7. Скреперы

Скрепером называют землеройно-транспортная машина, предназначенная для послойного срезания породы, транспортирования и разгрузки ее, а также в ряде случаев для разрывания пород при отсыпке.

Чтобы облегчить работу скрепера, тяжелые грунты предварительно разрыхляются рыхлителями, бульдозерами с зубьями на отвале или плугами .

Для повышения коэффициента наполнения ковша скрепера применяются толкачи (чаще всего бульдозеры).

Скреперы не рекомендуется использовать на очень вязких и липких грунтах.

7.1. Классификация скреперов.

По емкости ковша скреперы можно условно подразделить следующим образом:

1. скреперы малой емкости, с ковшом емкостью до 4 м³;

2. скреперы средней емкости 4-12 м³;

3. скреперы большой емкости 12-45 м³;

По способу передвижения скреперы подразделяются на: - прицепные;

- полуприцепы;

- самоходные.

Прицепные скреперы обычно двухосные буксируемые гусеничным или двухосным колесным тягачом (см. рис. на след. стр.)

Полуприцепные скреперы обычно одноосные передающие часть весовой нагрузки одноосному колесному тягачу (реже двухосному или гусеничному). Иногда их тоже называют самоходными

Самоходные скреперы это скреперы со встроенными двигателями (обычно сзади). Эти скреперы при одинаковом общем весе имеют больший общий вес, чем прицепные и полуприцепные. Иногда вместо передней оси самоходного скрепера применяются одноосный тягач либо устанавливается один двигатель с дизель-электрической передачей на обе оси скрепера. В этом случае сцепной вес равен всей силе тяжести машины.

По системе подвески ковша:

а) скреперы рамной конструкции, у которых ковш шарнирно подвешен к основной раме;

б) скреперы безрамной конструкции, у которых сила тяжести ковша передается непосредственно на ось.

По системе загрузки скреперы делятся на: а) скреперы, у которых наполнение ковша происходит под давлением срезаемой стружки (основной тип), у которого для фиксации грунта часто применяются само закрывающиеся плавающие заслонки;

б) скреперы с элеваторной загрузкой (схема а).

а)

У плавающей заслонки (схема б) шарниры подвески отнесены назад и расположены ниже, чем у управляемой заслонки. Благодаря этому направление силы Р (реакция призмы волочения) пройдет выше шарнира. Сила Р стремится поднять заслонку.

Условие подъема выразится равенством

Ph=Gb

б)

в)

У управляемой заслонки (схема в) при срезании грунта сила Р складываясь с силой тяжести, стремится закрыть заслонку.

По системе управления заслонками различают скреперы: - с гидравлическим управлением;

- с канатно-блочным управлением.

Достоинством гидравлического механизма управления является возможность принудительного заглубления ножа.

У канатно-блочной системы управления подъем рабочего органа производится принудительно, а спуск ковша и заглубления ножа в грунт осуществляется за счет собственного веса, что ухудшает условия работы скрепера на твердых грунтах.

По системе разгрузки скреперы делятся на:

1. с

   

   а)

   креперы со свободной разгрузкой вперед

и

в)

ли назад;

2

б)

) с принудительной разгрузкой (схема а);

3) полупринудительные:

-

г)

шарнирно опрокидывающиеся вперед

(схема б);

- шарнирно опрокидывающиеся назад (схема в);

- с шарнирно поднимающимся дном (схема г).

Свободная разгрузка применяется на машинах малой емкости. Недостатком свободной разгрузки является неполная разгрузка ковша при работе в вязких и влажных грунтах.

Принудительная и полупринудительная разгрузка применяется главным образом в машинах средней и большой емкости. Принудительная разгрузка обеспечивает наилучшую очистку ковша.

7.2. Конструкции скреперов.

Скрепер состоит из 1) рабочего оборудования – включающего заслонку и заднюю стенку – ковш; 2) ходового одноосного или двухосного оборудования; 3) механизмов управления ковшом и заслонкой.

