«В.И. Солдатенков МАТЕРИАЛЫ И МАШИНЫ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ЛЕСОВОЗНЫХ ДОРОГ Часть 2 Допущено в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки дипломированного специалиста 656300 ...»

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

УХТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

В.И. Солдатенков

МАТЕРИАЛЫ И МАШИНЫ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА

ЛЕСОВОЗНЫХ ДОРОГ

Часть 2

Допущено в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по

направлению подготовки дипломированного специалиста 656300 Технология лесозаготовительных и деревообрабатывающих производств по специальности 260100 Лесоинженерное дело Ухта 2005 УДК 62.08 С 60 Солдатенков, В.И. Материалы и машины для строительства лесовозных дорог [Текст]: учеб. пособие. В 2 ч. Ч. 2. / В.И. Солдатенков. – Ухта: УГТУ, 2005. – 140 c.: ил.

ISBN 5-88179-393- В учебном пособии изложены назначение, классификация, устройство и работа технологического оборудования машин и механизмов, используемых при строительстве лесовозных дорог. Пособие может быть использовано как для аудиторной, так и для самостоятельной работы студентов. Для самоконтроля изучаемого материала по каждому виду машин приводится перечень контрольных вопросов.

Справочные материалы пособия могут быть использованы для курсового и дипломного проектирования. Содержание пособия соответствует рабочим учебным программам специальности 260100 Лесоинженерное дело.

Рецензенты:

кафедра транспорта леса и инженерной геодезии Воронежской государственной лесотехнической академии (зав. кафедрой, д.т.н., проф. Курьянов В.К.);

заместитель начальника Обособленного дорожно-ремонтного восстановительного отделения Ремонтно-восстановительного управления ООО «Севергазпром» Cмирнов О.В.

© Ухтинский государственный технический университет, © Солдатенков В.И., ISBN 5-88179-393- Введение Одним из основных квалификационных требований, предъявляемых Государственным образовательным стандартом к инженеру специальности 260100 Лесоинженерное дело, является знание применяемых на производстве технологических машин и оборудования.

Из трех фаз лесозаготовительного процесса вывозке древесины отводится ведущее место. В свою очередь успешное ведение лесотранспортного процесса невозможно без наличия лесовозных дорог, обеспечивающих производительную и безопасную работу транспортных средств. Освоение новых лесных массивов требует постоянного развития лесотранспортной сети, сопровождающейся строительством новых участков магистралей, веток и усов.

Значительные объемы дорожного строительства требуют применения средств механизации, а в некоторых случаях и автоматизации строительных работ. В связи с этим, в лесозаготовительном процессе, важная роль отводится дорожно-строительным машинам.

Настоящее учебное пособие предназначено для оказания помощи студентам вышеуказанной специальности при изучении раздела «Дорожностроительные машины» дисциплины «Дорожно-строительные материалы и машины». Оно может быть использовано как для аудиторной, так и самостоятельной работы студентов (СРС).

Справочные материалы пособия могут использоваться для выполнения расчетно-графических работ, а также в курсовом и дипломном проектировании при решении вопросов, связанных с применением дорожно строительной техники.

При изучении предлагаемого в пособии материала студент должен знать.

1. Назначение машины.

2. Классификацию.

3. Конструкцию технологического оборудования.

4. Принципы работы оборудования.

Все эти вопросы подробно изложены в настоящем пособии и проиллюстрированы рисунками и схемами.

Для самоконтроля изучаемого материала по каждому виду машин в пособии приводится перечень контрольных вопросов.

Для более детального и глубокого изучения конструкций и принципов работы технологического оборудования дорожно-строительных машин рекомендуется практиковать сочетание аудиторных занятий или СРС с экскурсиями на технические базы или строящиеся объекты дорожно-строительных организаций.

Классификация и индексация дорожно-строительных машин Классификация дорожно-строительных машин производится по широкому перечню признаков. Одним из наиболее значимых признаков является назначение машины. По этому признаку дорожно-строительные машины, применяемые при строительстве лесовозных дорог, делятся на пять групп (табл. 1).

Каждая машина имеет марку, состоящую из буквенного и цифрового индексов. Буквенный индекс показывает принадлежность машины к какой-либо группе, а цифровой – модификацию машины в своей группе. Индексация машин приведена в табл. 1.

1. Классификация и индексация дорожно-строительных машин строительства смесительные машины, расдорожных одежд пределители щебня и гравия, Работа 1. Машины для подготовительных работ Кусторезы представляют собой навесное оборудование к трактору и предназначены для срезания мелких деревьев и кустарников. В зимнее время кусторезы могут быть использованы для расчистки дорог от снега.

Кусторезы бывают с пассивным и активным рабочими органами. Отечественной промышленностью выпускаются кусторезы с пассивными рабочими органами.

В настоящее время в дорожном строительстве используются кусторезы марок: ДП-4 – с гидроприводом, на тракторе Т-100 МГП; ДП-24 – с гидроприводом, на тракторе Т-130 Г. На рис. 1.1 показан кусторез ДП-4.

Рис. 1.1. Кусторез ДП-4:

1 – ограждение; 2 – гидроцилиндр управления отвалом; 3 – универсальная рама;

4 – съёмная головка; 5 – отвал Оборудование кусторезов состоит из универсальной рамы, съёмной головки, рабочего органа, привода управления рабочим органом, ограждения трактора. Рабочим органом кустореза является отвал 5 (рис. 1.1). Он имеет «А»образную раму и каркас (рис. 1.2), обшитый листовым железом. Каркас с обшивкой образует отвальную поверхность, которая при движении кустореза сваливает срезанные деревья в валки по обе стороны от отвала.

Срезание кустарника и деревьев производится ножами, прикреплёнными болтами к нижней части рамы. В передней части рамы расположен носовой лист, предназначенный для раскалывания пней и раздвигания деревьев.

На середине поперечной балки рамы имеется шаровое гнездо, в которую входит шаровая головка универсальной рамы (рис. 1.2).

Универсальная рама состоит из двух полурам. В передней части рамы расположена шаровая головка, задние концы рамы имеют проушины для сочленения универсальной рамы с лонжеронами трактора.

Универсальная рама позволяет навешивать на трактор не только отвал кустореза, но и бульдозерный отвал, корчеватель, снегоочиститель и другое.

Для смягчения ударов отвала об универсальную раму и ограничения его поворотов на шаровой головке с правой и левой стороны каркаса отвала установлены амортизаторы из резины.

Для защиты кабины трактора от падающих деревьев кусторез оборудован ограждением, сваренным из труб и покрытым над кабиной стальным листом.

Кусторезы ДП-4 и ДП-24 имеют гидравлический привод рабочего органа. Опускание и подъём отвала производится двумя гидроцилиндрами. Для крепления штоков гидроцилиндров на универсальной раме имеются проушины (рис. 1.2).

Средняя производительность, Габаритные размеры с трактором, Корчеватели (рис. 1.3) предназначены для выкорчевывания пней, расчистки полосы отвода от корней и валунов, уборки стволов деревьев и кустарника, сгребания валежника и сучьев. Они могут выполнять валку деревьев и рыхление плотных грунтов.

Корчеватели классифицируются по следующим признакам:

- характеру установки рабочего органа на тракторе (с передней навеской, с задней навеской);

- системе управления рабочим органом (с гидравлическим приводом, с канатно-блочным приводом).

Наибольшее распространение получили корчеватели с передней навеской и с гидравлическим приводом рабочего органа.

Основными узлами оборудования корчевателей являются: отвал с зубьями, толкающая рама, органы управления рабочим органом.

Рабочим органом корчевателей является отвал (рис. 1.3), снабжённый изогнутыми зубьями. Отвал монтируется на толкающей раме (рис. 1.3) охватывающего типа. Установка отвала на раме бывает двух видов: жёсткая и с возможностью поворота относительно рамы в вертикальной плоскости. В первом случае корчевка пней производится только за счет тягового усилия трактора и подъема толкающей рамы, во втором – за счет движения корчевателя и поворота отвала в вертикальной плоскости.

Рис. 1.3. Корчеватель ДП-3 на тракторе Т-100 МГП:

1 – гидроцилиндр подъема рабочего органа; 2 – универсальная толкающая рама; 3 – отвал с зубьями Технические характеристики корчевателей представлены в табл. 1.2.

1.2. Технические характеристики корчевателей ление отвала, мм Количество гидроци- линдров Рабочая скорость, км/ч 3.17 - 3.1-3.7 3.17 - 2.1 - 3.1-3.7 2.3-3. Рыхлители (рис. 1.5-1.6) предназначены для предварительного рыхления тяжёлых, каменистых, слежавшихся или мёрзлых грунтов, с целью облегчения последующей работы землеройных машин. Рыхлители могут быть использованы также для удаления из грунта корней, остатков пней и камней после работы корчевателя и для разрушения (киркования) старых дорожных покрытий при ремонте дорог.

Рыхлитель представляет собой навесное оборудование к тракторам. Заглубление рабочего органа в грунт обеспечивается гидравлическим приводом и за счёт веса базового тягача.

Часто на базовый трактор кроме рыхлительного оборудования навешивают бульдозер. Это уравновешивает трактор и создаёт более универсальную машину, выполняющую рыхление и перемещение грунта и называемую бульдозерно-рыхлительным агрегатом.

Рис. 1.5. Рыхлитель ДП-18 с охватывающей рамой и трёхточечной подвеской на тракторе Т-4П:

1 – бульдозерное оборудование; 2 – рама; 3 – стойка; 4 – гидроцилиндры; 5 – буфер; 6 – зуб с наконечником Основными частями навесного рыхлителя является: рабочий орган, состоящий из рамы и зубьев с наконечниками; подвеска, с помощью которой рабочий орган шарнирно соединяется с базовым трактором; привод, предназначенный для подъёма и опускания рабочего органа. Часто рыхлители имеют буферное устройство, что позволяет производить работу с толкачем.

Основные узлы рыхлителей показаны на рис. 1.7 – 1.9.

По конструкции подвески рабочего органа различают рыхлители с трёхточечной (ДП-18, ДП-5С) и четырёхточечной (параллелограмной) подвесками (ДП-9С, ДП-26С и др.).

Рис. 1.6. Рыхлитель ДП-9С с внутренней рамой и четырёхточечной подвеской на тракторе ДЭТ-250М:

1 – бульдозерное оборудование; 2 – тяга; 3 – гидроцилиндр; 4 – поперечная балка; 5 – буфер; 6 – флюгер; 7 – зуб с наконечником; 8 – рама При трёхточечной (трёхзвенной) подвеске сочленение рамы рабочего органа производится либо с корпусом заднего моста, либо с лонжеронами гусеничных тележек. При навеске к элементам заднего моста рама рабочего органа располагается между колёсами или гусеницами тягача и называется внутренней.

При сочленении рамы рабочего органа с лонжеронами тележек рама носит название внешней. При четырёхточечной (четырёхзвенной) подвеске крепление рамы рабочего органа осуществляется при параллелограмной системе к корпусу заднего моста тягача с помощью внутренней рамы.

Каждая из указанных типов подвесок имеет свои достоинства и недостатки. Трёхточечная подвеска с внутренней рамой рабочего органа конструктивно проста и имеет небольшой собственный вес. Однако она снижает поперечную устойчивость машины и не обеспечивает постоянного угла резания зубьев, который в процессе заглубления изменяется от 70-80 до 30-40. Аналогичная подвеска с внешней рамой улучшает боковую устойчивость машины, но при этом увеличивается вес рабочего оборудования и ухудшается проход разрыхлённого грунта под рамой.

Четырёхточечная подвеска рабочего органа обеспечивает постоянство угла резания зубьев, как в начале, так и в конце заглубления. Это позволяет придать наконечнику зуба рациональный угол резания, при котором обеспечивается заглубление рабочего органа в грунт, увеличивается срок службы наконечника и снижается энергоёмкость процесса рыхления. Такая подвеска обеспечивает и более полное использование веса тягача для реализации тягового усилия. Кроме того, требуется меньшая мощность гидропривода, конструктивно легко достигается расположение крайних зубьев на раме.

