Экскаваторы непрерывного действия
Экскаватором непрерывного действия называют землеройную машину, непрерывно разрабатывающую и одновременно транспортирующую грунт в отвал или транспортное средство. Экскаваторы непрерывного действия применяют для разработки грунтов I, II, IIIгрупп без крупных минеральных включений и пней деревьев (по размерам не более 0,25 ширины режущей кромки и 25% объема ковша) и совершенно однородных грунтов IV группы.
Экскаваторы непрерывного действий подразделяют по характеру движения рабочего органа на экскаваторы продольного, поперечного и радиального копания, а по типу рабочего органа — на цепные многоковшовые, цепные скребковые и роторные многоковшовые.
Для расширения области применения цепные и роторные экскаваторы оборудуют комплектом сменных дополнительных устройств: цепными, ножевыми, фрезерными и шнековыми обрушителями при работе в малоустойчивых грунтах; ножевыми отвальными, плужными, шнековыми и другими устройствами для прокладки открытых каналов или кюветов; дреноукладочными бункерами для строительства закрытого материального дренажа и другими приспособлениями (Приложение В).
Экскаватор траншейный цепной ЭТЦ-165 (рисунок 2) выполнен в виде навесного оборудования на пневмоколесном тракторе «Беларусь» МТЗ-82 и предназначен для прокладки траншей прямоугольного профиля глубиной до 1,6 м и шириной 0,27 или 0,4 м в грунтах I—III категории без крупных каменистых включений. Производительность его по выносной способности скребкового рабочего органа не менее 65 м3/ч.
Экскаватор используют в основном для отрывки траншей под различные подземные коммуникации с последующей засыпкой и планировкой поверхности грунта; он мобилен и маневрен, может работать как в стесненных городских условиях, так и на небольших строительных объектах.
Рабочим органом экскаватора служит бесконечная цепь, на которой установлены в определенном порядке ножи 10 или скребки специальной формы для отделения грунта от массива и скребки 11 для выноса срезанного грунта из траншеи. Вынесенный скребками на поверхность земли грунт отодвигается двухсторонним шнековым отвалообразователем 12 в сторону.Предусмотрена возможность навески сменного барового рабочего органа для нарезки щелей в мерзлых грунтах.
Привод рабочего органа — механический, от вала отбора мощности базового трактора 7 через двухскоростной реверсивный редуктор привода 3, обеспечивающий за счет двух частот вращения вала четыре рабочие (0,83; 1,16; 1,54 и 2,14 м/с) и две реверсивные (0,83 и 1,54 м/с) скорости движения рабочей цепи. На первой ступени редуктора 3 установлена многодисковая муфта предельного момента.
Конструкция навески универсального бульдозерного оборудования 9 на трактор позволяет с помощью трех гидроцилиндров 8 поднимать и принудительно заглублять отвал, изменять угол захвата в горизонтальной плоскости на 45 ° от продольной оси с механической фиксацией отвала в трех положениях — 75, 60 и 45° и угол зарезания (перекос) в вертикальной плоскости до ±6°. Бульдозерное оборудование выполняет также роль противовеса.
1 - зачистной нож; 2 - скребковый рабочий орган в сборе; 3 - редуктор привода рабочего органа; 4 - гидроцилиндр; 5 - турасный вал с приводной звездочкой; 6 - гидромеханический ходоуменьшитель; 7 - базовый трактор; 8 - гидропривод бульдозерного оборудования; 9 - бульдозерное оборудование; 10 – ножи; 11 - скребки; 12 - шнеки.
Рисунок 2 - Экскаватор ЭТЦ-165: а — схема; б — общий вид.
Рабочее передвижение экскаватора осуществляется от гидромеханического ходоуменьшителя 6, включенного в механическую трансмиссию трактора с левой стороны коробки передач и приводимого в движение гидродвигателем, поток жидкости к которому регулируется параллельно включенным в гидросистему дросселем, чем достигается бесступенчатое изменение рабочих скоростей в диапазоне 20... 1700 м/ч. Транспортные скорости экскаватора соответствуют скоростям движения базового трактора (8 ступеней, от 1,89 до 33,5 км/ч).
Для копания траншей шириной 0,3...0,5 м рабочий орган траншейного экскаватора изготовляют в виде полуковша или скребка; при большой ширине траншей — в виде широкого и короткого ковша. При необходимости копания траншей большей ширины, чем ширина стандартного ковша, на них устанавливают ножи-уширители, применяют специальные фрезы на ковшовой раме или устанавливают на экскаватор более широкие ковши. Для широких траншей ковши устанавливают в два ряда с шахматным размещением для равномерности нагрузки двигателя.
