Глава 19. Автогрейдеры

19.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ. КЛАССИФИКАЦИЯ

Автогрейдер (рис. 19.1) широко применяют при строи­тельстве и содержании дорог, а также при аэродромном, промыш­ленном, гражданском, гидротехническом, ирригационном и сель­ском строительстве. С помощью автогрейдера можно производить профилировочные и планировочные работы при строительстве земляных сооружений, возводить насыпи высотой до 0,6 м, пла­нировать откосы, рыть и очищать кюветы и канавы треугольного и трапецеидального профиля, сооружать корыта для дорожных оснований, перемешивать и разравнивать грунт, щебень, гравий­ные и вяжущие (цемент, битум) материалы, а также разрушать дорожные покрытия и расчищать от снега площади, улицы и дороги. Они могут разрабатывать грунты до категории II, а при предварительном рыхлении — до категории IV.

Основным рабочим органом у автогрейдера является отвал 5. Он расположен в средней части машины между передними и зад­ними колесами. Такое расположение отвала требует увеличения длины машины. Однако при этом локальные неровности грунта, по которому передвигается машина, несущественно или совсем не сказываются на планирующих особенностях машины.

Как видно из рис. 19.2, местные неровности вызывают верти­кальное перемещение отвала в основном только при наезде на них передних колес. Когда передние колеса окажутся в зоне возвышения или впадины высотой или глубиной Я, вертикальное отклонение ножа отвала составит h = H/2. Такая же неровность под задними колесами при наличии у них балансирной подвески может вообще не сказаться на положении отвала.

Рис. 19.1. Автогрейдер

Рис. 19.2. Влияние неровностей на плакирующие свойства авто­грейдера

Помимо отвала автогрейдер может быть укомплектован, при­мерно, еще 20 видами сменного дополнительного оборудования. Среди них наиболее часто используют кирковщик, бульдозерный -отвал, плужный снегоочиститель, удлинители отвала, откосник, грейдер-элеватор и др. При работе машины отвал можно устано­вить наклонно к вертикальной и горизонтальной плоскостям, поворачивать в плане и выносить в сторону от продольной оси. Для достижения наибольшей производительности и наилучших условий машины угол наклона отвала к вертикальной плоскости — поперечный наклон—нужно выбирать таким, чтобы угол резания ero ножа составлял около 35—40°. Угол наклона отвала к гори­зонтальной плоскости при резании, перемещении и планировке грунта целесообразно принимать в пределах 15—18°, а при пла-нировке откосов устанавливать до 45°. Угол поворота отвала относительно продольной оси машины — угол захвата, обычно выбирают из условия получения наименьшего сопротивления при отводе грунта в сторону и принимают в пределах 35—45°.

Автогрейдеры классифицируют в зависимости от мощности силовой установки или соответствующей ей массы машины, вида управления и колесной схемы ходовой части. В зависимости от мощности силовой установки и соответствующей ей массы машины автогрейдеры делятся на легкие — мощностью до 50 кВт и массой машины до 9 т, средние — мощностью до 75 кВт и массой до 13 т, тяжелые — мощностью до 120 кВт и массой до 19 т и особо тяже­лые — мощностью до 180 кВт и массой до 24 т.

По типу управления различают автогрейдеры с механической и гидравлической системами управления. На выпускаемых в на­стоящее время автогрейдерах применяется только гидравлическая система управления. Ходовая часть автогрейдеров выполняется

двухосной или трехосной. Колеса передней оси у всех автогрей­деров управляемые, а у тяжелых — еще и ведущие.

В зависимости от конструктивного решения ходовой части для автогрейдеров принято давать, так называемую колесную формулу. В ней указывается количество управляемых А и при­водных В осей из общего числа осей В ходовой части машины.

Наибольшее распространение на автогрейдерах получила кон­струкция ходовой части с наклонными передними колесами, соот­ветствующая формуле

АхБхВ = 1х2хЗ.

Несмотря на простоту конструктивного решения ходовой части в этом случае, машина, как показала практика эксплуатации, имеет хорошие планирующие и тягово-сцепные показатели. Нали­чие наклоняемых передних колес в дополнение к этому позволяет легко выдержать прямолинейность в движении.

При выполнении колесного хода по схеме 1x3x3, применяе­мого на машинах, работающих в тяжелых условиях, также имеют место хорошие тягово-сцепные свойства, однако затруднено осу­ществление наклона и управление передних колес.

