Бульдозеры. Назначение и область применение бульдозеров.

Бульдозеры составляют основу парка землеройных машин. На них приходится более 40% всех объемов земляных работ и до 90% вскрышных работ.

Бульдозеры предназначены для послойной разработки и перемещения немерзлых грунтов 1, 2, 3 и частично 4-ой группы без предварительного рыхления; 4-ой, 5. 6, 7 групп и мерзлых грунтов с предварительным рыхлением, а также для планировочных работ.

Бульдозеры общего назначения используются при возведении насыпи до 2 метров из боковых резервов, устройстве выемок, полувыямок и полунасыпи (на косогорах), разработки и засыпке пазух, траншей и котлованов, послойном разравнивании грунта, перемещении его в отвал или кавальер.

Экономическая выгодность дальность перемещение грунта бульдозером составляет 15-70м. в зависимости от мощности трактора.

Классификация бульдозеров.

Бульдозеры классифицируют по назначению, номинальному тяговому усилию и различным конструктивным признакам.

По назначению различают бульдозеры общего назначения и специальные.

Бульдозеры общего назначения выполняют разработку грунтов, пород и материалов, средних по прочности (супесчаные, суглинистые и глинистые грунты, трещиноватые сланцы, легкие известняки, мергелы и т.п.) и в условиях с температурой окружающего воздуха от - 40 до + 40⁰С. Чаще всего их снабжают неповоротным в горизонтальной плоскости отвалом. Поворотным отвалом оборудуют в основном легкие и малогабаритные тракторы.

Специальные бульдозеры предназначены для выполнения таких работ, как прокладка путей и пионерных дорог, сгребание торфа, разравнивание кавальеров, подземная и подводная разработка материалов, разработка легких материалов типа угля и др., а также для работы в особых климатических и эксплутационных условиях (при низких температурах до – 60 ⁰ С, тропической влажности и температуре + 60 ⁰ С, в сухом и жарком климате пустынь, в опасных и загазованных местах, на грунтах с пониженной и несущей способностью и тд.). На специальных бульдозерах используют отвалы различных типов, соответствующих их назначению.

По номинальному тяговому усилию бульдозеры и рыхлители подразделяют на сверх тяжелые - с номинальным тяговым усилием более 300 кН, тяжелые – 200 – 300 кН, средние – 135 - 200 кН, легкие – 25 – 135 кН, очень легкие - менее 25 кН.

По конструктивным признакам бульдозеры классифицируют по типу ходовой части, рабочих органов, рам и управлению.

По ходовой части различают бульдозеры гусеничные и колесные. Последние применяют редко.

По типу рабочего органа (рис. 1) различают бульдозеры: с неповоротным отвалом, с неповоротным полусферическим отвалом, с неповоротным сферическим отвалом, с неповоротным усиленным отвалом, с поворотным отвалом, универсальные.

Бульдозеры с неповоротным отвалом (рис. 1,а), (обычно их называют просто бульдозерами или бульдозерами с прямым отвалом). Отвал бульдозера с неповоротным отвалом установлен перпендикулярно продольной оси машины и не может поворачиваться в плане. Прямой отвал или отвал для общих бульдозерных работ используется практически на любых бульдозерных работах. Наиболее эффективен при разработке грунтов нормальной и повышенной прочности. Имеет наибольшее значение удельной мощности и тяги на режущей кромке, быстро заглубляется в грунт и быстро наполняется. Может работать с перекосом в поперечной плоскости, что увеличивает его универсальность и эффективность на прочных грунтах.

Бульдозеры с неповоротным полусферическим отвалом (рис. 1, в). У бульдозера с неповоротным полусферическим отвалом боковые части установлены под небольшим углом к лобовой поверхности. По накопительной способности и прочности разрабатываемых грунтов полусферический отвал занимает промежуточное положение между прямым и сферическим.

Рисунок 1 - Схемы основных типов отвалов бульдозеров:

а – неповаротный; б – поворотный; в – полусферический; г – уневерсальный (путепрокладочный); д – с амортизаторами (для толкания скреперов); е – сферический.

