1.Анализ и состояние научно технической проблемы проектирования конструкций автогрейдеров

Грейдер - это землеройно-транспортная машина, предназначенная для профилирования и планировки поверхности земляного полотна дорог; разравнивания и перемещения грунта, гравия или щебня по полотну при постройке или ремонте грунтовых дорог; устройства кюветов, боковых канав и выемок; планировки площадей и рисовых чеков; очистки дорог от снега. Грейдер представляет собой агрегат, состоящий из грейдерного оборудования и базовой машины. Грейдерное оборудование включает в себя основное рабочее оборудование - отвал.

Автогрейдер является одной из наиболее универсальных землеройных машин, используемых в настоящее время. Масса автогрейдера, мощность его двигателя, широкий круг навесных орудий и маневренность позволяют ему выполнять многие виды работ, которые, как считалось ранее, предназначены для других землеройных машин. Диапазон работ, доступных автогрейдеру, обычно ограничивается только квалификацией и опытом оператора. Автогрейдеры используются на самых разнообразных работах - от отделочной планировки до строительства дороги с момента его начала до завершения.

Значительный процент автогрейдеров применяется для содержания, ремонта, восстановления дорог и уборки снега.

1. Технические особенности и области применения автогрейдеров

Автогрейдер используется на самых разнообразных работах в строительстве, ремонте и содержании дорог и аэродромов. При производстве земляных работ одним из основных видов работ является профилирование и планировка поверхности земляного полотна.

Земляные сооружения подобного профиля осуществляются с помощью грейдерного отвала. Для устройства откоса кювета подвесная рама с отвалом выносится гидроцилиндрами вбок, разворачивается вниз и устанавливается в соответствии с заданной крутизной откоса и его глубиной. Для образования треугольного и трапециидального сечения кюветов на нижний конец грейдерного отвала прикрепляются откосники соответствующего профиля .

Для профилирования откосов насыпи подвесная рама с грейдерным отвалом выносится вбок за пределы колеи, разворачивается вверх и устанавливается под заданным углом. На легких песчаных грунтах это может быть пологий угол. Автогрейдер перемещается крабом. Вынос отвала за колею достигает: у машин фирмы Caterpillar от 2,9 м до 3,4 м., Komatsu - от 2 м. До 2,4 м., Fiat-Hitachi - от 1,7 м до 2,7 м., Volvo - до 3 м; у отечественных машин, выпускаемых АООТ "Брянский Арсенал", АО "Орловский завод дорожных машин", Челябинский завод дорожно-строительных машин (ЧЗК) - до 2 м.

У прочных грунтов угол заложения откоса высокой насыпи может приближаться к 90° и механизм подвески отвала автогрейдера обеспечивает такую возможность.

Профилирование проезжей части дороги осуществляется из материала, разложенного валиком вдоль откосов кювета, путем перемещения его грейдерным отвалом с большим углом захвата в направлении к оси дороги. При этом должен соблюдаться установленный в проекте поперечный угол дороги (примерно 3%). Такие же жесткие требования устанавливаются к поддержанию наибольшего значения продольного уклона (30-..60%о) на трудных участках пересеченной местности дорог 1-4 категории. Для эффективной реализации требований СНиП в части достижения указанных значений уклонов ряд строительных организаций используют приборы автоматического управления различных фирм.

Фирма Tumble предлагает комплектовать приобретаемую технику приборами автоматического управления Blade Pro (разработка Spectra Precision ) для проведения планировочных работ, которые позволяют контролировать точность операций по перемещению и разравниванию грунта толщиной слоя до 5 мм. Приборы Btade Pro созданы на базе двух различных физических явлений и эффективно работают в любых климатических условиях в любое время суток. Использование этих приборов уменьшает число проходов автогрейдера при планировочных работах на 50% по сравнению с ручным управлением.

Первая система Sonic Tracer использует приборы контроля, принцип действия которых основан на ультразвуковом излучении. Они устанавливаются на основном отвале и фиксируют текущее значение высоты подъема отвала машины относительно копирной линии, бордюрного камня, поверхности предыдущего рабочего прохода, проложенного полотна дороги и т.п. Кроме того на подвесной раме монтируются датчики продольного и поперечного уклонов. Далее по известной схеме вырабатывается управляющий сигнал рассогласования, который подается к электромагнитным гидрораспределителям управления штоками гидроцилиндров подвесной рамы. Точность установки рабочего оборудования в продольном и поперечном направлении составляет 0,01%.

Вторая система Laser Tracer использует приборы, принцип действия которых основан на световом излучении. Излучатель создает необходимую опорную световую плоскость и является датчиком высоты. Он установлен на треноге в стороне от автогрейдера. Источником питания излучателя служит аккумуляторная батарея, обеспечивающая его непрерывную работу в течение 30 часов. Фотоприемные устройства (ФПУ) устанавливаются на штанге и крепятся к обоим концам основного отвала с помощью амортизирующей подвески. Преобразованный луч лазерного излучателя в ФПУ в электрический сигнал поступает в блок логического устройства; вырабатывается сигнал рассогласования, который поступает к электромагнитным гидрораспределителям управления перемещением штоков гидроцилиндров.