Ходовая часть, выполненная по схеме 2x2x2, обеспечивает машине хорошую маневренность и проходимость, однако при этом затруднительно получить высокие планирующие показатели.

19.2. РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС

Рабочий процесс автогрейдера состоит из копания грунта, его перемещения и укладки с разравниванием в земляное сооружение.

При копании грунт может разрабатываться как всей шириной отвала, так и одним из его концов. В первом случае режущая кромка отвала устанавливается параллельно поверхности грунта, а во втором — наклонно. При этом отвал может находиться не­посредственно под рамой автогрейдера или сбоку от нее. Глубина копания в первом случае может доходить до 250 мм, а во втором — до половины высоты отвала.

При наклонной установке отвала режущая кромка его обычно устанавливается под углом 10—15° к поверхности грунта. Пло­щадь срезаемой стружки грунта в этом случае несколько меньше, чем при ненаклонном отвале. Это обусловливает снижение со­противления при копании и позволяет увеличить скорость пере­движения машины и ее производительность. На практике с такой установкой выполняется большая часть земляных работ.

Существенное влияние на сопротивление копанию оказывает выбор угла наклона отвала к вертикальной плоскости. Его обычно принимают таким, чтобы угол резания ножа отвала в слабых и тяжелых грунтах был соответственно равен 45 и 35°.

Срезанный отвалом грунт в дальнейшем может перемещаться перед отвалом или отводиться в сторону от направления движе-

ния машины. Это зависит от положения режущей кромки отвала относительно продольной оси машины, определяемого углом ме­жду ними, называемым обычно углом захвата. При малом значе­нии этого угла, близком к 45°, грунт интенсивно скользит по отвалу и отводится в сторону от продольной оси машины. При угле захвата, близком или равном 90°, грунт остается перед отва­лом и перемещается им в направлении движения машины. На практике угол захвата назначается в зависимости от вида работ, выполняемых машиной. При зарезании отвала в грунт одним из его концов этот угол принимается равным 35—50°.

При выполнении автогрейдером отделочных и планировочных работ угол захвата устанавливают в пределах 45—90°, причем на первой стадии выполнения этих работ, когда подлежащий планировке слой грунта имеет большую толщину, этот угол имеет меньшее значение. По мере улучшения разравнивания и повыше­ния уплотнения грунта угол захвата постепенно увеличивают, принимая на конечной стадии планировки равным 90°. Поскольку в этот момент сопротивление машине невелико, на отвал обычно устанавливают уширитель. Это увеличивает ширину полосы обрабатываемого грунта и производительность машины.

При копании с отводом грунта в боковом направлении наибо­лее рациональным считается угол захвата, равный 60°. На отвод грунта в этом случае машина расходует несколько большую энергию, чем при угле захвата в 45°. Однако при этом она обра­батывает более широкую полосу сооружения и отводит грунт дальше в сторону.

В процессе выполнения земляных работ на строительных объ-ектах автогрейдеры совершают круговые или челночные движе­ния. Последнее зависит от длины и ширины участков, на которые разбивается объект строительства.

При применении автогрейдеров на строительстве дорог длина участков, называемых здесь захваткой, зависит от рельефа мест-ности, наличия мостов, труб, сроков и объемов работ и др. и со-ставляет 0,15—1,5 км. При захватках длиной 0,4—1,5 км авто-грейдеры перемещаются по круговым траекториям. Двигаясь при каждой проходке в пределах всей длины захватки, они выпол-няют только одну определенную операцию при одной установке

отвала.

При коротких захватках длиной 0,15—0,4 км работы ведутся челночными движениями автогрейдера, причем, если длина за-хватки близка к 0,15 км, автогрейдер совершает обратное движе­ние вхолостую на повышенной скорости. При захватках длиной более 0,15 км автогрейдер разрабатывает грунт при прямом и обратном движениях, поворачивая отвал на 180° в конце участка перед обратным ходом.

На рис. 19.3 приведена схема работы нескольких автогрейде-

ров при возведении насыпи из двух боковых резервов. Наиболее

трудоемкая часть работ — разработка грунта в резервах, здесь

Рис. 19.3. Схема возведения насыпи из боковых резервов

выполняется автогрейдером 10 тяжелого типа. Пройдя вокруг насыпи в пределах длины и ширины захваток, он разрабатывает грунт и отсыпает его в валики 1—9. Разработка грунта начи­нается от внутренней или внешней бровки и ведется послойно.

