|
Скрепер ( 126) является прицепной
или самоходной землеройно-транспортной машиной, предназначенной для послойной
срезки грунта, его транспортирования, выгрузки в насыпи или отвалы и
частичного уплотнения. Рабочим органом скрепера является ковш на
пневмоколесах, снабженный передней заслонкой, механизмами опускания для
врезания в грунт, подъема в транспортное положение и разгрузки.
В комплексно-механизированном процессе при разработке
выемок и возведении насыпей скреперы могут работать самостоятельно и вместе с
другими машинами.
Главным параметром скреперов условно принимается
геометрическая емкость ковша. Различают скреперы: малой емкости с ковшом
емкостью до 4 м3, средней емкости — 4—12 м3 и большой емкости — 15—25 м3 и
более.
В гидротехническом строительстве скреперы с ковшом,
емкостью до 10 м3 применяют при сооружении насыпей и разработке выемок в
мягких, несыпучих грунтах и грунтах средней крепости без каменистых включений
и грунтовых вод при разности отметок для выемок и поверхности насыпи порядка
15—20 м. Скреперы с ковшом емкостью 20 мэ и более можно применять в
каменистых, мерзлых и даже скальных хорошо взрыхленных грунтах. При
использовании мощных толкачей скреперы с ковшом большой емкости способны
разрабатывать без рыхления тяжелые грунты IV категории. Мощные скреперы можно
применять в очень тяжелых условиях рельефа при условии заполнения ковша и
движения с грунтом под уклон.
Скреперы получили большое развитие и часто являются ведущими
машинами на земляных работах крупных строительств. В гидротехническом
строительстве США, например, при помощи скреперов выполняется 70—80% работ
этого вида.
Процесс работы скрепера состоит из следующих операций:
набора грунта, его транспортирования, разгрузки, передвижения порожнего
скрепера к забою. Дальность возки грунта скрепером зависит от типа и мощности
машины, состояния дорог и может колебаться от 0,15 до 5 км. В зависимости от типоразмера скрепера максимальная толщина срезаемого слоя грунта колеблется от
0,12 до 0,60 м, а толщина отсыпаемого слоя — от 0,15 до 0,7 м.'-.
Скрепер, вне зависимости от его типа, состоит из рабочего
оборудования — ковша с заслонкой, ходового оборудования — двухосного,
многоосного или гусеничного (реже), механизмов управления ковшом и заслонкой
и силового оборудования. Прицепные скреперы имеют, кроме того, сцепное
устройство. Схемы скреперов приведены на 127.
Рабочим органом скрепера является ковш ( 127), имеющий на
передней кромке днища во всю ширину прямой, ступенчатый или полукруглый нож,
с помощью которого при движении машины отделяется слой грунта. Ковш для
лучшего наполнения спереди снабжается передней заслонкой, удерживающей грунт
от высыпания. Заслонка может открываться на определенную величину, чем
изменяется ширина щели между режущей кромкой ковша и нижней кромкой заслонки.
Указанная ширина щели регулируется системой управления в зависимости от
толщины срезаемого слоя и физико- механических свойств грунта. После
заполнения ковша заслонка закрывается.
Геометрические размеры ковша назначаются с таким расчетом,
чтобы в конце его наполнения грунтом, когда усилие, необходимое для
перемещения машины, достигает максимального значения, удельная сила тяги (на 1 м3 емкости ковша) была бы минимальной.
У современных конструкций скреперов отношение длины ковша
к его высоте колеблется обычно от 0,8 до 1,0; при этом чем больше емкость
ковша, тем больше это отношение приближается к единице.
Передняя заслонка ковша может быть плавающей и управляемой
( 128). У плавающей заслонки форма лобовой стенки и расположение шарниров
подвески выбраны так, что линия действия равнодействующей реакции грунта Р
призмы волочения проходит выше оси подвески. Момент от этой силы стремится
поднять заслонку; удерживает ее момент от силы тяжести. При равенстве этих
моментов заслонка будет уравновешена и для ее перемещения не потребуется
значительных усилий. При Ph > Gb заслонка будет самопроизвольно
подниматься. Такой тип заслонки применяется при гидравлической системе
управления с гидроцилиндрами двойного действия
У управляемой заслонки линия действия равнодействующей
реакции грунта проходит ниже оси шарниров подвески. Благодаря этому моменты
от реакции грунта и силы тяжести направлены в одну сторону и стремятся
опустить заслонку Подъем управляемой заслонки и фиксация в заданном положении
при выборке грунта осуществляется механизмом ее подъема.
По способу разгрузки ковша скреперы могут быть со
свободной, принудительной, полупринудительной через нож и щелевой разгрузкой
( 129).