Однако при этом типе подвески корпус заднего моста тягача оказывается очень сильно нагруженным, а сама конструкция менее устойчива к действию поперечных горизонтальных и боковых вертикальных сил.

Наибольшее распространение получили внутренние рамы. Внешние рамы более удобны при работе с толкачом. Наиболее нагруженным элементом рабочего органа рыхлителя являются зубья, которые бывают изогнутой или прямой формы. Число зубьев у рыхлителей колеблется от 1 до 5. У многозубых рыхлителей часть зубьев можно снимать и работать с меньшим количеством. Для изменения вылета зубьев по вертикали они в верхней части имеют отверстия.

Крепление зубьев к раме бывает шарнирным и жёстким. При шарнирном креплении, осуществляемом с помощью специальных поворотных кронштейнов, устанавливаемых на раме, зубья могут поворачиваться в горизонтальной плоскости на 15-20 в обе стороны, что позволяет им обходить встречающиеся препятствия.

Рис.

1.7.Основные узлы рыхлителя ДП-5С:

а – вертикальная стойка; б – рама; в – рабочий орган; 1 – стойка; 2, 4 – пальцы;

3, 5 – шпильки; 6 – болт специальный и шайба сферическая; 7 – серьга прицепная; 8 – балка; 9 – щека; 10, 13 – рёбра; 11, 12 – втулки; 14 – заглушка; 15 – рама; 16 – зуб с наконечником; 17 – буферное устройство; 18 – флюгер; 19 – палец Рис. 1.8. Основные узлы рыхлителя ДП-9С:

а – верхняя тяга; б – нижняя рама; 1 – втулка; 2 – лист; 3 – тяга; 4 – коробка Рис. 1.9. Основные узлы рыхлителя ДП-9С (продолжение):

в – поперечная балка; г – буферное устройство; д – зуб с наконечником; 5 – кронштейн; 6 – коробка; 7 – проушина; 8 – флюгер; 9 – зуб; 10 – буферное устройство; 11 – стойка; 12 – наконечник Количество возможных мест установки зубьев может быть большим, что позволяет изменять их шаг.

Зубья рыхлителей снабжаются сменными наконечниками, изготовленными из износостойких материалов. Привод рабочего органа у современных рыхлителей выполняется только гидравлическим, что позволяет производить принудительное заглубление зубьев в грунт.

Технические характеристики рыхлителей приведены в табл. 1.3.

Угол поворота зубьев в плане, Максимальное заглубление над опорной поверхностью, мм Габаритные размеры, мм Масса, кг с трактором без трактора Одной из новых машин этого типа является рыхлитель ДП–26С (рис.

1.10). Рыхлитель ДП-26С изготовлен Челябинским заводом дорожных машин им. Колющенко. Предназначен он для разработки сильно трещиноватых горных пород и мерзлых грунтов, имеющих температуру не ниже -5С. Рыхлитель ДПС может быть использован на отрывке котлованов и широких траншей в мёрзлых грунтах, на взламывании старых дорожных покрытий.

Рыхлитель ДП-26С агрегатируется с трактором Т-130 и его модификациями.

Рис. 1.10. Бульдозер-толкач ДЗ-120 с рыхлителем ДП-26С Рыхлительное оборудование ДП-26С четырёхзвенного типа устанавливается на задней стенке корпуса заднего моста и состоит из опорной рамы 6, верхней тяги 7, нижней рамы 9, рабочей балки 10, зуба 11 с наконечником 12 и гидропривода 8.

Опорная рама выполнена из массивной навесной плиты с нижней коробкой жёсткости и кронштейнов крепления верхней тяги, нижней рамы и гидроцилиндров. В плите предусмотрены окна для доступа к фрикционам трактора.

Опорная рама жёстко крепится на базовом тракторе шпильками М20 и М30 и прицепной серьгой.

Рабочая балка коробчатого сечения служит для жёсткого крепления зуба посредством пальца. В нижней части балки предусмотрено буферное устройство для работы рыхлителя с трактором-толкачем.

Верхняя тяга и нижняя рама предназначены для шарнирного присоединения рабочей балки к опорной раме. Нижняя рама имеет в плане трапециевидную форму, сужающуюся в сторону зуба, что предотвращает заклинивание глыб грунта между рамой и зубом.

Зуб состоит из стойки, наконечника и стопорного устройства крепления наконечника. Стойка прямоугольного сечения изготовлена из листового проекта (сталь). В стойке имеются два отверстия для изменения вылета зуба и обеспечения максимальной глубины рыхления. Расстояние между отверстиями мм. Наконечник литой из стали 110г 13л. Стопорное устройство быстросъёмного типа выполнено в виде цилиндрического пальца и фигурной пружинной чеки в пазу стойки.

Гидропривод рыхлителя включает в себя два гидроцилиндра, расположенных диагонально в навесном устройстве штоками и поворотные соединения. Для удобства монтажа гидроцилиндры шарнирно крепятся на консольных элементах осей. Техническая характеристика рыхлителя ДП-26С приведена в табл. 1.4.

1. 4.Техническая характеристика рыхлителя ДП-26С 1. Для каких работ предназначен кусторез.

2. Из каких элементов состоит технологическое оборудование кустореза.

3. Как устроен рабочий орган кустореза.

4. Можно ли на универсальную раму кустореза устанавливать бульдозерный отвал.

5. Какие работы может выполнять корчеватель.

6. По каким признакам и как классифицируются корчеватели.

7. Каких видов бывает установка отвала корчевателя на раме.

8. Из каких элементов состоит рабочий орган корчевателя.

9. Какое количество зубьев может иметь отвал корчевателя.

10. Какие работы выполняет рыхлитель.

11. Может ли рыхлительное оборудование устанавливаться на трактор с канатно-блочной системой управления.

12. Какое оборудование может устанавливаться на трактор вместе с рыхлительным и для чего.

13. Какие бывают конструкции подвески рыхлительного оборудования, и их преимущества.

14. Назовите основные узлы рыхлительного оборудования.

15. Какое максимальное число зубьев может быть у рыхлителя 16. Какой эффект обеспечивает шарнирная подвеска зубьев к раме.

17. Объясните устройство рыхлителя ДП-26С.

Бульдозеры предназначены для разработки и перемещения грунта на небольшие расстояния (до 100 м.). Их применяют для устройства насыпей, разработки выемок и котлованов, срезки растительного слоя, разравнивания грунта, планировки поверхности, расчистки дорог от снега, валки деревьев и корчевки пней. Бульдозеры могут использоваться в качестве толкачей при работе со скреперами.

Основные признаки классификации бульдозеров показаны в табл. 2.1.

классификации тип I – бульдозер с неповоротным отвалом;

тип II – бульдозер с поворотным отвалом;

тип III – бульдозер с неповоротным отвалом и с гидрофицированным перекосом;

тип IV – бульдозер с неповоротным отвалом и с гидрофицированным перекосом и наклоном отвала.

2.1.2. Конструкции бульдозерного оборудования Бульдозер представляет собой базовый тягач, оснащенный ножевым навесным бульдозерным оборудованием (рис. 2.1).

Основные узлы бульдозерного оборудования показаны на рис. 2.1 и перечислены в подрисуночной надписи.

Рис. 2.2. Отвал бульдозера:

а – общий вид; б – схема основных параметров отвала; в – схема установки отвала в вертикальной плоскости и в плане Отвал (рис. 2.2) изготовляют в виде коробчатой сварной конструкции с накладками жесткости 4, приваренными к тыльной стороне. Кривая поверхность отвала 1 изготовляется из листового металла. Верхняя горизонтальная накладка жесткости 2 выполнена из швеллера, нижние накладки жесткости изготовляются из гнутых и прямых поверхностей листового металла. В нижней части этой накладки сделаны отверстия, через которые болтами к отвалу крепятся ножи 9. Вертикальные накладки жесткости 4 имеют коробчатую форму и располагаются между верхними и нижними накладками. По краям отвала приварены кронштейны 7 и 6 для соединения отвала с толкающей рамой. Соединение осуществляется болтами. В верхней части отвала располагаются кронштейны 3, для соединения отвала с раскосами.

Геометрические параметры бульдозерного отвала показаны на рис. 2.2, где обозначено:

Ho, Hk – соответственно высота отвала и козырька;

,, – соответственно угол резания, задний угол, угол заострения;

– угол наклона отвала;

– угол опрокидывания;

– угол установки козырька;

R – радиус кривизны отвала;

– длина прямой части;

– угол установки отвала в вертикальной плоскости;

d1 – угол установки отвала в плане.

Форма отвала в зависимости от вида и условий выполняемых работ, может быть различной. Основные формы отвалов показаны на рис. 2.3.

Рис. 2.3. Формы отвалов бульдозеров:

а – прямой; б – универсальный; в – сферический; г – с боковыми рыхлящими зубьями; д – совковый; е – короткий прямой;

1 – лобовой лист с козырьком; 2 – боковые щитки; 3 – боковые ножи; 4 – угловые ножи; 5 – средние ножи; 6 – открылки; 7 – выдвижные зубья Прямой простой отвал (рис. 2.3,а) имеет прямую, образующую небольшие изогнутые боковые щитки и ножи для уменьшения износа щитков. Ножи отвала обычно состоят из двух частей и снабжены выступающими вперед сменными угловыми ножами. Такими отвалами разрабатываются крепкие грунты. Сферический отвал (рис. 2.3,в) применяют для разработки мягких и средней крепости грунтов. Изогнутая в плане форма отвала предусмотрена для косого резания грунта, при котором уменьшается сопротивление резанию и можно увеличить на 10-12% длину отвала. За счет выступающих вперед концов отвала объем перемещаемого грунта увеличивается на 20-25% по сравнению с прямым отвалом.

Универсальный отвал (рис. 2.3,б) используют для планировочных работ в грунтах с нарушенной структурой.

Отвал, с рыхлящими боковыми зубьями (рис. 2.3,г) используют для разработки крепких каменистых грунтов бульдозерами большой мощности. Зубья выдвигаются гидроцилиндрами ниже ножей на 20-30 см.

Совковый отвал (рис. 2.3,д) имеет боковые щитки, снижающие потери грунта при перемещении и выступающую вперед часть ножа для лучшего врезания в грунт. Применяют его для разработки малосвязных грунтов при перемещении на большие расстояния.

Короткий прямой отвал (рис. 2.3,е) снабжают амортизаторами и используют при работе с землеройно-транспортными машинами, например, в качестве толкача при наборе грунта скрепером.

Толкающие брусья имеют коробчатое сечение и свариваются из стандартных уголков или листового металла (рис. 2.4), передняя часть брусьев имеет проушины 1 для соединения с отвалом. В средней части брусьев приварены кронштейны для установки раскоса.

Рис. 2.4. Толкающий брус бульдозера Задняя часть толкающего бруса выполнена в виде вилки, предназначенной для соединения с гусеничными тележками трактора. Вместе с осью эта часть толкающего бруса образует упряжной шарнир.

На универсальных бульдозерах отвал устанавливается на специальной арочной раме. Шарнирное соединение отвала с рамой обеспечивает поворот отвала в вертикальной и горизонтальной плоскости, т.е. изменение всех установочных углов (угол резания, угол захвата).

Поворот отвала в плане производится гидроцилиндрами. Ползуны толкателей при этом изменяют положение на направляющих рамы и фиксируются закладными штырями. Изменение угла резания отвала производится перестановкой задних проушин толкателей на различной высоте относительно ползунов.

Опуская проушину одного толкателя и поднимая проушину другого, можно произвести поперечный перекос отвала.

