3. Скреперы

Скрепером (рис. 3.7) называют землеройно-транспортную машину с рабочим органом в виде ковша, которая может произ­водить послойное копание с набором грунта в ковш и грубым

Рис.3.7. Общий вид скрепера: 1 — кабина; 2 — колесо;

3 — седельно-сцепное устройство; 4 — гидроцилиндры поворота;

5 — гидроцилиндры подъема ковша; 6 — поперечная балка;

7 — упряжные тяги; 8 — заслонка; 9 — ковш; 10 — задняя стенка; 11 — заднее колесо; 12 — задняя рама

планированием разрабатываемой поверхности, транспортирование набранного грунта, его выгрузку с разравниванием и частичным уплотнением ходовыми колесами и возврат в забой в исходное положение.

Скреперы используют на земляных работах различных ви­дов строительства для разработки грунтов I-IV категории (III-IV категории обычно в разрыхленном состоянии). Часто, особенно при работе на прочных грунтах, загрузка скреперов производится погрузчиком или экскаватором.

Скреперы выполняют в виде прицепных и полуприцепных конструкций к гусеничным и колесным тракторам или в виде са­моходных машин. Прицепные скреперы могут иметь двух- или одноосную конструкцию. В этом случае масса скрепера и грунта передается на опорную поверхность почти целиком через колеса скрепера. У полуприцепных скреперов масса воспринимается ко­лесами как скрепера, так и тягача. Целесообразная дальность транспортирования грунта зависит от подъездных путей и скоро­стных характеристик базовых тракторов. Обычно она не превы­шает 500-700 м для прицепных скреперов, 1000-1500 м для полу­прицепных и 2000 м для самоходных.

Самоходные скреперы выполняют на базе одно или двухос­ных колесных тягачей или в виде специализированных конструк­ций, например, с дизель-электрическим приводом и мотор- колесами. Известны конструкции гусеничных самоходных скре­перов, у которых ковш встроен между гусеницами, а передняя заслонка может использоваться как бульдозерный отвал. Такие скреперы применяют в тяжелых условиях на грунтах с низкой несущей способностью. На базе одно- и двухосных тягачей созда­ют также двухмоторные скреперы, у которых на задней скрепер­ной оси установлены второй двигатель и трансмиссия для привода задних колес, управление осуществляется из кабины тягача. Та­кие скреперы применяют для работы в тяжелых грунтовых и эксплуатационных условиях, например, при длительных подъе­мах в груженом состоянии, больших уклонах, слабой несущей способности грунта и т. д. Скреперы с ковшом большого объема снабжают спереди гидроуправляемыми сцепными устройствами и толкающей плитой, обеспечивающими быстрое соединение двух скреперов для их поочередной загрузки и разъединение для раз­дельной доставки грунта к месту выгрузки. Известны, кроме того, большегрузные скреперные поезда с двумя-тремя ковшами и все­ми ведущими колесами, которые обычно создают на базе двухмо­торных скреперов.

При обычной системе загрузки грунтом скреперы всех видов (прицепные, полу прицепные, двухмоторные самоходные, с ди­зель-электрическим приводом и всеми ведущими колесами), кро­ме скреперов со сцепкой для спаренной работы и скреперных поездов, обеспечивают самозагрузку только в условиях легких грунтов. В остальных случаях для эффективной работы при за­грузке надо применять толкач в виде бульдозера с усиленным от­валом» специальный бульдозер-толкач с отвалом укороченной длины, снабженным амортизаторами, или трактор-толкач с тол­кающими плитами, оборудованными амортизаторами. Одномо­торные скреперы с обычной загрузкой используют только с тол­качами, которые работают в комплекте из четырех-пяти скреперов. Скреперы с принудительной загрузкой, например, эле­ваторной, обеспечивают самозагрузку, но не могут работать при наличии в грунте больших камней и каменных включений.

Для прицепных и полуприцепных скреперов к гусеничным тракторам максимальные транспортные скорости обычно не пре­вышают 10-15 км/ч, полуприцепных 30-40 км/ч, самоходных 50- 60 км/ч. Практически достигаемые транспортные скорости дви­жения часто не превышают 20-25 км/ч даже для самоходных скреперов с рессорной подвеской колес. Только при тщательной подготовке транспортных путей и наличии подвески колес полу­чают скорости выше указанных.