Бульдозер с неповоротным сферическим отвалом (рис. 1,е). Отвал бульдозера с неповоротным сферическим отвалом состоит из трех примерно равных частей, установленных одна к другой под углом около 15⁰. Сферический отвал обладает хорошей накопительной способностью, поэтому он применяется для перемещения больших масс грунта на значительные расстояния, планировки больших площадей, штабелирования сыпучих материалов, загрузки бункеров с эстакад и др. Отвал малоэффективен при копании грунтов категории 2 и выше, так как из-за длинной режущей кромки плохо заглубляется. Выпускаются сферические отвалы повышенной (на 30-70%) вместимости для перемещения очень легких материалов, таких как снег, древесная щепа, уголь, торф и тп.

Бульдозер с неповоротным усиленным отвалом (рис. 1, д). Бельдозер с неповоротным усиленным отвалом оборудован амортизатором для уменьшения ударных нагрузок при толкании скреперов.

Бульдозер с поворотным отвалом. Отвал бульдозера с поворотным отвалом может устанавливаться в горизонтальной плоскости под углом в обе стороны от продольной оси машины и перпендикулярно к ней. Отвал может поворачиваться в обе стороны на угол до 25⁰. Используется для укладки грунта в боковые валки при пионерном профилировании дорог, нарезке и обратной засыпки траншей. Из-за большой длины отличается меньшей жесткостью и низкой удельной мощностью, поэтому не рекомендуется для тяжелых работ и скальных грунтов.

Рисунок 2 - Схемы основных видов дополнительного сменного оборудования к бульдозерам с неповоротным отвалом:

1 – жестко закрепляемые или гидроуправляемые уширители; 2 – открылки; 3 – удлинители; 4 – передние и задние рыхлительные зубья; 5 – кирка для взламывания асфальтобетонных покрытий; 6 – ножи для мерзлых грунтов; 7 – кусторезная надставка; 8 – жестко закрепляемая канавная надставка или гидроуправляемый выступающий нож; 9 – откосник с жестким креплением или гидроуправляемый откосник-планировщик; 10 – передние и задние лыжи; 11 – отвальная приставка для работы от стены; 12 – грузовые вилы; 13 – подъемный крюк.

Универсальные бульдозеры (рис. 1 ,г), Универсальные бульдозеры имеют шарнирно сочлененный отвал состоящий из двух половин, которые по отдельности или вместе можно устанавливать в горизонтальной плоскости под углом к продольной оси машины или перпендикулярно к ней.

Существуют также отвалы других типов, используемые для специфических работ, но они распространены значительно меньше (рис. 2).

По типу рамы различают бульдозеры с охватывающей (рис. 3) и внутренней рамой (рис. 4). Внутреннюю раму используют для бульдозеров толкачей, жесткость которых должна быть повышенной.

Устройство бульдозеров.

Основными частями бульдозерного оборудование с прямым отвалом (рис. 3) являются: бульдозерный отвал, толкающий брус, гидроцилиндры подъема/опускания отвала, гидравлический подкос, шарнир крепления толкающего бруса к раме гусе­ничной тележки (упряжной шарнир), винтовой подкос, горизонтальные раскосы.

Рисунок 3 - Бульдозерное оборудование с прямым отвалом бульдозера Б10М:

1 - бульдозерный отвал; 2 - толкающий брус; 3 - гидроцилиндры подъема/опускания отвала; 4 - гидравлический подкос; 5 - шарнир крепления толкающего бруса к раме гусе­ничной тележки (упряжной шарнир); 6 - винтовой подкос; 7 - горизонтальные раскосы.

Основными частями бульдозерного оборудование с поворотным отвалом бульдозера Б10М (рис. 4) являются: отвал, вертикальный подкос, гидроцилиндры подъема/опускания тяговой рамы, кронштейн крепления подкоса к раскосу, крон­штейн крепления раскоса к тяговой раме, упряжные шарниры креп­ления тяговой рамы к рамам гусеничных тележек, тяговая рама, горизонтальный раскос, кронштейны крепления штоков гидроци­линдров подъема и опускания к тяговой раме, сферический шарнир крепления отва­ла к тяговой раме.

Технология бульдозерных работ.

Рабочий цикл бульдозера состоит из рабочего хода с копанием грунта, остановки для переключения движения на задний ход, хо­лостого хода при возврате в исходное положение для копания и ос­тановки для переключения на передний ход.

