Землероино-транспортные машины

Землеройно-транспортные машины при поступательном переме­щении послойно снимают грунты, транспортируют их и разгружают. По типу рабочего органа они разделяются на ковшовые — скрепе­ры и ножевые — бульдозеры, а также применяемые в дорожном строительстве различные грейдерные машины.

Скреперы и бульдозеры, благодаря высокой маневренности, простоте рабочего процесса и высокой производительности, широко применяются в строительном производстве при разработке легких и среднеплотных грунтов.

Условиями, ограничивающими применение землеройно-транспортных машин, являются: очень плотные и липкие грунты, а для скреперов и грунты с каменистыми включениями, значительная длина транспортирования и наличие подъемов свыше 10%, атмосфер­ные осадки и морозы.

Бульдозер представляет собой машину обычно на базе трактора, оснащенную навесным рабочим оборудованием, предназначенную для выемки грунта и транспортирования его на небольшие расстоя­ния (80—100 м).

Бульдозер состоит из рамы, на которой крепится отвальный щит (отвал) с нижней кромкой, оборудованной ножом, и механизма управления отвалом. Отвал во время движения трактора опускается и ножом срезает стружку грунта. Срезанный грунт скапливается впереди отвала, образуя призму волочения, которая затем переме­шается к месту разгрузки и там разравнивается отвалом или оста­ется.

Бульдозеры могут быть классифицированы по устройству отвала (с неповоротным и поворотным отвалом), по типу механизма управления и по ходовому устройству (гусеничному и колесному).

Неповоротный отвал устанавливается перпендикулярно к про­дольной оси трактора; жестко связанный с рамой, он может пере­мещаться в вертикальной плоскости (подниматься и опускаться). Поворотный отвал связан с рамой шарнирно и благодаря этому может устанавливаться в плане под углом до 65° в обе стороны к про­дольной оси трактора. Оба типа отвалов могут иметь наклон к горизонту в вертикальной плоскости до 10°.

Бульдозеры выпускаются с канатно-блочным и гидравличе­ским механизмом управления, при помощи которого поднимается и опускается отвал.

Преимущественное распространение в строительстве получили гидравлическое управление и гусеничный ход.

Бульдозеры используются для снятия верхнего слоя грунта при планировке, для рытья неглубоких котлованов, устройства выемок для полотна дорог, для создания дорожных насыпей, дамб и т. п. При обратной засыпке грунта в узкие котлованы и траншеи особенно удобен бульдозер с поворотным отвалом; он движется вдоль траншеи, а косостоящий отвал сбрасывает в нее грунт.

В бульдозере с гидравлическим управлением и неповоротным отвалом подъем, опускание отвала и закрепление его в нужном положении осуществляются силовыми гидравлическими цилиндрами двухстороннего действия. Два силовых цилиндра шарнирно соединены с рамой трактора, а штоки шарнирно присоединены к отвалу и толкающей раме.

Бульдозер с гидрофицированным поворотом в плане и наклоном отвала:

/ ножи; 2 — козырек; 3 — отвал; 4 — гидроцилиндры подъема и опускания отвала; /> • направляющие ползунов опорных пальцев; 6 — опорный шарнир; 7 — гидроцилинд-|и.| перекоса отвала; 8 — направляющие ползунов толкателей; 9 — ползун толкателя; И> — универсальная рама; // — толкатель; 12 — гидроцилиндр поворота отвала в плане; /•Ч — наголовник; 14 — штырь; 15, 16 — проушины

У бульдозера с поворотным отвалом и поперечным его наклоном вместо толкающих брусьев применена арочная рама, к вершине которой шарнирно присоединен отвал. Края отвала удер­живают толкатели, соединенные ползунами с боковыми направляю­щими арочной рамы. Поворот отвала в плане производится гидро­цилиндрами, при этом ползуны толкателей изменяют положение на направляющих рамы и укрепляются закладными штырями. Поперечный наклон отвала осуществляется опусканием проушины одного толкателя и подъемом другой.

В настоящее время находят применение бульдозеры на промыш­ленных гусеничных тракторах мощностью до 1000 кВт. В благопри­ятных климатических и грунтовых условиях применяются пневмоколесные бульдозеры (скорость передвижения которых в 2—3 раза больше, чем гусеничных) мощностью до 1600кВт с длиной отвала до 5 м и высотой до 1,6м.

Созданы бульдозеры с автоматической системой для ис­полнения завершающего этапа планировочных работ. При наезде гусеницы на неровности грунта изменяется положение отвала. Соответствующий датчик подает сигнал в блок управления, кото­рый с помощью электрозолотника воздействует на подачу масла в гидроцилиндры подъема отвала. Этим положение отвала изменяется и он срезает неровности грунта.

