книги / Машины для строительства, ремонта и содержания автомобильных дорог. Техника и оборудование для строительства автомобильных дорог

Классификация скреперов

По способу наполнения:

1)с загрузкой тяговым усилием трактора – тягача (и толкача);

2)с принудительной загрузкой.

Ускреперов первой разновидности срезание слоя грунта (стружки) и поступление грунта в ковш осуществляется за счет тягового усилия трактора – тягача и толкача, если последний применяется. Поступает грунт в движущийся ковш и наполняет его в результате противодавления, развивающегося в стружке и ранее срезанном разрыхленном грунте, накопившемся перед ножами в так называемой «призме волочения».

Ускреперов второй разновидности срезание стружки грунта ножами осуществляется также за счет тягового усилия трактора-тягача (толкач для загрузки этих машин, как правило, не применяется), а принудительная подача срезанного грунта в ковш производится скребками цепного элеватора. Скребки захватывают порции грунта, поднимают их либо по стальному наклонному листу, либо по переднему откосу уже имеющегося в ковше грунта и отбрасывают в ковш назад по ходу машины.

По типу ходовой части скреперы подразделяются:

– на прицепные;

– полуприцепные;

– самоходные.

Уприцепных скреперов вес конструкции и вес содержащегося в ковше грунта передается на ходовые колеса скрепера, кроме незначительной части веса дышла, передаваемой на буксирную скобу трактора. У полуприцепных и самоходных скреперов от половины до полного веса конструкции и полезного груза используется в качестве активного сцепного веса на ведущих колесах.

Прицепные и полуприцепные скреперы просто и относительно быстро можно отцепить от трактора (тягача). После этого трактор (тягач) может автономно двигаться или использоваться в агрегате (сцепе) с другой прицепной или полуприцепной машиной.

Самоходными скреперами называют такие скреперы, у которых тягач после отсоединения от скрепера не может самостоятельно двигаться, так как является составной частью агрегата, вне которого он не может работать.

По типу привода ходовой части скреперы разделяются на одно-, двух- и многодвигательные и дизель-электрические. У дизель-электрических скреперов узел колеса с шиной, приводным электродвигателем и редуктором называется мотор-колесом. Кроме того, имеются самоходные скреперы одноковшовые и скреперные поезда двух- и трехковшовые.

51

По типу разгрузочного механизма скреперы с загрузкой тяговым усили-

ем подразделяются на скреперы со свободной (самосвальной) разгрузкой опрокидыванием ковша вперед и назад, скреперы с принудительной разгрузкой прямолинейным движением задней стенки ковша или заслонки назад, скреперы с полупринудительной разгрузкой опрокидыванием задней стенки и днища ковша – опрокидыванием вокруг шарнира подножевой плиты и вокруг шарниров боковых стенок.

По типу разгрузочного механизма скреперы с принудительной загрузкой

подразделяются на скреперы с принудительной разгрузкой прямолинейным движением назад передней части днища и выдвижением вперед задней стенки ковша и скреперы с полупринудительной разгрузкой опрокидыванием вперед задней стенки и днища ковша вокруг шарниров его боковых стенок.

По типу привода рабочих органов скреперы с загрузкой тяговым усилием

подразделяются на скреперы с канатным управлением, скреперы с гидравлическим управлением и скреперы с электроканатным управлением отдельными лебедками, приводимыми электодвигателями.

По типу привода рабочих органов скреперы с принудительной загрузкой

подразделяются на скреперы с гидравлическим управлением и скреперы с электромеханическим управлением посредством электродвигателей с редукторами и исполнительными механизмами.

По типу тягача скреперы подразделяются:

–на колесные;

–гусеничные.

Самоходные скреперы, как правило, выполняются на пневмоколесном ходу. Прицепные и полуприцепные – как на гусеничном, так и на пневмоколесном.

По емкости ковша скреперы подразделяются на ковши:

–малой вместимости (до 5 м3);

–средней вместимости (5–15 м3);

–большой (более 15 м3).

3.1.Особенности технологического цикла

иорганизации скреперных работ

Полный цикл скрепера состоит из набора грунта, его транспортирования, разгрузки ковша, обратного хода.

