Технико-эксплутационных показателей землеройно-транспортных машин

Изучение конструкций и определение

1. Цель работы. В процессе работы ознакомиться с назначением, устройством и работой бульдозеров, скреперов, автогрейдеров, с определением основных параметров и технико-эксплуатационных показателей землеройно-транспортных машин.

2. Землеройно-транспортные машины: классификация, конструкция, технические характеристики, область применения в строительстве

Землеройно-транспортными машинами (ЗТМ) называют строительные машины, отделяющие грунт от массива тяговым усилием с последующим его перемещением к месту отсыпки собственным ходом.

К группе землеройно-транспортных машин относятся бульдозеры, скреперы, автогрейдеры, грейдеры.

Каждая модель землеройно-транспортной машины имеет индекс, включающий буквенные и цифровые обозначения. Две начальные буквы индекса ДЗ обозначает группу машин, последующие за ними цифры – порядковый номер регистрации модели, буквы после цифровой части индекса – порядковую модернизацию (А, Б, В, …) и климатическое (северное С и ХЛ) исполнение машины.

В индекс модернизированных самоходных скреперов кроме указанных выше букв могут быть включены буквы М и П. В индекс бульдозеров и скреперов с автоматизированной системой управления наличие последней обозначается цифрой 1, следующей через тире за основными цифрами индекса, а у модернизированных машин – после букв, обозначающих модернизацию. В индекс автогрейдеров после указанных выше цифр и букв включаются через тире цифры 1, 2, 4, 6, обозначающие их модификации

Например, бульдозеры ДЗ-8, ДЗ-18, ДЗ-24А, ДЗ-35С, ДЗ-110А; скреперы ДЗ-33, ДЗ-20А, ДЗ-11П; автогрейдеры ДЗ-99, ДЗ-31-1, ДЗ-99-1-4, ДЗ-61А.

Основными рабочими операциями ЗТМ являются:

- послойная разработка грунта;

- транспортировка и укладка грунта в основание строительного объекта или отвал;

- планировка земляных поверхностей.

В зависимости от вида рабочего органа различают:

- ковшовые (скреперы);

- отвальные (бульдозеры, автогрейдеры, грейдер-элеваторы) ЗТМ.

Эти машины отличаются простотой конструкции, универсальностью и высокой производительностью. Их применяют в дорожном строительстве, при отрывке котлованов и каналов, возведении насыпей, планировке земляных поверхностей и на других работах.

Скреперами разрабатывают грунты I и II категорий непосредственно, а грунты III и IV категорий - после их предварительного разрыхления. С этой целью они часто работают в одном комплекте с бульдозерами-рыхлителями, используемыми также в качестве толкачей для повышения силы тяги скреперов. Скреперы не рекомендуется применять для разработки заболоченных, несвязных переувлажненных грунтов, а также грунтов с большими каменистыми включениями.

Скрепер состоит из тягача и рабочего оборудования.

Устройство и принцип работы скрепера рассмотрим на примере его самоходной модели (рис. 1, а). Одноосный тягач 9 соединен с рабочим оборудованием сцепным устройством 8 в виде двух цилиндрических шарниров, позволяющих тягачу поворачиваться и перекашиваться относительно рабочего оборудования. Рабочее оборудование включает ковш 15, опирающийся задней частью на колеса 16, а передней соединенный упряжными шарнирами 14 с боковыми брусьями 13 тяговой рамы, которая своей передней балкой 7 опирается на тягач. Ковш ограничен днищем и боковыми стенками, а в задней части - выдвижной стенкой 2, перемещаемой при разгрузке ковша гидроцилиндрами 1. В передней части ковш закрывается заслонкой 4 с помощью гидроцилиндров 3.

Для разработки грунта переднюю заслонку приподнимают и, перемещаясь на рабочей скорости, гидроцилиндрами 5 опускают ковш, заглубляя его в грунт. При этом нижний обрез заслонки должен находиться примерно на уровне земли. После заполнения ковша его поднимают, закрывают заслонкой и на транспортной скорости перемещают к месту разгрузки.

 

Поворот тягача относительно ковша осуществляют с помощью гидроцилиндров 6, рабочие полости которых соединены по схеме рис. 1, б, (поршневая полость каждого гидроцилиндра соединена со штоковой полостью другого гидроцилиндра). Рабочая жидкость поступает от насоса к гидроцилиндрам через гидрораспределитель 18, управляемый винтовой парой 17 от рулевой колонки.

Более эффективно заполняются ковши со ступенчатыми 11 и 12 (см. рис. 1, а) или полукруглыми, выступающими в средней части ножами, где грунтовая стружка имеет большую толщину.