Разработка грунта бульдозерами. В строительстве бульдозеры применяют для разработки котлованов небольшой глуби­ны (до 2м), рытья водоподводящих каналов и широких траншей, засыпки котлованов и траншей.

Наибольшая глубина резания бульдозерами колеблется от 20 до 60см. При разработке грунта бульдозером, как правило, применяют траншейный способ, при котором между параллельными проходка­ми бульдозера оставляют нетронутые грунтовые валы, окаймляющие траншеи и препятствующие потерям грунта. Эти валы срезают буль­дозером в последнюю очередь. При перемещениях на расстояние бо­лее 40м применяют способ разработки с промежуточным валом, а так­же спаренную работу двух бульдозеров, двигающихся рядом с одина­ковой скоростью на расстоянии 0,5м один от другого.

Котлованы разрабатывают бульдозерами преимущественно траншейным способом по челночной схеме. Сре­зают и перемещают грунт вдоль оси котлована, начиная с сере­дины в оба конца. На работах по вертикальной планировке со срезкой грунта на высоких отметках площадки и отсыпкой в пони­женных участках грунт разрабатывают бульдозерами послойно, двигаясь каждый раз по одному и тому же следу.

Скрепер состоит из ковша, ходовой части на пневмоколесном ходу, сцепного устройства и механизма управления, с которым осуществляется опускание, подъем и разгрузка ковша. Ковш снабжен передней шарнирной заслонкой, увеличивающей его емкость и не дающей высыпаться грунту при транспортировании.

Цикл скрепера состоит из следующих операций: 1) срезания стружки грунта и заполнения ковша при движении скрепера с опу­щенным ковшом и приоткрытой заслонкой; 2) транспортирования грунта к месту разгрузки с ковшом, поднятым в транспортное по­ложение, и с закрытой заслонкой; 3) разгрузки ковша на ходу при полностью открытой заслонке и разравнивании грунта ножом ковша; 4) возвращения скрепера в транспортном положении к месту набора грунта.

Прицепной скрепер с тяговой загрузкой и гидроуправлением:

Самоходный скрепер с принудительной загрузкой: а — загрузка; б — разгрузка.

Все типы скреперов можно классифицировать по способу загруз­ки, разгрузки, по виду управления и по конструктивной связи с двигателями.

По способу загрузки скреперы разделяются на загружаемые движущимся усилием — тяговая загрузка и с принуди­тельной загрузкой. Принудительная (обычно элеватор­ная) загрузка обеспечивает наполнение ковша независимо от толщины срезаемой стружки, так как ей не приходится преодолевать сопротивление грунта, находящегося в ковше.

Способы разгрузки скреперов:

а — свободная разгрузка; б — полупринудительная передняя; в — принудительная; / — ковш; 2 — подножевая плита с ножами;

3 — заслонка; 4 — разгружающий узел.

По способу разгрузки скреперы разделяются на три группы, со свободной разгрузкой, с принудительной и с полупринудитель­ной разгрузкой.

При свободной разгрузке ковш наклоняется вперед. Этот способ разгрузки применяется главным образом на скреперах с малой емкостью ковша.

При полупринудительной разгрузке днище, выполненное как одно целое с задней стенкой, поворачивается вокруг оси, располо­женной около ножа скрепера, благодаря чему часть грунта свобод­но высыпается, а часть выталкивается задней стенкой; при этом боковые стенки только частично очищаются от налипшего грунта кромками поворачивающейся задней стенки.

Принудительная разгрузка осуществляется прямолинейным пе­ремещением задней стенки относительно днища и боковых стенок. Такая разгрузка обеспечивает полную выгрузку грун­та, так как задняя стенка очищает днище и боковые стенки ковша от налипшего грунта.

Управление скреперами бывает гидравлическое и канатно-блочное; первое применяется чаще, так как реализуются достоинства гидропривода и исключается ненадежность работы быстро изнашивающихся канатов.

По конструктивной связи с двигателями современные скреперы могут быть классифицированы по такой схеме:

а) прицепные скреперы — одноосные и двухосные с трактором-тя­гачом;

б) навесные скреперы — с двухосным пневмоколесным тягачом;

в) с одноосным пневмоколесным тягачом;

г) самоходные скреперы — с приводом передних и задних колес.

Прицепные скреперы с тракторными тягачами широко применяются при относительно небольших расстояниях транспортирования (200—400 м). Гусеничный ход тракторов-тяга­чей не ограничивает их силу тяги по сцеплению, но небольшие скорости движения трактора (до 12км/ч) приводят к резкому падению произво­дительности при увеличении длины транспортирования.

Схемы скреперов с указанием распределения их веса по осям (кружками обведены проценты сцепных весов).