У прицепных и полуприцепных скреперов прибавляется еще сцепное устройство, а у самоходных, кроме того, и силовое оборудование.

Конструктивная схема скрепера с гидравлическим управлением

1. передняя ось; 2 – хобот; 3- трубчатая балка; 4-рама скрепера; 5- ковш; 6 – заслонки;

7- подвижная задняя стенка ковша (диафрагма) 8 – задняя ось, 9- гидроцилиндр управления диафрагмой; 10- гидроцилиндр заслонки; 11- гидроцилиндр подъема ковша; 12- буфер.

Рабочий процесс скрепера состоит из следующих операций:

- набор грунта,

- транспортирование груженого скрепера,

- разгрузка.

- возвращение порожнего скрепера в забой.

Транспортирование грунта прицепными целесообразно на расстояние 300-700 м (больше значения для скреперов большой емкости)

Конструктивная схема полуприцепного скрепера

1. ковш; 2- сцепное устройство; 3- хобот; 4- трубчатая балка; 5- упряжная тяга; 6- заслонка; 7- гидроцилиндр заслонки; 8- задняя (подвижная) стенка ковша (диафрагма);

9- гидроцилиндр задней стенки; 10- буфер; 11- ходовая ось; 12- гидроцилиндр подъема ковша; 13-одноосный тягач с самоходными скреперами до 7500 м.

В зависимости от размера скрепера наибольшая толщина срезаемого слоя составляет 0,12 – 0,53 м, а толщина отсыпаемого слоя в рыхлом состоянии 0,15-0,60 м.

Режущие ножи скрепера изготовляют из марганцевистых сталей прямой, ступенчатой и полуупругой формы.

Применение ступенчатых ножей в сравнении с прямыми сокращают время и путь загрузки на 10-15% повышает коэффициент наполнения на 18-20% но ухудшает планирующую способность скрепера.

Ножи криволинейной формы имеют вышеперечисленные показатели еще лучше, чем ступенчатых, хотя планирующие их свойства хуже даже по сравнению со ступенчатыми ножа.

Угол резания изменяется от 25⁰ до 40⁰. Ножи ковша выполняются ступенчатыми. Так что при поломке или быстром износе одной части заменяется только эта часть.

Режущая часть ножа наваривается твердыми сплавом для повышения износостойкости.

Заслонка служит для удержания грунта в ковше и создает условия для интенсивного поступления грунта в ковш. Форма заслонки определяет размер призмы волочения. Заполнение ковша лучше и призма волочения меньше при более выпуклой заслонке.

У совершенных сепараторов применяется заслонки с рычагами располагаемыми как снаружи, так и внутри ковша. Заслонки с внутренним расположением рычагов позволяет на 300-400 мм уменьшать габаритную ширину скрепера.

Задняя стенка предназначена для разгрузки ковша скрепера.

Состоит из коробчатой плоскости 1, направляющей балки 2, и роликов 3.

Максимальное усилие разгрузки имеет место в начале разгрузки и может быть определено по формуле:

- вес груза в ковше;

- коэффициент трения грунта о сталь 0,25-1;

- вес стенки;

- коэффициент сопротивления качению (0,1-0,15).

Элеватор – применяется на самозагружающихся скреперах с целью улучшения условий загрузки и снижения тягового усилия при загрузке. Скреперы с элеваторами могут загружаться без применения толкача. Элеватор выполняется в виде двух шарнирных цепей, к которым с интервалами 300-450 мм крепятся скребки. Ширина скребков 100-200 мм.

Тяговая рама служит для соединения тягача с ковшом скрепера.

Она состоит из: 1- коробчатой банки (хобота); 2- трубчатой поперечной балки; 3-упряжных тяг; 4- рамы седельного устройства.

На хоботе укреплены также кронштейны для крепления гидроцилиндров подъема и опускания заслонки или ковша (или того и другого).