Вслед за автогрейдером 10 идут фронтом, располагаясь сту­пенчато, обычно два или три менее тяжелых автогрейдера в зави­симости от ширины насыпи. Они забирают грунт из валиков и перемещают его к оси насыпи. Для увеличения обрабатываемой полосы сооружения отвалы этих машин оборудуют уширителями. На конечной стадии разработки грунта в резерве, канавах или кюветах на отвал автогрейдера 10 крепят угловой или трапецеи­дальный откосник.

Укладка валиков грунта в насыпь осуществляется послойно от края ее (бровки) к оси. Первый валик перемещается к краю насыпи и частично разравнивается; второй — перемещают через первый, третий — через второй и т. д. После отсыпки грунта в насыпь осуществляется его разравнивание и уплотнение. Тол­щина отсыпанного слоя обычно достигает 20—30 см. Отсыпку следующего слоя осуществляют от оси насыпи к бровке.

При возведении насыпи для дороги с покрытием в средней части ее обычно сооружается выемка, называемая корытом. В ко­рыто под покрытие укладывается песок, гравий, щебень. Соору­жение корыта может вестись разными способами. Обычно при насыпи высотой до 0,35 м отрытый из резерва грунт отсыпается по краям полотна — обочинам дороги и разравнивается до проект-

ных отметок с нужным уклоном. Затем автогрейдером по круго­вой схеме работы планируется корыто. Появляющиеся излишки грунта в его боковых частях перемещаются к оси дороги.

Если высота насыпи превышает 0,35 м, корыто сооружается в процессе ее возведения. Первоначально строится насыпь, как было описано ранее. Высоту ее при этом принимают на 15—20 см ниже нижней отметки корыта. После уплотнения насыпи на ее поверхность из резерва укладывают валики с разреженным ин­тервалом в средней части дороги и плотно и большей высоты по бокам. Отсыпка грунта ведется начиная от середины дороги. На конечной стадии поверхность насыпи планируется, также начиная с отделки корыта до проектных отметок.

19.3. КОНСТРУКЦИЯ УЗЛОВ

Основной несущей конструкцией автогрейдера является гнутая в вертикальной плоскости сварная рама 2 (см. рис. 19.1). В хвостовой части рама / (рис. 19.4) имеет прямоугольную форму. Сверху на нее устанавливается двигатель, а снизу она связана с задним мостом 3 механизма передвижения.

Рис. 19.4. Рама автогрейдера с балансирной подвеской

В передней части рама переходит (см. рис. 19.1) в гнутую, выпуклостью вверх прямоугольную или круглую в сечении балку," называемую обычно хребтовой балкой 2 (см. рис. 19.4). В средней части балка имеет кронштейны для крепления гидроцилиндров 1 подъема и опускания отвала, а впереди заканчивается стойкой с проушинами для шарнирного присоединения балки к переднему мосту и навески дополнительного рабочего оборудования 3. С внутренней стороны к стойке хребтовой балки с помощью ша­рового шарнира присоединена тяговая рама 4 с отвалом 5. Тяго­вая рама (рис. 19.5) осуществляет передачу к отвалу 1 тягового усилия от рамы машины. На современных автогрейдерах тяговую

Рис. 19.5. Тяговая рама с отвалам

раму выполняют в двух исполнениях: это или Т-образная кон­струкция из двух балок, или Д-образная рама.

В передней части тяговая рама 3 заканчивается шаровым пальцем 4, с помощью которого она присоединяется к стойке хребтовой балки. На другом конце тяговая рама в обоих испол­нениях имеет поперечную балку с шаровыми пальцами 5 по бо­кам для присоединения штоков гидроцилиндров подъема и опу­скания отвала. Снизу к тяговой раме приварены три площадки, к которым болтами прикреплены накладки для установки пово­ротного круга 2.

Поворотный круг позволяет поворачивать отвал на 360°. Он с отвалом при работе машины составляет один узел. Между собой они соединены посредством кронштейнов и ползунов.

Отвал автогрейдера является основным рабочим органом. Конструктивно он похож на бульдозерный отвал. Основу его составляет гнутый в вертикальной плоскости лист. С тыльной стороны к листу отвала в продольном направлении приварены полые ребра 6 жесткости с направляющими для ползунов крон­штейнов.