Рисунок 4 - Бульдозерное оборудование с поворотным отвалом бульдозера Б10М:

1 - отвал; 1^/ - поворот отвала в плане; 2 - вертикальный подкос; 3 - гидроцилиндры подъема/опускания тяговой рамы; 4 - кронштейн крепления подкоса к раскосу; 5 - крон­штейн крепления раскоса к тяговой раме (3 на лонжероне); 6 - упряжные шарниры креп­ления тяговой рамы к рамам гусеничных тележек; 7 - тяговая рама; 8 - горизонтальный раскос (на виде сверху закрыт подкосом); 9 - кронштейны крепления штоков гидроци­линдров подъема и опускания к тяговой раме; 10 - сферический шарнир крепления отва­ла к тяговой раме

Основным элементом рабочего цикла является рабочий ход, при котором осуществляется внедрение отвала в грунт, набор призмы волочения перед отвалом и перемещение ее на требуемое расстоя­ние, распределение и укладка грунта. Существуют три наиболее распространенные схемы внедрения отвала в грунт и набора приз­мы волочения в зависимости от вида грунта, ровности и уклона по­верхности.

На ровной поверхности возможно резкое заглубление отвала на максимальную глубину копания и постепенное его выглубление по мере роста призмы волочения. Такую схему (рис. 5, а) зарезания применяют на легких и не переувлажненных грунтах.

Рисунок 5 - Схема внедрения отвала в грунт и набора призмы волочения.

Из-за неровностей поверхности, на которой производят бульдо­зерные работы, и неточности управления отвалом, которое зависит от типа подвески трактора и квалификации машиниста, внедрение отвала в грунт и набор призмы волочения осуществляют по ступен­чатой схеме с частым выглублением и повторным заглублением от­вала (рис. 5, б). Работая по этой схеме, добиваются почти полно­го использования мощности трактора и уменьшения пути форми­рования призмы волочения. Ступенчатую схему применяют при раз­работке тяжелых плотных грунтов.

При работе на большом уклоне, когда вес машины способствует копанию, внедрение в грунт и набор призмы волочения можно осу­ществлять с постоянной глубиной резания. Работа под уклон наи­более выгодна для бульдозера (рис. 5, в).

Перемещение грунта перед отвалом без дополнительного реза­ния возможно лишь при следующих условиях: ровной и твердой по­верхности, позволяющей отвалу в «плавающем» положении не вре­заться в грунт; наличии стенок траншеи или валиков грунта, пре­пятствующих уходу грунта из призмы волочения в стороны от отва­ла; равномерной загрузке отвала по длине, позволяющей работать­ без поворотов.

Рисунок 6 - Схемы перемещения призмы волочения бульдозером.

Во всех остальных случаях перемещение грунта происходит с не­прерывным дополнительным резанием. Без дополнительного подре­зания грунта набранная призма теряется на расстоянии 8-10 м.

Для повышения производительности перемещения призмы воло­чения существуют несколько способов работы бульдозера:

по одному следу (рис. 6, а), когда бульдозер выполняет не­сколько проходов по одному и тому же месту. Боковые валики грунта, образующиеся при первых проходах, препятствуют уходу грунта с отвала и способствуют увеличению объема грунта в приз­ме волочения;

в траншее (рис. 6, б), когда небольшие расстояния между стен­ками траншеи и отвалом ограничивают уход грунта в стороны и способствуют его накоплению перед отвалом. Около 70% земляных работ бульдозерами выполняют траншейным способом. При спа­ренной работе два-три бульдозера совершают рабочий ход рядом с небольшим расстоянием между отвалами (рис. 6, в). В этом слу­чае потери грунта в боковые валики между отвалами почти исклю­чаются.

Производительность бульдозеров.

Техническая производительность бульдозеров П_т, м³/ч, определяется по формуле

П_т = 3600 ×V × К_у × К_с × К_к / Т_ц, м³/ч, (1)

где V – объем призмы волочения, срезанной отвалом, м³;

К_у – коэффициент, учитывающий уклон местности;

К_с – коэффициент сохранения грунта;

К_к – коэффициент, учитывающий квалификацию машиниста;

Т_ц – продолжительность цикла, с.

1.2 Рыхлители

Назначение и применение рыхлителей.

Рыхлительное оборудование предназначено для рыхления плотных скально-трещиноватых и смерзшихся грунтов, расчистки дорожных трасс от мелких корней, пней, камней, а также взламывания изношенных покры­тий при их удалении.

Классификация рыхлителей.

Рыхлители могут иметь регули­руемый (рис. 8 в, г) и нерегулируемый угол рыхления (рис. 8 а, б). В зависимости от способа уста­новки рыхлительного оборудования различают рыхлители с креплением к корпусу заднего моста или к раме гусеничной тележки. По числу зубьев рыхлители делят на однозубые и многозубые. Однозубые рыхлители предназначены для разработки особо прочных материалов. По способу крепления зубьев различают рыхлители с жестким и шарнирным креп­лением.