Хобот имеет форму кривого бруса. Это вызвано необходимостью прохождения под ним колес тягача при повороте на угол 90⁰ (особенно при неровностях).

Лекция 24

7.3. Определение основных параметров скрепера

Ниже приведены формулы для определения основных параметров прицепных (индекс «пр») и полуприцепным (индекс «пол») в функциях от геометрической емкости и ковша емкости и ковша «q».

1. Емкость ковша с «шапкой», м³

= (0,88-1,12) ∙1,35 q

=(0,9-1,1)∙1,32q

2. Мощность тягача, л.с

N_пр =(0,79-1,21)(10+15,5q)

N_пол =(0,87-1,13)24q

3. Тяговое усилие ,даН

Т_пр=(0,8-1,2)1125q

4. Вес скрепера,даН

G_пр = (0,78-1,22)1000q

G_пр = (0,81-1,19)1920q

5. Габаритные размеры скрепера, мм

- длина

L_пр=(0,92-1,08)(1150+2750 ) без тяги

L_пол = (0,88-1.22)(400+600 )

- ширина

В_пр = (0.86-1.14)1500

В_пр = (0,89-1,11)(1500 - 200)

- высота

Н_пр =(0,8-1,2)1400

Н_пол =(0,84-1,16)(900+1025 )

6. База, мм

А_пр =(0,87-1,13)(1200+2000)

А_пол =(0,93-1,07)(1100+2615)

7. Радиус поворота, мм:

R_пр=(0,92-1,08)(1900+3300)

8. Колея, мм

- передних колес

S_п.пр.=(0,8-1,12)(-100+900)

S_п.пол.=(0,9-1,1)(1000+456)

- задних колес

S_з.пр.=(0,86-1,15)(-600+1300)

S_з.пол.=(0,9-1,1)(450+780)

9. Габаритные размеры ковша, мм

- длина

L_к.пр.=(0,84-1,16)660

L_к.пол.=(0,87-1,13)(1050+705)

- ширина

В_к.пр = (0,85-1,15)1380

В_к.пол = (0,87-1,13)(400+1060 )

высота боковой стенки

Н_б.пр. =(0,83-1,17)(710)

Н_б.пол. =(0,9-1,1)(250+520)

ширина резания

в_{пр =} (0,87-1,13)(400+1200)

в_{пр =} (0,9-1,1)(-500+1620)

10. Толщина отсыпаемого слоя грунта, мм

=(0,75-1,25)(225)

=425-625

11. Диаметр колеса ,мм

- передних

D_п.пол =(0,83-1,17)(225+790)

-задних

D_з.пол =(0,87-1,13)(220+820)

12. Максимальная скорость передвижения км/ч

=(0,85-1,15)(12+15,3)

13. Удельная мощность л.с./м³

N_у.пр.=(0,85-1,15)[12,5+]

N_у.пол.=(0,79-1,21)[25,8-1,2)

В выше приведенных формулах q в м³; формулы справедливы для

q=2-16 м³ (прицепные скреперы)

q=1-30 м³ (полуприцепные скреперы)

7.4. Тяговый расчет скрепера

Тяговые усилие, необходимое для перемещения скрепера, рассчитывается для конца копания ковша, когда оно достигает своего максимума.

Тяговое усилие равно:

W=W₁+W₂+W₃+W₄+W₅ , ДаН

где W₁ – сопротивление резания породы,

W₂ – сопротивление трения ножа о породу

W₃ – сопротивление наполненного ковша

W ₄ – сопротивление призмы волочения

W₅ – сопротивление перемещению скрепера

W₁ = К_рвh , ДаН

К_р – удельное сопротивление грунта резанию ДаН/см² (К_з=0,5-1 ДаН/см² –мягкие, 1,0-3 - ДаН/см² плотные)

в,h – ширина и толщина стружки, см

W₂ = К_вв f₁ , ДаН

К_в – удельное сопротивление вдавливания (внедрению) лезвия ковша в грунт,

ДаН/см² К_в = (0,8-0,95) К_р

- линейный износ лезвия ножа ковша, см (=0,2-0,5)

f₁ - коэф-т трения стали по грунту (0,25-1,2)

