–	42	0,81	0,9	1,2	270	-	54
9	Т-500	Суглинок	25	3,6	10	0,82	0,22	1,9	–//–	43	0,86	0,8	1,3	290	+	56
10	Т-180	Супесь	10	3,1	8	0,81	0,15	1,7	–//–	40	0,87	1,04	1,4	300	-	58
11	Т-150	Песок	8	2,9	6	0,85	0,13	1,5	–//–	36	0,83	1,08	1,25	340	+	59
12	Т-130	Глина	6	2,7	5	0,87	0,12	1,45	–//–	43	0,85	1,1	1,32	360	-	50
13	Т-4А	Суглинок	5	2,4	8	0,84	0,14	1,35	–//–	44	0,82	1,2	1,48	420	+	52
14	ДЭТ-250	Супесь	15	3,5	7	0,86	0,19	2,0	–//–	42	0,84	1,07	1,31	340	-	54
15	Т-130	Песок	8	2,8	9	0,88	0,12	1,5	–//–	35	0,84	1,05	1,34	290	+	55
16	Т-180	Глина	10	3,0	6	0,85	0,15	1,9	–//–	44	0,85	1,1	1,4	310	-	57
17	Т-330	Суглинок	15	3,3	9	0,88	0,18	1,75	–//–	42	0,87	1,2	1,45	440	+	59
18	Т-150	Супесь	10	2,8	5	0,85	0,13	1,6	–//–	45	0,88	1,2	1,38	450	-	62
19	Т-500	Песок	25	3,8	10	0,9	0,22	2,2	–//–	36	0,84	1,07	1,3	470	+	60
20	Т-130	Глина	8	2,7	6	0,8	0,12	1,5	–//–	45	0,85	0,9	1,2	420	-	57
21	Т-180	Суглинок	10	3,2	7	0,84	0,15	1,9	–//–	42	0,86	1,0	1,4	460	+	59
22	Т-330	Супесь	15	3,3	9	0,87	0,2	2,3	–//–	38	0,85	1,1	1,5	390	-	56
23	Т-150	Песок	8	2,9	8	0,86	0,14	1,6	–//–	34	0,87	1,08	1,2	400	+	60
24	Т-500	Глина	20	3,6	7	0,85	0,2	2,4	–//–	46	0,86	1,09	1,2	410	-	58
25	Т-180	Супесь	10	3,2	6	0,9	0,15	2,0	–//–	45	0,84	1,1	1,4	450	+	56

Значения удельных сопротивлений грунта резанию и копанию, МПа. Таблица 4.2.

Наименование грунта	Категория	Объемная масса в плотном теле, кг/м3	Коэффициент разрыхления	Удельное сопротивление грунта резанию
				нож бульдозера	нож скрепера
Песок рыхлый, сухой	I	1200...1600	1,05...1,1	0,01...0,03	0,02...0,04
Песок влажный, супесь, суглинок разрыхленный	I	1400...1800	1,1. ..1,2	0,02...0,04	0,05...0,1
Суглинок, средний и мелкий гра- вий, легкая глина	II	1500...1800	1,15...1,25	0,06...0,08	0,09...0,18
Глина, плотный суглинок	III	1600...1900	1,2...1,3	0,1...0,16	0,16...0,3
Тяжелая глина, сланцы, суглинок со щебнем, гравием	IV	1900...2000	1,25...1,3	0,15…0,25	0,3... 0,4
Сцементировавшийся строитель- ный мусор, взорванная скальная порода	V	1900...2200	1,3...1,4	0,2…0,4	—