Операция набора грунта включает в себя резание грунта и наполнение ковша и характеризуется необходимостью значительной силы тяги. Ковш наполняется грунтом при движении скрепера по свежесрезанной грунтовой поверхности.

52

Толщина срезаемой стружки зависит от вида грунта, а для скреперов с тяговой загрузкой – также от силы тяги толкача.

Взависимости от вида работы, типа и состояния грунта применяют различные способы резания грунта и разработки забоя.

При планировочных работах, когда снимают небольшой слой грунта, ковш наполняют стружкой постоянной толщины. Для скреперов с тяговой загрузкой этот способ нецелесообразен, так как не позволяет полностью использовать силу тяги скрепера и толкача. Он применим для скреперов с механизированной загрузкой ковша.

Более распространен способ наполнения ковша стружкой переменного сечения, начиная от возможно толстой с постепенным уменьшением ее к концу пути набора. Это обусловливает постоянную загрузку двигателей скрепера и толкача в течение всего времени набора и позволяет наполнять ковш за более короткое время. Такой способ эффективен при работе на глинистых грунтах.

Количество набираемого скрепером грунта зависит от состояния разрабатываемого грунта, условий и способов наполнения. Лучше наполняется ковш при разработке грунтов влажностью до 25 %. Чрезмерно сухие грунты предварительно увлажняют.

Тяжелые грунты категорий III и IV перед началом разработки скреперами рыхлят продольными полосами с помощью бульдозеров-рыхлителей параллельными их проходами со сдвигом, равным заданному измельчению грунта. Рыхлить грунт рекомендуют на комья размером 10–15 см, наибольший размер комьев разрыхленного грунта не должен превышать 2/3 глубины резания скрепера.

Всвязных грунтах ковш хорошо наполняется при разработке забоя под уклон 6–13 %, что повышает силу тяги скрепера и толкача за счет использования их массы и улучшает наполнение ковша. Сухими несвязными грунтами ковш наполняют на подъеме до 6 % после их предварительного увлажнения.

Поперечный уклон площадки забоя по отношению к направлению серепера не должен превышать 8 %.

Работа в транспортном режиме занимает основное время цикла (до 80– 90 %). Продолжительность операции определяется скоростью движения машины по трассе. Скорость перемещения как груженого, так и порожнего скрепера зависит от дальности перемещения грунта, состояния землевозных дорог и реально может достигать 30–40 км/ч. Характерными поверхностями движения скреперов в транспортном режиме являются плотная грунтовая дорога, свежесрезанный грунт, насыпной, уплотненный проездами грунт.

53

Предельная рекомендуемая дальность перемещения грунта зависит от объема ковша и для скрепера с q = 10 м3 составляет 400–2500 м.

Скрепер разгружают при прямолинейном движении со скоростью 6– 8 км/ч. Характерной поверхностью движения скрепера является рыхлый насыпной грунт, обусловливающий значительное сопротивление качению.

Режим работы и производительность скрепера

При работе скрепера степень наполнения ковша, характеризуемая коэффициентом наполнения kн, зависит от способа врезания: при прямом вреза-

нии kн 0,8 ; при ступенчатом – 0,9; при гребенчатом – 1,0; при шахматно-

гребенчатом – 1,1.

Производительность скрепера (м3/ч) в плотном теле

П

3600 qк kн kв

,

kp Tц

где q

– геометрическая емкость ковша скрепера, м3;

к

kв

– коэффициент использования рабочего времени, kв 0,85...0,90;

kp

– коэффициент разрыхления талого грунта, kp = 1,08...1,32;

T

– продолжительность цикла, с,

ц

Т

ц

l1

l2

l3

l4

t

пер

2t

пов

,

2

4

1

3

где l

– длина пути заполнения, м;

1

1

– скорость движения при заполнении ковша, м/с;

l2

– длина пути транспортирования грунта, м;

2

– скорость движения груженого скрепера, м/с;

l3

– длина пути разгрузки, l3

= 3...10 м;

3

– скорость движения скрепера при разгрузке, м/с;

l4

– длина пути порожнего скрепера, м;

4

– скорость движения порожнего скрепера, м/с;

tпер

– время на переключение передачи, tпер = 6 с.

tпов

– время на один поворот, tпов

= 15...20 с;

Длина пути заполнения ковша скрепера, м,

l

qк kн kп

0,5,

1

0,7B hср kp

(3.1)

(3.2)

(3.3)

54

где kп – коэффициент, учитывающий потери грунта при образовании призмы волочения и боковых валиков, kп = 1,2...1,5;

0,7 – коэффициент, учитывающий неравномерность толщины стружки; В – ширина захвата ковша (резания), м;

hср – средняя толщина срезаемой стружки, м.