Стремление увеличить скорости движения скреперов и этим расширить границы их применения (расстояния до 2—3 км) побудило использовать пневмоколесные тягачи, которые мо­гут развивать скорости до 50км/ч, но по сравнению с гусеничным ходом имеют малый коэффициент сцепления с грунтом. Поэтому пневмоколесные тя­гачи применяются с навесными скре­перами, часть веса которых нагружает ведущую ось тягача и таким образом увеличивает его сцепной вес.

Чтобы использовать вес тягача и скрепера как сцепной, уста­навливают второй двигатель на заднюю ось. Особо перспективным является самоходный дизель-электрический скре­пер, каждое колесо которого имеет отдельный электрический привод. Все мотор-колеса этого скрепера питаются от электрического генератора, который приводится в действие дизе­лем.

При загрузке ковша для лучшего его наполнения навесные скре­перы подталкиваются толкачами. Толкачи во время работы находятся только в скреперном забое, и каждый из них обслу­живает группу из нескольких скреперов.

Скреперы применяются как при возведении насыпей и устройстве выемок, так и при планировке площадок.

Разработаны скреперы с системой автоматической пла­нировки площадок. При прохождении передней осью скрепера по неровностям грунта ковш отклоняется от ранее заданного углового положения относительно вертикали, что регистрируется маятником датчика. По его сигналу действует схема, подобная описанной вы­ше у бульдозеров, и поток масла от насоса поступает в цилиндры, управляющие ковшом, для восстановления заданного положения.

В настоящее время наиболее распространенными конструкция­ми скреперов являются:

- прицепные, с емкостью ковша до 10м³ и мощностью трактора до 300 кВт с тяговой загрузкой, канатно-блочным, чаще гидравлическим управлением и полупринудительной разгрузкой;

- навесные и самоходные с емкостью ковша до 30м³ и мощностью двигателя до 500 — 600кВт с принудительной загруз­кой, гидравлическим управлением и принудительной разгрузкой. Эти скреперы являются наиболее прогрессивными.

Разработка грунта скреперами. Рабочий цикл скрепера состоит из ряда последовательно повторяющихся операций: резание грунта и наполнение ковша; транспортирование грунта к месту укладки; выг­рузка и укладка грунта с частичным его уплотнением колесами скре­пера . Толщина снимаемого слоя в зависимости от мощ­ности тягача, типа скрепера и вида грунта может достигать 20—35 см для прицепных и 30-36м для самоходных скреперов. Скреперами можно разрабатывать грунты 1-111 групп с каменистыми включени­ями до 300-600мм.

Эффективность работы скрепера, т.е. его производительность, находится в прямой зависимости от значений коэффициента напол­нения ковша и продолжительности рабочего цикла. Если на площадке работает несколько скреперов, то для сокращения времени их загруз­ки или для увеличения тягового усилия при наполнении ковша в плот­ных грунтах применяют трактор-толкач. В зависимости от вида и объема выполняемых работ осуществляют различные схемы движе­ния скрепера в плане - по эллипсу, восьмеркой, зигзагообразное по спирали, поперечно-челночное и др.

Самоходные скреперы, а также скреперы с мотор-колесами наби­рают грунт чаще всего с помощью трактора-толкача, оснащенного буфером-амортизатором. Такие скреперы целесообразно использо­вать в виде скреперных поездов из двух-трех машин, благодаря чему

лучше, чем в одиночных скреперах, используется сцепной вес (вви­ду большого числа ведущих колес).

Технологические схемы разработки грунта землеройно-транспортными машинами:

а — операции рабочего цикла скрепера; / — резание грунта; // — транспортиро­вание; /// — разгрузка ковша; 1 — трактор-толкач; 2 — ковш; 3 — заслонка; 4 — отсыпаемый слой грунта; 5 — подвижная задняя стенка; б — способы резания грунта скрепером: / — постоянной толщины; // — клиновой (общий); /// — гребен­чатый; IV— клевковый; в — основные рабочие операции бульдозера: / — транс­портное положение; // — резание грунта; /// — перемещение призмы грунта; г — способы резания грунта бульдозером: /— прямоугольный; //— клиновой; III — гребенчатый; д— схемы перемещений грунта бульдозером: /— траншейный; // — то же, при спаренной работе двух бульдозеров; /// — однослойный

Набор грунта

Разгрузка грунта

Направление движения скрепера

Схемы разработки грунта скреперами:

а — по эллипсу; б — по восьмерке; в — по зигзагу; г — по спирали; д — попе­речно-челночное; е — продольно-челночное; ж— при расположении резервов или выемок с одного конца насыпи; з — при разработке выемок, чередующихся

с насыпями