Установленный в кабине машины дисплей фиксирует все изменения в системе управления, допуская тем самым вмешательство оператора в работу автоматики с рабочего места оператора.

При ремонте дорог автогрейдер подсыпает и планирует полотно и обочины, зачищает откосы и прочищает кюветы и водоотводные канавы, киркует старый слой покрытий улучшенных дорог. Для этого требуется использование дополнительных навесных рабочих органов, которые поставляются по заказу. Это приводит в свою очередь к установке дополнительного гидрооборудования и использованию шин различной ширины и профиля для обеспечения требуемых дополнительных тяговых усилий машины. Так, например, фирма Caterpillar рекомендует восемь комплектов сменных шин (по шесть шин в комплекте) при использовании различного дополнительного навесного оборудования. У отечественного автогрейдера ДЗ-98В ЧЗК - три комплекта шин.

Для содержания дорог в зимний период наиболее эффективным средством является автогрейдер. Для расчистки дорог от снега в районах с небольшой толщиной снежного покрова относительно слабо пересеченным рельефом местности, которые не подвержены снежным заносам, используется стандартный грейдерный отвал. Отвал повернут в плане так, чтобы обеспечить удаление снега с полотна дороги на обочину на максимально возможной скорости движения по условиям сцепления колес с дорогой. Дополнительно, для повышения эффективности при работе в зимних условиях автогрейдеры практически всех основных фирм-изготовителей могут по заявкам покупателей комплектоваться различным навесным оборудованием.

В качестве ориентира для выбора рабочего оборудования, соответствующего конкретным работам по содержанию дорог и аэродромов в зимний период, производители рекомендуют использовать следующие технические средства оснастки:

1.Боковой снегоочиститель - является распространенным средством для расчистки дорог от снега. Он представляет собой отвал, который обычно крепится к правой стороне машины (может крепиться и с обеих сторон машины). Форма бокового снегоочистителя обеспечивает перемещение снега вверх и выброс его за пределы очищенной поверхности. При работе можно использовать комбинации отвал – боковой снегоочиститель. При этом они должны иметь один и тот же угол захвата для обеспечения быстрого перемещения снега. Боковой снегоочиститель может использоваться для удаления снега с поверхности дороги в качестве удлинителя отвала автогрейдера, производить послойное удаление снега и расчистку снежного откоса, перемещать снег боковым снегоочистителем вниз по откосу. Боковой снегоочиститель (выносной отвал) выпускается длиной 3,6 и 4,2 м и массой примерно 1,5 т. Боковой снегоочиститель может монтироваться за плужным снегоочистителем, что обеспечивает хорошую обзорность и уменьшает нагрузки на задние колеса.

2.V-образный дорожный плуг монтируется на передней раме машины с помощью быстро-съемного подъемного устройства. Плуг отбрасывает снег в обе стороны дороги. Он может использоваться для устройства проходов в глубоком снегу и использоваться отдельно или вместе с боковым снегоочистителем и отвалом автогрейдера. Плуг оборудован полозковым башмаком, который повышает эффективность плуга и обеспечивает при соответствующей регулировке удаление максимально возможного количество снега с аэродрома или дороги. V-образный дорожный плуг (двухотвальный плужный снегоочиститель) выпускается в различных модификациях в зависимости от типоразмера автогрейдера с шириной захвата З...3,7 м. и массой до 1 т. Такое оборудование выпускает фирма Balderson (США) для оснащения автогрейдеров Caterpillar. Фирма Volvo применяет одноотвальный плужный отвал.

3.Реверсируемый плуг крепится на передней раме машины. Реверсирование плуга осуществляется гидроприводом. Плуг может быть использован для выполнения как легких бульдозерных работ, так и для расчистки дорог от снега.

4.Для расчистки дорог с небольшой толщиной снежного покрова используется односторонний плуг.

5.Ледорез может устанавливаться на стойке крепления переднего кирковщика, заднего рыхлителя. Ледорез очищает поверхность ото льда и утрамбованного снега за один проход.

При работе в зимний период наблюдается ограниченное сцепление колес с дорогой, что требует использование цепей противоскольжения. Цепи противоскольжения используются на задних ведущих колесах,но могут быть использованы и на передних колесах полноприводных машин. Имеется несколько типов цепей, отличающихся друг от друга и предназначенных для использования в конкретных условиях. При использовании цепей автогрейдер должен двигаться со скоростью, не превышающей 10-12 км/ч. Цепи противоскольжения быстро зарываются в снег при его удалении и могут вызвать повреждения верхнего слоя покрытия при пробуксовке.

Для летнего содержания дорог машины могут комплектоваться подметальными щетками.

Для ухода за грунтовыми дорогами используется задний подгребающий отвал в сочетании с передним бульдозерным отвалом.

Экономическая целесообразность и достаточность основного и дополнительного оборудования автогрейдеров на сегодняшний день определена четко и включает примерно однотипный набор для всех фирм-изготовителей. Диапазон работ может ограничиваться только квалификацией и опытом оператора.

http://exkavator.ru/articles/grader/~id=9097