Полная длина пути, проходимого скрепером при наборе грунта,

Lн l1 Lск,

(3.4)

где Lск – длина агрегата (длина трактора со скрепером), м.

Скреперы с механизированной загрузкой ковша

Из скреперов с механизированной загрузкой ковша наибольшее распространение получили скреперы с загрузочным устройством в виде скребкового элеватора – такие скреперы условно называют элеваторными (рис. 3.2). У скреперов этого типа за счет силы тяги ведущих колес осуществляется только срезание и передвижение машины. Наиболее трудоемкий процесс – заполнение ковша грунтом – осуществляется элеватором, размещенным в передней части ковша над ножами. При этом пласт грунта, поступающий с ножа, подхватывается скребками элеватора и отбрасывается в ковш. Это обеспечивает возможность самостоятельной полной загрузки ковша элеваторного скрепера без толкача. Использование элеваторов для заполнения ковшей скрепера позволяет снизить себестоимость разработки грунта на 10–20 %. При этом стоимость машины возрастает на 25 %, эксплутационные расходы повышаются на 13 %, а время копания грунта увеличивается на 30 %. Применение таких машин целесообразно на однородных грунтах без каменистых включений. Попадание камней вызывает поломку элеватора, поэтому допускаемые размеры камней составляют 100–150 мм, а для крупных машин – 200–250 мм. Влажные глинистые грунты налипают на скребки, и загрузка прекращается. При больших скоростях грунт забрасывается цепями элеватора за ковш, в связи с чем скорость цепи не должна превышать 1,4 м/с, соответственно, скорость машины при копании ограничивается 1,8 км/ч, а толщина стружки – 150 мм. Вместимость ковша (Vк qк Kн) скрепера с элеваторной

загрузкой определяется из условий режима набора грунта на ровном месте и транспортирования с грунтом на подъеме.

55

Рис. 3.2. Скрепер с элеваторной загрузкой

В последнее время появились скреперы с другой разновидностью механизированной загрузки – загрузкой шнековым элеватором (их условно называют шнековыми) (рис. 3.3). Такие скреперы, так же как и элеваторные, благодаря силе тяги ведущих колес срезают стружку грунта, ковш заполняется с помощью одного или двух вертикальных шнеков, расположенных вдоль ножей на днище и имеющих высоту, равную необходимой высоте заполнения грунта с «шапкой». Срезаемый ножами пласт грунта поступает на винтовую лопасть шнека и транспортируется ею вертикально вверх. Грунт, осыпаясь с лопасти на днище и затем на ранее набранный грунт в ковше, постепенно заполняет ковш на всю высоту шнека.

Рис. 3.3. Скрепер со шнековой загрузкой

Также одним из видов скреперов с механизированной загрузкой является скрепер с метателем (рис. 3.4). Преимуществом данного вида загрузки являются небольшие затраты мощности по сравнению со шнековым способом загрузки. Недостатком является неполное заполнение ковша и перекидывание грунта (из-за различных физико-механических свойств грунтов) при больших оборотах вращения метателя.

Также используют газовоздушную смазку для уменьшения внутреннего трения грунта при заполнении ковша. Это ведет к снижению приведенных удельных затрат на разработку грунта на 17–22 % и росту производительно-

56

сти машины на 30–36 %. Данный способ интенсификации выгодно отличается от других тем, что не сужает область использования скреперов. Недостатком является загрязнение отверстий выхода сжатого воздуха грунтом, что приводит к их последующему засорению.

