Материал: Проектирование рабочего органа скрепера

В рабочем цикле прицепного скрепера транспортные операции (груженый и холостой ход) занимают до 80% времени. Низкие скорости гусеничных тракторов (9 - 12 км/ч) ограничивают производительность прицепных скреперов на гусеничной тяге, и потому их целесообразно применять лишь при наличии тяжелых дорожных условий.

Полуприцепные скреперы состоят из двух частей - одноосного (преимущественно) или двухосного пневмоколесного тягача седельного типа и скреперного оборудования. При этом тяговое и скреперное оборудование представляет в целом единую машину. При необходимости колесный тягач может быть отсоединен от скреперного оборудования, с которым он органически не связан, и использован для других целей на строительстве.

Рис.1.2 Полуприцепной скрепер с одноосным тягачом

- ведущий мост тягача; 2 - одноосный тягач; 3 - ковш; 4 - днище ковша с ножами; 5 - задняя стенка; 6 - заслонка; 7 - передняя рама; 8 - буфер; 9 - гидравлические цилиндры выдвижения стенки; 10 - подъемные цилиндры; 11 - хобот; 12 - гидроцилиндры поворота скрепера.

Рис.1.3 Полуприцепной скрепер с двухосным тягачом (трактором)

- трактор; 2 - седельно-сцепное устройство ; 3 - рама; 4 - рукава и трубопроводы ; 5 - гидроцилиндр управления заслонкой ковша ; 6 - механизм управления заслонкой ковша; 7 - гидроцилиндр подъема и опускания ковша; 8 - заслонка ковша ; 9 - ковш; 10 - задняя стенка ковша ; 11 - гидроцилиндр управления задней стенкой ковша

У полуприцепных скреперов часть конструктивного веса скрепера и веса грунта в ковше передается в виде вертикальной догрузки на ведущую ось тягача, увеличивая его сцепной вес и улучшая за счет этого тяговую характеристику машины.

Самоходные скреперы представляют собой машину, у которой двигатель и скреперное оборудование встроены в общую конструкцию и органически с ней связаны. Выделение полуприцепных скреперов к одноосному тягачу в группу самоходных довольно условно, так как по конструкции они могут не отличаться от прицепляемых к двухосному тягачу. Все ходовые колеса самоходных скреперов выполняются приводными. Конструктивный вес, а также вес грунта в ковше распределяются на переднюю и заднюю оси примерно поровну, что наиболее благоприятно сказывается на тяговой характеристике машины.

Рис.1.4 Самоходный скрепер МоАЗ-60071

Наибольшее распространение в современной практике имеют полуприцепные скреперы, использующие типовые одноосные тягачи в качестве силового и тягового оборудования. |

. По типу тягача или самоходного оборудования - на колесные и гусеничные. Самоходные скреперы, как правило, выполнены на пневмоколесном ходу.

. По типу трансмиссий - на механические, гидромеханические, электрические и гидростатические.

Рис.1.5. Схемы скреперов:

а и б - двухосный прицепной и одноосный прицепной к гусеничному трактору; в - прицепной к колесному тягачу; г - полуприцепной к двухосному тягачу; д - полуприцепной к одноосному тягачу или самоходный с мото-колесами; е - самоходный двухмоторный; ж - самоходный с задним двигателем; з - скрепер-бульдозер; 1 - гусеничный трактор или колесный тягач; 2 -ковш; 3 - заслонка; 4 - буфер; цифры указывают примерное распределение, массы скрепера с груженым ковшом по осям.

. По способу загрузки (наполнения) ковша различают скреперы с загрузкой под давлением срезаемой стружки грунта (наиболее распространенный способ) и с загрузкой при помощи элеватора. В первом случае наполнение ковша связано с преодолением значительных сопротивлений, во втором случае они снижаются, поскольку подъем грунта в ковш производится элеватором.

Рис.1.6. Принципиальная схема полуприцепного скрепера с элеваторной загрузкой

а - набор грунта; б - нагрузка грунта

Стремление к уменьшению энергоемкости загрузки ковша скрепера привело к созданию скреперов с элеваторной загрузкой ковша, при которой отпадает необходимость в применении бульдозера-толкача. Опытные образцы таких скреперов изготовлены с ковшами емкостью 14-20 м3.