Высоту отвала можно определять согласно зависимости

где Fp — площадь поперечного сечения срезаемого отвалом ва­лика грунта; ρ — угол трения грунта по металлу; φ — угол естественного откоса грунта; К — коэффициент, учитывающий форму призмы волочения в зависимости от угла резания, обычно К = 2; α — угол захвата.

На выпускаемых промышленностью легких и средних авто­грейдерах высота отвала равна 500—600 мм, а на тяжелых — 700—800 мм.

Профиль отвала выполняют криволинейным, близким к дуге окружности радиусом

R = H/(2 sin δ), где δ — угол резания.

Длину отвала принимают из условия, что его габаритный размер по ширине при установке с углом захвата в 45° был при­мерно на 100 мм с каждой стороны больше габаритного размера ходовой части машины. На автогрейдерах легкого и среднего типов серийного производства длина отвала составляет 3740— 3800 мм, а тяжелого — 4800 мм. При использовании автогрей­деров на отделочных и планировочных работах к отвалу можно крепить удлинитель и откосник. Их к отвалу крепят болтами. Для надежности концевые их части подвешивают на цепях к хреб­товой балке.

Конструктивно удлинитель аналогичен отвалу. Откосник (рис. 19.6) состоит из двух частей — промежуточной 2 и кон­цевой 3. Для обработки кювета или канавы треугольного сечения промежуточную часть крепят так, чтобы ее нож являлся про­должением ножа отвала 1 (рис. 19.6, а). При трапецеидальном сечении кювета нож промежуточной части откосника устанавли­вают под углом к ножу отвала. Отвал же с откосником для работы устанавливают так, чтобы нож промежуточной части оказался параллельным дну кювета (рис. 19.6, б).

Рис. 19.6. Схема установки откосника на отвале автогрейдера

Установка отвала в нужное для работы положение осуще­ствляется с помощью механизмов подвески тяговой рамы и пово­рота отвала. Первый состоит из трех гидроцилиндров. С помощью двух цилиндров 3 (рис. 19.7, а) тяговую раму подвешивают к хреб­товой балке 1 основной рамы. Третий цилиндр 8 устанавливают между этими узлами наклонно (рис. 19.7, б). Он предназначен

Рис. 19.7. Механизм подвески тяговой рамы и схема выноса отвала в сторону от оси машины

для перемещения тяговой рамы в сторону от продольной оси ма­шины. Крепление всех трех гидроцилиндров на хребтовой балке на современных автогрейдерах осуществляется через рычаги 2. У последних имеется шарнирная связь одним концом с цилиндром, а другим через ось 5 с кронштейном 6, приваренным к хребтовой балке. Положение каждого рычага относительно его кронштейна может фиксироваться с помощью кулачков 4 на оси.

Такая подвеска тяговой рамы через рычаги позволяет уста­навливать отвал 7 для обработки откосов с углом 0—90°.

Механизм поворота может повернуть отвал на 360°. Он со­стоит обычно из гидродвигателя и червячного одноступенчатого редуктора, имеющего на выходном валу зубчатое или цевочное колесо. Последнее и передает вращение поворотному кругу с от­валом.

Ходовое оборудование автогрейдеров выполняется колесным с пневматическими шинами. Обычно оно имеет три оси — одну переднюю и две задние. При этом на автогрейдерах легкого и среднего типов две пары задних колес являются ведущими, а пара передних колес — ведомыми и управляемыми. У автогрейдеров тяжелого типа все колеса ведущие. Причем ведущий мост задних колес в первом случае имеет балансирную подвеску у каждой боковой пары колес, а у тяжелых автогрейдеров задние колеса, будучи объединены одной подвеской, приводятся в движение от двух отдельных мостов. На рис. 19.8 показана конструкция заднего моста с балансирами. Как видно, в этом случае мост представляет один узел. В него входят главная передача 1, вклю­чающая двухступенчатый цилиндроконический редуктор, и ба­лансиры с бортовыми редукторами 2, тормозными барабанами и ступицами для колес 3.

Рис. 19.8. Задний мост автогрейдера с балансирами

Рис. 19.9. Задний мост для привода одной пары колес

Рис. 19.10. Передний мост с ведущими и управляемыми колесами

Если каждая пара задних колес приводится от обособленного моста (рис. 19.9), последний состоит из полой балки 1 с размещен­ной в ней главной передачей 2, имеющей два конических колеса и две бортовые передачи. Каждая бортовая передача выполнена из пары зубчатых колес с внутренним зацеплением 3, на выходном

валу которой закреплена ступица колеса 4. Торможение колес осуществляется с помощью многодисковых тормозов, установлен­ных на промежуточных валах между главной и бортовыми пере-дачами 5.

