Строительные машины 2 Принципы устройства (стр. 27 из 45)
Рис. 8.13. Схемы скреперов (цифры показывают примерное распределение веса скрепера по осям):
а — двухосный прицепной к гусеничному тягачу; б, в —- полуприцепные к одноосному и двухосному тягачу; г — самоходный; / — тягач; 2 — ковш; 3 — буферное устройство; 4 — заслонка
По емкости ковша скреперы условно подразделяют на скреперы малой емкости с объемом ковша до 4 м3, средней — 5¸12 м3, большой — 8¸15 м3. В последние годы начали применять скреперы с емкостью ковша до 60 м3.
Грузоподъемность скрепера определяют по емкости ковша с «шапкой» qш при объемной массе разрыхленного грунта 1,5 т/м3. Ширина резания В для скреперов емкостью 4¸25м3 колеблется в пределах от 2200 до 2800 мм.
Максимальная глубина заглубления С для этих же скреперов составляет 250¸400 мм, удельная металлоемкость 1¸1,2 т/м3. Чем больше емкость ковша, тем меньше металлоемкость скрепера.
На рис. 8.14 показана схема самоходного двухмоторного скрепера.
Работает скрепер следующим образом. Подъехав к месту набора грунта, скреперист переключает тягач на первую передачу и одновременно опускает ковш, приподнимая заслонку. Ковш врезается в грунт под действием собственного веса, усилий гидроцилиндра (при гидравлическом управлении) и силы тяги трактора (прицепной скрепер) или силы тяги одного-трех толкачей (самоходный). Во время заполнения скреперист следит за наполнением ковша, регулируя толщину стружки в зависимости от загрузки двигателя. Обычно ковш быстро заглубляется на максимальную глубину, а затем постепенно поднимается, чтобы поддержать силу тяги на более или менее постоянном наиболее эффективном уровне. Путь заполнения в зависимости от емкости скрепера и крепости грунта при обеспечении необходимого тягового усилия колеблется в пределах от 8 до 35 м. Когда грунт перестает поступать в ковш вследствие того, что уменьшенная толщина стружки уже не в состоянии пробить массу грунта в ковше, скреперист начинает подъем ковша, закрывая заслонку, переводит управление на второй или третий диапазон скорости и направляется к месту разгрузки. У большинства скреперов разгрузка производится на ходу вперед. В зависимости от емкости скрепера толщина разгружаемого
Рис. 8.14. Самоходный двухмоторный скрепер: 1— тягач; 2 — ковш; 3 — двигатель
слоя составляет 0,20¸0,60 м. Она регулируется опусканием или подъемом заслонки. Путь разгрузки достигает 15¸40 м.
Процесс работы скрепера происходит непрерывно. Только скреперы с задней разгрузкой останавливаются для разгрузки, если она производится под откос с насыпи.
При больших объемах работ скреперы работают группами по 10—30 машин, которые движутся по замкнутой линии, имеющей обычно в плане вид прямоугольника с закругленными углами.
Нижний предел целесообразной дальности возки для колесных тягачей составляет 150¸200 м. Так как на коротких расстояниях они не могут полностью использовать свою скорость, их следует использовать на работах небольшого объема при наличии прицепных скреперов и двухосных тягачей, не занятых на других работах.
Полуприцепные (самоходные) скреперы изготовляют емкостью 6¸45 м3. При емкости 6¸10м3 их чаще применяют с одноосными тягачами мощностью 150—270 кВт и используют для работ небольших объемов, при расстояниях возки 150¸2500 м в условиях, требующих высокой маневренности (например, засыпка пазух шлюзов, небольших котлованов, отсыпка с головы невысоких насыпей и в сложных рельефных условиях).
При емкости 12¸45 м3 при хороших дорогах полуприцепные скреперы применяют с одноосными колесными тягачами мощностью 300¸1600 кВт. Реже, при дальности возки более 2,0 км, они используются с двухосными тягачами такой же мощности.
Максимальный подъем, преодолеваемый груженым полуприцепным скрепером на первой передаче колесного тягача, составляет 30—35%. Наиболее маневренными и быстроходными землеройно-транспортными машинами являются полуприцепные скреперы с одноосными тягачами. Однако их недостатком является то, что на ведущую ось тягача передается только 52¸55% веса груженой машины. Это значительно снижает их тяговые возможности и заставляет обычно прибегать при заполнении их к помощи 2— 3 толкачей, которыми могут служить
Рис. 8.15. Схемы заполнения ковша грунтом
двухосные тягачи, либо гусеничные тракторы со специальным буфером; снабженным демпферным устройством или в крайнем случае обычным отвалом бульдозера, упирающимся в буферное устройство скрепера. Еще меньше используется тяговое усилие у двухосных колесных тягачей. У них на ведущую ось передается 37—38% веса груженой машины.