Принципиальная схема полуприцепного скрепера с элеваторной загрузкой показана на рис.1.6. Ковш такого скрепера состоит из двух боковых стенок и наклонно приваренных к ним задней и передней торцовых стенок. Над передней стенкой установлен наклонный элеватор с ковшами скребкового типа, поднимающий грунт, срезанный ножами днища ковша. Поднятый элеватором грунт ссыпается в ковш скрепера. Для разгрузки грунта днище ковша гидравлическими толкателями откатывается назад по ходу машины.

Привод элеватора механический, от вала отбора мощности. Элеваторная загрузка обеспечивает высокий коэффициент наполнения ковша независимо от толщины срезаемой стружки грунта и ее физико-механических свойств.

При этом отпадает также необходимость применять вспомогательные бульдозеры для толкания скреперов при наборе грунта (особенно при разработке тяжелых плотных грунтов и использовании скреперов большой емкости).

Рис.2.6 Схемы способов разгрузки ковша и типы заслонок  а - свободная (самосвальная) разгрузка вперед; б - разгрузка назад;  в - принудительная разгрузка; г - полупринудительная разгрузка;  д -щелевая разгрузка (вниз); е - плавающая заслонка; ж - постоянно управляемая заслонка; 1- передняя заслонка; 2 - ковш; 3 - нож; 4 - задняя заслонка; 5-подвижная стенка.

У скреперов со свободной (самосвальной) разгрузкой ковш опрокидывается назад (у одноосных скреперов) либо вперед (у двухосных скреперов). Скреперы со свободной разгрузкой ковша плохо разгружают липкие и переувлажненные грунты.

У скреперов с принудительной разгрузкой грунт выталкивается прямолинейным движением вперед задней подвижной стенки ковша. Скреперы с такой разгрузкой могут работать на любых грунтах, в том числе на грунтах липких и переувлажненных.

У скреперов с полупринудительной разгрузкой днище и задняя стенка конструктивно выполнены как единый узел, который шарнирно подвешен на боковых стенках или к подножевой плите ковша. Для разгрузки днище с задней стенкой опрокидывается вперед, при этом грунт в первоначальной стадии выталкивается из ковша принудительно, а в конце разгружается за счет свободного высыпания под действием собственного веса. При полупринудительной разгрузке стенки ковша не полностью очищаются от липких и переувлажненных грунтов.

При щелевой разгрузке грунта (вниз) днище ковша, поворачиваясь, выводится из-под грунта и становится под углом наклона к горизонту 72-75°. Этот способ разгрузки характеризуется хорошей выгрузкой липких и переувлажненных грунтов и значительно меньшей энергоемкостью механизма выгрузки.

Наиболее распространенной для самоходных скреперов является гидромеханическая трансмиссия. Основные конструктивные схемы скреперов показаны на рис.1.5.

.4 Устройство рабочего органа

Рабочим органом скрепера является сварной ковш, имеющий на передней кромке днища во всю ширину ступенчатые ножи. В задней части ковша находится буфер, который имеет двоякое назначение. В первом случае он предназначен для упора отвала бульдозера при подталкивании скрепера. Во втором случае центральная балка буфера служит как направляющая хвостовика задней стенки. Боковые стенки ковша изготовлены из стального листа, усиленного балками жесткости. В боковых стенках ковша имеются проушины и кронштейны для крепления гидроцилиндров управления заслонкой, для рычага заслонки, а также имеется опора для крепления упряжного шарнира и гнезда для крепления оси заднего колеса. Задняя стенка ковша представляет собой подвижный щит и по бокам имеет направляющие ролики. Однако эти ролики не удерживают заднюю стенку от опрокидывания при выгрузке грунта. Стенку удерживает и центрирует хвостовик. Заслонка может быть плавающей и управляемой с помощью гидроцилиндров.

Передняя рама скрепера выполнена в виде арки и в своей конструкции имеет шкворень для соединения с тягачом, арку, рычаги и упряжной шарнир. Ковш прицепного скрепера с канатным управлением имеет несколько другую конструкцию. Отличие состоит в том, что сам ковш является одновременно задней рамой скрепера и состоит из двух боковых стенок и днища ковша, служащего одновременно задней стенкой.