Передний ведущий мост с управляемыми колесами (рис. 19.10) состоит из литой балки 1 с присоединенными к ней шарнирно по концам двумя поворотными кронштейнами 2. Балка переднего моста имеет шарнирную связь со стойкой хребтовой балки рамы и может покачиваться относительно ее в вертикальной плоскости на угол до 15°.

Поворотные кронштейны внутри имеют зубчатые передачи 4

для привода передних колес. По конструкции они аналогичны

бортовым передачам заднего моста. В отличие от последних у них

нет многодискового тормоза. Движение от двигателя к передним

колесам передается через главную передачу переднего моста и

два карданных вала 3.

Передний мост с управляемыми, неприводными колесами (рис. 19.11) по конструкции проще рассмотренного. В отличие от приводного моста у него предусмотрен поперечный наклон колес.

Этот мост состоит из сварной коробчатой балки с проушинами

по концам и шарнирно присоединенных к ней шкворней с цапфами,

на которые установлены на подшипниках качения ступицы 1

ΡИС. 19.11. Передний мост с управляемыми колесами

с колесами 2. Шкворни 7 и цапфы 8 связаны между собой попарно

тягами 3, 4 и могут поворачиваться относительно балки моста 6 соответственно в вертикальной и горизонтальной плоскостях, вызывая наклон и поворот колес. Одно или оба эти движения колесами сообщаются через их тяги от гидроцилиндра наклона 5 или механизма рулевого управления колес.

19.4. ОБЩИЙ РАСЧЕТ

В общем расчете автогрейдера определяется тяговое усилие, проверяется устойчивость и находится производительность машины.

При работе автогрейдера преобладающим является тяговый режим, связанный с разработкой и перемещением грунта. Он со­ставляет около 80% рабочего времени. Остальное время машина занята выполнением транспортных операций.

В тяговом режиме автогрейдер преодолевает сопротивления, подобные рассмотренным при работе бульдозера с поворотным отвалом. В связи с этим тяговый расчет автогрейдера ведется по зависимостям, приведенным в п. 17.6. Нужный при этом один из главных параметров автогрейдера — его масса — может быть найден по заданным параметрам объекта строительства.

Автогрейдер массой M с тяговым усилием (кН)

P_φ = M_cngφ = M_aξφg может срезать стружку грунта площадью (м²)

F₀=P_φ/R₁. (19.1)

где M_cц — сцепная масса; φ — коэффициент сцепления; ξ — коэффициент, учитывающий колесную формулу ходовой части машины и обычно принимаемый | = 0,7—0,75 при формуле 1x2x3 и ξ = 1 при формулах 3x3x3,1x3,2x2x2; R₁ — коэф­фициент удельного сопротивления грунта копанию, кПа.

Эта стружка может быть выражена через площадь F_p сечения разрабатываемого автогрейдером кювета, канавы или корыта, зависимостью

Fс=FpKc/n_д. (192)

где К_с — коэффициент, учитывающий неравномерность сечения

стружки, Кc = 1,25—1,35; n_д — число проходов машины при разработке грунта в кювете, n_д = 3—4.

Отсюда оптимальная масса автогрейдера при заданном се­ чении кювета или канавы

Ма=FpKcR₁/(gn_дξφ) (19 3)

Проверку поперечной устойчивости машины проводят для случая, когда совершается копание одним из концов повернутого на угол φ₀ отвала (рис. 19.12). На машину в этом случае будут дей­ствовать продольная и поперечная силы. Первая в наихудшем

с лучае может достигать тягового усилия F_a. Вторая при этом со-ставит

F₆ = F_atg φ. (19.4)

Рис. 19.12. Схема к расчету попе­речной устойчивости автогрейдера

Эти силы стремятся повер­нуть машину относительно одного из задних колес. От поворота машина будет удерживаться си­лами трения передних колес, появляющимися при их боковом скольжении по опорной поверх-ности.

Для обеспечения поперечной устойчивости автогрейдера не­обходимо, чтобы момент M_c сил сопротивления повороту был больше момента M_n поворачивающих сил или чтобы их отношение было больше единицы, т. е. при P_a = Р_б:

(19.5)

Производительность автогрейдера может находиться в зави­симости от объема вынутого и перемещенного грунта, длины по­строенной дороги или спланированной площадки.