На гусеничные рыхлители предусматривается шесть типоразмеров тягового класса 3, 4, 10, 15, 25 и 35.

В настоящее время серийно выпускают рыхлительные навески: навеску ДП-26С, агрегатируемую с бульдозерами ДЗ-110А и ДЗ-109 в бульдозерно-рыхлительных агрегатах ДЗ-116А и ДЗ-117 на тракторе Т-130.1.Г-1 тягового класса 10; навески ДП-9С и ДП-9В, агрегатируемые с бульдозером ДЗ-118 в бульдозерно-рыхлительных агрегатах ДЗ-126 и ДЗ-126А на тракторе ДЭТ-250М тягового класса 25; навески ДП-10С и ДП-29ХЛ, агрегатируемые с бульдозерами ДЗ-59ХЛ, ДЗ-60ХЛ и ДЗ-124ХЛ в бульдозерно-рыхлительных агрегатах ДЗ-94С, ДЗ-95С и ДЗ-129ХЛ на тракторе Т-330 тягового класса 35.

Техническая характеристика бульдозерно-рыхлительных агрегатов представлена в таблице 1.

Таблица 1 - Техническая характеристика

бульдозерно-рыхлительных агрегатов

Устройство рыхлителей.

Основными частями бульдозерно-рыхлительного агрегата (рис. 7) являются: опорная рама, верхняя тяга, рама, рабочая балка, зуб, гидроцилиндр.

Варианты компоновки рыхлительного оборудования (рис. 8) могут быть: с трехточечной подвеской, параллелограммной подвеской, параллелограммной с регулируемым углом рыхления, параллелограммной с регулируемым углом рыхления и вылетом зуба.

Рисунок 7 - Бульдозерно-рыхлительный агрегат ДЗ-116А:

1 - опорная рама, 2 - верхняя тяга, 5 - рама, 3 - рабочая балка 3, 4 - зуб, 6 - гидроцилиндр.

Рисунок 8 - Варианты компоновки и элементы рыхлительного оборудования:

а – трехточечная подвеска; б – параллелограммная подвеска; в – параллелограммная с регулируемым углом рыхления; г – параллелограммная с регулируемым углом рыхления и вылетом зуба; 1 – нижняя тяговая рама (тяга); 2 – опорная рама; 3 – гидроцилиндр подъема/опускания зуба; 4 – стойка зуба; 5 – рабочая балка; 6 – наконечник зуба; 7 – верхняя тяговая рама (тяга); 8 – гидроцилиндр наклона рабочей балки; 9 – гидроцилиндр изменения вылетазуба.

Производительность рыхлителя.

Эксплуатационная производительность рыхлителя П_э, м³/ч, определяется по формуле

П_э = 3600 × V × K_к / Т_ц × К_в, (2)

Где V – обьем разрыхленного грунта за цикл, м³;

К_к – коэффициент, учитывающий квалификацию машиниста;

Т_ц - продолжительность цикла, с;

К_в – коэффициент использования времени.

Технология производства рыхлительных работ.

Рабочий цикл рыхлителя включает рабочий ход (заглубление рабочего органа, регулирование угла рыхления, рыхление с посто­янной корректировкой глубины и направления), выглубление рабо­чего органа, разворот или обратный (холостой) ход в зависимости от схемы разработки.

Для улучшения тяговосцепных качеств рыхлителя и использо­вания полной мощности трактора при разработке грунтов рекомен­дуется:

перед рыхлением удалить снежный покров с разрабатываемого участка, так как при работе по снегу резко снижается коэффициент сцепления гусеничного движителя с грунтом (на 40—50%);

на уклонах рыхление грунта производить под уклон;

при уборке разрыхленного грунта бульдозером или скрепером оставлять слой неубранного грунта толщиной 5—10 см, который улучшит условия работы рыхлителя при последующей разработке.

1.3 Автогрейдеры

Назначение автогрейдеров.

Грейдерами называют колесные машины для профилирования грунтовых дорог с устройством водоотводных (боковых) канав; возведе­ния дорожных насыпей из боковых резервов; планировки земляного по­лотна, откосов, выемок и насыпей; устройства дорожного полотна и тер­рас на крутых склонах; перемешивания грунтовых и гравийно-щебеночных материалов с вяжущими добавками на полотне дороги. Эти машины используют при ремонте, летнем и зимнем содержа­нии дорог.