Продолжение табл. 4.2

Наименование грунта	Категория	Удельное сопротивление грунта резанию		Удельное сопротивление грунта копанию
				прямая и обратная лопата-	драглайн	многоковшовые экскаваторы
		Стойка кабелеукладчика	Режущие части периметров ковша			поперечного копания	продольного копания
Песок рыхлый, сухой	I	0,2...0,4	0,01...0,03	0,02...0,03	0,03...0,05	0,03...0,06	0,06...0,16
Песок влажный, супесь, суглинок разрыхленный	I	0,3...0,9	0,02...0,05	0,03...0,07	0,06...0,12	0,0...0,1	0,1...0,18
Суглинок, средний и мелкий гравий, легкая глина	11	1,7..1	0,06...0,1	0,09...0,18	0,1...0,2	0,12...0,18	0,1.6... 0,26
Глина, плотный суглинок	III	1,1...1,6	0,1...0,18	0,12...0,25	0,16...0,3	0,18...0,24	0,26...0,3
Тяжелая глина, сланцы, суглинок со щебнем, гравием	IV	1,7...3	0,16..,0,36	0,25...0,4	0,3...0,5	0,24...0,3	0,3...0,4
Сцементировавшийся строительный мусор, взорванная скальная порода	V	—	0,19...0,4	0,3...0,48	0,32...0,56	—	—

Показатели	Обзначение	Грунт
		болотно- торфяный	песок	супесь	суглинок	тяжелый суглинок	глина	тяжелая глина
Коэффициент разрыхления	kp	1,2 – 1,3	1,08 – 1,17	1,1 – 1,2	1,14 – 1,28	1,24 – 1,32	1,24 – 1,3	1,26 – 1,32
Показатель плотномера ДОРНИИ (при естественной влажности грунта)	Cуд	1 – 5	1 – 4	3 – 12	5 – 10	9 – 18	14 – 19	18 – 24
Плотность, кг/м3	ρ	600 – 1200	1500 – 1700	1500 – 1900	1600-1750	1750 -1900	1800 -1900	1900 -2000
Группа грунта по ГОСТ 9693 – 67	–	1 – 2	1	1 – 2 – 3	2 – 3	3 – 4	3 – 4	4
Удельный вес грунта в естественном состоянии, Н/м3	γг	5870- 11700	14700 – 16700	14700-18600	15700-17100	17100-1800	17600-18600	18600-19600
Коэффициент трения грунта по грунту	fг	0,9 – 1,0	0,4 – 0,7	0,4 – 0,7	0,7 – 0,8	0,7 – 0,8	0,8 – 1,0	0,8 – 1,0
Коэффициент трения грунта по металлу	f	0,1 – 0,5	0,4 – 0,5	0, 4 – 0,5	0,5 – 0,6	0,5 – 0,6	0,6 – 0,7	0,6 – 0,7

Основные свойства грунтов. Таблица 4.3.

Среднее значение коэффициентов сопротивления движению и сцепления. Таблица 4.4.

Грунт	Коэффициент сопротивления передвижению ω			Коэффициент сцепления φсц
	Гусеничные машины	Колесные машины	лыжи	Гусеничные машины	Колесные машины
Торфяное болото	0,1 - 0,3	0,2 - 0,3	0,7 - 0,9	0,15 - 0,9	0,1 - 0,6
Песок	0,1 - 0,15	0,16 - 0,2	0,4 - 0,6	0,4 - 0,5	0,3 - 0,4
Супесь	0,07 - 0,12	0,04 - 0,18	0,4 - 0,6	0,60 - 1	0,4 - 0,7
Суглинок	0,08 - 0,15	0,12 - 0,2	0,4 - 0,7	0,70 - 0,8	0,5 - 0,7
Суглинок тяжелый	0,07 - 0,15	0,03 - 0,2	0,4 - 0,7	0,9 - 1	0,7 - 0,8
Стерня	0,08 - 0,09	0,07 - 0,1	---	0,7 - 0,9	0,6 - 0,7
Луг влажный скошенный	0,07 - 0,08	0,09 - 0,1	---	0,8 - 0,9	0,6 - 0,7
Свежепопаханное поле	0,1 - 0,12	0,17 - 0,18	---	0,6 - 0,8	0,4 - 0,5

Основные параметры гусеничных тракторов. Таблица 4.5.

