ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ И ПРИМЕНЕНИЯ СКРЕПЕРОВ

Основным элементом рабочего оборудования скрепера является ковш.

На производительность, сопротивление резанию и область применения скрепера существенно влияют конструкция и размеры ножа ковша. В настоящее время наибольшее применение получили прямолинейные и ступенчатые ножи. В первом случае ковш обладает высоким планирующим свойством, но машина имеет меньшую производительность и требуется большее тяговое усилие тягача, чем при применении ступенчатого ножа. Однако определяющими в ряде случаев могут оказаться требования строительства.

Ступенчатый нож чаще состоит из трех частей: средней представляют изогнутый лист, шарнирно присоединенный к боковым стенкам. При выгрузке грунта этот лист наклоняется поворотом вокруг шарниров, обычно расположенных в районе ножа, очищая боковые стенки, и далее грунт освобождает ковш. Наклоном листа управляют с помощью двух гидроцилиндров, шарнирно связанных с боковыми и с задней стенками ковша.

Ширина каждой боковой части ножа В_б > 0,5 (В - В_с).

Вылет средней части ножа относительно боковых при вместимос­ти ковша 3...15 м³ принимают соответственно 40...120 мм.

Минимально допустимый угол резания у ножа обычно около 30°. Режущую кромку ножа выполняют заостренной с задним углом резания не менее 10°.

Заслонка 6 (Рис.2.1) является естественным дополнением к ковшу. Она выполняет функции передней стенки ковша и увеличивает его объем. Чаще заслонка представляет гнутый по дуге окружности лист с щеками по бокам. Для связи с ковшом щеки имеют по рычагу с двумя проушинами каждый. Одной проушиной рычаг соединен через палец с ковшом, а другая служит для присоединения к штоку гидроцилиндра управления заслонкой.

Задняя стенка ковшей имеет различную конструкцию. Это в основном зависит от принятой схемы разгрузки ковша. При свободной разгрузке задняя стенка жестко связана с днищем и боковыми стенками. При полупринудительной загрузке задняя стенка составляет одно целое с днищем. В совокупности они представляют изогнутый лист, шарнирно присоединённый к боковым стенкам. При выгрузке грунта этот лист наклоняется поворотом вокруг шарниров, обычно расположенных в районе ножа, очищая боковые стенки, и далее грунт освобождает ковш. Наклоном листа управляют с помощью двух гидроцилиндров, шарнирно связанных с боковыми и с задней стенками ковша.

При принудительной разгрузке задняя стенка 4 (Рис. 3.1) имеет вид щита с системой горизонтальных и вертикальных ребер с тыльной стороны. Перемещается стенка вдоль ковша с помощью присоединенных к ее проушинам с тыльной стороны двух гидроцилиндров. Вторые концы гидроцилиндров прикреплены шарнирно на консоли задней оси скрепера.

Боковые стенки современных скреперов выполнены плоскими из стальных листов. Жесткость стенкам обеспечивают полые ребра, расположенные по их контуру снаружи стенок и образующие в совокупности с поперечными балками - связями пространственный каркас тележки скрепера. В хвостовой части к этому каркасу прикреплены консольно балки задней оси колесного хода и буфера. На некоторых скреперах продольные ребра боковых стенок выходят вперед перед ковшом. К концам их присоединена поперечная балка с проушинами для штоков гидроцилиндров подъема и опускания ковша.

Связь ковша с тягачом в полуприцепных и самоходных скреперах или с осью передних колес тележки в прицепных скреперах осуществляется тяговой рамой через сцепное устройство.

Тяговая рама - сложный и ответственный элемент. Она имеет форму вилки и состоит из криволинейного коробчатого бруса -хобота, поперечной балки обычно трубчатого сечения и упряжных тяг. В передней части хобот заканчивается отливкой с проушинами для присоединения к сцепному устройству тягача.

Сцепное устройство (Рис. 3.8) имеет две степени свободы и позволяет тягачу относительно прицепа совершать поворотные движения в горизонтальной плоскости и в вертикальной плоскости, нормальной к продольной оси тягача.

Рис.3.8. Сцепное устройство скрепера.

Поворот в плане тягача относительно прицепа позволяет скреперу двигаться по прямой без управляемых колес. Такой поворот на машинах осуществляется посредством двух цилиндров 3, установленных между хоботом 2 и разведенными вбок проушинами у кронштейна 1. Наличие возможности поворота тягача относительно прицепа в вертикальной плоскости позволяет всем колесам ходовой части поддерживать контакт с дорогой.

Буферное устройство применяется для подключения к работе скрепера толкача. Оно устанавливается в хвостовой части скрепера и представляет собой специальный упор в виде подушки, в котором зачастую устанавливается амортизатор для снижения ударных нагрузок от толкача.

В скреперах с принудительной загрузкой используют скребковые элеваторы. У них рабочий орган выполнен из двух цепей с прикрепленными с определенным интервалом пластинами. Рама элеватора подвешена верхней частью к боковым стенкам ковша и может совершать качательные движения вдоль ковша. Это позволяет менять наклон рамы элеватора и создавать стружку нужной толщины. Привод ведущего вала звездочек осуществляется от двигателя тягача или от гидродвигателя, приводимого от его насоса.