Классификация автогрейдеров.

Автогрейдеры классифицируют по следую­щим основным признакам: классу мощности, колесной схеме, типу задней тележки, типу трансмиссии.

Класс мощности является основным призна­ком, по которому все автогрейдеры делят на три группы - 100, 160 и 250.

Колесная схема оказывает существенное вли­яние на тяговое усилие и его планирующие спо­собности. Колесная схема автогрейдера опреде­ляется формулой А-Б-В, где А - число осей с управляемыми колесами; Б - число осей с веду­щими колесами; В - общее число осей.

Колесная схема выпускаемых автогрейде­ров - 1х2х3 и 1х3х3, 1х2х2, т. е. трехосные автогрей­деры с 2 или 3 ведущими осями. У всех авто­грейдеров передние колеса управляемые. Авто­грейдеры класса 100 и 160 оборудуют двумя задними ведущими осями, класса 250 – всеми тремя.

По типу задней тележки автогрейдеры быва­ют: с балансирами, в которые встроены бортовые редукторы заднего ведущего моста; с балансира­ми в виде балок, соединяющих раздельные зад­ние ведущие мосты. Первая схема более распро­странена и используется на автогрейдерах клас­са 100 и 160. Вторую схему применяют только на автогрейдерах класса 250.

Тип трансмиссии существенно влияет на кон­струкцию и общую характеристику автогрейдера. Выпускают автогрейдеры с механической и гид­ромеханической трансмиссией.

Автогрейдерами класса 100 выполняют работы по содержанию и ремонту дорог; класса 160 восстанавливают и ремонтируют грунтовые дороги, а также строят дороги в средних грунтовых условиях и при небольших объемах работ; клас­са 250 выполняют большие объемы работ по строительству дорог, возводят дамбы, насыпи, осуществляют подготовительные работы в тяже­лых грунтовых условиях.

Устройство автогрейдера.

Основными частями автогрейдера (рис. 9) являются: основная рама, двигатель, трансмиссия, механизмы управления и кабина, тяговая рама с поворотным кругом и отвалом, пневмоколесная ходовая часть, дополнительное оборудование (кирковщик, рыхлитель или отвал).

Рисунок 9 - Автогрейдер ДЗ-98:

1-основная рама; 2-двигатель; 3, 4-трансмиссия; 5-механизмы управления и кабина; 6-тяговая рама с поворотным кругом и отвалом; 7-пневмоколесная ходовая часть; 8-дополнительное оборудование (кирковщик, рыхлитель или отвал).

Степени свободы грейдерного отвала.

Подвеска грейдерного отвала допускает его вращение вокруг трех ортогональных осей (рис. 10) и поступательное перемещение вдоль собственной продольной оси. Таким образом, отвал может вращать­ся в горизонтальной плоскости на 360 градусов в любом направлении, ста­новиться вертикально справа или слева от автогрейдера за счет вращающейся скобы, выдвигаться вправо или влево от машины более чем на треть сво­ей длинны и поворачиваться вокруг собственной режущей кромки. Вращением вокруг оси Х меняется угол резания, вок­руг оси Y-угол зарезания, вок­руг оси Z - угол захвата. Пере­мещаясь вдоль оси Х, отвал выдвигается вправо или влево от автогрейдера (рис 10).

Рисунок 10 - Степени свободы грейдерного отвала:

вращение вокруг оси Х - изменение угла ре­зания; вращение вокруг оси Y - изменение угла зарезания; вращение вокруг оси Z -изменение угла захвата; смещение dX вдоль оси X - выдвижение отвала относительно поворотного круга в сторону

Передние управляемые ко­леса могут наклоняться впра­во или влево от вертикали на угол до 20^о, что улучшает кур­совую устойчивость машины при боковых и внецентровых нагрузках. Наклон передних колес также осуществляется гидроцилиндрами. На веду­щие передние колеса крутя­щий момент с переднего мос­та передается с помощью шар­ниров равных угловых скоро­стей (в случае механической и гидромеханической трансмис­сий), обеспечивающих поворот и наклон колес. Передняя ось (или мост), а с ней и передние колеса могут отклоняться относительно рамы автогрейдера до 35 градусов, что выравнивает их давление на опор­ную поверхность и развиваемую ведущими колесами силу тяги.