Управление рабочим органом бульдозера может быть канатным и гидравлическим. Схемы канатного и гидравлического приводов управления отвалом показаны на рис. 2.5 и 2.6.

Рис. 2.6. Схема гидравлического привода управления бульдозера.

1 – отвал; 2 – гидроцилиндр; 3– трубопроводы; 4 – распределитель; 5 – насос;

6 – бак 2.1.3. Бульдозерное и рыхлительное оборудование Бульдозер, выполненный по традиционной конструктивной схеме, представляет наиболее распространенную землеройно-транспортную машину. Простой в изготовлении и эксплуатации, и надежный в работе рабочий орган бульдозера в виде традиционного отвала имеет ряд недостатков. Уменьшается производительность бульдозера с ростом прочности разрабатываемых грунтов.

На грунтах III категории сменная выработка бульдозеров снижается на 20-40% по сравнению с разработкой грунтов 1 категории. На прочных грунтах отвал не заглубляется в грунт. Отсутствует возможность осуществлять приспособляемость отвала по ширине. Плохая накопительная способность при разработке сыпучих, малосвязаных грунтов. Большие потери грунта в боковые валики при транспортировании грунта на значительные расстояния. Все это снижает производительность бульдозера.

Недостаточная универсальность рабочего оборудования приводит к затруднениям при выполнении работ по расчистке площадей от длинномерных грузов, работ, связанных с уборкой камней, перемещением труб, столбов и различного вида проката, транспортированием и установкой бордюрного камня. С целью устранения указанных недостатков отвалы бульдозеров могут быть оснащены челюстным захватом с выступающим ножом или дополнительными рыхлительными устройствами.

Рис. 2.7. Отвал бульдозера, оснащенный челюстным захватом с выступающим ножом:

1 – выступающий нож; 2 – отвал бульдозера; 3 – рычаг челюсти; 4 – гидроцилиндр управления челюстью Отвал бульдозера с управляемым челюстным захватом, оснащенным выступающим ножом, полностью сохраняет традиционную схему и обеспечивает все виды работ, выполняемые традиционным бульдозерным агрегатом (рис. 2.7) Захват выполнен в виде двух изогнутых рычагов, на которых шарнирно крепят прямоугольный каркас, состоящий из боковых щек, соединенных в нижней части ножевой системы, а в верхней части имеющих проушины для шарнирного крепления ножевой системы. Челюсть расположена впереди в средней части или сбоку отвала. Подъем и опускание её осуществляется одним или двумя гидравлическими цилиндрами. Шарнир крепления челюсти расположен в верхней части отвала таким образом, чтобы при копании равнодействующая сил сопротивления проходила ниже оси крепления челюсти, что позволяет разгрузить от действия внешних сил цилиндр управления челюстью.

Челюсть может устанавливаться в трех положениях. Если челюсть поднята в верхнее положение, обеспечивается её вывод из работы и отвал работает по традиционной схеме (рис. 2.8,а). При опущенной челюсти в среднее положение обеспечивается работа ножа челюсти и бульдозера друг за другом на одном уровне (рис. 2.8,б). При опущенной челюсти в нижнее положение производится резание грунта ножом челюстного захвата.

Применение челюстного захвата расширяет виды работ, которые могут быть эффективно выполнены бульдозерным оборудованием. Это повышает универсальность агрегата. Появляется возможность выполнения бульдозером таких работ, как захват и транспортирование длинномерных предметов, труб, столбов, подъем, перемещение и установка бордюрных камней, погрузка предметов в специально подготовленные транспортные средства, расчистка площадей от поваленных деревьев, выкорчеванных пней, камней (рис. 2.8,г).

Рис. 2.8. Схемы выполнения основных операций отвалом с челюстным захватом и выступающим ножом:

а – разработка грунта традиционным отвалом; б – резание двумя ножами: ножом челюсти (передний нож) и ножом отвала; в – резание выступающей ножевой системой челюсти; г – захват длинномерного груза рычагами челюсти;

1 – выступающий нож; 2 – рычаг челюсти; 3 – гидроцилиндр управления челюстью; 4 – отвал бульдозера При выполнении бульдозером работ по перемещению и разравниванию разрыхленного грунта, песка и щебня, шлака и других сыпучих материалов челюстной захват можно установить в верхнее положение, не прибегая к его демонтажу.

Сочетание отвала бульдозера с зубьями рыхлителя (рис. 2.9) позволяет осуществлять разработку бульдозером более прочных грунтов и повысить эффективность работы такого оборудования. Положения отвала и зубьев рыхлителя показаны на рис. 2.9.

Рис. 2.9. Сочетание отвала бульдозера с рыхлителем:

а – копание грунта отвалом бульдозера; б – рыхление грунта; в – захват и транспортирование груза;

1 – отвал; 2 – рычаги; 3 – гидроцилиндр; 4 – толкающий брус; 5 – зуб рыхлителя;

6 – нож С целью придания бульдозеру еще большей универсальности он может быть оснащен сменными рабочими органами показанными на рис. 2.10 и 2.11.

Рис. 2.10. Общий вид бульдозерного оборудования многоцелевого назначения:

а – с отвалом, снабженным челюстным захватом; б – с одним из сменных рабочих органов Рис. 2.11. Шлейф сменных рабочих органов к бульдозерному оборудованию многоцелевого назначения:

а – прямой и обратный отвал; б – буровой рабочий орган, в – вилочный захват;

г – дорожная щетка; д – виброплощадка для уплотнения грунта; е – гидромолот;

ж – ножницы для резки арматуры (клещевой захват); з – каток Технические характеристики бульдозеров и бульдозерно-рыхлительных агрегатов приведены в табл. 2.2-2.4.

2.2. Технические характеристики бульдозеров с канатным приводом Тип бульдозера Неповоротн. Поворотн.

Базовый трактор или Скорость движения, м/с тяговое усилие, передачи: I 0,66/93,19 0,66/93,19 0,79/131,2 0,79/131, Скорость подъема Габаритные размеры с трактором, мм Масса, кг 2.3. Технические характеристики бульдозеров с гидравлическим приводом Показатели Скорость движения, м/с тяговое усилие, Н Длина отвала, Высота отвала, Подъем над Опускание ниже опорной Угол, град:

установки в поперечного Габаритные 4,98х2,52х 5,03х2,86 5,09х4,12 5,69х4,12 5,44х3, 2.4. Технические характеристики бульдозерно-рыхлительных агрегатов Наибольшая Подъем над Угол поперечн.

Ширина полосы Кроме бульдозеров и бульдозерно-рыхлительных агрегатов общего назначения для выполнения земляных работ применяются лесодорожные агрегаты и машины, созданные на основе разработок научно-исследовательских институтов лесной промышленности и отличающиеся универсальностью выполняемых операций.

К ним относятся агрегаты ЛД-4, ЛД-4А и машина ЛД-30.

Лесодорожный агрегат ЛД-4 (рис. 2.12) предназначен для выполнения комплекса подготовительных, земляных и снегоочистительных работ. Он представляет собой комплект навесного оборудования универсального бульдозера и корчевателя, смонтированного на тракторе Т-130 МГ-1.

Универсальное бульдозерное оборудование имеет марку ЛД-10. Оно может выполнять функции бульдозера с неповоротным и поворотным отвалами, функции одноотвального канавокапателя, профилировщика и автогрейдера при планировочных работах и возведении земляного полотна из боковых резервов по продольно-круговой схеме.

Универсальное бульдозерное оборудование состоит из рамы, бульдозерного отвала и гидроцилиндров управления отвалом. Отвал соединяется с рамой шарнирно-крестовой муфтой и тремя гидроцилиндрами, которые изменяют угол установки отвала в горизонтальной плоскости, в вертикальной плоскости и угол резания ножа, что позволяет выполнять как планировочные работы, так и устраивать канавы и возводить насыпь.

Корчеватель ЛД-9 агрегата ЛД-4 предназначен для сплошной и выборочной корчевки пней, удаления кустарника и мелколесья, снятия и перемещения растительного слоя при строительстве лесовозных дорог. Основные узлы и элементы корчевательного оборудования показаны на рис. 2.13.

Рис. 2.12. Универсальный бульдозер ЛД-10 агрегата ЛД-4:

1 – отвал; 2 – гидроцилиндр; 3 – базовый трактор; 4 – рама; 5 – шаровой шарнир соединения рамы с отвалом Лесодорожный агрегат ЛД-4А предназначен для разработки грунта, корчевки пней и очистки дорог от снега. Земляные работы этот агрегат может выполнять как универсальный, так и неуниверсальный бульдозер (по поперечной и продольно-круговой схемам).

Этот агрегат является современной модификацией агрегата ЛД-4. В этом агрегате в качестве базового принят трактор Т-170.01. В бульдозерное оборудование внесены следующие изменения.

1. Гидроцилиндр установки отвала в плане выполнен телескопическим, что позволило отказаться от шарнирно-крестовой муфты, отказы которой имели место.

2. Изменена конструкция рамы – поперечная балка сваривается из двух отрезков труб вместо трех.

3. Изменена разводка шлангов высокого давления гидросистемы.

4. Увеличена ширина наплавки ножей отвала твердым сплавом с 40 до 80 мм.

Технические характеристики агрегатов ЛД-4 и ЛД-4А приведены в табл. 2.5.

2.5. Технические характеристики агрегатов ЛД-4 и ЛД-4А Наибольшее опускание отвала ниже опорной Наибольший подъем над опорной поверхностью, м 1,02 1, Предельные изменения углов установки отвала, Наибольшее заглубление зубьев ниже опорной Производительность по чистому времени работы при корчевке пней свежей рубки диаметром до 0,6м на грунтах 1 категории, га/ч 0,05 0, Лесодорожная машина ЛД-30 предназначена для расчистки дорожной полосы от кустарника и растительного слоя, возведения насыпей на сухих местах по продольно-круговой, продольно-челночной и поперечной технологическим схемам, рыхления плотных или промерзших грунтов, планировки земляного полотна и грейдирования грунтовых и гравийных дорог, расчистки автомобильных дорог от снега.

Рабочее оборудование лесодорожной машины ЛД-30 (рис. 2.14) базируется на тракторе К-703 и состоит из отвала, толкающей рамы, стрелы, рукояти с опорным колесом и рыхлителя.

Рис. 2.14. Лесодорожная машина ЛД-30:

1 – опорное колесо; 2 – отвал; 3 – рыхлительный зуб; 4 – гидроцилиндр; 5 – толкающая рама; 6 – полурама трактора; 7 – стрела; 8 – рукоять Стрела и толкающая рама с отвалом универсального бульдозера и рыхлителем установлены шарнирно на задней полураме трактора. Толкающая рама на двух гидроцилиндрах, которые служат для подъема и опускания отвала, подвешена на стреле.

К стреле посредством шарнира и двух гидроцилиндров присоединена рукоять, на переднем конце которой установлено колесо. Рукоять с колесом может поворачиваться в вертикальной плоскости относительно стрелы и закрепляться на ней. При таком положении рукояти машина работает в режиме бульдозера.

При развернутом положении рукоять и стрела образуют раму грейдера, опирающуюся на колесо. Стрела с рукоятью и колесом может поворачиваться в горизонтальной плоскости на 23 градуса в обе стороны от продольной оси машины. Это позволяет при планировочных работах и разравнивании куч гравийно-песчаной смеси двигаться колесу сбоку от оси машины по ранее спланированной поверхности. Управление рукоятью и колесом в горизонтальной плоскости сблокировано с механизмом поворота полурам трактора.

Отвал соединен с толкающей рамой бульдозера посредством шарнирнокрестовой муфты и трех гидроцилиндров. Один гидроцилиндр изменяет угол установки отвала в плане, второй – угол поперечного перекоса, третий – угол резания.

На поперечной балке толкающей рамы установлен однозубый рыхлитель.

Опускание и подъем рыхлителя осуществляется гидроцилиндром.