Свободная разгрузка, осуществляемая наклоном всего ковша
вперед или назад (редко), применяется на скреперах малой емкости,
Принудительная разгрузка применяется на скреперах средней и большой, а в
последнее время и малой емкости. Она осуществляется поступательным
перемещением задней стенки ковша вперед в сторону выгрузки. Опорожнение ковша
в данном случае получается наилучшим, однако этот способ наиболее энергоемок
При полупринудительной разгрузке днище и задняя стенка ковша, выполненные как
одно целое, поворачиваются относительно его передней части. При этом
происходит частичное выталкивание грунта. В ковшах со щелевой разгрузкой
энергия на подъем днища и задней стенки ковша с грунтом меньше. Однако ни
свободная, ни полупринудительная разгрузка не обеспечивает хорошее
опорожнение ковша при работе на липких грунтах. Для большинства скреперов
перспективного гипажа принят наиболее эффективный способ принудительной
разгрузки ковша.
По системе управления рабочими органами различают скреперы
с гидравлическим и дизель-электрическим управлением (по системе
мотор-колесо). Широко применявшаяся ранее канатно-блочная система в
современных скреперах не применяется.
Современные скреперы классифицируют: по емкости ковша,
способу передвижения, схеме подвески ковша, способам загрузки и разгрузки, по
типу передней заслонки, системе управления и др.
По способу передвижения скреперы разделяют на прицепные,
полуприцепные и самоходные.
Прицепные скреперы (см. 127) с геометрической
емкостью ковша 0,75—45 мя обычно применяют в сцепе с гусеничными тракторами
мощностью 15—400 л. с. и значительно реже — с колесными тягачами. Вся сила
гяжести прицепного скрепера (от конструкции
и от грунта в ковше) воспринимается его ходовыми осями без
догрузки тягача. Прицепные скреперы могут быть одноосными — с ковшами малой емкости,
с разгрузкой грунта назад без его планировки и двухосными — с ковшами средней
и большой емкости с разгрузкой грунта вперед с одновременной планировкой
грунта ножом ковша.
В рабочем цикле скрепера транспортные операции (груженый и
холостой ход) занимают до 80% времени. В этих условиях низкие скорости
гусеничных тракторов резко сказываются на производительности машины. Поэтому
прицепные скреперы на гусеничной тяге целесообразно применять для работ в
условиях переменного рельефа, при транспортировании грунта по бездорожью на
расстояние 0,05—0,2 км для машин малой емкости и на расстояние 0,3— 0,5 км для более мощных машин. Однако в тяжелых дорожных условиях, где гусеничный ход предпочтителен
перед пневмоколесным дальность возки грунта может быть значительно больше.
Полуприцепные с пневмоколесными тягачами и самоходные
скреперы делятся на одноковшовые, двухковшовые, трехковшовые, со скребковым
конвейером (с элеваторной загрузкой) и скреперы-бульдозеры.
Полуприцепные и самоходные одноковшовые скреперы выполняются
на базе пневмоколесных тягачей мощностью до 700 л. с. и более. Тягачи могут быть одноосными и двухосными. Самоходные скреперы бывают с одним или
двумя двигателями. Полуприцепной скрепер агрегатируется с одноосным или
двухосным тягачом как седельный полуприцеп ( 130).
Самоходные скреперы могут иметь тягач с
дизель-электрической установкой. В этом случае во все колеса скрепера
встраиваются индивидуальные электродвигатели и редукторы. Это устройство
называется мотор-колесом. Если трансмиссия у тягача механическая или
гидромеханическая, то на задней оси скрепера устанавливают второй двигатель.
В последнем случае сцепной вес порожнего скрепера выше и поэтому машины
такого типа эффективнее полуприцепных и самоходных скреперов с одним
двигателем, но сложнее в эксплуатации.
Двух- и трехковшовые скреперы имеют дизель-генераторную
установку на тягаче и все колеса, выполненные в виде мотор-колес.
Полуприцепные и самоходные скреперы с пневмоколесными
тягачами имеют ковш емкостью 4—45 м3 и более. Наибольшая скорость движения
достигает 40—52 км/ч при одноосных и до 70 км/ч при двухосных тягачах. Скреперы с одноосными тягачами более манев- ренны: на первой передаче
такой груженый скрепер с одним двигателем преодолевает подъемы до 30—35% и
может развернуться на 180° на участке, длина которого меньше длины самого
скрепера.
Полуприцепные скреперы с одним двигателем предназначены
для работы в условиях благоприятного рельефа и дороге небольшими углами
подъема. Скреперы с двумя двигателями способны перемещаться с полным грузом
по дорогам с углами подъема до 35—40%. Проходимость этих машин даже в вязких
грунтах значительно выше, чем скреперов с одним двигателем. Они предназначены
для работы при крутых подъемах пути или при возке грунта на короткие
расстояния.
Скреперы с двухосным тягачом по маневренности значительно
уступают скреперам с одноосными тягачами; их преимуществом является более
высокая скорость. Поэтому они эффективнее двухосных при возке грунта на
большие расстояния по хорошим дорогам и при наличии малых подъемов, т. е. в
условиях возможности перемещения машины со скоростью до 70 км/ч.
Часто в связи с недостаточным сцепным весом скреперов для
пре- одоления сопротивления резанию и набору грунта наполнение их ковша
при работе в тяжелых грунтовых условиях производится при помощи толкача.