Отвал грейдера может быть перемещен в вертикальной плоскости (рис. 11, а), что обеспечивает возможность менять глубину зарезания h , т. е. толщину срезаемой стружки. Отвал может быть поднят над уров­нем планируемого грунта (рис. 11, б), что позволяет регулировать толщину слоя Н планируемой поверхности.

Рисунок 11 - Схема установки и регулиров­ки положения отвала грей­дера:

а — глубины резания грунта; б — высота подъ­ема отвала; в – угол захвата отвала в плане; г - угол наклона отвала; д - угол резания.

Угол захвата α (рис. 11, в), образуемый пересечением линии про­дольной оси грейдера с направлением отвала, определяет ширину обра­батываемого ножом полотна дороги, соответственно объем и скорость перемещения грунта. Угол захвата изменяют при помощи механизма по­ворота отвала. Угол наклона φ (рис. 11, г) или угол зарезания, обра­зуемый линией горизонта и режущей кромкой ножа, характеризует поперечный наклон ножа. Угол наклона ножа изменяют при помощи подъема и опускания ножа. Угол резания γ (рис. 11, д) образуется касательной, проведенной через режущую кромку ножа, и плоскостью его резания. Угол резания изменяют гидроцилиндром наклона отвала.

Рабочие операции автогрейдера.

Зарезание грунта - первая технологическая операция при всех видах земляных рабат. Наиболее ответственный этап - первый проход или пробивка первой борозды, так как от этого в значи­тельной мере зависит обеспечение заданного профиля сооружения.

При зарезании (рис. 12) угол захвата должен быть более острый, но не менее 30⁰, чтобы предотвратить опасность заноса автогрейдера в сторону из-за возникающих на отвале нагрузок. При правильной установке отвала эти нагрузки, действующие перпендикулярно поверхности отвала, должны находиться в сред­ней части автогрейдера. Для придания машине устойчивости от заноса на автогрейдерах легкого и среднего типа наклоняют передние колеса так, чтобы центр тяжести машины смес­тился в сторону, противопо­ложную заносу. При зарезании в условиях более тяжелых, влажных или не разрыхлен­ных грунтов угол захвата уве­личивают, хотя количество вы­резаемого грунта уменьша­ется.

Рисунок 12 - Операция зарезания грунта.

Рисунок 13 - Операция перемещения грунта.

Операция перемещения валика в насыпь составляет очень важную часть технологического цикла работы автогрейдера: коли­чество проходов автогрейдера по перемещению грунта составля­ет 60...75% от общего числа проходов, необходимых для устройства насыпи из боковых резервов.

Рисунок 14 - Операция разравнивания грунта.

Для сокращения количества проходов, т. е повышения произ­водительности автогрейдера, при перемещении грунта необходимо обеспечить следующие основные требования:

- вал грунта должен быть перемещен на возможно большее рас­стояние во время одного прохода;

- скорость автогрейдера во время перемещения должна быть максимальной;

- отвал автогрейдера должен быть оборудован удлинителем и, если по технологии работ предусмотрен специальный автогрейдер только для перемещения грунта, его отвал должен быть снабжен левым и правым удлинителями;

- грунт, перемещаемый в насыпь, следует укладывать слоями, стараясь приблизить очертания отсыпанного грунта заданному профилю насыпи.

Конец отвала (рис. 13) должен выступать за перемещаемый вал на 10...20 см во избежание пересыпания грунта за край отва­ла (меньшие значения для связных грунтов). Угол захвата при этом должен быть в среднем 45⁰. При перемещении вала увлаж­ненного, не разрыхленно­го грунта угол захвата несколько уменьшают. Разрыхленные и сухие грунты перемещаются при увеличенном угле захва­та, что позволяет увели­чивать расстояние пере­мещения.

Рисунок 15 - Планировка откосов насыпи:

а – при уклоне 25…70⁰, б – при крутизне 1×3.

Рисунок 16 - Рабочее положение автогрейдера при устройстве кюветов:

а – срезание внутреннего откоса, б – срезание внешнего откоса.

Третья технологичес­кая операция в работе автогрейдера - разрав­нивание перемещенного грунта и обеспечение за­данного уклона полотна земляного сооружения. Поскольку усилия на от­вале, требуемые для раз­равнивания грунта, мень­ше, чем при предыдущих операциях, отвал уста­навливают с максималь­ным углом, позволяющим увеличить длину захвата (рис. 14). Кроме того, отвал может быть оборудован удлинителем или откосником для разравнивания грун­та в канавах и откосах. Скорость движения автогрейдера при раз­равнивании должна быть максимально возможной.