В связи с тем, что машина ЛД-30 работает в режиме заднего хода, все органы управления машиной перенесены с передней на заднюю панель кабины.

Техническая характеристика машины ЛД-30 приведена в табл. 2.6.

2.6. Техническая характеристика лесодорожной машины ЛД- Подъем отвала над опорной поверхностью, м 1, Опускание отвала ниже опорной поверхности, м 0, Угол, град:

Максимальное заглубление зуба рыхлителя, м 0, Масса, кг 1. Какие работы выполняет бульдозер.

2. По каким признакам и как классифицируются бульдозеры.

3. Перечислите основные узлы бульдозерного оборудования.

4. Из каких элементов состоит отвал.

5. Какой формы могут быть отвалы и для каких работ они применяются.

6. Покажите на схеме и назовите геометрические параметры бульдозерного отвала.

7. Нарисуйте схему толкающего бруса.

8. Чем отличается универсальный бульдозер от неуниверсального.

9. Объясните принцип действия канатного и гидравлического приводов управления бульдозера.

10. Какие преимущества имеет отвал, оснащенный челюстным захватом с выступающим ножом.

11. Какие операции может выполнять отвал с челюстным захватом и выступающим ножом.

12. Перечислите сменные рабочие органы к бульдозерному оборудованию и назовите область их применения.

13. Какие операции могут выполнять лесодорожные агрегаты.

14. Назовите основные отличия лесодорожных агрегатов ЛД-4 и ЛД-4А.

15. Какие работы может выполнять лесодорожная машина ЛД-30.

16. Перечислите основные узлы и элементы лесодорожной машины ЛД-30.

Как она работает.

2.2.1. Назначение, классификация и индексация Экскаваторы предназначены для копания грунта и перемещения его на небольшие расстояния (насколько позволяет вылет стрелы с рукоятью) в насыпь, в кавальер или кузов транспортных средств. В зависимости от количества рабочих органов (ковшей) различают экскаваторы одноковшовые и многоковшовые (цепные и роторные). У цепного экскаватора ковши располагаются с определенными интервалами на бесконечной цепи, у роторного – по окружности колеса (ротора). Наиболее широкое применение в дорожном строительстве имеют одноковшовые экскаваторы строительного назначения. Поэтому в данном пособии рассматривается только этот тип экскаваторов. Классификация одноковшовых экскаваторов по основным признакам показана в табл. 2.7.

2.7. Классификация одноковшовых экскаваторов классификации Род привода рабо- 1. С двигателем внутреннего сгорания чего органа 2. С электродвигателем Ходовое устройство 1. Гусеничный ход Система привода 1. Механический Вид рабочего обо- 1. Прямая лопата рудования 2. Обратная лопата Тип подвески рабо- 1. Гибкая (канатная) чего оборудования 2. Жесткая (гидроцилиндры) Кроме вышеперечисленных признаков классификации экскаваторы делятся на размерные группы по следующим параметрам: масса машины; емкость ковша; мощность силовой установки; скорость передвижения; среднее удельное давление на грунт; производительность и др. Структура индексов одноковшовых экскаваторов приведена на рис. 2.15.

Рис. 2.15. Структура индексов одноковшовых экскаваторов В настоящее время индекс экскаватора состоит из букв ЭО и четырех цифр. Первая цифра обозначает размерную группу машины, вторая – тип ходового устройства, третья – конструктивное исполнение рабочего оборудования и четвертая – порядковый номер модели данного типоразмера. Кроме этого в индексе могут быть еще два обозначения, по очередной модернизации и климатическому исполнению.

2.2.2. Устройство экскаваторов с механическим приводом Экскаваторы с механическим приводом в настоящее время выпускаются в малых количествах и возможно в ближайшее время будут сняты с производства. Однако их еще можно встретить на многих дорожно-строительных объектах.

Наиболее распространенными видами рабочего оборудования экскаваторов с механическим приводом являются: прямая лопата; обратная лопата; драглайн; грейфер.

Прямая лопата – вид рабочего оборудования, позволяющее производить копание грунта выше плоскости стояния экскаватора и наиболее широко применяемое при рытье котлованов и разработке карьеров. Общий вид экскаватора с оборудованием – прямая лопата показан на рис. 2.16.

Ковш 4 (рис. 2.16) прямой лопаты жестко закреплен на рукояти 5, которая соединена со стрелой 6 седловым подшипником 7. Подшипник дает возможность рукояти не только поворачиваться в вертикальной плоскости относительно стрелы, но и совершать возвратно-поступательные движения вдоль оси рукояти. Стрела шарнирно укреплена в проушинах рамы поворотной платформы и подвешена на стреловом канате 1. В зависимости от высоты разрабатываемого забоя стрела с помощью стрелоподъемной лебедки, расположенной на поворотной платформе экскаватора, может подниматься или опускаться. При работе стрелу устанавливают под углом от 45 до 60 к горизонтальной плоскости.

Для копания грунта поднимают ковш (поворотом рукояти) из положения I в положение III (рис. 2.17) подъемным канатом 2, который огибает головные блоки 3 и закреплен на подъемном барабане главной лебедки, установленной на поворотной платформе. Одновременно для регулирования толщины стружки выдвигают рукоять вперед (осуществляют напор) напорным механизмом, с помощью которого выполняют также обратное движение (возврат рукояти).

Рис. 2.16. Канатный экскаватор с механическим приводом и оборудованием прямой лопаты:

1, 5 – ведущие и направляющие колеса ходовой тележки; 2 – опорный каток; 3 – гусеничная рама; 4 – гусеничная лента; 6 – кузов; 7 – силовая установка (дизель); 8 – седловой подшипник; 9 – стрела; 10 – ковш; 11 – рукоять; 12 – поперечная балка ходовой тележки Основными элементами рабочего оборудования являются ковш, рукоять, стрела, механизм напора.

Ковш прямой лопаты показан на рис. 2.18. Он состоит из корпуса 1, откидного днища 3 и сменных зубьев 13. Стенки ковша соединены между собой сварными швами. Зубья ковша изготавливают литыми из высокомарганцовистой стали, хорошо противостоящей истиранию, или штампованными с износостойкой наплавкой.

Рис.2.18. Ковш и однобалочная рукоять прямой лопаты:

1 – корпус; 2 – прилив; 3 – днище; 4,7,10,11 – пальцы; 5 – тяга; 6 – рукоять; 8 – брус; 9 – обойма; 12 – пояс; 13 – зубья; 14 – засов; 15 – стакан К задней стенке ковша приварены проушины для пальцев 4 и 10, соединяющих ковш с рукоятью 6 и днище ковша с его корпусом, а так же проушина для пальцев 11, на котором шарнирно смонтирована обойма 9 блока подъема ковша. Задняя и боковые стенки усилены поясами 12.

Днище ковша может поворачиваться вокруг пальца 4. При вертикальном положении рукояти (ковш опущен) днище закрыто и в закрытом положении удерживается засовом 14. Конец засова входит в отверстие прилива 2 передней стенки под действием пружины, укрепленной в стакане 15 на днище. Чтобы открыть днище, нужно поднять ковш и выдернуть засов из отверстия прилива.

При этом под действием собственного веса и находящегося в ковше грунта днище открывается.

Для регулирования угла наклона ковша относительно рукояти имеется три отверстия, в одно из которых устанавливают палец 7: при работе на очень плотных грунтах – в переднее отверстие, на легких грунтах и в забоях высотой до 2 м – в заднее отверстие, на связных грунтах – в среднее.

Рукоять прямой лопаты показана на рис. 2.18. Она может быть однобалочной (внутреннего типа) и двухбалочной (внешнего типа).

Рукоять, охваченная шарнирно укрепленным на стреле седлом, может совершать возвратно-поступательное движение в направляющих, образуемых седловым подшипником 7 (рис. 2.17), а так же поворачиваться вместе с ним в вертикальной плоскости на оси (или на валу), соединяющей седловой подшипник и стрелу. Конструкция рукояти обычно определяет и конструкцию напорного механизма. Так, в отечественных экскаваторах при однобалочной рукояти обычно применяют канатный напорный механизм.

Стрела прямой лопаты (рис. 2.19.) представляет собой прочную пустотелую сваренную из металлопроката конструкцию. В верхней головной части стрелы смонтированы на подшипниках качения два головных блока 1 большого диаметра, через которые проходит канат подъема ковша, и на втулках два блока 5 меньшего диаметра – для стрелоподъемного каната. Нижним концом – пятой 3 – стрелу с помощью пальцев шарнирно укрепляют в проушинах рамы поворотной платформы. На этих пальцах стрела поворачивается при изменении угла ее наклона.

Рис. 2.19. Двухбалочная стрела экскаватора:

1, 5 – блоки; 2 – амортизатор; 3 – пята; 4 – отверстия для установки вала механизма напора; 6 – вал; 7 – вкладыш; 8 – подшипник В средней части стрелы расположен седловой подшипник 8, шарнирносоединенный с ней напорным валом 6, опирающимся на укрепленные в стреле втулки. Однобалочная рукоять опирается на подшипник через сменные чугунные вкладыши 7. Между седловым подшипником и пятой, на нижней стороне стрелы, установлен амортизатор 2, представляющий собой деревянный брус или набор резиновых полос, заключенных в П-образный кожух из листовой стали. Амортизатор предохраняет стрелу от разрушения при случайных ударах ковшом.

При копании грунта прямой лопатой необходимо одновременно с подъемом ковша производить его выдвижение вперед. Для выполнения этой функции экскаваторы имеют механизмы напора (рис. 2.20).

Рис. 2.20. Схемы независимого (а) и комбинированного (б) канатных механизмов напора:

1 – вал главной лебедки; 2, 3, 10, 13 – барабаны; 4, 6, 7 – блоки; 5, 9, 12 – канаты; 8 – рукоять; 11 – роликовая цепь По принципу действия механизмы напора делятся на зависимые, независимые и комбинированные. В зависимом механизме усилие напора зависит от натяжения подъемного каната. В независимом механизме усилие напора не зависит от натяжения подъемного каната. При комбинированной схеме механизма напора, объединяющей первые две, усилие напора зависит от натяжения подъемного каната, но при включении независимой части может быть увеличено по желанию машиниста.

В независимом механизме напора канат крепится одним концом к точке А (рис. 2.20, а) на стреле, а другим навит на подъемный барабан 2. Напорное усилие создается канатом 9, огибающим блок 4 на конце рукояти и блоки 14 и навитым на барабан 10. Барабан 1 вращается цепью 11 от звездочки 3. При вращении барабана 10 по часовой стрелке канат 9 навивается на барабан и выдвигает рукоять. Возврат рукояти осуществляется канатом 12, один конец которого прикреплен в нижней части рукояти, а другой через блок 15 навивается против часовой стрелки на барабан 10.

Комбинированный механизм напора отличается от независимого тем, что один конец подъемного каната 5 (рис. 2.20, б) навит на барабан 13, приваренному к барабану 10. Цель такой запасовки каната 5 – уравновесить усилие на блоке 7, препятствующее выдвижению рукояти 8. При натяжении каната натягивается и тот конец его, который закреплен на барабане 13. Барабаны 10 и 13 стремятся повернуться по часовой стрелке, при этом натягивается также канат 9. Канат 9 передает на блок 4 усилие напора, которое нейтрализует действие ветвей каната 5, сходящих с блока 7 увеличивается и окружное усилие на барабане 13. Диаметр барабана 13 подбирается таким, чтобы создавалось дополнительное усилие, необходимое для преодоления «отпора» грунта при копании. Эта часть механизма напора является зависимой, так как усилие напора создается за счет натяжения каната 5. Однако диаметр барабана 13 примерно в два раза меньше, чем при зависимом напоре, так как в этом случае нужно только удерживать ковш от выглубления во время копания, когда канат 5 уже натянут с достаточной силой.