При разработке грунта на участке длиной L техническая производительность

П_T = LF_c/t_ц (19.6)

Средняя продолжительность цикла, с,

t_ц = t_Р + t₀ + t_Μ

где t_p, t₀ — время рабочего и обратного передвижения, совершае­мое на участке длиной L со скоростью соответственно υ = 3—4 и 6—8 км/ч, t_p = L/v_p или t₀ = L/v₀; t_M — время маневрирования. При планировочных работах на участке длиной L_пл про­изводительность машины

Пт = Lпл/t_п, (19.7)

где t_п — время ведения планировочных работ, ч,

(здесь n_x — число проходов при планировании участка).

При выполнении планировочных работ машина обычно пере­двигается со скоростью v_пл = 3—6 км/ч.

19.5. РАСЧЕТ УЗЛОВ АВТОГРЕЙДЕРА

Основные несущие металлоконструкции автогрейдера имеют простые конструктивные формы. Определение их парамет­ров обычно ведется с учетом предельных нагрузок, возникающих

Рис. 19.13. Нагрузки на автогрейдер Рис. 19.14. Нагрузки на автогрейдер в расчетном положении I в расчетном положении II

в следующих трех расчетных положениях. В расчетном положе­нии / рассматривается разработка грунта одним из концов от­вала, повернутого на угол захвата φ₀ = 45° (рис. 19.13). Со сто­роны грунта на конец отвала в этом случае действуют реактивные нагрузки, направленные вдоль и поперек машины. Первая может быть найдена по зависимостям (17.23) и (17.24), примененным при определении нагрузок на отвал бульдозера.

При нахождении реакции p_д, направленной параллельно оси машины [зависимость (17.23) ], коэффициент К_д динамики обычно принимают равным 1,2—1,3. Приведенная жесткость при нахождении по формуле (17.24) может быть определена из выражения

С_м⁼ 1/( l/c₁+l/(2c₃) + H/(2_C2l₁L₀))

где C₁ — жесткость металлоконструкций автогрейдера; с₂ — ра­диальная жесткость пневматической шины; C₃ — поперечная жест­кость шины колеса; Я — ордината центра тяжести машины, обычно Η = r_к + 0,5 (r_к — статический радиус колес).

Жесткость (кН/м) металлоконструкций автогрейдера при пред­варительных расчетах может быть принята

c₁ = (80—100) М_a.

Жесткость с₂ зависит от параметров шины и давления воздуха в ней. Например, для шины 410—610 при давлении 0,07; 0,25 МПа C₂ соответственно равна 250 и 450 кН/м; для шины 320—508 при давлении 0,25 МПа с₂ = 550 кН/м.

Поперечная жесткость с₃шины при боковом опирании колеса о стенку кювета может быть ориентировочно принята равной с₂.

Боковая нагрузка, действующая на отвал машины:

f_б = Р_д tg φ ₀

На полученные расчетом нагрузки Р_д и F_б проводится про­верка прочности отвала, тяговой рамы и основной рамы авто­грейдера.

Расчетное положение // (рис. 19.14) соответствует выпол­нению автогрейдером планировочных работ при горизонтальной установке ножа отвала и угле захвата φ₀ = 45°. В этом положении предполагается, что автогрейдер, передвигаясь с наибольшей скоростью при выполнении планировочной операции (7 км/ч), уперся ножом в трудно преодолимое препятствие.

Нагрузки, действующие на отвал, в этом случае рассматри­ваются как редко действующие. С ними обычно связано появле­ние в основной раме наибольшего изгибающего момента в гори­зонтальной плоскости. Эти нагрузки находят по зависимостям (17.23) и (17.24).

В расчетном положении /// (рис. 19.15) принимают что автогрейдер, передвигаясь с наибольшей транспортной скоро­стью v_т, въехал передними колесами в поперечно расположенную к направлению его движения канаву глубиной h_к == 0,5r_с. На­грузки, возникающие при этом в элементах машины, считаются редко действующими. На них влияют вес машины, расположение точки C центра тяжести ее, а также дополнительная динамическая нагрузка

Pд = 0,7υ_T ( 2c₂M_A )^1/2· (19.8)

При обычных координатах центра тяжести машины (м)

H = г_с + 0,5; l₁ = (0,25 - 0,3) L₀

нагрузки на мосты от ее массы найдутся из суммы моментов от­носительно точек А и Б опирания колес на грунт. После преоб­разования этих уравнений выражение для определения нагрузки на передний мост

Rn = G_al/l₀

и на задний мост

R'₃ = G_a (L₀ - l₁)/L₀. Реактивные нагрузки со стороны грунта на колеса с учетом Р_д:

R_п =(G_al₁+P_дH)/L₀ и R₃=(G_a(L₀-l₁)-P_дH)/L₀

Рабочие органы автогрейдера приводятся в движение с по­мощью гидроцилиндров. Только поворотное движение отвала относительно тяговой рамы осуществляется посредством гидродвигателя.

