3.2.3. Скреперы

Скрепер — это самоходная или прицепная (к гусеничному тракто­ру или колесному тягачу) землеройно-транспортная машина, рабо­чим органом которой является ковш на пневмоколесах, снабженный в нижней части ножом для срезания слоя грунта.

Скреперы предназначаются для послойного срезания, перемеще­ния, послойной отсыпки, разравнивания и частичного уплотнения грунтов Ж—III групп с каменистыми включениями до 300-600 мм при возведении насыпей, планировании строительных площадок, полей

48

орошения или фильтрации, разработке траншей, выемок под резер­вуары, отстойники, аэротенки и другие сооружения.

Рабочий цикл скрепера включает ряд последовательно повторя­ющихся операций: резание грунта и наполнение ковша — при дви­жении вперед ножи опущенного на грунт ковша срезают слой грунта, который поступает в ковш при поднятой заслонке; транс­портирование грунта к месту укладки.

По типу агрегатирования (соединения) скреперного оборудования и тяговой машины скреперы подразделяются на прицепные и само­ходные. Прицепные буксируются гусеничными или колесными трак­торами и у таких скреперов вся нагрузка, включая массу грунта в ков­ше, передается только на колеса скрепера.

Самоходные скреперы выпускают трехосными и двухосными. У тре­хосных скреперов, называемых также полуприцепными, часть на­грузки от скрепера и грунта через седельно-сцепное устройство пе­редается на колесный трактор. Двухосный самоходный скрепер пред­ставляет собой единую машину со своей силовой установкой для передвижения и управления рабочим оборудованием. Базовой маши­ной таких скреперов обычно является одноосный тягач.

Скреперы различают также по способу загрузки ковша (рис. 3.9). По этому признаку они делятся на два типа: заполняемые за счет под­пора грунта при реализации тягового усилия (условно с загрузкой тяговым усилием); заполняемые с помощью загрузочного устройства элеватора, расположенного в ковше (скреперы с механизированной загрузкой или элеваторные).

Скреперы с тяговой загрузкой грунта выпускают как прицепные, так и самоходные. Элеваторной загрузкой оборудуют, как правило, только самоходные скреперы.

У скреперов первого типа срезание стружки грунта ножом (рис. 3.9, а) и заполнение ковша через зев, образованный поднятой заслонкой, обеспечиваются за счет силы тяги ведущих колес скрепера и гусениц толкача.

Для увеличения тягового усилия скрепера при наполнении ков­ша в плотных грунтах обычно используется трактор-толкач 5 (см. рис. 3.9, а).

У элеваторных скреперов за счет силы тяги ведущих колес осуще­ствляется только срезание стружки грунта и передвижение машины. Наиболее трудоемкий процесс — заполнение ковша грунтом произ­водится скребковым элеватором (рис. 3.9, б), размещенным в передней части ковша над ножами. Это обеспечивает возможность загрузки ковша скрепера без толкача.

49

Рис. 3.9. Классификация скреперов по типу загрузки ковша:

а — скрепер с тяговой заслонкой; б — скрепер с элеваторной загрузкой; в — скрепер со шнековой загрузкой; 7 — заслонка; 2 — ковш; 3 — задняя стенка; 4 — ножи; 5 — трактор-толкач; 6 — элеватор; 7 — откатное днище; 8 — привод шнека;

9 — шнек

Преимущество элеваторных скреперов: заполнение ковша с «шап­кой». Недостаток: ограничение использования на влажных глинис­тых грунтах.

В последние годы за рубежом стали выпускать скреперы со шне-ковым элеватором (рис. 3.9, в), У них в ковше размещены один или два вертикальных шнека, приводимых от гидромотора. Шнеки лопа­стями подхватывают грунт, поступающий с ножа, и подают его вверх, заполняя ковш. При этом обеспечивается более быстрое и полное его заполнение и повышается производительность работы скреперов.

Система управления рабочим органом скрепера обеспечивает опускание, подъем и разгрузку ковша, изменение глубины резания, подъем и опускание передней заслонки ковша. У скреперов с канат-

50

но-блочным управлением подъем ковша при изменении глубины резания и переводе в транспортное положение производится прину­дительно зубчато-фрикционной лебедкой через канатный полиспаст, а опускание и заглубление ножей в грунт — под действием силы тя­жести ковша. У скреперов с гидравлическим управлением подъем-опускание ковша и заглубление режущей кромки в грунт осуществ­ляется принудительно "с помощью гидроцилиндров двойного дей­ствия. Это позволяет более точно регулировать толщину срезаемой стружки, сокращать время набора грунта и разрабатывать более плот­ные грунты.

На рис. 3.10, а приведен пример двухосного прицепного скрепера с гидравлическим управлением марки ДЗ-172.1 с вместимостью ковша «с шапкой» 11 м³. Особенностью конструкции скрепера является харак­терный для большинства современных скреперов рычажный меха­низм управления заслонкой (рис. 3.10, б).