Показатель	ДТ-75	Т-75	Т-4А	Т-100М	Т-130
Марка двигателя	СМД-14	Д-75	А-01М	Д-10	Д-160
Мощность двигателя, кВт	55	55	100	74	118
Тяговый класс, (т)	3	3	4	10	10
Скорость движения, км/ч:
Вперед назад	5; 5,58; 6,21; 6,9; 7,67 3,42...4,28	2,14...10,6 1,76...5,86	3,47; 4,03; 4,66; 5,2; 6,35; 7,37; 8,53; 9,52 4,69; 5,47; 6,34; 7,04	2,36; 3,78; 4,51; 6,45; 10,15 2,79; 4,46; 5,34; 7,61;	3,7; 4,4; 5.13; 6,1; 7,44; 8,87; 10,27; 12,2 3,56; 4,96; 7,14; 9,9
Габариты, мм: длина	3075	3600	4475	4313	4390
ширина	1740	1840	1952	2460	2475
высота	2273	2300	2568	3059	3080
Масса трактора, т	5,26	5,9	8	12,1	14

Продолжение табл. 4.5

Показатель	Т-180	ДЭТ-250	Т-220	Т-330	Т-500
Марка двигателя	Д-180	В-ЗОВ	ДВ-220	8ДБТ-330	12ДВТ-500
Мощность двигателя, кВт	130	220	160	240	370
Тяговой класс, (т)	15	25	15	25	35
Скорость движения, км/ч: вперед назад	2,86; 5,06; 6,9; 9,46; 13,09 3,21...8,19	Рабочая 2,3...15; транспортная 3,5...24,5 То же	0...17.6 0...14,6	0...16,4 0...13,7	0...16,2 0...13.5
Габариты, мм: длина	5800	6236	5180	5515	7870
Ширина	2740	3160	2795	2950	50
Высота	2800	3180	3020	3130	3385
Масса трактора, т	14,35	25	17	25	35

Техническая характеристика гусеничных тракторов. Таблица 4.6.

Марка трактора	Т-4А	Т-150	ДТ-75	ДТ75Р	ДТ-75Х	ДТ-75Б	ДТ-75М	ДТ-75МУ	ДТ-75МХ
Тяговый класс	4	3	-	3	-	3	3	3	3
Длина, мм	4217	4270	---	4675	---	4614	4673	4673	4673
Ширина, мм	1952	1830	---	1470	---	2240	1740	1740	1740
Высота, мм	2571	2462	---	2333	---	2333	2333	2333	2333
Масса трактора, кг - конструктивная -эксплутационная	8000 8420	6800 7200	6280 6670	6280 6670	6300 6690	7130 7480	6390 6780	6330 6980	6230 6360
Удельное давление, МПа	0,04	0,047	0,048	0,048	0,048	0,028	0,0183	0,0197	0,017
Продольная база, мм	1800	1800	---	1612	---	2363	1216	1216	1216
Колея, мм	1384	1435	---	1330	---	1570	1330	1330	1300
Дорожный просвет, мм	333	300	---	326	---	326	326	326	326
Ширина гусеницы; шаг звена, мм	420;176	590;170	---	390;170	---	670; 180	390;170	390;170	390;170
Радиус окружности ведомой звездочки, мм	372,5	345	360	360	360	300	360	360	360
Скорость движения на разных передачах, км/ч 1 2 3 4 5 6 7 8	3,47 50* 4,03 50* 4,66 50* 5,20 49,6* 6,37 41,6* 7,37 34,9* 8,53 29,2* 9,52 25,5*	7,65 42,5 8,62 37,0 9,72 32,2 10,62 29,1 11,44 26,6 12,91 23,1 14,54 20,0 15,89 17,80	5,45 29,8* 6,08 26,2* 6,77 23,0* 7,52 20,2* 8,37 17,1* 9,31 14,9* 11,49 11,1	5,15 29,8* 5,74 26,2* 6,39 23,0* 7,10 10,2* 7,9 17,1* 8,8 14,90* 10,85 11,1*	5,45 29,8* 6,08 26,2* 6,77 23,0* 7,52 20,2* 8,37 17,1* 9,31 14,9* 11,49 11,1		5,3 33,40* 5,91 31,20* 6,58 27,50* 7,31 24,30* 8,16 20,70* 9,05 18,20* 11,18 13,30*
Координаты центра тяжести, мм от продольной оси оси (вправо) от оси ведущих звездочек	0 1163 731	0 1485 773	5 1245 730	5 1245 730	5 1245 730	0 1324 690	0 1270 681	0 1270 681	0 1270 681
Мощность, кВт	96	110	59	59	59	59	66	66	66

*Максимальное тяговое усилие на разных передачах, кН.