Скреперы классифицируют по объему ковша, способам за­грузки и разгрузки, типу управления и другим конструктивным признакам. Прицепные скреперы имеют ковш с геометрической вместимостью 3-25 м³, полуприцепные — 4,5-25 м³, самоход­ные — 8-40 м³.

По способу загрузки разделяют скреперы с принудительной (транспортером-элеватором) и свободной (тяговым усилием) за­грузкой.

По способу разгрузки разделяют скреперы со свободной раз­грузкой вперед или назад, принудительной разгрузкой (обычно вперед) и полупринудительной вперед, назад или в середине, че­рез щель. На скреперах с элеваторной загрузкой применяют при­нудительную разгрузку через сдвигаемое днище ковша путем вы­движения задней заслонки. Наиболее распространена принудительная разгрузка, обеспечивающая возможность работы на влажных и липких грунтах.

Передние заслонки в скреперах могут быть свободно пла­вающими или управляемыми, с помощью которых можно регули­ровать зев между заслонкой и ножами. Для скреперов применяют гидравлическое управление.

Ножи на скреперах устанавливают по одной линии для про­ведения планировочных операций и с выступающей средней ча­стью — для земляных работ, где такая установка обеспечивает лучшее заполнение, особенно в конце набора ковша.

Схема самоходного скрепера, представляющего собой ком­бинацию одноосного тягача с одноосным ковшовым прицепом, показана на рис.3.7. Рабочим органом машины является ковш.

Боковым стенкам и днищу ковша для усиления жесткости обыч­но придают коробчатую форму. Передняя балка обеспечивает же­сткость всей конструкции, к ней присоединяют гидроцилиндры подъема и опускания ковша.

Стенки ковша скошены для уменьшения налипания грунта. В плане ковш чаще всего несколько сужается назад (на 2-3°). Ковши всех скреперов снабжают буферами — пространственными фермами коробчатого сечения, на которые воздействуют толкачи. К балкам фермы приваривают кронштейны для крепления оси задних колес. В буферах устанавливают направляющие балки, по которым на роликах передвигается задняя стенка. Ножи ковша изготавливают составными, что обеспечивает смену только одной части при затуплении и поломке. Режущую часть ножа наплав­ляют твердыми сплавами для повышения ее износостойкости. Для уменьшения сопротивления при разработке тяжелых грунтов ковши снабжают зубьями.

Производительность скрепера как машины периодического (циклического) действия равна отношению среднего объема грун­та, разрабатываемого за один рабочий цикл, к средней длительно­сти цикла.

Продолжительность рабочего цикла £_ц слагается из времени копания t_KOn, движения с грунтом £_{д г} , разгрузки £_р, движения с порожним ковшом £д._п.» переключения передач п_пер£_пер (л_пср — количество переключений передач), поворотов п_пов£_пов (л_поа — число поворотов) и времени подхода толкача £_тол:

~ ^коп ^д.г. ^д.п. Л-пер^пер ^лпов^пов ^тол*

Интервалы времени t_Kon, £_д._г.» tp> *д.п. вычисляют по длине соответствующих участков пути и скорости движения скрепера. Часть интервалов времени рабочего цикла принимают на основа­нии опытных данных.

По мере увеличения объема перевозимого грунта удельная стоимость транспортирования уменьшается, поэтому затраты вре­мени на набор в ковш дополнительного количества грунта могут быть оправданы при необходимости транспортировать его на большое расстояние. При перевозке грунта на небольшие расстоя­ния (200-300 м) более экономичным может быть наполнение ков­ша на 80-90% номинальной вместимости.

Большое значение имеет вопрос взаимодействия скрепера с толкачом. Эффективность самозагружающихся скреперов снижа­ется по мере удлинения пути транспортирования грунта, когда уменьшается влияние простоев из-за ожидания толкача. При больших расстояниях транспортирования грунтов целесообразно использовать самоходные скреперы, обладающие высокой манев­ренностью, способностью преодолевать крутые подъемы и дви­гаться с большой скоростью по дорогам с плохой проходимостью.

Но для ускорения набора грунта в этом случае нужны мощные толкачи (гусеничные тракторы с бульдозерным отвалом или спе­циальной буферной плитой, колесные толкачи).

Толкачи должны иметь бесступенчатую трансмиссию для плавного подъезда к скреперу и предотвращения отрыва от него во время набора грунта.

На тяжелых грунтах и при больших расстояниях транспор­тирования грунта применяют два последовательно движущихся толкача.