Прицепные скреперы к гусеничным тракторам, обладающие высокой проходимостью, способны работать в плохих дорожных условиях. Низкие транспортные скорости этих машин (не более 10...15 км/ч) ограничивают экономически целесообразную дальность транспортировки грунта 500...800 м. Самоходные скреперы характеризуются более высокими мобильностью, маневренностью, транспортными скоростями (до 50 км/ч) и производительностью (в 1,5...2,5 раза) по сравнению с прицепными машинами той же вместимости.

Вместимость ковша прицепного скрепера по типоразмерам составляет 3, 4, 5, 8, 10, 15, 25 м³. Они работают в комплекте с тягачами мощностью 55...240 кВт. Максимальное заглубление рабочего органа в грунт в зависимости от вместимости ковша составляет 100..250 мм. Толщина слоя отсыпки 300...500 мм. Прицепные скреперы с тракторными тягачами широко применяют при относительно небольших расстояниях транспортирования (от 100 до 800 м).

Полуприцепные скреперы отличаются тем, что часть нагрузки ковша с грунтом передается на задние ведомые колеса, а часть - на заднюю ведущую ось двухосного колесного тягача, преимущественно шарнирно сочлененного.

Самоходные скреперы имеют одноосный тягач мощностью 130...810 кВт и скреперное оборудование с задними ведомыми колесами. Они могут быть названы одномоторными. Геометрическая вместимость ковша по типоразмерам составляет 8, 10, 15, 25, 40 м³ паи максимальной скорости передвижения 50 км/ч. Заглубление рабочего органа в грунт составляет 150...300 мм.

Рабочий цикл скрепера включает копание (отделение грунта от массива и заполнение им ковша), транспортировку грунта в ковше к месту укладки, его отсыпку и возвращение машины на исходную позицию следующего рабочего цикла.

Средняя дальность возки грунта скрепером колеблется от 0,3 до 2...3 км при ковшах вместимостью соответственно от 5 до 46 м³. Удельный расход энергии - от 3,2 до 6 кВт ч/м³.

При работе в транспортном режиме груженые скреперы преодолевают уклоны до 12...15%, а с порожним ковшом до 15...17%. Предельная крутизна спусков для груженых скреперов составляет 20...25%, с порожним ковшом - 25...30%, меньшие значения для самоходных, большие для прицепных скреперов. Крутые подъемы преодолеваются гружеными скреперами с помощью толкачей.

Бульдозеры являются землеройно-транспортными машинами с отвальным рабочим органом, расположенным консольно в передней части машины. Их основное назначение - послойная разработка грунта с последующим его перемещением перед отвалом по поверхности земли на небольшие расстояния (до 150 м).

Бульдозеры применяют для снятия плодородного поверхностного слоя грунта при подготовке строительных площадок; перемещения грунта в зону действия одноковшового экскаватора при погрузке его в транспортное средство или отвал; разработки неглубоких каналов с транспортированием грунта в отвалы; зачистки пологих откосов; при сооружении насыпей из резервов; на планировочных работах, зачистке оснований под фундаменты зданий и сооружений и планировке площадей и трасс; устройстве и содержании в исправности подъездных дорог, устройстве въездов на насыпи и выездов из выемок; для разработки грунта на косогорах; при обратной засыпке траншей и пазух фундаментов; разравнивании грунта в отвалах; штабелировании и перемещении сыпучих материалов; подготовительных работах для валки отдельных деревьев, срезки кустарника, корчевки пней, удаления камней, расчистки поверхностей от мусора, снега; на вскрышных работах, а также в качестве толкачей скреперов. Эффективность работы бульдозера в значительной мере зависит от проходимости базового трактора и его тягово-сцепных свойств.

Бульдозеры применяют послойной разработки и перемещения грунтов I…IV категорий, также предварительно разрыхленных скальных и мерзлых грунтов.

Рабочий цикл бульдозера: при движении машины вперед отвал с помощью системы управления заглубляется в грунт, срезает ножами слой грунта и перемещает впереди себя образовавшуюся грунтовую призму волоком по поверхности земли к месту разгрузки; после отсыпки грунта отвал поднимается в транспортное положение, машина возвращается к месту набора грунта, после чего цикл повторяется.

Бульдозер (рис. 2 а) состоит из пневмоколесного или гусеничного трактора 8 и навесного рабочего оборудования в виде отвала 5 с цилиндрической рабочей поверхностью и ножами 4 в его нижней части, соединенного с трактором шарнирами 1 через два толкающих бруса 2 или универсальную раму 3 (рис. 2 в), и гидравлической системы управления отвалом.