Скрепер при работе воздействует на грунт за счет тягового усилия его движителя, а также в ряде случаев дополнительного усилия от толкача. Перемещаясь на участке ведения земляных работ по определенному пути, скрепер совершает последовательно несколько операций, которые составляют его рабочий цикл (Рис. 3.9).

А) б) 6)

Рис. 3.9. Схемы движения скреперов при производстве земляных работ:

а - по "эллипсу"; б - восьмеркой; в - зигзагом; 1 - наполнение ковша; 2 - выгрузка грунта.

Рабочий цикл скрепера состоит из операций отделения стружки грунта от 'массива (Рис.3.10,а), постепенного заполнения им ковша, перевода ковша в транспортное положение, перемещения грунта к месту выгрузки (Рис. 3.10, б), выгрузки его в сооружение или отвал (Рис. 3.10, в) и возвращения машины в исходное для копания положение. Для резания грунта оператор в процессе перемещения машины на малой скорости открывает заслонку и опускает переднюю часть ковша до необходимого заглубления его ножа. Толщина срезанного слоя грунта в начале копания составляет 0,12. ..0,53 м в зависимости от размера машины.

По мере наполнения ковша грунтом растет сопротивление движению машины. Для того чтобы полное сопротивление движению оставалось примерно постоянным, оператор по мере заполнения ковша снижает толщину стружки. Для ускорения заполнения ковша грунтом и повышения производительности машины в некоторых случаях применяют копание под уклон, работу скреперов в сцепке или с

использованием толкачей. В качестве толкачей применяют бульдозеры с коротким усиленным отвалом или специальные тягачи, оснащенные отвалом или плитой малой ширины с амортизаторами.

Рис. 3.10. Операции рабочего цикла скрепера.

При свободной загрузке процесс заполнения ковша грунтом может быть разделен на две стадии (Рис. 3.11). На первой стадии при разработке связного грунта срезанная ножом стружка идет по днищу до упора в заднюю стенку. После этого она ломается в зоне ножа и, постепенно наслаиваясь, накапливается в ковше и перед заслонкой в виде трехгранных призм (Рис. 2.11, а). На второй стадии стружка заполняет переднюю часть ковша между заслонкой и призмой. Войдя в ковш, она первоначально скользит по ножу и откосу призмы, а затем как бы закатывается в сторону заслонки, образуя валик (Рис. 3.11, б). С этого момента стружке приходится проталкиваться в ковш между валиком и призмой, а достигнув поверхности отсыпанного грунта, имеющего вид пологого конуса, скатывается вниз по его образующим.

Рис. 3.11. Схемы заполнения ковша грунтом.

Эта картина заполнения ковша грунтом не однозначна. Она зависит от вида и состояния грунта. При сыпучих грунтах стружка разрушается сразу же после отделения от массива. Накапливающийся возле ножа грунт не проталкивается вверх, раздвигая отсыпанный ранее грунт', а приподнимает его, оставаясь в нижней части ковша.

При принудительной загрузке скреперы, как правило, работают самостоятельно. В этом случае они могут разрабатывать не только сыпучие малосвязные и хорошо разрыхленные грунты, но и связные влажные и липкие. Однако, как показала практика эксплуатации, эти скреперы не пригодны для разработки грунтов с каменистыми включениями.

Процесс загрузки ковшей у скреперов с элеваторной загрузкой на первом этапе сходен с рассмотренным. Первая стружка здесь также идет по днищу до задней стенки. Однако в последующем грунт из стружки все больше захватывается скребками и поднимается вверх по скату образующейся около элеватора призмы. При достижении скребками верхней части призмы грунт соскальзывает со скребков и катится по скату призмы в сторону задней стенки ковша. Подобное же наблюдается и при шнековой загрузке ковша.

После заполнения ковша грунтом он переводится в транспортное положение. Высота подъема ковша выбирается оператором с учетом рельефа местности. Она должна быть такой, чтобы просвет под ножом был достаточен для преодоления машиной неровностей пути. Транспортная скорость движения прицепных и полуприцепных скреперов к гусеничным тракторам обычно достигает 10...15 км/ч. У прицепных и самоходных пневмоколесных скреперов по хорошим дорогам она может доходить соответственно до 30...40 и 50...60 км/ч. Практически по плохим и сложным дорогам строительных участков скреперы с пневмоколесными тягачами передвигаются со скоростью 20...30 км/ч.

В зоне загрузки грунта ковш скрепера опускается и после открытия заслонки опорожняется. Большинство современных скреперов при загрузке осуществляют еще и планировку высыпанного грунта. Эти функции обычно выполняет нож скрепера, для чего его устанавливают на нужной высоте над грунтом. Разгружаемый из ковша перед ножом грунт при движении машины разравнивается ножом, а надвигающиеся задние колеса в дополнение к этому еще и уплотняют его.

Обратное движение машины на участок копания ведется после подъема ковша на наибольшей скорости. Эти скорости обычно близки к максимальным транспортным и определяются условиями дороги.