Обратная лопата – рабочее оборудование для разработки грунта ниже уровня стояния экскаватора при рытье котлованов и траншей. Ковш обратной лопаты (рис. 2.21) жестко закреплен на рукояти 6, которая шарнирно присоединена к верхнему концу стрелы 3. Рукоять может поворачиваться по часовой стрелке или против нее при натяжении одного (тягового 2 или подъемного 5) каната с одновременным ослаблением второго.

Рис. 2.21. Схема работы экскаватора, оборудованного обратной лопатой:

1 – ковш; 2,5 – канаты; 3 – стрела; 4 – стойка; 6 – рукоять;

I, II, III – положения ковша Обратная лопата работает следующим образом. Подтягивая подъемный канат 5 (рис. 2.21), поворачивают рукоять 6 против часовой стрелки, затем стрелу с рукоятью и вынесенным вперед ковшом 1 опускают вниз и зубья ковша под действием веса рабочего оборудования врезаются в грунт (положение I).

Грунт копают при подтягивании ковша к экскаватору тяговым канатом 2. После того как наполненный грунтом ковш будет подтянут к стреле, ее вместе с рукоятью и ковшом поднимают подъемным канатом 5 из забоя (положение II). Для разгрузки ковша подъемный канат 5 подтягивают еще больше, а тяговый канат 2 отпускают; при этом рукоять с ковшом поворачивается против часовой стрелки и грунт высыпается из опрокинутого ковша (положение III).

Ковш обратной лопаты (рис. 2.22,а) имеет литой козырек, сварной корпус, сменные зубья 1, расположенные так же, как и у ковша прямой лопаты, на режущей кромке козырька, а также зубья 2, укрепленные на боковых его стенках.

Назначение зубьев 2 – подрезать боковые стенки траншеи во избежание заклинивания в них корпуса ковша, чтобы не вызывать излишнего расхода энергии на преодоление трения ковша о стенки траншеи. Кроме того, они позволяют при необходимости расширять отрытую траншею. Применяют также ковши полукруглой формы, емкость которых увеличена в 1,3...1,5 раза. Ковш крепят к рукояти пальцами 4 и тягами 6.

Рукоять представляет собой полую сварную балку, на переднем конце которой имеются отверстия 5 для регулирования положения ковша (рис. 2.22,а), на заднем – для установки блоков, через которые проходит подъемный канат. В нижнее отверстие 5 рекомендуется крепить тягу 6 при малой глубине копания, особенно на плотных грунтах; в верхнее отверстие 5 – при большой глубине копания. На рукояти сделаны проушины для крепления ее к стреле.

Стрелу используют от прямой лопаты. На верхней стороне передней части стрелы смонтирован амортизатор, предохраняющий ее от ударов верхним концом рукояти при выбрасывании ковша вперед для разгрузки или при резком опускании его на грунт.

Рис. 2.22. Ковш (а) и рукоять (б) обратной лопаты:

1 – зубья передней стенки; 2 – зубья боковой стойки; 3 – отверстия для крепления блока; 4 – палец, соединяющий ковш с рукоятью; 5 – отверстия для изменения положения ковша; 6 – тяги; 7 – передняя стойка; 8 – головные блоки передней стойки; 9 – блоки подъемного полиспаста Рис. 2.23. Общий вид экскаватора с ковшом драглайн Рис. 2.24. Общая схема драглайна (а) и схемы запасовки стрелового каната при подвеске стрелы на шести (б) и четырех (в) ветвях:

1 – ковш; 2, 4, 6, 7 – канаты; 3– наводка; 5 – траверса; 8 – стрела Работает драглайн следующим образом. Ковш 1 (рис. 2.24,а) опускают на дно котлована или траншеи, затем подтаскивают к машине тяговым канатом 2, при этом он наполняется срезаемым грунтом. Груженый ковш поднимают канатом 7, одновременно поворачивая платформу к месту его разгрузки.

Стрела сварная, решетчатой конструкции, что уменьшает ее массу и дает возможность делать ее более длинной, чем стрелы прямой и обратной лопат, для ковша той же емкости. За счет удлинения стрелы увеличиваются радиус действия машины и высота выгрузки.

Стрела состоит из верхней и нижней частей, соединенных болтами, нижняя часть уширена к пяте стрелы и шарнирно укреплена в проушинах поворотной платформы. Ее можно удлинить дополнительными вставками между верхней и нижней частями стрелы, но при этом применяют ковш меньшей емкости.

Во время работы драглайном угол наклона стрелы обычно устанавливают от 30 до 45°.

Длина стрелового каната 4 (рис. 2.24) рассчитана на стрелу прямой лопаты, поэтому для подвески удлиненной стрелы драглайна применяют дополнительные канаты 6, соединяющие ось головных блоков стрелы с подвижной траверсой 5. При этом в зависимости от длины стрелы стреловой канат запасовывают по одной из схем, показанных на рис. 2.24,б и в соответствии с указанием в формуляре (паспорте) экскаватора.

При одновременном натяжении подъемного и тягового канатов увеличивается расстояние между соединительным звеном 6 и блоком 1 (рис. 2.25), что сопровождается натяжением разгрузочного каната 10, закрепленного одним концом на соединительном звене, а вторым – на проушине арки 8 ковша. Таким образом, происходит подъем передней части ковша. Во время ослабления тягового каната разгрузочный канат не может удержать передней части ковша, он опрокидывается, поворачиваясь на пальцах проушин 3, и разгружается.

Для свободного поворота ковша во время опрокидывания цепи 2 раздвинуты распоркой 12.

Следовательно, при подъеме нагруженного ковша необходимо держать натянутым канат 7 (рис. 2.25), для этого его подтормаживают. Четкость работы этой системы зависит от длины каната 10, которая должна быть строго определенной. Длину каната 10 подбирают такой, чтобы при отрыве ковша от грунта вначале отделялись зубья, а затем уже задняя часть ковша.

Ковш копает при подтягивании его канатом 7, передающим усилие на ковш через тяговые цепи 5, которые закреплены петлями 4 в проушинах ковша.

При этом разгрузочный и подъемный канаты ослаблены. Тяговые цепи при натяжении стремятся приподнять заднюю часть ковша, повернув его вокруг врезающихся в грунт зубьев, но этому препятствует вес ковша. Однако если сопротивление копанию велико (работа в плотных грунтах), то ковш может опрокинуться.

На драглайнах кроме ковшей с прямолинейной режущей кромкой устанавливают ковши полукруглой формы (без зубьев или с зубьями в средней части), емкость которых в 1,3...1,5 раза больше.

Грейфер – рабочее оборудование для разработки грунтов ниже и выше уровня стоянки экскаватора, для погрузки и разгрузки сыпучих материалов, а также для некоторых видов земляных работ в мягких грунтах (рытья глубоких котлованов, очистки прудов и каналов).

Грейферы бывают одно- и двухканатные. На экскаваторах обычно применяют двухканатные грейферы. Работает грейфер следующим образом (рис. 2.26).

При ослаблении каната 6 ковш грейфера удерживается укрепленным в его верхней головке 10 канатом 7. При этом нижняя головка 13 под действием собственного веса опускается вместе с челюстями 14, шарнирно укрепленными на корпусе обоймы нижних блоков 12 полиспаста замыкающего каната.

При опускании нижней головки челюсти раскрываются, поворачиваясь относительно жестких тяг 11. Тяги нижними концами шарнирно закреплены на челюстях, а верхними – на верхней головке (положение I). В таком положении ковш опускают на грунт или другой захватываемый материал так быстро, чтобы зубья челюстей врезались в грунт. Затем ослабляют канат 7 и навивают на барабан 8 канат 6. При этом стягиваются нижняя и верхняя головки ковша грейфера, а челюсти замыкаются, врезаясь в грунт и захватывая его (положение II). После замыкания челюстей заполненный грунтом ковш поднимают на канате 6. Одновременно приводят в движение барабан 9, чтобы выбирать канат 7 с такой же скоростью (положение III), с какой поднимают ковш. Когда платформу со стрелой поворачивают к месту разгрузки, то барабан 9 каната 7 затормаживают, а канат 6 ослабляют, что приводит к опусканию нижней головки с челюстями и к разгрузке ковша грейфера (положение IV).

Рис. 2.26. Схема рабочего оборудования грейфера:

1 – ковш; 2,6,7 – канаты; 3 – стрела; 4, 12 – блоки; 5 – груз; 8, 9 – барабаны; 10, 13 – головки; 11 – тяги; 14 – челюсти Чтобы предотвратить закручивание канатов 6 и 7 и значительное раскачивание ковша грейфера при повороте платформы, используют оттяжное приспособление – успокоитель. Успокоитель действует на ковш грейфера оттяжным канатом 2. Канат 2 огибает блоки 4 и крепится на грузе 5. Груз под действием собственного веса перемещается по направляющим внутри стрелы и создает постоянное натяжение каната 2, не зависящее от положения грейфера.

Для грейфера используют решетчатую стрелу драглайна. Применяют грейферы двух- и многочелюстные; число и форма челюстей зависят от вида перегружаемого материала. Принципиальная схема работы многочелюстного грейфера не отличается от схемы двухчелюстного грейфера.

Подвешенным на канатах ковшом грейфера невозможно разрабатывать плотные грунты, так как не хватает нагрузки от массы ковша для врезания в грунт.

Технические характеристики канатных экскаваторов с механическим приводом приведены в табл. 2.8.

2.8. Технические характеристики экскаваторов с механическим приводом Наибольшая (кинематическая) глубина копания Скорость передвижения, Наибольший угол подъема, Максимальная (теоретическая) производительность лопаты, м3/ч: обратной Эксплуатационная масса *Емкость ковша прямой лопаты 2.2.3. Устройство экскаваторов с гидравлическим приводом Гидравлические экскаваторы обладают конструктивными, технологическими и экономическими преимуществами по сравнению с экскаваторами с механическим приводом (рис. 2.27). Конструктивные и технологические преимущества определяются главным образом применением гидравлического объемного привода для передачи мощности двигателя рабочим механизмам машины.

Рис. 2.27. Общий вид экскаватора с гидравлическим приводом Прямая лопата. Прямую лопату гидравлических экскаваторов широко применяют на экскаваторах 4-й размерной группы (рис. 2.28), а также машинах большой мощности.

Основными составными частями оборудования являются: стрела 1, рукоять 2, ковш 5 и гидроцилиндры 9 и 8 подъема стрелы и поворота рукояти. На экскаваторах устанавливают как поворотный, так и неповоротный ковши. Поворотный ковш значительно расширяет область применения экскаватора, так как им можно не только разрабатывать и грузить грунт, но и планировать забой.

В качестве стрелы прямой лопаты с поворотным ковшом используют нижнюю основную часть стрелы обратной лопаты, а в качестве рукояти – ее верхнюю удлиняющую часть.

Неповоротный ковш (рис. 2.29) предназначен для тяжелых работ и представляет собой комбинированную конструкцию из литых и сварных деталей.

Ковш состоит из корпуса 1, днища 4 и сменных зубьев 12.

Рычаг 6 механизма открывания днища ковша одним концом установлен шарнирно на оси 7 вращения днища ковша, другим соединен с цепью 5. Гидроцилиндр 8 проушиной корпуса соединен шарнирно с рукоятью, а проушиной штока – с рычагом 6. При открывании днища ковша шток выдвигается и через рычаг 6 и цепь выдергивает засов 2. Открывается днище под действием собственного веса и тяжести грунта, закрывается при движении засова под действием собственного его веса и перемещения штока 3 под действием пружины.

Обратная лопата. На гидравлических экскаваторах 2...4-й размерных групп обратная лопата – основной вид сменного рабочего оборудования. По конструктивной схеме обратную лопату выпускают нескольких разновидностей, но основными ее сборочными единицами всегда являются: стрела, состоящая из основной 3 (рис. 2.30,а) и удлиняющей 4 частей; рукоять 7, ковш 9 и гидроцилиндры 11, 5 и 6 подъема стрелы, поворота рукояти и ковша.