Сооружение насыпи за­канчивают отделкой отко­сов и планировкой дна ре­зерва.

Внутренние и внешние откосы ре­зерва высотой до 1 м отде­лывают автогрейдерами с помощью откосника, уста­новленного на отвале. От­косы отделывают одним­ двумя продольными прохо­дами машины. Срезаемый грунт разравнивают по дну резерва или перемещают в насыпь. Откосы высотой до 0,6 м планируют отвалом автогрейдера, установлен­ным на необходимый угол наклона. Планировка и от­делка внешнего откоса ре­зерва и выемок 1...1,5 м при наклоне 25...70⁰ обеспечива­ются основным отвалом, вы­несенным за пределы рамы автогрейдера (рис.37, а).

Для повышения устойчивости легкого и среднего автогрейдеров при выполнении этих работ передние колеса наклоняют в сторону откоса.

Откосы земляного полотна с крутизной 1×3 планируют ав­тогрейдером за 2...3 прохода по одному месту. При первом проходе ровняют верхнюю часть откоса (рис. 15, б), пе­ремещаясь вдоль бровки, об­ратным проходом – нижнюю часть откоса. Отвалом пере­крывают предыдущий проход на 20...30 см. Операции повто­ряют до окончательной отдел­ки откосов.

Во время срезания внутреннего откоса кювета отвал устанав­ливают под углом захвата 35...40⁰ (рис. 16). Угол резания сохраняют мини­мальным, а угол наклона определяют в соответствии с заданной величиной заложения. Во время работы правые колеса автогрей­дера должны перемещаться по дну канавы. При срезании наруж­ного откоса канавы отвал устанавливают на угол захвата 20⁰, а угол резания должен иметь среднее значение.

Производительность автогрейдера.

Сменная производительность автогрейдера при устройстве земляного полотна Пс, м³/см, определяется по формуле

П = 60 × N × F × L × К_в / (L / υ_р + t_р) × n, м³/см, (3)

Где N – продолжительность рабочей смены, ч;

F – площадь сечения стружки, м²;

L – длина захватки, м;

К_в – коэффициент использования по времени;

υ_р – средняя рабочая скорость, м/мин;

t_р - время для разворота, мин;

n – количество проходов.

1.4 Скреперы

Назначение скреперов.

Скреперы предназначены для послойной раз­работки грунтов I-IVгрупп (Ш и IV групп, пред­варительно разрыхленных), не содержащих со­средоточенных каменистых включений, переме­щения их из забоя в отвал на различную дальность и отсыпки слоем заданной толщины с одновре­менным частичным его уплотнением.

Классификация скреперов.

По типу агрегатирования (соединения) скре­перного оборудования и базовой машины скре­перы подразделяют на прицепные и самоходные.

К прицепным скреперам относят машины, буксируемые гусеничными или колесными трак­торами. У этих машин вся нагрузка, включая массу грунта в ковше, передается только на коле­са скрепера.

Самоходные скреперы выпускают 3-осными и 2-осными. У самоходных 3-осных скреперов, называемых также полуприцепными, часть на­грузки от массы оборудования и грунта передает­ся на колесный трактор.

Самоходный двухосный скрепер представля­ет собой единую машину с собственной силовой установкой для передвижения и управления ра­бочим оборудованием. Базовая машина таких скреперов - одноосный тягач, является передней осью машины.

Скреперы по способу загрузки ковша (рис. 17) делятся на два типа: заполняемые за счет подпо­ра грунта за счет тягового усилия; заполняемые с помощью загрузочного устройства элеватора или шнека, расположенных в ковше.

Скреперы с тяговой загрузкой бывают как прицепные, так и самоходные. Элеваторной загрузкой оборудуют только самоходные скреперы.

Скреперы могут быть с двигателем для привода задних колес.

Рисунок 17 - Классификация скреперов по типу загрузки ковша:

а — скрепер с тяговой загрузкой; б - скре­пер с элеваторной загрузкой; в — скрепер со шнековой загрузкой; 1 — заслонка; 2 — ковш; 3 — задняя стенка; 4 — ножи; 5 — трактор-толкач; 6 — элеватор; 7— откатное днище; 8 — привод; 9 — шнек.

Устройство скреперов и классификация по агрегатированию.