Скорости подъема отвала и дополнительного сменного рабо­чего оборудования обычно на­ходятся в пределах 10—20 см/с. Опускание и боковой вынос от- Рис- 19 15. Нагрузки на автогрейдер вала осуществляются соответ- в расчетном положении III

Рис. 19.16. Схема к определению пара­метров гидроцилиндров подъема отвала

Рис. 19.17. Схема к определению пара­метров гидроцилиндров наклона перед­них колес

ственно со скоростью около 8 и 4 см/с. При определении парамет­ров цилиндров подъема отвала обычно принимают, что последний установлен с углом захвата ф₀ = 90° и разрабатывает грунт одним из его концов. Подъем отвала, поворотного круга и тяговой рамы общим весом G₀ осуществляется одним цилиндром. При подъеме гидроцилиндр помимо веса G₀ преодолевает еще и состав­ляющую сопротивления грунта копанию, обычно принимаемую

R_B = 0,5Р_Г.

Усилие в гидроцилиндре подъема отвала находят из выраже­ния (рис. 19.16)

S_n = (G₀l₁ + R_Bl₂)/l₃.

Расчет деталей механизма поворота отвала на прочность ведется для случая, когда на один из его концов действует реак­ция грунта Р_д (см. рис. 19.13). В этом случае на зубья поворотного круга будет действовать момент

M_n = P_дB/2, где В — ширина отвала.

Усилие в гидроцилиндре наклона передних колес, когда на них действует нагрузка G_n от массы M_a автогрейдера, опреде­лится из выражения (рис. 19.17)

S_H = G_nl₁/l₂.

19.6. АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ АВТОГРЕЙДЕРОМ

Для автоматизации управления рабочим оборудованием автогрейдера ВНИИстройдормашем разработана и получила при­менение унифицированная система «Профиль-30». Это комбини­рованная двухканальная система, в которой высотное положение отвала контролируется по копирному устройству обычно лазер­ного типа, а поперечный наклон отвала — по автономному дат­чику. Функциональная схема этой системы представлена на рис. 19.18.

Рис. 19.18. Функциональная схема системы автоматического управления отва­ лом автогрейдера

Высотное слежение за отвалом автогрейдера здесь выпол­няется левой частью схемы. Эта часть системы аналогична си­стеме, рассмотренной в п. 17.9, где она обеспечивала высотное поддержание отвала бульдозера при его работе. При срабатыва­нии левой части системы в зависимости от сигнала ФПУ щупо-вого базисного датчика (ДШБ) — гидроцилиндра 1 (ГЦ1) может измениться положение этой части отвала по высоте. Это вызовет изменение положения режущей кромки отвала в поперечной плоскости относительно гравитационной вертикали. На это от­реагирует второй автономный канал управления системы, который должен поддерживать заданный поперечный наклон рабочего органа. Этот угол наклона в системе измеряется с помощью авто­номного маятникового датчика. Показание датчика в системе преобразуется в электрический сигнал i₃. Этот сигнал, поданный в БУ, сравнивается задатчиком с заданным сигналом i₄ в блоке ЗДУ при данном положении автогрейдера. При появлении раз­ницы i₃ — i₄, превышающей предел чувствительности, yM2 уси­ливает сигнал по мощности и подает его на электромагниты ЭМЗ или ЭМ4 распределителя ЭГР2, который после перемещения его золотника направляет поток жидкости в одну из полостей гидро­цилиндра ГЦ2. В результате перемещения штока ГЦ2 будет меняться положение правого конца отвала до тех пор, пока его угловое положение не будет соответствовать заданному у_эад.

РАЗДЕЛ ШЕСТОЙ

МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ, БУРЕНИЯ ГРУНТОВ И ОБОРУДОВАНИЕ ГИДРОМЕХАНИЗАЦИИ