Стрела обратной лопаты – прочная, пустотелая, сваренная из легированного металлопроката конструкция. Пяту стрелы шарнирно укрепляют в проушинах поворотной рамы 1, к которой присоединены также и гидроцилиндры подъема стрелы.

Рукоять подвешена на стреле и может поворачиваться по часовой стрелке или против нее при выдвижении или втягивании штока гидроцилиндра 5. Ковш 9 закреплен на рукояти в одной точке, поэтому также может свободно поворачиваться с помощью гидроцилиндра 6.

Расположение гидроцилиндров рабочего оборудования бывает различным (рис. 2.30,б).

Рис. 2.30. Обратная лопата:

1 – поворотная рама; 2 – кабина машиниста; 3,4 – нижняя основная и верхняя удлиняющая части стрелы; 5, 6, 11 – гидроцилиндры; 7 – рукоять; 8 – рычаги ковша; 9 – ковш; 10 – тяга; 12 – стрела Обратной лопатой работают следующим образом (рис. 2.31). Втягивая шток гидроцилиндра 4, поворачивают рукоять по часовой стрелке. Стрела с рукоятью и вынесенным вперед ковшом опускается вниз как под действием веса рабочего оборудования, так и под давлением жидкости, подаваемой в гидроцилиндр стрелы. Копание осуществляют поворотом ковша и поворотом рукояти (положение I).

Размер стружки в процессе копания регулируют с помощью гидроцилиндра стрелы путем подъема или опускания стрелы. После того как наполненный грунтом ковш будет подтянут к стреле или повернут по отношению к рукояти настолько, чтобы грунт не высыпался, рабочее оборудование поднимают из забоя с помощью гидроцилиндра стрелы (положение II), а затем вместе с платформой поворачивают к месту разгрузки.

Рис. 2.31. Рабочие положения рабочего оборудования обратной лопаты: I – набор грунта, II – подъем ковша с грунтом, III – выгрузка;

1 – ковш; 2 – гидроцилиндр ковша; 3 – рукоять; 4 – гидроцилиндр рукояти;

5, 6 – части стрелы Чтобы разгрузить ковш, поворачивают рукоять и ковш по часовой стрелке, используя для этого гидроцилиндры 2 и 4 (положение III). Затем производят обратный поворот платформы к забою и рабочий цикл повторяют.

Для повышения производительности машины совмещают подъем рабочего оборудования и поворот платформы к месту разгрузки, а также опускание стрелы с обратным поворотом к забою.

В зависимости от грунтовых условий обратную лопату оборудуют сменными ковшами различной емкости и формы. Ковш обратной лопаты, как правило, представляет собой сварной корпус без открывающегося днища. Число зубьев на передней стенке зависит от ширины ковша и вида работ, для которых он предназначен. Для рытья траншей ковш снабжают дополнительными зубьями на боковых стенках.

Ковш (рис. 2.32) обратной лопаты экскаваторов ЭО-3322Д состоит из задней стенки 8, двух боковых стенок 4, передней стенки с козырьком 2 и зубьев 1 и 3. Все детали корпуса ковша соединены между собой сваркой. Задняя стенка скруглена, чтобы уменьшить трение о грунт при повороте ковша.

Зубья 1 заканчиваются суживающимся хвостовиком, который входит в гнездо козырька. От выпадения из гнезда они удерживаются клином 9. При такой конструкции замена изношенного зуба не вызывает затруднении. Боковые зубья крепят к корпусу ковша заклепками.

Рис. 2.32. Ковш обратной лопаты:

1, 3 – зубья; 2 – козырек; 4, 8 – боковая и задняя стенки; 5 – боковой лист; 6, 7 – проушины; 9 – клин; 10 – заклепка; 11 – режущая кромка Зубъя изготовляют литыми из высокомарганцовистой стали, хорошо противостоящей истиранию, штампованными с закалкой или с износостойкой наплавкой.

Проушиной 6 ковш соединяют с рукоятью, проушиной 7 – с рычагом, приводимым в действие гидроцилиндром ковша.

Технические характеристики экскаваторов с гидравлическим приводом приведены в табл. 2.9.

2.9. Технические характеристики экскаваторов с гидравлическим приводом Емкость ковша, м3:

унифицированного прямой Наибольшая (кинемати- 3,5 5,0; 4,5; 5,4; 4,5; 7,1; 5,8; 6,7; 5,5;

обратной лопаты с различными ковшами, м редвижения, км/ч град тельность рабочего цикла обратной лопаты, с обратной лопаты, м /ч лопаты, т Примечание: * Ковш, для которого указана производительность.

** В числителе для ЭО-4121Б, в знаменателе – ЭО-4124.

1. Какие виды работ может выполнять экскаватор.

2. По каким признакам и как классифицируются экскаваторы.

3. Что обозначают цифры в индексах марки экскаватора.

4. Какие виды сменного оборудования имеют канатные экскаваторы с механическим приводом.

5. Где осуществляет копание по отношению к плоскости стояния экскаватор, оборудованный прямой лопатой.

6. Перечислите основные конструктивные элементы экскаватора, оборудованного прямой лопатой.

7. Как устроены ковш, рукоять и стрела прямой лопаты.

8. Какие бывают механизмы напора и для чего они служат.

9. Где может производить копание (по отношению к плоскости стояния) экскаватор, оборудованный обратной лопатой.

10. Расскажите порядок работы экскаватора – обратная лопата.

11. Как устроены ковш, рукоять и стрела обратной лопаты.

12. В каких условиях используется экскаваторное оборудование – драглайн и какими преимуществами он обладает по сравнению с другими.

13. Нарисуйте схему оборудования +драглайна.

14. Как подвешивается ковш драглайна и как он работает.

15. В каких условиях может работать экскаватор с грейферным оборудованием.

16. Нарисуйте схему грейферного ковша и опишите его работу.

17. Какие преимущества имеют экскаваторы с гидроприводом.

18. Как работает гидравлический экскаватор, оборудованный прямой лопатой.

19. Какими ковшами оборудуются экскаваторы прямой лопаты и как они устроены.

20. Как работает гидравлический экскаватор, оборудованный обратной лопатой.

21. Как устроен ковш обратной лопаты.

22. Какое преимущество имеет грейфер экскаватора с гидравлическим приводом.

23. Как могут соединяться грейферные ковши с рукоятью.

24. Перечислите сменные рабочие органы экскаватора.

Скреперы (рис. 2.33) предназначены для послойной разработки и транспортировки грунта, послойной укладки его в земляное сооружение или отвал.

Скреперами можно также разравнивать грунт при движении по свежеотсыпанному слою. Рабочий процесс скрепера состоит из следующих операций: набора грунта, транспортирования груженого скрепера, разгрузки, возвращения пустого скрепера к месту набора грунта.

Классификация скреперов приведена в табл. 2.10.

классификации Способ Прицепные, полуприцепные, передвижения самоходные Способ загрузки Под действием давления срезаековша мой стружки, с помощью специального механизма (скребковый Способ разгрузки Принудительная, полупринудиковша тельная, свободная Схема подвески Рамная конструкция, безрамная Способ Гидравлическое управление управления Канатное управление 1.Прицепные скреперы, обычно двуосные, реже одноосные, буксируемые тягачом (рис. 2.34).

2.Полуприцепные скреперы, часть весовой нагрузки передаётся на седельное устройство тягача (рис. 2.35).

3.Самоходные скреперы, у которых тяговое и скреперное оборудование представляет в целом единую машину и каждая из этих двух частей без другой передвигаться и работать не может (рис. 2.36).

Рис. 2.34. Прицепной скрепер:

1 – трактор; 2 – сцепное устройство;3 – шаровой шкворень;4 – дышло; 5 – гидрошланги; 6 – гидроцилиндр; 7 – заслонка; 8 – ковш; 9 – рама; 10 – заднее колесо; 11 – нож ковша; 12 – боковой нож; 13 – переднее колесо; 14 – сцепное дышло Рис. 2.35. Полуприцепной скрепер:

1 – трактор; 2 – седельно-сцепное устройство; 3 – тяговая рама; 4 – механизм управления заслонкой; 5 – ковш; 6, 7 – рычаги; 8 – кронштейн Рис. 2.36. Самоходный скрепер:

1 – тягач; 2 – седельно-сцепное устройство; 3 – дышло; 4 – гидроцилиндр ковша; 5 – заслонка; 6 – ковш; 7 – задняя стенка; 8 – гидроцилиндр заслонки; 9 – заднее колесо; 10 – буфер; 11 – нож; 12 – гидроцилиндры поворота Ковш со свободной разгрузкой (рис. 2.37,а) поворачивается на такой угол, при котором весь грунт высыпается за счёт собственного веса.

В ковше с принудительной разгрузкой (рис. 2.37,б) грунт выталкивается из ковша движением вперед задней стенки.

При полупринудительном способе (рис. 2.37,в) ковш разгружается за счет поворота днища и задней стенки (при этом боковые стенки ковша остаются неподвижными).

Рис. 2.37. Схемы способов разгрузки ковшов скрепера:

а – свободный; б – принудительный; в – полупринудительный По схеме подвески ковша скреперы разделяются на машины рамной конструкции, где имеется специальная рама, на которой и укрепляется ковш, и на машины безрамной конструкции, где рамой является сам ковш.

По способу управления различают скреперы с гидравлическим и канатным управлением.

Основным достоинством скреперов с гидравлической системой управления является возможность принудительного заглубления ножа и сокращения вследствие этого пути загрузки ковша грунтом. У скреперов же с канатной системой управления заглубление ножа происходит за счёт собственного веса ковша. Это обстоятельство ухудшает использование скреперов, особенно на плотных грунтах, и часто вызывает необходимость предварительного рыхления.

Наибольшее применение на строительстве лесовозных дорог имеют прицепные скреперы, как обладающие достаточно высокой проходимостью и эффективностью работ в таких условиях.

Прицепные скреперы обычно применяют при расстоянии транспортирования грунта не более 500 метров.

3.3.2. Конструкции скреперного оборудования Основными элементами скреперного оборудования являются: ковш; передняя заслонка; задняя стенка; тяговая рама; гидроцилиндры управления элементами ковша.

Ковш (рис. 2.38) имеет боковые стенки, днище, переднюю и заднюю балки, нож с подножевой плитой и втулочные элементы для установки шарниров тяговой рамы и заслонки. Боковые стенки и днище имеют коробчатую форму, что придает им необходимую жесткость. Передняя балка обеспечивает жесткость всей конструкции, к ней присоединяются гидроцилиндры подъема и опускания ковша. Задняя часть ковша снабжается буфером для работы в агрегате с толкачом. В буферах устанавливаются направляющие балки, по которым перемещается на роликах задняя стенка. Ножи ковша состоят из нескольких частей, что обеспечивает смену только одной части при затуплении или поломке.

Режущая часть ножа имеет наплавку из твердого сплава, что повышает ее износостойкость.

Рис. 2.38. Схема ковша скрепера:

1 – боковые стенки; 2 – передняя балка; 3 – днище ковша; 4 – задняя балка; 5 – буфер; 6 – втулки шарниров тяговой рамы; 7 – втулки шарниров заслонки; 8 – подножевая плита; 9 – нож Заслонка ковша (рис. 2.39,а) предназначена для удержания в нем набранного грунта. Она также создает условия для наиболее интенсивного поступления грунта в ковш при наборе. Форма заслонки влияет на образование призмы волочения. Ковш заполняется грунтом лучше, а призма волочения получается меньше, если заслонка имеет более выпуклую стенку.

Задняя стенка ковша (рис. 2.39,б) представляет собой коробчатый щит, снабженный решеткой и системой подкосов. Стенка перемещается внутри ковша, выталкивая из него грунт при разгрузке. Для передвижения и центрирования на задней стенке имеются ролики 3,4 и 6 (рис. 2.39,б). Задняя стенка приводится в движение гидроцилиндрами.