На рис. 69 представлены схемы разгрузки ковша скрепера. При свободной разгрузке, а она применяется в ковшах небольшой емкости, ковш опрокидывается и грунт высыпается под действием собственного веса (рис. 69, а, б).

Скреперные ковши с полупринудительной разгрузкой (рис. 69, г) имеют неподвижные боковые стенки, а разгрузка выполняется при повороте днища и задней стенки вокруг оси. Грунт под собственным весом и напором задней стенки высыпается из ковша.

Способ принудительной разгрузки с помощью задней стенки, приводимой в движение гидроцилиндрами, является прогрессивным, так как полностью очищает ковш от грунта (рис. 69, в). Щелевая разгрузка (рис. 69, д) менее прогрессивна и не нашла широкого применения.

Прицепные скреперы с гидравлическим управлением (рис. 70) состоят из серьги для сцепления скрепера с трактором, шкворневого устройства для поворота передних колес, несущей рамы, ковша, заслонки и задней стенки. Рабочими органами управляют из кабины трактора с помощью рычагов управления трехсекционным гидрораспределителем.

Рис. 70. Скрепер ДЗ-3.3 (Д-569):

- трактор; 2-серьга; 3 -шкворневое устройство шарового типа; 4 -рама; 5-рукава и трубопроводы; 6 - гидроцилиндр подъема и опускания ковша; 7 - гидроцилиндр управления заслонкой ковша; 8 - заслонка ковша; 9 - ковш; 10 - задняя стенка ковша; 11 - гидроцилиндр управления задней стенкой ковша; 12 - колеса с шиной; 13, 14 - нижний и боковой ножи; 15 - дышло.

Необходимо отметить, что прицепные скреперы обычно применяются в условиях переменного рельефа местности. Прицепной скрепер с канатным управлением имеет полупринудительную выгрузку грунта опрокидыванием днища и задней стенки вокруг шарнира. Самоходный скрепер с принудительной разгрузкой состоит из базового одноосного тягача и одноосного полуприцепного скреперного оборудования.

Полуприцепные и самоходные скреперы с пневмоколесными тягачами имеют большую транспортную скорость: например, скреперы с одноосным тягачом имеют скорость 40-52 км/ч, а при двухосном тягаче до 70 км/ч. Скреперные агрегаты из двух или трех скреперов позволяют резко увеличить производительность этих машин. Важным фактором для повышения производительности скреперов является применение скребкового конвейера (рис. 71), для загрузки ковша. В движение конвейер приводится от электродвигателя или гидродвигателя.

Применение элеваторной загрузки обеспечивает высокий коэффициент загрузки ковша и снижение тягового усилия при заполнении скрепера на 20-25.

Автоматизация работы скрепера значительно облегчает условия работы и повышает производительность. С помощью автоматического регулирования можно поддерживать оптимальный режим работы двигателя, а также тяговое усилие машины на постоянном уровне регулированием толщины стружки грунта. Автоматическая система и устройства, применяемые на скреперах, аналогичны системам, приведенным в разделе "Бульдозеры".

Для повышения точности планировочных работ при отделке дорожных насыпей и выемок применяют систему автоматического управления "Стабилоплан-I", которая обеспечивает автоматическую стабилизацию продольного углового положения ковша скрепера при

На тракторе в кабине водителя смонтирован блок и пульт дистанционного управления, а за кабиной размещен электрозолотник управления. На буфере скрепера установлен датчик углового положения, который включен в электросхему управления и регулирует толщину срезаемой стружки грунта.