Скреперы
Скрепером называют землеройно-транспортную машину, предназначенную для послойного копания, транспортирования, отсыпки и разравнивания на месте укладки грунтов I-III категорий от чернозема до тяжелых глин. Скреперами разрабатывают выемки (рытье котлованов, прудов и т. д.), возводят насыпи (плотины, дамбы, полотно дорог), а также выполняют другие земляные работы в мелиоративном, гидротехническом, дорожном и других видах строительства.
Существуют два типа скреперов: с загрузкой движущим усилием и с принудительной загрузкой элеватором.
Скреперы с загрузкой движущим усилием изготовляют прицепные к тракторам, полуприцепные, агрегатируемые с одноосными быстроходными тягачами (условно называют самоходными) и самоходные. Прицепные скреперы могут быть одноосные и двухосные; полуприцепные (самоходные) — только одноосные; самоходные — с мотор-колесами.
Скреперы выпускаются с вместимостью ковша: прицепные —3, 4, 5, 8, 10, 15 и 23 м3; самоходные —4, 6, 10, 15, 25 и 40 м3.
Дальность транспортирования грунта определяется экономической эффективностью. Рекомендуется: для прицепных скреперов 100…800 м, для полуприцепных с одноосными тягачами—300…5000 м.
Наибольшее распространение получилсамоходный скрепер ДЗ-11П с одноосным тягачом МоАЗ-546П (рисунок 3) с гидравлическим управлением и принудительной разгрузкой ковша геометрической вместимостью 8 м3. Возможность принудительного заглубления ковшагидроцилиндрами его подъема и опускания позволяет регулировать толщину снимаемого слоя грунта.
Рабочим органом скрепера служит ковш 7 с задней разгружающей стенкой 8 и передней заслонкой 6, который с помощью металлоконструкции буфера 10 опирается на задние ходовые колеса 9 и хоботом тяговой рамы 5 посредством седельно-сцепного устройства 3 через раму базового тягача 1 — на ведущие передние колеса 2. Управление ковшом, заслонкой и разгружающей стенкой осуществляется гидроцилиндрами, а поворот скрепера в плане на ±90° — гидроцилиндрами 4 с помощью гидравлического рулевого управления со следящей системой.
Ковш 7 скрепера сварной конструкции и состоит из двух боковых стенок и днища. В передней части к нему приварены проушины для, крепления штока гидроцилиндра 13 подъема и опускания ковша. К передней нижней части ковша приварена подножевая плита, к которой крепят режущие ножи 11, 12.
а
1 — одноосный тягач МоАЗ-546П; 2 — передние ведущие колеса; 3 — седельно-сцепное устройство; 4 — гидроцилиндры поворота скрепера; 5 — хобот тяговой рамы; 6 — средняя заслонка; 7 — ковш; 8 — задняя разгружающая стенка; 9 — задние ходовые колеса; 10 — буфер; 11 – горизонтальный нож, 12 — боковой нож ковша; 13 – гидроцилиндр подъема (опускания) ковша; 14 – гидроцилиндр управления заслонкой
Рисунок 3 - Самоходный скрепер ДЗ-11П: а – вид общий; б – схема.
Для облегчения резания грунта ковш снабжен боковыми ножами 12. К продольным балкам в задней части крепят заднюю ось скрепера. В проушинах, приваренных к задней поперечной балке, установлен гидроцилиндр управления задней стенкой ковша. В задней части ковш с помощью осей шарнирно соединен с продольными балками рамы. Ковш поднимается и опускается с помощью гидроцилиндра 13.
Гидросистема управления рабочими органами скрепера включает в себя гидронасос шестеренного типа, гидрораспределитель золотникового типа, масляный бак, рукава и трубопроводы и по одному гидроцилиндру. Гидронасос, гидрораспределитель и масляный бак установлены на тягаче. Рабочими органами скрепера управляют из кабины машиниста с помощью рычагов управления трехсекционным гидрораспределителем. С каждой его секцией трубопроводами и рукавами соединен соответствующий гидроцилиндр управления рабочими органами скрепера. Ковш скрепера можно устанавливать в три положения: опускание, подъем, нейтральное (транспортное).