Продолжение табл. 4.6

Марка трактора	ДЭТ-250М	Т-180	Т-180Г	Д-804	Д-804ПГ	Т-130Г-2	Т-130БГ1	Т-100МЗ	Т100МЗБ
Тяговый класс	25	15	15	15	15	6(10)	6(10)	6(10)	6(10)
Длина, мм	6236	5295	5420	5220	5420	4303	4748	4255	4743
Ширина, мм	3220	2700	2700	3200	3650	2475	3202	2460	3250
Высота, мм	3180	2800	2800	2685	2890	3087	3081	3010	2745
Масса трактора, кг - конструктивная - эксплуатационная	27500 29500	15150 15830	15900 16680	18630 19410	18780 19440	18920	16110	11812	13917
Удельное давление, МПа	0,062	0,014	0,015	0,017	0,018	0,051	0,0275	0,0496	0,0258
Продольная база, мм	4440	2319	2319	2580	2580	2473	3188	2370	2780
Колея, мм	2450	2040	2040	2500	2500	1880	2282	1880	2280
Дорожный просвет, мм	430	425	425	435	435	385	385	331	331
Ширина гусеницы; шаг звена, мм	690;218	620;240	620;240	700;240	700;240	800;203	920;203	500;203	970;203
Радиус окружности ведомой звездочки, мм	485	450	450	450	450	424	424	424	424
Скорость движения на разных передачах, км/ч 1 2 3 4 5 6 7 8	1,2÷12,5270,0÷0* 1,8÷19,0 190,0÷0	2,86 138,20* 4,62 78,70* 6,37 57,10* 8,66 39,60* 11,96 26,20*		2,62 150,12* 4,62 76,48* 6,37 54,88* --- --- --- ---		3,63 91,70* 4,40 72,20* 5,12 62,10* 6,10 51,20* 7,45 9,20* 8,86 31,00* 10,20 25,20* 12,45 19,40*	3,166 94* 3,769 77* 4,387 65* 5,222 53* 6,369 42* 7,590 33*	2,36 95* 3,78 56* 4,51 45,5* 6,45 29* 10,13 15*	2,36 95* 3,15 56* 4,51 45,5* 5,40 29*
Координаты центра тяжести, мм от продольной оси оси (вправо) от оси ведущих звездочек	0 2130 815	0 1750 800	0 1750 800	---	---	0 1258 840	0 1163 731	0 1169 739	0 1108 839
Мощность, кВт	228	132	132	132	132	118	107	---	80

*Максимальное тяговое (крюковое) усилие на разных передачах, кН.

ЛИТЕРАТУРА

1. Белецкий Б.Ф. Строительные машины и оборудование: Справочное пособие. Ростов-на-Дону: Феникс, 2002. – 592 с.

2. Плешков Д.И., Хейдяц М.И., Яркин А.А. Бульдозеры, скреперы, грейдеры. М.: Высшая школа, 1980. – 327 с.

3. Добронравов С.С., Дронов В.Г. Строительные машины и основы автоматизации. М.: Высшая школа, 2001. –575 с.

4. Васильев А.А. Дорожные машины. М.: Машиностроение, 1987. – 340 с.

5. Строительные машины. Под редакцией Э.Н. Кузина. М.: Машиностроение, 1991. – 497 с.

6. Холодов А.М. Проектирование машин для земляных работ. – Х.: Вища шк. Изд-во при Харьк. ун-те, 1986. – 272 с.

7. Ветров Ю.А. и др. Строительные машины. Практические упражнения. – К.: Вища школа, 1974. – 160 с.

8. Домбровский Н.Г., Гальперин М.И. Строительные машины. Ч. ІІ Учебник для вузов. – М.: Высшая школа, 1985. – 224 с.

9. Крикун В.Г., Манасян В.Г. Расчет основных параметров гидравлических экскаваторов с рабочим оборудованием обратная лопата. – М.: АСВ, 2001, – 104 с.

10. Волков Д.П. Машины для земляных работ. – М.: Машиностроение, 1992. – 447 с.

Учебное издание