Последним может быть гусеничный или колесный трактор со сцепным толкающим
устройством в виде буфера, или с отвалом бульдозера, упирающимся в буферное
устройство скрепера при наборе грунта. В забое один такой толкач может
обслуживать 3—7 скреперов.
Создание дизель-электрического привода (с установкой
электродвигателей на каждом колесе скреперного оборудования и тягача)
позволило увеличить емкость ковша скрепера до 46 м® и более. Применение столь
мощных скреперов повлекло за собой необходимость создания мощных толкачей
массой до 170 т и мощностью до 1650 л. с. (см. 120). Его первичный
двигатель — дизель приводит генератор постоянного тока, служащий источником
энергии для электродвигателей мощностью по 400 л. е., встроенных в ходовые колеса машины (привод по системе мотор-колесо), При этом все колеса
являются ведущими, что обеспечивает максимально возможную проходимость
машины.
Для загрузки скреперов применяют также и сдвоенные
толкачи. При этом по данным американской практики производительность
увеличивается на 50—70% и стоимость перемещения грунта снижается на 25% по
сравнению с теми же показателями у скреперов с одиночными толкачами.
Применение толкачей значительно повышает эффективность
работы скреиеров, так как при этом сокращается в 2—2,5 раза путь и время
набора грунта и на 15—20% увеличивается коэффициент наполнения ковша (ковш
скрепера без толкача обычно заполняется на 0,6—0,7 своего объема).
Скреперы с одноосным и двухосным тягачами с двумя
двигателями относятся к типу самозагружающихся машин, и для их загрузки
толкачи не требуются.
Двухковшовые и трехковшовые поездные скреперные агрегаты.
Стремление увеличить производительность и эффективность работа скреперов
привело к возрождению на более высоком техническом уровне поездной возки,
применявшейся на начальной стадии скре- перостроения при скреперах с ковшом
малой емкости.
На базе одноосных тягачей мощностью порядка 600—1200 л. с.
в США созданы самоходные двухковшовые и трехковшовые скреперные поезда ( 131)
с дизель-электрическим приводом по системе мотор-колесо. Эти агрегаты не
требуют применения толкачей и относятся к типу самозагружающихся.
Интересным примером самозагружающихся скреперных поездов
является применение двух самоходных двухосных скреперов со встроенными
двигателями на «временной сцепке» — только для набора грунта. Все остальные
операции рабочего цикла обе машины выполняют раздельно, в обычном порядке.
При такой схеме работы достигается существенный выигрыш во времени:
продолжительность набора грунта каждой машиной составляет 0,8—0,9 мин. Сцепка
и расцепка скреперов производятся за 0,2 мин.
Самоходные скреперы со скребковым конвейером. В последнее
время созданы самоходные скреперы, в которых ковш заполняется при помощи
наклонного скребкового конвейера ( 132), установленного в ковше машины
(скреперы с элеваторной загрузкой). Конвейер приводится электродвигателем или
гидродвигателем; первый питается от генератора, установленного на одноосном
тягаче скрепера, второй — от гидросистемы тягача. Конвейерная (элеваторная)
загрузка грунта обеспечивает высокий коэффициент наполнения ковша, а наиболее
тяговое усилие при заполнении скрепера снижается на 20—25%.
Такого типа скреперы применяют главным образом на
вспомогательных работах и на зачистках, в «кильватере» скреперного комплекса.
Их производительность на коротких дистанциях возки грунта примерно такая же,
как обычного колесного скрепера с толкачом; энергоемкость процесса ниже
примерно на 20%.
В связи с более сложной конструкцией масса скрепера со
скребковым конвейером на 4—5 т больше, чем у обычного колесного скрепера.
Разрабатывать подорванные скальные породы эти скреперы не могут.
Самоходные скреперы-бульдозеры. К числу самозагружающихся
скреперов относится универсальный скрепер-бульдозер на гусеничном ходу,
снабженный также оборудованием рыхлителя ( 133). Ковш скрепера расположен
между гусеницами. Спереди заслонки установлен отвал бульдозера. Привод
механизмов ковша, заслонки и отвала бульдозера гидравлический. Машины такого
типа отличаются высокой маневренностью и мощностью и могут успешно
использоваться для работы в тяжелых грунтовых и дорожных условиях.
Оптимальная дальность возки грунта такими машинами 200—300 м.
Типы и основные параметры отечественных скреперов,
подлежащих освоению в качестве серийных машин, регламентированы перспективным
типажом. Предусматривается полная унификация прицепных и самоходных скреперов
емкостью 6; 10 и 15 м3. Остальные типоразмеры унифицируются по отдельным
узлам. Ходовую часть всех скреперов намечено выполнять из пневмоколес с
шинами повышенной проходимости.
В перспективе подлежат освоению скреперы и скреперные
поезда на базе мотор-колес с электродвигателем мощностью 900— 1100 кВт.
Эффективность работы скрепера может быть значительно
повышена за счет применения автоматики, и, в частности, системы
автоматического регулирования работы двигателя на оптимальном режиме в
процессе резания грунта и автоматической стабилизации, т. е. поддержания на
постоянном уровне тягового усилия машины путем регулирования толщины стружки
грунта.
|