Землеройно-транспортные машины

Раздел: Строительство

Скреперы предназначены для разработки, транспортирования и укладки грунта в искусственные сооружения или в отвал с последующим разравниванием, планированием и частичным уплотнением. Возможность выполнения законченного цикла работ позволяет широко использовать скреперы на строительстве автомобильных и железных дорог, разработке карьеров, при устройстве гидротехнических и ирригационных сооружений, в промышленном и гражданском строительстве, на открытых разработках в горнорудной промышленности. В дорожном строительстве скреперами срезают растительный слой с перемещением грунта в отвал, производят вскрышу карьеров, планируют площадки, выполняют такие работы по возведению земляного полотна, как устройство насыпей из односторонних и двусторонних боковых резервов (в комплексе с бульдозерами), а также чередующихся насыпей и выемок различной длины, высоты и глубины, устройство насыпей и отсыпка подходов к мостам, трубам с разработкой грунта в грунтовых карьерах и перемещением его прицепными скреперами на 100—300 м и самоходными на 500—2500 м. При строительстве гидротехнических и ирригационных сооружений скреперами разрабатываются каналы, отсыпаются дамбы и плотины, производится планировка нолей и т. д. В грунтах групп III — IV скреперы обычно работают в комплексе с бульдозерами, которые используются как толкачи и для содержания землевозных путей, я также с рыхлителями. Скреперы не рекомендуется применять на заболоченных, несвязных и связных переувлажненных грунтах (при влажности более 25 %), при разработке сыпучих песков, па грунтах с крупными каменистыми включениями, на участках, не очищенных от кустарника, пней, валунов, при разработке грунтов высоких категорий без предварительного рыхления.

Скрепер — машина цикличного действия. Его рабочий цикл включает резание грунта с наполнением ковша, транспортирование, выгрузку, холостой ход. Набор и выгрузка грунта происходят только при движения скрепера по прямой. Набор "осуществляется на низших передачах с максимально возможной толщиной стружки. Груженый скрепер транспортируется на высоких передачах с учетом состояния транспортных путей. Возможные скорости движения и требуемые тяговые усилия устанавливаются на основе тягового расчета.

Вторая схема соответствует копанию малосвязных или несвязных грунтов, когда входящая в ковш стружка образует над ножом грунтовую воронку, а сопротивление складывается из силы тяжести воронки и сил трения на ее боковой поверхности, имеющей форму усеченной пирамиды.

При производстве земляных работ скреперами необходимо выполнить цикл подготовительных работ по расчистке участка (забоя) от леса, кустарника, пней, камней, по выравниванию транспортных путей. Затем следует в соответствии с рельефом местности и категорией грунта наметить схему работы скрепера, обеспечивающую для данных условий наибольшую производительность машины. В соответствии с формулой (1.47) производительность может быть увеличена за счет повышения коэффициента наполнения ковша, снижения времени цикла применением высоких скоростей и рациональных схем движения, повышения коэффициента использования времени в течение смены.

Коэффициент наполнения ковша зависит от вида, состояния грунта, принятой схемы набора, квалификации оператора. Наибольшего значения коэффициент наполнения достигает во время работы скрепера в супесчаных и легких суглинистых грунтах оптимальной влажности при резании под уклон 8—12 % (не более 15 %). В случае снижения влажности в 1,5—2 раза ниже оптимальной наполнение ковша уменьшается в песчаных грунтах на 12— 15%, супесчаных и суглинистых — на 7%, глинистых— на 26%. При повышении влажности в 1,2—1,5 раза выше оптимальной наполнение ковтна уменьшается в песчаных грунтах на 10 %, супесчаных— на 22 %, суглинистых — на 30 %, глинистых — на 29 96.

Толщина стружки при наборе грунта зависит от тягового усилия трактора тягача на первой передаче, В пределах тяговых возможностей скреперного агрегата чем больше толщина стружки, тем легче и быстрее наполняется ковш. В  16 приведены рекомендуемые значения максимальной толщины стружки для различных условий работы скреперов.

По мере заполнения ковша увеличивается сопротивление наполнен » Если при этом отсутствует резерв тяговой силы, тяговый баланс может бы восстановлен только за счет уменьшения сопротивления резанию, т. е. вы- глублеиия ножа.