По агрегатированию скреперы подразделяются на полуприцепные, прицепные и самоходные (рис. 18,19,20). Основными частями скрепера являются: ковш с заслонкой и задней стенкой, тяговая рама, гидросистема. По устройству полуприцепные и самоходные скреперы отличаются от прицепного тем, что у прицепного имеется своя передняя ось с колесами и прицепное устройство, а у самоходных и полуприцепных передняя часть опирается на тягач.

Рисунок 18 - Скрепер ДЗ 87-1 полуприцепной:

1 – седельно-сцепное устройство; 2 – тяговая рама; 3 – рычажный механизм заслонки; 4 – гидросистема; 5 – ковш с заслонкой и задней стенкой; 6 – пневмосистема тормозов; 7 – колесо; 8 – электрооборудование; 9 - трактор Т – 150К.

Рисунок 19 - Скрепер ДЗ – 172.1 прицепной:

1 – трактор; 2 – гидросистема; 3 – передняя ось; 4 - тяговая рама; 5 – рычажный механизм управления заслонки; 6 – заслонка; 7 – ковш; 8 - задняя стенка; 9 – колесо.

Рисунок 20 - Скрепер МоАЗ – 6014 самоходный:

1 – одноосный тягач МоАЗ – 6014; 2 – тяговая рама; 3 – гидроцилиндр ковша; 4 – заслонка; 5 – ковш; 6 – гидроцилиндр заслонки; 7 – задняя стенка; 8 – гидроцилиндр задней стенки; 9 – седельно-сцепное устройство.

Производство работ скреперами.

Как правило, скреперы не могут быть использованы на заболочен­ных участках; переувлажненных несвязных грунтах; на связных грун­тах при влажности более 25 %; на сыпучих песках.

Максимальную дальность транспортирования следует принимать: для прицепных скреперов с тракторами на гусеничном ходу при ковше до 6,3 м³ - до 300 м; более 6,3 м³ - до 500 м; для полуприцепных скрепе­ров с тракторами на пневмоколесном ходу при ковше до 10 м³ - не бо­лее 1500 м; для самоходных скреперов с одноосными автомобильными тягачами при ковше 10 и 15 м³ - не более 3000 м.

Операции, выполняемые скреперами.

Наполнение ковша грунтом происходит при прямолинейном движении скрепера по забою с опущен­ным ковшом и заглубленными ножами. При этом скорость скрепера должна находиться в пределах 2-4 км/ч в зависимости от толщины сре­заемой стружки грунта. Длина пути наполнения ковша должна быть 15-25 м.

Зарезание грунта скрепером осуществляется следующими основ­ными способами: с постоянной толщиной стружки (рис. 21, а); с переменной толщиной стружки (рис. 21, б); гребенчатое (рис. 21, в); "клевками" (рис. 21, г). Наиболее эффективен гребенчатый способ зарезания грунта.

Рисунок 21 - Способы зарезания грунта скреперами (стрелкой показано направление движения скрепера).

3арезание грунта гребенчатым способом выполняют волнообразно с попеременным заглублением и выглублением ковша. Каждый после­дующий гребень меньше предыдущего по длине примерно в 2 раза, а по высоте - в 1,5 раза. В начале загрузки ковша следует срезать грунт бо­лее толстой стружкой. Толщина срезаемой стружки за одни набор ковша в зависимости от группы грунта меняется в 2,5 - 5,0 раза. При гребенчатом способе зарезания ковш загружается полнее, что позволяет рациональнее использовать мощность двигателя трактора-тягача.

Для увеличения объема заполнения ковша в песчаных грунтах при­меняют метод многократного резания грунта "клевками" (см. рис. 21, г), заключающийся в том, что в период загрузки ковш скрепера на ходу несколько раз (от 3 до 5) наклоняют, заглубляя его, и получаются как бы "клевки". При этом вследствие движения ковша вверх грунт несколько раз сдвигается к задней стенке, в результате чего заполнение ковша увеличивается на 10-15 %.

Скорость транспортирования груженого скрепера зависит от рас­стояния, состояния путей и мощности трактора-тягача. Состояние до­роги должно допускать движение гусеничных тракторов со скоростью до 10 км/ч, пневмоколесных тягачей - до 20 км/ч. При этом необхо­димо учитывать допустимые подъемы, уклоны и радиусы закруглений (табл.4).

Разгрузка ковша скрепера допускается только на ходу при прямо­линейном движении машины на 1 и 2 передачах трактора или тягача, что в среднем соответс