W₃= +

– сопротивление подъему породы ( = вhHγ) ДаН

в,h-толщина и ширина стружки, м

Н – высота породы в ковше Н-1.2-2 м

– объемный вес породы, ДаН/м³

– опротивление трения, поднимающейся породы о неподвижную

=хвН² , ДаН

где х =

= 0,55-0,65- коэффициент трения породы о породу

W₄=mq , ДаН

m= 0.1-0.25 – отношение объема призмы волочения к объему ковша.

W₅=(G+q), ДаН

где G- вес скрепера, ДаН; G=m_ck9,81, ДаН , где m_ck- кг;

= 0,1-0,2 – коэффициент сопротивления перекатыванию колес.

В случае работы скрепера на подъем необходимо учитывать еще сопротивление подъему. Однако скреперы чаще работают под уклон, поэтому вышеназванное сопротивление в расчет не вводим.

Мощность двигателя скрепера:

N=

где v- скорость передвижения скрепера, м/сек

7.5. Определение производительности скреперов

Производительность скреперов в плотном теле определяется по формуле

Q_э = м³/ч

где q- геометрическая емкость ковша скрепера, м³

= продолжительность цикла , сек

- коэффициент использования рабочего времени, =0,85-0,90

- коэффициент наполнения ковша, принимаются по таблице = 0,5-1,2

Значение коэффициента для скреперов
грунт	Без толкача	С толкачом
Сухой рыхлый песок Супесь и средний суглинок Тяжелый суглинок и глина	0,5-0,7 0,8-0,9 0,6-0,8	0,8-1,0 1,0-1,2 0,9-1,2

- коэффициент разрыхления грунта =1-1,3

Значение коэффициента

Сухой песок …..1,0-1,2 Влажный песок ….1,1-1,2 Супесь и суглинки...1,2-1,4 Средний суглинок…1,2-1,3 Тяжелый суглинок…1,2-1,3 Сухая глина…1,2-1,3

Продолжительность цикла

Т_ц=+++++2

где l₁ – длина пути заполнения, м

l₂ – длина пути транспортирования, м

l₃ – длина пути разгрузки, м

l₄ – длина пути порожнего скрепера , м

v₁- длина движения скрепера при заполнении , м/сек

v₂- длина движения груженого скрепера , м/сек

v₃- длина движения скрепера при разгрузки , м/сек

v₄- длина движения порожнего скрепера , м/сек

t_c – время на переключение передачи , t_n=6 сек

t_пов – время на один поворот , t_пов =15-20 сек

К прицепным скреперам скорости применяются: 1) наполнение v =(0,65-0,8)v₁; v_1- скорость 1-ой передачи;

2) груженый скрепер v_{2 =}(0,55-0,75)К_max; v_max – скорость высшей перед;

3) порожний скрепер v₄ =(0,75-0,85) v_max;

4) разгрузка от v₁ до 0,75 v_max.

Длина пути наполнения скрепера

l₁=

где 0,7- коэффициент, учитывающий неравномерность толщины стружки,

К_n – коэффициент, учитывающий потери грунта К_n = 1.2-1.5

- ширина и толщина стружки, м

Длина разгрузки l₃ = (3-10) м.

7.6. Техническая характеристика скреперов

	Прицепные	Полуприцепной
Емкость ковша , м3 Ширина захвата ковша, м Глубина резания, м Мощность тягача, л.с Вес скрепера, т Вес скрепера с тягачом, т	6-15 2,5-3,0 0,32-0,35 100-300 6,6-16,2 18-41	4,5-15 2,5-3,0 0,3-0,36 110-375 7,1-15,6 12,6-29,6
Типы скреперов
прицепные	Самоходные полуприцепы
Д-374, Д-532, Д-511	Д-468, Д-357Г, Д-547, Д-392

Лекция 25