Такой способ набора^грунта, когда резание производится на режиме полного использования тяговых возможностей трактора с постеленным уменьшением толщины стружки до минимально допустимой величины, называется набором по клиновой схеме. Применение клиновой схемы позволяет уменьшить время набора и повысить коэффициент наполнения ковша. Ясли ковш не наполняется за один цикл набора по клиновой схеме —производится второе, а иногда и третье заглубление. Такой способ заполнения ковша называется набором по гребенчатой схеме. В этом случае ковш врезается в грунт на максимально возможную глубину, а затем по мере снижения числа оборотов двигателя производится выглубление ковша примерно на 70 % с последующим заглублением после восстановления номинального числа оборотов. Каждое последующее заглубление меньше предыдущего по глубине и длине проходимого пути. Для получения более ровной поверхности забоя повторный набор следует производить с перекрытием гребней, образовавшихся во время предыдущего, т. е. начинать его на расстоянии 3—5 м о» места набора в предыдущем проходе. Применение гребенчатой схемы позволяет повысить коэффициент наполнения до 1,1 — 1,15 при длине набора 15—25 м в лег-

2G ких грунтах (при двух заглублениях) и до 1,05—],1 при пути набора 25— 30 м (с тремя заглублениями) в тяжелых грунтах. В  17 приведены сравнительные данные о наполнении ковша с применением различных схем набора.

Эффективность заполнения ковша зависит также от положения заслонки в различные моменты набора. В первый период набора, когда наполнение происходит путем свободного перемещения грунта по днищу от ножа до задней стенки, заслонку необходимо поднять на высоту 60—80 см. Во втором периоде грунт заполняет ковш в передней части у заслонки, при этом необходимо опустить заслонку так, чтобы ширина щели между ней и ножом не превышала 20—25 см при работе в несвязных и рыхлых грунтах и 40 см — в связных грунтах. В третьем периоде, когда наполняется верхняя часть ковша с фонтанированием стружки через слой грунта в ковше, заслонка поднимается дополнительно на высоту 10—15 см. Повышение наполнения ковша достигается также использованием трактора толкача, что позволяет на последнем этапе наполнения вести набор при большой толщине стружки, т, е. увеличить прочность, устойчивость стружки при ее прохождении через массу грунта в ковше. Повышенная прочность стружки получается также в результате применения ступенчатых ножей. Вылет среднего ножа по высоте должен быть не менее 180—200 м.

Сокращение времени цикла достигается за счет экономии времени на отдельных операциях, а также совмещения операций. Например, совмещение подъема заслонки и опускания ковша или опускания заслонки и подъема ковша с движением скреперного агрегата перед разгрузкой и после окончания набора грунта дает экономию времени в 15—20 с на цикл. На среднюю продолжительность набора грунта существенно влияет порядок чередования проходов. Рекомендуется производить набор по ребристо-шахматной схеме ( 9, а), предусматривающей разработку грунта последовательными рядами проходок. Между проходками первого ряда оставляются полосы неразработанного грунта шириной, равной половине ширины ковша, Второй ряд проходок начинается на расстоянии половины пути набора от начала первой проходки. При этом срезаются оставленные гребенки. Последующие проходки также выполняются со смещением вперед и в стороны. Таким образом. первую половину пути наполнения скрепер копает всей шириной ножа, во второй — срезается толстая и узкая стружка, легче проникающая внутрь ковша. При этом коэффициент наполнения ковша достигает 1,1 —1,15, а путь и время набора сокращаются на 10—15 96- Применение при ребристо-шахматной схеме чередования проходок гребенчатой схемы набора дает коэффициент наполнения ковша до 1,2, при этом несколько увеличивается путь наполнения (на 10—15 %). Такая схема наполнения рекомендуется п первую очередь в тяжелых грунтах. Существенное повышение производительности может быть достигнуто применением толкачей. При этом коэффициент наполнения ковша скрепера увеличивается до 1,3, а время заполнения сокращается на 15—20%. Трактор-толкач, оборудованный толкающим устрой- ством, обслуживаеч до 5—б скреперов в зависимости от дальности транспортировки грунта ( 18). При работе с толкачом скреперы производят набор грунта цепочкой с промежутками, соответствующими длине пути набора грунта. После набора грунта скрепер направляется к месту разгрузки, а толкач, продолжая движение, помогает набирать грунт очередной машине. Такой метод позволяет сократить холостые пробеги толкача и ликвидировать простои скрепера в ожидании толкача.

В качестве толкачей для скреперов емкостью до 6 м8 применяются тракторы ДТ-75, Т-74 с навесным оборудованием бульдозера или специальным толкающим устройством, при емкости 8—10 ма — трактор Т-100, при емкости 10—15 м8 — Т-180 с аналогичными видами навесного оборудования. При использовании в качестве толкачей бульдозеров к отвалу прикрепляются деревянные брусья, старые покрышки, смягчающие удары и предотвращающие повреждения отвала.