Рабочий процесс (цикл) скрепера состоит из четырех последовательно повторяющихся операций: порожнего хода — перемещение скрепера к месту набора грунта с поднятым ковшом и опущенной заслонкой; наполнения ковша в забое - перемещение скрепера с опущенным ковшом и поднятой заслонкой (копание грунта); груженого хода — перемещение скрепера с поднятым ковшом и опущенной заслонкой к месту укладки грунта (транспортирование грунта); выгрузки грунта из ковша— перемещение скрепера с наклоненной передней частью ковша (зазор между ножом ковша и поверхностью грунта равен толщине отсыпаемого слоя) и поднятой заслонкой (отсыпка и разравнивание грунта).
Бульдозеры
Бульдозер — самоходная землеройная машина, представляющая собой гусеничный или колёсный трактор, тягач и с навесным рабочим органом — криволинейным в сечении отвалом (щитом), расположенным вне базы ходовой части машины. Служит для послойного копания, планировки и перемещения (на расстояние 60-300 м) грунтов и других материалов при разработке выемок и возведении насыпей из резервов; планировки дна и откосов выемок и поверхностей орошаемых площадей, дорог и т. д.; разравнивания грунта, доставленного на плотины, дамбы, дорожное полотно и отвалы; расчистки площадей от мелкого леса, валки деревьев и удаления пней; добычи и штабелирования сыпучих строительных материалов; для расчистки снега, а также в качестве толкачей при наполнении скреперов
Бульдозеры общего назначения изготовляют четырех типов: бульдозеры гусеничные с неповоротным отвалом; бульдозеры гусеничные с неповоротным отвалом и гидрофицированным перекосом отвала (перекос отвала в поперечной плоскости на угол зарезания; бульдозеры гусеничные с неповоротным отвалом и с гидрофицированным перекосом и наклоном отвала (перекос отвала в поперечной плоскости на угол зарезания и наклон отвала в вертикальной плоскости — изменение угла резания); бульдозеры гусеничные с поворотным отвалом (поворот отвала в горизонтальной плоскости относительно продольной оси на угол захвата, перекос в поперечной плоскости на угол зарезания и наклон в вертикальной плоскости на угол резания.
Бульдозеры снабжаются сменным оборудованием (рыхлителями, откосниками, уширителями, открылками и др.), расширяющим область их применения и повышающим эффективность на отдельных работах.
Бульдозер ДЗ-27С (рисунок 4) с неповоротным отвалом, смонтированный на базе трактора Т-130.1.Г.1, можно применять для различных видов работ, в том числе и при минусовой температуре. Отвал — сварной конструкции, криволинейной формы, с лобовым листом, изогнутым по радиусу, сверху установлен козырек, в нижней части ножи болтами с потайными головками крепятся к коробке жесткости, приваренной по всей его длине. С боков отвал ограничен боковинами, которые вместе с козырьком увеличивают призму волочения. С тыльной стороны отвала приварены проушины для шарнирного крепления толкающих брусьев и двух винтовых раскосов, изменяющих угол резания в диапазоне 50…60°. Опорам продольных балок гусеничных рам трактора. Толкающие брусья литыми проушинами прикрепляются к шаровым Подъем и опускание рабочего органа выполняются двумя гидроцилиндрами двойного действия от гидросистемы трактора (трехзолотниковый четырехпозиционный гидрораспределитель, гидронасос НШ-98, гидробак и система трубопроводов, включая гибкие шланги).
1 – толкающий брус; 2 – нож; 3 – отвал; 4 – винтовой раскос; 5 – гидроцилиндр; 6 – трактор
Рисунок 4 - Бульдозер ДЗ-27С: а – общий вид, б – схема.
Грейдеры
Грейдерами называют землеройно-транспортные машины с отвалом в качестве рабочего органа, предназначенные для разравнивания грунта на насыпях, планировки поверхностей, профилирования земляного полотна, дорог и дамб, заравнивания каналов, прокладки трасс на склонах гор, очистки снега с дорог и т. д. Их применяют также на строительстве оросительных систем, постройке и содержании дорог, при создании лесозащитных полос и планировке орошаемых земель.
Выполнение всех функций грейдера происходит с помощью специального рабочего органа — отвала с ножом, который смонтирован на раме машины. Его можно поднимать, опускать, поворачивать в горизонтальной и вертикальной плоскости. Рабочие органы автогрейдеров и прицепных грейдеров одинаковы.