.5 Технологические схемы работы

Для разработки грунта заранее составляют схему, по которой будет работать скрепер. Производительность скрепера зависит от того, насколько полно используется емкость ковша и рационально выбирается схема резания и набора грунта. Рекомендуется набирать грунт на передаче базовой машины при скорости 2-3 км/ч, при толщине срезаемой стружки от 7 до 35 см, что в свою очередь определяется категорией грунта и мощностью базового тягача и толкача. Трактор-толкач обеспечивает полную загрузку ковша скрепера в плотных грунтах. Наполнение ковша с постепенным выглуб-лением ножа производят при постоянной толщине стружки и ширине резания. Этот способ используют при планировке грунта. Для сокращения времени набора грунта используют ступенчатый способ наполнения ковша. Зарезание грунта при устройстве выемок и разработке резервов ведут по ребристо-шахматной схеме, по которой разработка грунта ведется последовательными рядами проходок, одинаковыми по длине и расположению. При работе скрепера по этой схеме между проходами первого ряда оставляют полосы неразработанного грунта шириной не более 1,3 м. Второй ряд разработок ведется на расстоянии половины длины проходки от первого и расположен по оси оставленных полос грунта. Работа по этой схеме увеличивает заполнение ковша до 110% его геометрической емкости, сокращая при этом на 10-15% путь и время набора грунта. По этой схеме скрепер может работать без трактора-толкача. При работе в рыхлых сыпучих грунтах применяют способ, называемый "клевок". По этому способу величина заглубления ковша в 2 раза больше той, которая соответствует устойчивой работе двигателя с полной нагрузкой. При работе базового тягача на неустойчивой характеристике двигателя ковш выглубляется, в это время двигатель снова набирает нужные обороты, и так повторяется до тех пор, пока ковш будет полным.

В зависимости от расположения забоев относительно мест отсыпки грунта движение скреперов может быть организовано по различным схемам. Рациональную схему движения скреперов инженерно-технические работники выбирают заранее в проектах производства работ на основании технико-экономических расчетов, а также с учетом следующих требований: - путь транспортирования грунта должен быть кратчайшим; - забой должен быть такой длины, чтобы ковш скрепера загружался полностью; - длина участка разгрузки должна обеспечивать полную разгрузку ковша; - при возведении полотна должны быть въезды и съезды.

Наиболее распространенными схемами движения скреперов являются: эллиптическая, восьмеркой и зигзагообразная. Кроме этих схем применяют следующие: схему "спираль", поперечно-челночную, продольно-челно

1.6 Характеристики скреперов

габариты: длина - до 17 300 мм, ширина - до 4500 мм, высота - до 4300 мм

масса - до 115 т

мощность двигателя - более 470 кВт

вместимость ковша - до 25 т

база скрепера - 8000 мм

размер шин - 37,5 - 99

грузоподъемность - до 45 т

расстояние перемещения горной массы - до 5000 м

глубина резания - до 0,4 м

ширина резания - до 3,9 м

колея колес: передних - до 2900 мм, задних - до 2900 мм

дорожный просвет - до 750 мм

.7 Технические характеристики скреперов

Самоходные cкреперы МоАЗ относятся к внедорожным транспортным средствам для эксплуатации вне автомобильных дорог - на карьерных и грунтовых дорогах.

Загрузка ковша самоходного скрепера МоАЗ осуществляется при помощи толкача, оборудованного специальным толкающим устройством или бульдозером с усиленным отвалом.

Скрепер самоходный МоАЗ-60148

Скрепер самоходный МоАЗ-60148 предназначен для послойной разработки, транспортирования и отсыпки грунтов I и II категорий и предварительно разрыхленных грунтов III и IV категорий.амоходные cкреперы относятся к внедорожным транспортным средствам для эксплуатации вне автомобильных дорог - на карьерных и грунтовых дорогах.

Для увеличения производительности набор грунта скрепером производится с помощью трактора-толкача или бульдозера. Допускается загрузка экскаватором или ковшовым погрузчиком, что в сочетании с существующим качеством послойной разгрузки слоем заданной толщины расширяет универсальность использования скрепера.

Применение скреперов целесообразно для быстрого выполнения нулевого цикла земляных работ и передачи площадей для дальнейших строительных работ. Для этой цели, как правило, используются недорогие высокопроизводительные скреперы массового выпуска со стабильным качеством, обеспечиваемым уровнем технологии.

Основными преимуществами скрепера являются:

·              доступность агрегата в обслуживании;

·              низкая энергоемкость транспортировки грунта по сравнению с технологией "самосвал-экскаватор (погрузчик)";

·              сокращение времени выполнения нулевых циклов при строительстве дорог, плотин, водохранилищ и прочих объектов;