Заполнение ковша за счет тягового усилия зависит от физикомеханических свойств грунта. В правильно сконструированном ковше заполнение его грунтом может быть разделено на три фазы (рис. 8.15).
Во всех грунтах в начальный период заполнения (I фаза, заслонка поднята на 0,5—0,7 м в зависимости от емкости ковша) ковш быстро заглубляется, а грунт движется к задней стенке ковша. После того как грунт дойдет до нее и начнет заполнять ковш, заслонка опускается почти до поверхности грунта, поступающего в ковш. В это время ковш заглубился на максимальную глубину и скреперист начинает медленно уменьшать толщину стружки, стараясь сохранить режим на пределе, за которым движение скрепера замедляется. В связных грунтах тем временем угол а (рис. 8.15, а) достигает 70—75°, и грунт начинает перемещаться вперед, заполняя заслонку и переднюю часть ковша (II фаза). После заполнения части заслонки грунт начинает пробиваться наверх (III фаза). Происходит как бы кипение, вспучивание грунта, заполняющего ковш. Призма волочения перед заслонкой в связных грунтах или почти вовсе отсутствует или очень невелика. Постепенно подъем грунта замедляется, а затем и вовсе прекращается. Это происходит потому, что уменьшившаяся толщина стружки уже не обладает силой, необходимой для преодоления возрастающей силы трения о грунт, заполнивший ковш. В этот момент скреперист
Рис. 8.16. Формы ножей
начинает быстрый подъем ковша с одновременным закрытием заслонки и переводит скорость на транспортный режим.
При малосвязных сыпучих грунтах (рис. 8.15, б) процесс происходит почти так же, как в предыдущем случае, но угол а имеет значительно меньшую величину, порядка 35—40°. Вследствие меньшего удельного сопротивления копанию в этих грунтах толщина стружки может быть значительно больше, иначе сила, проталкивающая грунт в ковш, будет недостаточна, весь грунт уйдет в призму волочения и валики по бокам ковша. Призма волочения перед заслонкой значительно больше, чем в связных грунтах.
Для уменьшения сил сопротивления загрузке заполнение ковша грунтом в некоторых конструкциях осуществляется элеваторным устройством (рис. 8.15, в).
Чтобы во время выглубления ковша стружка возможно дольше сохраняла толщину, необходимую для проталкивания грунта в ковш, и быстрее увеличивалась при заглублении, нож делают ступенчатым с выступающей вперед средней частью (рис. 8.16, а). Помимо прямой (редко применяемой) и ступенчатой формы ножи бывают полукруглой формы (рис.
8.16, б).
Кроме основного ножа устанавливают съемные ножи, которые крепят к нижней части боковых стенок ковша. Они способствуют лучшему наполнению ковша в малосвязных грунтах.
Разгрузка ковша осуществляется тремя способами: свободным (рис. 8.17, а, б), полупринудительным (рис. 8.17, в) и принудительным (рис. 8.17, г).
При свободном способе разгрузки грунт может выгружаться вперед или назад. Для этого ковш поворачивается вокруг точки, лежащей вблизи центра тяжести ковша с грунтом. Этот способ пригоден для работы в сыпучих грунтах. Он обеспечивает достаточно точную регулировку толщины разгружаемого слоя. Таким способом можно осуществлять разгрузку под откос (при одноосном выполнении скрепера). Ковши со свободной разгрузкой применяются у скреперов очень малой емкости для вспомогательных работ.
При полупринудительном способе грунт Выгружается поворотом днища или задней стенки вместе с днищем относительно боковых стенок ковша и при этом частично выталкивается. Недостатком является хотя и лучшее, чем при свободной разгрузке, но все же неполное опорожнение ковша, особенно при липких и увлажненных грунтах.
Рис. 8.17. Схемы разгрузки ковша:
а — опрокидыванием ковша вперед; б — то же, назад; в — движением задней стенки ковша вперед; г — опрокидыванием вперед блока днища; д — поворотом днища и задней стенки ковша (щелевая); / — заслонка; 2 — ковш; 3 — нож; 4 — задняя стенка; 5 — подвижная задняя стенка; 6 — поворотные днища
При принудительном способе грунт выталкивается выдвижной стенкой, горизонтально перемещающейся на роликах в направляющих. Этот способ обеспечивает полную разгрузку любых грунтов. Недостатком являются большие усилия и мощности, необходимые для перемещения задней стенки.
В зависимости от выполняемой операции и положения скрепера на рабочий орган действуют следующие силы сопротивления: 1) сила сопротивления резанию грунта Рр (см. рис. 8.15, б); 2) сила трения ножа о грунт Ртр1; 3) сила сопротивления перемещению призмы волочения Pпр; 4) сила сопротивления заполнению ковша Рзап. Она складывается из: силы сопротивления грунта подъему в ковше Рпод и силы сопротивления трению между движущимся вверх столбом грунта и грунтом, находящимся в ковше,
Ртр.
Суммарная сила сопротивления перемещению скрепера, кгс (Н)