Тяговая рама скрепера (рис. 2.39,в) предназначена для соединения ковша с тягачом или передней осью. Она состоит из хобота 2, трубчатой поперечной балки 6, упряжных тяг 4, охватывающих ковш и соединенных с ним шарнирами. Ковш поднимается гидроцилиндрами, укрепленными в кронштейнах 3 хобота. Штоки цилиндров прикреплены шарнирно в передней части боковых стенок ковша.

Рис. 2.39. Элементы рабочего оборудования скрепера:

а – передняя заслонка; б – задняя стенка; в – тяговая рама Технические характеристики скреперов приведены в табл. 2.11.

2.11. Технические характеристики скреперов Вместимость ковша, м Грузоподъёмность, кг Способ загрузки ковша Глубина резания, м Система рабочим органом слоя, м Габаритные размеры, м Скрепер со шнековой загрузкой ковша. В загрузочном устройстве данного скрепера предусмотрены один или два шнека, вертикально установленные в зоне действия ножа. Срезание стружки грунта осуществляется за счёт силы тяги ведущих колёс. Грунт поступает на винтовую лопасть шнека, транспортируется вертикально вверх и ссыпается равномерно, заполняя ковш на высоту шнека. В отличии от скребкового элеватора шнековое загрузочное устройство обеспечивает снижение динамической нагруженности привода, трудоёмкости изготовления, технического обслуживания и ремонта машины.

Существенным преимуществом является возможность установки шнекового загрузочного устройства в ковш обычного скрепера без значительной доработки.

Основным недостатком, выявленным при исследовании шнековой загрузки по сравнению со скребковым элеватором, является повышенное сопротивление копанию, что обусловливает необходимость увеличения тягового усилия на ведущих колёсах.

Для повышения производительности разработки россыпей месторождений с включением валунов разработан и изготовлен на Балаковском заводе самоходных землеройных машин экспериментальный образец скрепера ЗТМ- со шнековой загрузкой на базе самоходного скрепера ДЗ-13Б с ковшом вместимостью 16 м3.

Загрузочное устройство скрепера состоит из рамы 3 (рис. 2.40), шарнирно подвешенной к боковым стенкам, двух вертикальных шнеков 1, расположенных вдоль ножей и установленных на консольных трубах 2. Привод шнеков индивидуальный, состоит из планетарного редуктора 4 и гидронасоса.

При выгрузке ковша (рис. 2.41) задняя стенка 1, выдвигаясь, откидывает вперёд с помощью тяги 2 шнеки вместе с рамой 4 относительно шарнира 5, выталкивает грунт в зев между поднятой заслонкой 3 и ножами.

Прицепной скрепер ДЗ-137 (рис. 2.42) разработан Минским НПО ''Дормаш'', НПО ''ВНИИстройдормаш'' и Балаковским заводом самоходных землеройных машин.

Машина предназначена для послойной разработки, транспортирования и отсыпки грунтов 1-2 категорий и предварительно разрыхленных грунтов 3- категорий, не содержащих сосредоточенных каменистых включений, при выполнении земляных работ больших объёмов в строительстве (сооружение дамб, плотин, отрывка котлованов и каналов, отсыпка земляного полотна), вскрышных работ в горнодобывающей промышленности и др.

Скрепер ДЗ-137 – прицепная двухосная машина, агрегатируемая с гусеничным трактором Т-330 (Т-500), состоит из сцепки, упора, передней и задней рам, шкворня, указателя положения ковша (глубины копания), четырёх колёс, тяговой рамы, передней заслонки, ковша, задней стенки бампера, гидросистемы и электрооборудования.

Рис. 2.42. Прицепной скрепер ДЗ-137 на базе трактора Т-330:

1 – тягач; 2 – указатель положения ковша; 3 – тяговая рама; 4 – гидросистема рабочего оборудования; 5 – ковш; 6 – задняя стенка; 7 – ось крепления гидроцилиндра; 8 – передняя заслонка; 9 – колесо; 10 – шкворень; 11 – передняя рама; 12 – упор; 13 – сцепка; 14 – бампер Ковш скрепера ящичной конструкции при помощи передней, задней и тяговой рам опирается на четыре колеса, свободно установленных на осях. Сочленение передней и тяговой рам выполнено при помощи шарового полого шкворня, обеспечивающего повороты ковшевой части относительно передней тележки в горизонтальной и вертикальной плоскостях и в направлении движения.

На тяговой раме скрепера смонтирован индикатор, а на шкворне и передней раме – датчик указателя положения ковша.

Гидроцилиндр привода задней стенки ковша установлен на подвижном бампере задней рамы. При загрузке ковша задняя стенка под прямым воздействием давления грунта и упирающегося в бампер толкача отходит назад, увеличивая геометрическую вместимость ковша на величину, зависящую от деформации амортизатора. В начале разгрузки усилие в амортизаторах складывается с усилием гидроцилиндра привода задней стенки, снижая пиковую нагрузку в гидравлической системе в момент трогания с места всей массы грунта в ковше и увеличивая эффективность разгрузки.

Эксплуатационная производительность при разработке растительного слоя, суглинка, глины составляет в среднем 86 м3/час.

Ковш заполняется грунтом с шапкой, объём которой равен 10-15 геометрической вместимости ковша.

1. Какие работы выполняют скреперы.

2. По каким признакам и как классифицируются скреперы.

3. Из каких деталей состоит ковш скрепера и какие функции они выполняют.

4. Каким преимуществом обладает скрепер со шнековой загрузкой и как он работает.

5. Какие работы может выполнять скрепер ДЗ – 137 и в агрегате с каким трактором он работает.

Автогрейдеры (рис. 2.43) предназначены в основном для профилирования земляного полотна при строительстве дорог. Кроме этого автогрейдеры могут возводить насыпи высотой до 0,6 м из боковых резервов или канав, устраивать корыто, перемешивать грунт и гравий с вяжущими материалами, очищать дороги от снега, использоваться при ремонтных работах.

тяжелый Автогрейдеры лёгкого типа предназначены для планировочных работ в лёгких, чаще насыпных грунтах, при строительстве, обслуживании и ремонте автодорог низких категорий. Их используют также для очистки площадок и дорог от снега.

Автогрейдеры среднего типа предназначены для профилировки и планировки земляного полотна и насыпей, устройства корыт и кюветов при строительстве дорог разных категорий.

Автогрейдеры тяжёлого типа предназначены для планировочных и профилировочных работ большого объёма на грунтах повышенной плотности. Их используют для перемешивания смесей с вяжущими материалами, распределения смесей по дорожному полотну и на очистке площадок и дорог от снега.

Важное преимущество автогрейдера заключается в том, что им можно выполнять практически полный цикл земляных работ при строительстве автомобильных и железных дорог, начиная с подготовительных операций и кончая профилированием земляного полотна.

Масса автогрейдера в значительной мере определяет конструкцию, технологические возможности, основное назначение машины, так как влияет на сцепление ведущих колес с дорогой, и на развиваемое тяговое усилие. Чем больше масса, тем больше сцепной вес, тем больше тяговое усилие может развивать автогрейдер.

По типу трансмиссии автогрейдеры бывают с механической и гидромеханической трансмиссией. Характерная особенность механической трансмиссии – ступенчатое изменение скорости движения автогрейдера.

Гидромеханическая трансмиссия обеспечивает автоматическое плавное изменение скорости движения автогрейдера.

Бортовые передачи изготовляют в виде бортовых редукторов и раздельных ведущих мостов. Бортовые редукторы применяют на лёгких и средних автогрейдерах, а раздельные ведущие мосты – на тяжёлых.

Согласно колёсной схеме все автогрейдеры трехосные, т.е. они имеют по 2 или 3 ведущих оси и по одной оси с управляемыми колёсами. Тремя ведущими осями снабжают только тяжёлые автогрейдеры. Колёсная схема характеризует число осей ходовой части с управляемыми колёсами, число осей с ведущими колёсами и общее число осей.

По типу задней тележки автогрейдеры делятся на две конструктивные схемы.

Первая схема (рис. 2.44) с балансирной подвеской и бортовым редуктором более распространена и используется на легких и средних автогрейдерах.

Задние колеса 19 попарно с каждого борта, прикреплены к бортовым редукторам 18,которые шарнирно соединены с картером главной передачи 16, неподвижно закрепленным на раме. Балансирная подвеска обеспечивает качание колес каждого борта при движении по неровностям опорной поверхности практически без ограничения.

Вторая схема (рис. 2.45) с балансирной подвеской и раздельными ведущими мостами применяется только на тяжелых автогрейдерах. Задняя тележка состоит из двух ведущих мостов 6 и 10, соединенных между собой балансирной подвеской. Качание колес каждого борта ограничено карданными валами 7 и 9, допускающими незначительные наклоны при передаче вращения. Схема позволяет использовать на автогрейдере три почти одинаковых ведущих моста.

2.4.2. Конструкции рабочего оборудования автогрейдера Основное рабочее оборудование автогрейдера включает в себя: отвал с тяговой рамой; поворотный круг; механизмы подвески тяговой рамы; механизм поворота отвала; кирковщик и бульдозерный отвал.

Основной рабочий орган автогрейдера – отвал 8 (рис. 2.46) закреплен на поворотном круге и установлен на тяговой раме 3. Тяговая рама присоединена к основной раме 7 передним концом с помощью шарового шарнира 6. Задняя часть тяговой рамы подвешена с помощью гидроцилиндров 2 механизма управления отвалом.

Механизм управления обеспечивает подъем и опускание отвала в грунт, наклон и боковое перемещение, вынос за пределы основной рамы для срезания откосов и выемки кюветов, а также полный поворот отвала в плане.

Рис. 2.46. Схема автогрейдера:

1 – кабина; 2 – механизм управления отвалом; 3, – тяговая рама; 4 – дополнительное оборудование; 5 – передняя ось; 6 – шарнир; 7 – основная рама; 8 – отвал; 9 – задняя тележка; 10 – коробка передач; 11 – ось качания; 12 – двигатель Кабина 1 автогрейдера размещается над средней осью, что создает хороший обзор рабочей зоны отвала автогрейдера. Кроме того, близкое расположение кабины к коробке передач и двигателю позволяет упростить механизмы управления машиной.

В передней части автогрейдера размещено дополнительное рабочее оборудование 4, которое может быть сменным.

Передние колеса автогрейдеров управляемые и обеспечивают боковой наклон в вертикальной плоскости. Такая установка колес повышает устойчивость автогрейдера при работе на уклонах, вырезании кюветов.

Колеса задней тележки снабжены балансирной подвеской и могут качаться в продольной плоскости относительно оси 11. Такая подвеска не позволяет колесам отрываться от опорной поверхности при переезде по неровностям. При компоновке автогрейдера, показанной на рис. 2.46, масса машины равномерно распределяется по трем колесным осям.

Благодаря трехосной компоновке с отвалом, размещенным в базе между передними и задними колесами, а также балансирной подвеске, автогрейдеры обеспечивают более высокую точность планировочных работ по сравнению с другими машинами, например, двухосными бульдозерами и скреперами.

Отвал с тяговой рамой (рис. 2.47) по конструкции аналогичен для всех автогрейдеров. Отвал 12 выполнен из листовой стали. Лобовой лист имеет цилиндрическую форму и с задней стороны усилен дополнительными листами, образующими коробчатое сечение. Задний плоский лист снабжен выступами, входящими в пазы 13 кронштейнов 15, по которым отвал с помощью гидроцилиндра может перемещаться в обе стороны, как в направляющих. К лобовому листу крепятся режущие 11 и боковые 10 ножи. Кронштейны 15 вместе с отвалом 12 прикреплены к поворотному кругу 1 и образуют таким образом единую сборочную единицу, которая может поворачиваться относительно оси 14 в пределах паза 16, изменяя угол резания ножей отвала. С помощью поворотного круга 1 отвал может поворачиваться в плане в любую сторону на 360 градусов.