Время, затрачиваемое на транспортные операции скрепера, даже при малой дальности транспортировки составляет большую часть цикла. Сокращение этой составляющей времени цикла открывает широкие возможности для повышения п р ои звод ител ь ноет и. Сок р а- щение может быть достигнуто в результате использования рациональных схем движения по кратчайшему пути, с наименьшим числом поворотов, с наибольшей скоростью, которая достигается главным образом поддержанием транспортных путей в хорошем состоянии. Планировка транспортных путей производится на холостом ходу скрепера при выполнении первых ходок, а при необходимости — бульдозерами или автогрейдерами. В результате выравнивания и уплотнения транспортных путей скорость движения возрастает на 50—100 %.

Схема движения скрепера должна быть разработана так, чтобы повороты выполнялись с пустым ковшом. При этом желательно в целях равномерного износа механизмов поворота чередовать правые и левые повороты. Наибольшее распространение получили схемы движения скрепера по «эллипсу», «восьмерке», «спирали», «зигзагами».

Эллиптическая схема ( 9, б) применяется при возведении насыпей высотой до 4—5 м из боковых резервов и фронте работ 50—100 м, на разработке выемок с отсыпкой грунта в насыпи или ковальеры и фронтом работ 50—100 м. Этим же способом ведутся работы по устройству полу выемок и полунасыпей, планировочные работы. При разработке выемок с продольным перемещением грунта в насыпи по обе стороны выемки применяется сквозная эллиптическая схема ( 9, в), которая дает возможность сократить число поворотов.

Видоизменениями эллиптической схемы являются продольно-челночная, поперечно-челночная, поперечно-диагональная схемы движения (9,г-е). Продольно-челночная и поперечно-диагональная схемы применяются при разработке двух боковых резервов в насыпь, поперечно-челночная—при разработке выемки в два кавальера. Схема «спираль» ( 9, ж)—также разновидность эллиптической схемы. Она используется при возведении невысоких насыпей из боковых резервов (разность отметок насыпи и резерва не более 2—2,5 м), Грунт выгружается полосами, перпендикулярными к оси возводимой насыпи. При работе по эллиптическим схемам для равномерного износа механизмов поворота следует периодически (через 1,5—2 ч) менять направление движения. Схема движения «восьмеркой» ( 9, з) применяется при отсыпке насыпей высотой до 4—6 м из боковых резервов, разработке коротких выемок в две насыпи; при планировочных работах, разработке выемок в кавальеры. В этих случаях экономится время на один поворот в каждом цикле, попеременными поворотами влево и вправо достигается равномерный износ механизмов поворота. Разновидность «восьмерки» — схема «двухсторонняя петля», когда средний участок пути вытянут и по нему скрепер перемещается как в груженом, так и в порожнем состоянии. Применяется такая схема при дальностях транспортировки грунта до 200 м. Преимуществом ее является удобство планировки грунтовозных дорог, так как груженый и холостой ход производятся па одном участке, Зигзагообразная схема ( 9, и) применяется при возведении насыпей высотой 2,5—бм из боковых резервов, при чередующихся коротких насыпях и выемках, на косогорах. Преимущество зигзагообразной схемы заключается в сокращении числа крутых поворотов скрепера в каждом цикле, что уменьшает время цикла 13 а 5—6 %.

Для уменьшения времени па операции подъема, опускания ковша и разгрузку необходимо в первую очередь правильно отрегулировать механизмы управления рабочими органами скрепера. При подъеме ковша в транспортное положение глубина резания в конце набора должна допускать выглубление и подъем ковша на ходу. В эго же время во избежание потерь грунта следует опустить заслонку.

Разгрузка копша производится на той же передаче, что и транспортировка груженого скрепера. Интенсивность разгрузки от 0,75 до 0,5 м;?/с. При работе на грунтах повышенной влажности интенсивность разгрузки снижается до 0,5—0,3 м:,/с. Толщина отсыпаемого слоя регулируется высотой установки ножа скрепера во время разгрузки. Разгрузка" производится слоями так, что каждая последующая отсыпка располагается рядом с предыдущей, а проходы скрепера по отсыпанному грунту используются для предварительного уплотнения последнего.

В зависимости от емкости ковша и скорости транспортировки грунта изменяется рациональная дальность возки, составляющая для прицепных скреперов емкостью ковша до 3 м8 — 250; 6—8 — 350; 8—10 — 550; 12—15— 700, для самоходных скреперов емкостью ковша 8—10 м3 — 1500, 12—15 — 2500; 16—20 — 3500; 25 — 5000.

При использовании в качестве тягачей быстроходных трактороп типа Т-150 рекомендуемая дальность транспортировки для прицепных скреперов может быть повышена на 25—30 %, а при агрегатировании колесных тракторов типа Т-150К, К-700 с полуприцепными скреперами — на 35—40 %.