Отвал автогрейдера снабжен механическим или гидравлическим управлением, приводимым в действие от двигателя. Автогрейдеры — это самоходные двух- или трехосные пневмоколесные машины, между передними и задними осями которых расположен основной рабочий орган — отвал. Их делят на легкие — массой до 9 т, средние—10...13, тяжелые — 14...19 т и особо тяжелые — более 20 т.
На автогрейдерах устанавливаются вспомогательные органы: кирковщики или рыхлители, предназначенные для разрушения дорожных покрытий при ремонте дорог;передние бульдозерные отвалы для предварительного выравнивания поверхности;удлинители и уширители отвала для перемещения и планирования грунтов;откосник для планирования откосов;двухотвальный снегоочиститель, устанавливаемый на месте бульдозерного оборудования.
Для каждого вида земляных работ имеется наиболее выгодное рабочее положение отвала, при котором достигается наибольшая производительность.
При зарезании грунта:
неразрыхленного I группы — угол захвата 40...45°, резания 30…40°, зарезания до 13°;
разрыхленного II и III групп —35...40°, 30…45°;
при перемещении грунта: сухого — угол захвата 35...40°, резания 45...50°; влажного — 40...50°, 40...45°;
при разравнивании грунта — угол захвата 55...90°, резания 45...60°, зарезания 3...5°;
при планировке грунта — угол захвата 45...90°, угол резания 40...60°.
Достоинства автогрейдеров: управление одним машинистом, хорошая маневренность, большой диапазон скоростей, легкость управления.
Недостатки: меньшая сила тяги и меньшая проходимость по сравнению с прицепными (к гусеничным тракторам).
Автогрейдер ДЗ-31-1 (рисунок 5) с колесной формулой 1×3×3, мощностью двигателя 240 л.с., длиной отвала 3,7 м, массой 19,5 т (класс автогрейдера 250). Автогрейдер состоит из двигателя 6, механической трансмиссии, карданной передачи (привода, переднего, среднего и заднего мостов); переднего, среднего и заднего мостов; ходовой части, состоящей из основной рамы 3, балансирной подвески среднего и заднего мостов 8, пневматических колес 9, 18; механизмов управления, включающих в себя рулевое управление 20 и тормоза; гидросистемы; системы электро-оборудования, приборов; кабины 5 с облицовкой и оперением; рабочего оборудования, состоящего из тяговой рамы 16 с поворотным кругом 15, отвала 14 и переднего отвала 21. Передние управляемые колеса 18 крепятся к основной раме 3 шарнирно с помощью шкворня и наклоняются на ±15°.
Подвеска тяговой рамы и крепление к ней поворотного круга с отвалом позволяют опускать его так, чтобы нож был ниже поверхности земли и срезал стружку; поднимать отвал в транспортное положение; устанавливать нож отвала на поверхности грунта при планировочных работах; устанавливать отвал под различными углами к продольной оси автогрейдера — изменять угол захвата; устанавливать отвал кромкой ножей на угол зарезания к горизонтальной поверхностидля вырезания стружки треугольного сечения; изменять угол резания. Рабочим оборудованием управляют из кабины машиниста автогрейдера с помощью гидравлического привода.
Автогрейдер ДЗ-98-0-1 оборудован системой «Профиль-2», обеспечивающей автоматическое стабализирование заданных положений отвала автогрейдера в поперечной плоскости и по высоте.
1— фары; 2 — гидроцилиндр управления передним отвалом; 3 — основная рама; 4 — гидроцилиндры подъема и опускания отвала; 5 — кабина; 6 — двигатель; 7 — задний мост; 8 — бортовые редукторы-балансиры; 9 — задние колеса; 10 —карданная передача привода заднего моста; 11 — карданные передачи привода переднего моста; 12 — гидроцилиндр выноса тяговой рамы; 13 – регулятор угла резания отвала; 14 — отвал; 15 — поворотный круг отвала; 16 — тяговая рама; 17 — механизм поворота отвала; 18 — передние колеса; 19 — гидроцилиндр наклона передних колес; 20 — гидроцилиндр рулевого управления 21 — передний отвал;
Рисунок 5 - Автогрейдер ДЗ-98
Рабочий цикл автогрейдера включает следующие операции: опускание отвала в требуемое положение, резание и набор грунта, перемещение грунта, укладка грунта, передвижение грейдера в исходное положение. Все виды работ выполняют последовательными и параллельными проходами при отвале, установленном в положение, соответствующее характеру выполняемой работы. Срезанный ножом грунт перемещается в сторону при угле захвата меньше 90° и впереди отвала — при угле захвата 90°.