Поворотный круг 1 накладками 9 и 17 прикреплен к тяговой раме 5. Вырез накладок предотвращает вертикальное и боковое смещение поворотного круга.

Для свободного поворота круга между накладками 9 и 17 предусмотрены регулировочные прокладки 4 и 18, обеспечивающие вертикальный зазор между поверхностью круга и накладками 2-3 мм. Стягиваются указанные детали болтом 8.

Рис. 2.47. Отвал с тяговой рамой:

1 – поворотный круг; 2, 8 – болты; 3 – гайка; 4, 18 – прокладки; 5 – тяговая рама; 6 – шкворень; 7 – опора; 9, 17 – накладка; 10, 11 – боковой и режущий ножи;12 – отвал; 13, 16 – пазы; 14 – ось; 15 – кронштейн Тяговая рама 5 представляет собой сварную конструкцию, состоящую из продольной и поперечных балок. На поперечной балке предусмотрены места для крепления поворотного круга и установлены шаровые пальцы подвески тяговой рамы. На переднем конце продольной балки закреплен шкворень 6, который с помощью опоры 7 соединяет тяговую раму с головкой основной рамы автогрейдера.

Механизм подвески тяговой рамы позволяет выносить отвал вправо и влево в положение для срезания откосов. Он состоит из рычагов 2 и 4 (рис. 2.48), рамки 3, пневмозащелки 8, закрепленной на рычаге 2 и гидроцилиндров подъема – опускания отвала 1, выноса тяговой рамы 5 и выдвижения отвала 6. Для выноса тяговой рамы вправо или влево необходимо отвал, повернутый на угол захвата до 30-35 градусов, опустить полностью на грунт, выдвинуть пневмоцилиндром пневмозащелку 8 из стопорного отверстия 11 на кронштейне 7 и с помощью гидроцилиндров 1 (выдвигая шток одного и втягивая шток другого) вынести тяговую раму с отвалом вместе с рамкой 3 и рычагами 2 и 4 в нужную сторону до фиксации пневмозащелки 8 в стопорных отверстиях 1 или 111. Затем следует максимально поднять и с помощью гидроцилиндра 6 выдвинуть отвал в сторону выноса и продолжить до конца вынос тяговой рамы. После этого отвал устанавливают под углом 90 градусов с помощью механизма поворота отвала.

Механизм поворота отвала состоит из гидромотора и червячного редуктора. На выходном валу червячного редуктора установлено зубчатое колесо, входящее в зацепление с зубьями поворотного круга и устанавливающее отвал с нужным углом захвата.

Кроме основного рабочего оборудования автогрейдеры оснащены дополнительным рабочим оборудованием: кирковщиком, бульдозерным отвалом, удлинителем, откосником, кюветоочистителем, снегоочистителем.

Кирковщик (рис. 2.49) предназначен для рыхления плотных слоев грунта, в котором затруднено внедрение ножа отвала, киркования гравийнощебеночных покрытий при ремонте дороги, скалывания льда при зимнем содержании дорог. На среднем и тяжелом автогрейдерах кирковщик устанавливают в передней части машины перед колесами. На легких автогрейдерах кирковщик устанавливают на тяговой раме за отвалом.

Бульдозерный отвал (рис. 2.50) используют для перемещения грунта или других сыпучих материалов на небольшие расстояния, засыпки траншей, уборки строительного мусора, очистки дорог от снега и других видов вспомогательных строительных работ, не требующих использования полной тяги автогрейдера.

Бульдозерный отвал крепят вместо кирковщика впереди рамы автогрейдера.

Рис. 2.50. Бульдозерный отвал: Рис. 2.51. Удлинитель отвала:

Удлинителем (рис.2.51) наращивают отвал при выполнении работ, не требующих полного использования тяги автогрейдера. Использование удлинителя значительно повышает производительность автогрейдера, так как возрастает количество грунта, перемещаемого отвалом за один проход.

Откосником (рис. 2.52) срезают и отделывают кюветы. Откосники применяют для профилирования откосов треугольного и трапецеидального профиля. Крепится откосник к отвалу с правой стороны с помощью центрального 3 и фиксирующего 6 болтов и поддерживается цепью 5, закрепленной на раме автогрейдера.

Кюветоочиститель (рис. 2.53) предназначен для очистки боковых канав от снега. Крепят кюветоочиститель к отвалу. Форма кюветоочистителя соответствует сечению кювета.

Снегоочиститель (рис. 2.54) состоит из отвала 4 и универсальной рамы 3, которая шарнирно прикреплена к раме 1 автогрейдера. В рабочее положение отвал поднимается и опускается с помощью гидроцилиндра 2. При работе отвал опирается на две лыжи, позволяющие регулировать его высоту.

Рис. 2.54. Снегоочиститель:

1 – рама автогрейдера; 2 – гидроцилиндр; 3 – универсальная рама; 4 – отвал 2.4.3. Системы автоматического управления отвалом автогрейдера Автогрейдеры часто используют для планировочных работ. При выполнении точных планировочных работ машинист вынужден уменьшать толщину срезаемой стружки и, следовательно, количество перемещаемого за один проход грунта. Кроме того, машинист часто замедляет скорость передвижения автогрейдера, так как в противном случае не успевает управлять положением отвала для получения заданного профиля и ровности. Это обуславливает низкую производительность планировочных работ и вызывает утомляемость машиниста. Поэтому автоматизация управления рабочим оборудованием автогрейдеров при выполнении точных планировочных работ имеет очень важное значение.

Автогрейдеры оборудуют автоматическими системами управления отвалом «Профиль-1» и «Профиль-2».

Система «Профиль-1» предназначена для автоматического обеспечения заданного углового положения отвала автогрейдера в поперечной плоскости независимо от поперечного профиля полотна и применяется при окончательной отделке или планировании поверхности. Система позволяет работать как в режиме ручного управления отвалом, так и в режиме автоматического выдерживания заданного поперечного профиля полотна.

В систему «Профиль-1» (рис. 2.55) входят преобразователь угла 2, блок управления 4 системой, направляющий гидрораспределитель 6 с электрогидравлическим управлением, подсоединяемый к гидроцилиндру 3.

Система «Профиль-2», как и система «Профиль-1», предназначена для обеспечения постоянного положения отвала в поперечной плоскости, а также автоматического управления его положением по высоте. Система «Профиль-2»

позволяет работать на следующих режимах: ручное управление; выдерживание заданного продольного профиля; выдерживание заданного поперечного профиля; выдерживание заданных продольного и поперечного профилей.

Основное отличие системы «Профиль-2» (рис. 2.56) – использование преобразователя продольного профиля 6 с подъемным устройством 7. Это щуповой прибор, реагирующий на поворот щупа при отклонении его от заданного положения.

Автогрейдеры оборудуют также системами автоматического управления отвалом «Профиль-10» и «Профиль-20», в которых используют бесконтактные преобразователи углового положения и продольного профиля, а электрическая схема составлена на диодах и резисторах. Это позволяет повысить точность работы систем и их надёжность, а также уменьшить габариты преобразователей.

Принцип работы новых систем такой же, как у систем «Профиль-1» и «Профиль-2».

Технические характеристики автогрейдеров приведены в табл. 2.13.

2.13. Технические характеристики автогрейдеров Коробка передач Гидромеханическая с шестернями Механическая Главная передача Двухступенчатая, состоящая из па- Одноступенры конических и пары прямозубых чатая с кошестерен ническими гидронасос подъема отвала Грейдерный отвал:

размеры, мм Кирковщик:

Бульдозерное оборудование размеры отвала, мм Габаритные размеры, их:

Эксплуатационная масса, 9500 11000 12800 14700 1. Какие виды работ выполняются автогрейдерами.

2. По каким показателям и как классифицируются автогрейдеры.

3. На каких работах используются автогрейдеры легкого, среднего, тяжелого и особо тяжелого типов.

4. Какие показатели работы зависят от массы автогрейдера.

5. Из каких основных узлов состоит рабочее оборудование автогрейдера, объясните их устройство и работу.

6. Для чего необходим боковой наклон передних колес в вертикальной плоскости.

7. На сколько градусов может поворачиваться отвал и в какую сторону?.

8. Как осуществляется вынос отвала в сторону и для чего это делают.

9. Назовите дополнительное рабочее оборудование автогрейдера и какие функции это оборудование выполняет.

10. Как осуществляется работа автоматических систем «Профиль-1» и «Профиль-2» управления отвалом автогрейдера.

Работа 3. Машины для уплотнения земляного полотна Долговечность, прочность и надежность земляных сооружений и дорожных одежд в большой мере зависит от качества уплотнения грунта и других дорожно-строительных материалов, уложенных в земляное полотно или дорожную одежду.

Для уплотнения применяются различные по конструкции уплотняющие машины, действие которых основано на следующих принципах.

1. Статическое давление перекатывающихся вальцев, имеющих различную форму рабочей поверхности.

2. Динамическое воздействие рабочих органов:

вибрационное воздействие рабочего органа катка на уплотняемую поверхность, в результате чего происходит взаимное перемещение частиц и их уплотнение;

ударное воздействие на уплотняемую поверхность;

комбинированное воздействие на уплотняемую поверхность (укатка с вибрацией, вибрация с трамбованием).

К уплотняющим машинам статического действия относятся катки с гладкими вальцами, кулачковые катки, катки на пневматических шинах.

К уплотняющим машинам динамического действия относятся катки вибрационного действия, вибрационные плиты и трамбующие машины.

Кроме вышеуказанных принципов уплотняющие машины классифицируются по следующим признакам (табл. 3.1) Вибрационные плиты классифицируются по двум признакам:

способу перемещения (ручные, навесные, прицепные, самопередвигающиеся);

массе (легкие – 0,1-2,0 т; средние – 2,0-4,0 т; тяжелые – 4,0-8,0 т).

Трамбующие машины агрегатируются с различными тракторами и не имеют признаков классификации.

агрегатирования Полуприцепные Вид поверхности Гладкие вальцы рабочего органа Кулачковые Количество Одновальцовые вальцев Двухвальцовые Масса машины Прицепные статические кулачковые:

вальцами статического и вибрационного действия:

3.2. Уплотняющие машины статического действия К машинам статического действия, предназначенным для послойного уплотнения грунта под действием собственного веса, относятся все виды катков с гладкими вальцами, прицепные кулачковые катки и все виды катков на пневматических шинах.

Самоходные катки с гладкими вальцами оснащены силовой установкой и состоят из рамы, вальцов, ходовой трансмиссии и механизмов управления.

Самоходные катки на пневматических шинах состоят из корпуса, загружаемого балластом, двигателя, ходовой трансмиссии, колёс на пневматических шинах, кабины, системы управления и торможения колёс, пневмосистемы подкачки шин.

Прицепные кулачковые катки работают в сцепе с гусеничными тракторами; основные элементы – валец с кулачками и дышло. В некоторых случаях кулачковые катки могут иметь два вальца.

Прицепные катки на пневматических шинах также работают в сцепе с гусеничными тракторами. Они состоят из кузова, загружаемого балластом, дышла, колёс на пневматических шинах, домкратов, систем торможения колёс и стопорения секций.

Полуприцепные катки на пневматических шинах представляют собой агрегаты, включающие базовый, одноосный тягач и полуприцепную часть, имеющую корпус (секции), колёса на пневматических шинах, дышло, систему торможения колёс и подкачки шин.

3.2.1. Самоходные катки с гладкими вальцами Самоходные катки с гладкими вальцами могут быть двухвальцевыми и трехвальцевыми. Они могут иметь один или два ведущих вальца. Схемы самоходных катков с гладкими вальцами показаны на рис. 3.1 и 3.2.