Отвал на толкающих брусьях (рис. 2 а и б)имеет боковые стенки и установлен режущей кромкой ножей перпендикулярно продольной оси машины. Наклон отвала в вертикальной плоскости регулируют раскосами 6 либо путем изменения их длины, либо положения места их крепления к отвалу или толкающим брусьям. Управляют высотным положением отвала одним (малогабаритные бульдозеры) или двумя гидроцилиндрами 7, питаемыми рабочей жидкостью от гидравлической системы базового трактора.

Отвал 5 бульдозера с поворотным в плане отвалом (см. рис. 2, в) не имеет боковых стенок. Он соединен с рамой 3 универсальным шарниром 12 в ее центральной части, который позволяет отвалу поворачиваться в плане в каждую сторону на угол 30...36° гидроцилиндрами 11 с последующим закреплением толкателей 10 на раме 3.

Максимально возможный объем призмы волочения современные бульдозеры набирают на участке длиной 6...10 м. Экономически целесообразная дальность перемещения грунта не превышает 60...80 для гусеничных бульдозеров и 100...140 м для пневмоколесных машин.

Сменные рабочие органы бульдозера на отвалах, оборудованные (рис. 2, д): 13 - одним передним и двумя задними зубьями, 14 – киркой для взламывания покрытий при ремонте дорог, 15 – гребенчатыми ножами для разработки мерзлых грунтов, наклонной наставкой 16 для планировки откосов и их подошвы, наставкой 17 для очистки и планировки канав, отвальной приставкой 18 для перемещения грунта от стен зданий, кусторезным ножом 19, грузовыми вилами 20, траверсами с подъемными крюками 21.

Автогрейдером называют землеройно-транспортную машину на пневмоколесном ходу с расположенным между задними и передними колесами отвальным рабочим органом, предназначенную для послойной разработки грунтов I и II категорий и планировки земляных поверхностей при строительстве и содержании автомобильных и железных дорог, аэродромов, в промышленном, гражданском, гидротехническом и ирригационном строительстве.

Автогрейдерами профилируют и планируют поверхности при возведении насыпей высотой до 0,6 м, отрывают и очищают кюветы и канавы треугольного и трапецеидального профилей, сооружают корыта для дорожных оснований, перемешивают и разравнивают грунт, щебень, гравий и вяжущие материалы, а также разрушают дорожные покрытия при ремонте дорог, расчищают от снега дороги и площади.

Автогрейдер состоит из рамы, трансмиссии, ходового устройства, основного и дополнительного рабочего оборудования, механизмов с системой управления и кабины машиниста.

Рамы автогрейдеров могут быть жесткими и шарнирно сочлененными. Наличие шарнирно сочлененной рамы обеспечивает повышенную маневренность машины.

Рабочий орган - отвал 6 (рис. 3) - расположен в средней части машины между передними 4 и задними 8 колесами на поворотном круге 7, установленном на тяговой раме 5. Последняя соединена в передней части универсальным шарниром с несущей (хребтовой) балкой 2, жестко соединенной с рамой ведущих (задних) колес и опирающейся шарнирно на ось передних колес. Тяговая рама двумя гидроцилиндрами 1 может быть установлена задней частью на любой высоте, а также перекошена в вертикальной плоскости. С помощью специального гидроцилиндра она может быть вынесена в любую сторону, в том числе за пределы колеи машины. Эти кинематические возможности позволяют ориентировать отвал произвольно в плане и в вертикальной плоскости, включая вертикальные перекосы, выносить его в любую сторону от продольной оси движения автогрейдера. Кроме того, разовой установкой отвал можно выдвинуть в сторону относительно тяговой рамы, а также изменить его угол резания. При необходимости отвал дооборудуют специальными приставками, например, для одновременной планировки подошвы и откоса насыпи, бровки и откоса выемки, профилирования придорожных канав и т. п. Для предварительного рыхления плотных грунтов автогрейдер оснащают кирковщиком 3, бульдозерным отвалом или другим вспомогательным оборудованием, устанавливаемым в передней части машины и управляемым гидроцилиндрами.

Рабочий процесс автогрейдера включает копание грунта, его перемещение и укладку с разравниванием в земляное сооружение. При разработке грунта отвал устанавливают режущей кромкой как параллельно его поверхности, так и наклонно под углом 10...15° с заглублением отвала или только его части по ширине. Угол резания составляет от 35 до 45° соответственно при разработке тяжелых и легких грунтов. При зарезании отвала в грунт одним концом угол между режущей кромкой отвала и продольной осью машины (угол захвата) принимают равным 35...50°, при отделочных планировочных работах - 45...90°, при копании с отводом грунта в сторону по отвалу - 60°.