Рис. 3.4. Скрепер с метателем
Скрепер с винтовым загрузочным устройством (рис. 3.5)		имеет следую-
щие технические характеристики:	10 м3
емкость ковша
ширина резания	2320	мм
максимальное заглубление	200	мм
максимальная скорость движения	50 км/ч
обороты винтового загрузочного устройства	30 об/мин

Рис. 3.5. Скрепер с винтовой загрузкой

Если набирается грунт, то скрепер работает следующим образом: тягач на рабочей скорости подходит к месту работы, включается винтовое загрузочное устройство, ковш принудительно заглубляется в грунт и начинает резать его под действием тягового усилия тягача и тягового усилия ведущего моста скрепера. В этом случае усилие на проталкивание стружки значительно меньше, чем у обычного скрепера. Вследствие этого призма волочения не образуется, грунт не сыплется в боковые валики. Весь срезаемый грунт поступает в ковш, за счет этого снижается время наполнения ковша.

57

3.2. Скрепер серии МоАЗ-6007

Скрепер серии МоАЗ-6007 предназначен для послойной разработки грунтов I и II категорий и разрыхленных грунтов III и IV категорий, их транспортировки и отсыпки слоем заданной толщины (рис. 3.6). Технические характеристики скреперов моделей МоАЗ-6007 и МоАЗ-60071 представлены в табл. 3.1.

Рис. 3.6. Скрепер серии МоАЗ-6007

			Таблица 3 . 1
Технические характеристики скрепера МоАЗ-6007
Характеристики		Модели
	МоАЗ-6007		МоАЗ-60071
Двигатель	ЯМЗ-7512.10 (Евро-2)		Cummins M11C350
Мощность, кВт (л.с.)	264 (360)		261 (350)
Траснмиссия		ГМП	(6+1)
Шины		29,5–29
Колесная формула		4x2
Грузоподъемность, кг		22 000
Эксплуатационная		30 000
масса, кг
Полная масса, кг		52 000
Скорость транспортная,		50
км/ч
Скорость рабочая, км/ч		5,5

58

		Окончание табл. 3 . 1
Характеристики		Модели
	МоАЗ-6007		МоАЗ-60071
Радиус поворота, м		9,2
Габариты, мм:
длина		12 700
ширина		3 300
высота		3 660
Колея колес тягача, мм		2 400
Колея колес скрепера, мм		2 100
Объем ковша, м3:
геометрический		10,5
номинальный		14
Ширина резания, м		2,92
Глубина резания, м		0,35
Тяговое усилие, кН		120

3.3. 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 (рис. 3.7).

	Рис. 3.7. Скрепер самоходный МоАЗ-60148
	Технические характеристики скрепера
	самоходного МоАЗ-60148
Вместимость ковша, м3:
геометрическая		8,3
номинальная		11,5

59

Грузоподъемность, кг		16 000
Снаряженная масса скрепера, кг		20 000
Полная масса скрепера, кг		36 000
Распределение снаряженной массы	самоходного скрепера на дорогу, кг:
через передний мост		13 430
через заднюю ось		6 570
Распределение полной массы скрепера	на дорогу, кг:
через передний мост		18 500
через заднюю ось		17 500
Скорость скрепера, км/ч:
транспортная максимальная		44
рабочая, не более		5,5
Максимальное заглубление, мм		300
Ширина по упряжной тяге, мм		3 270
Ширина резания, мм		2 820
Колея, мм:
колес тягача		2 370
колес скрепера		2 180
Толщина слоя отсыпки, мм, не менее		450
Наименьший радиус поворота в обе стороны, м:
по колее внешнего колеса тягача		7,9
по крайней выступающей		8,6
точке тягача
Дорожный просвет при полной нагрузке	, мм:
под стремянками рессор моста		350
тягача, мм, не менее
под ножами скрепера, мм, не менее		450
Угол поворота тягача относительно		90
продольной оси скрепера в каждую
сторону, град
Угол поворота тягача относительно		15
скрепера в вертикальной плоскости
(качание) в каждую сторону, град
Наибольший преодолеваемый угол
подъема с полной нагрузкой на сухом
и твердом грунте:
в процентах		15
в градусах		8°30'
Вертикальная нагрузка		80,0
на седельносцепное устройство, кН

60