Гидравлическая система скрепера типа ДЗ-172.1 с ручным управ­лением предназначена для подъема-опускания ковша и заслонки, выдвижения и возврата назад задней стенки.

Автоматизированные скреперы типа ДЗ-172.5 оборудованы сис­темой «Копир-Стабилоплан-10Л» (рис. 3.11), которая обеспечивает автоматическое управление гидроцилиндрами 3 подъема-опускания ковша для выдерживания заданного положения режущей кромки и управление гидроцилиндром 12 для выдвижения задней стенки, под­сыпки грунта и выемки планируемой поверхности.

Эта система работает с лазерным устройством САУЛ-1М, которое включает лазерный излучатель /, питаемый от аккумуляторной ба­тареи 19. Положение ковша по высоте поддерживается с помощью лазерного излучателя 7, от которого создается стабилизированная опорная оптическая плоскость 2 с заданным уклоном. Фотоприем­ное устройство 4, установленное на ковше, находится все время в оп­тической плоскости излучателя. При смещении фотоприемного ус­тройства по высоте на электромагниты 7 гидрораспределителя 6 по­дается соответствующая команда и гидроцилиндры 3 перемещают ковш до нужного положения и таким образом режущая кромка ножа ковша скрепера как бы копирует опорную оптическую поверхность на планируемой поверхности грунта.

Так как оптическая плоскость довольно значительна по радиусу действия, то на базе одного лазерного излучателя может работать до 10 скреперов, оборудованных системой «Копир-Стабилоплан».

Широкое распространение в строительном производстве получили самоходные скреперы с гидравлическим управлением, отличающиеся

51

Рис. 3.10. Прицепной скрепер ДЗ-172.1 с гидравлическим управлением:

а — общий вид; 1 — трактор; 2 — гидросистема; 3 — передняя ось; 4 — тяговая рама; 5 — рычажный механизм управления заслонкой; б — заслонка; 7 — ковш; 8 —- задняя стенка; 9 — колесо; б — схема рычажного механизма заслонки; 1 — тяговая рама; 2 — рычаг; 3 — гидроцилиндр; 4 — тяга; 5 — заслонка; б — ковш;

7 — проушина

высокой мобильностью, маневренностью, транспортными скоростя­ми и большей производительностью (в 1,5-2,5 раза) по сравнению с прицепными скреперами той же вместимости.

Самоходные скреперы эффективно использовать при дальностях возки грунта на 300-5000 м, прицепные и полуприцепные к гусенич­ным тягачам — на 100-800 м.

Самоходный скрепер с гидравлическим управлением (рис. 3.12) представляет собой двухосную пневмоколесную машину, состоящую и одноосного тягача / и полуприцепного одноосного скреперного

52

Рис. 3.11. Функциональная схема системы «Копир-Стабилоплан»:

1 — излучатель; 2 — оптическая плоскость; 3, 12 — гидроцилиндры; 4 — фото­приемное устройство; 5 — электрический сигнал; 6, 14 — гидрораспределители; 7, 13— электромагниты; 8, 9— гидролинии; 10— ковш; 11 — задняя стенка; 15 — преобразователь; 16, 17 — пульт; 18, 19 — аккумуляторные батареи

оборудования, соединенных между собой универсальным седельно-сцепным устройством 2, На тягаче смонтированы два гидроцилин­дра для его поворота относительно скрепера в плане. Седельно-сцеп-ное устройство обеспечивает возможность относительного поворота тягача и скрепера в вертикальной и горизонтальной плоскостях. В зад­ней части машины имеется буферное устройство 10 для толкания скрепера трактором в процессе набора грунта.

Основным узлом скрепера является ковш 7 с двумя боковыми стенками и днищем, к подножевои плите которого крепят сменные двухлезвийные ножи //. Ковш снабжен выдвижной задней стенкой 8 для принудительной разгрузки, а в передней части — заслонкой 6, поднимающейся при наборе и выгрузке грунта. Заслонка служит для регулирования щели при загрузке ковша и закрывает ковш при транс­портировании грунта. Ковш шарнирно соединен с тяговой П-образ­ной рамой 5, жестко соединенной с хоботом 3. Гидравлическая сис­тема управления обеспечивает подъем и опускание ковша 7, заслон­ки 6, выдвижение задней стенки 8 и возврат ее в исходное положение с помощью трех пар гидроцилиндров 4, 9 и 12.

53

Рис. 3.12. Самоходный скрепер с ковшом вместимостью 8 м³: а — общий вид; б — рабочий орган

Шестеренные насосы гидросистемы приводятся в действие от ко­робки отбора мощности тягача. Раздельное управление гидроцилин­драми 4, 9 и 12 осуществляется золотниковым распределителем.

Промышленностью серийно выпускаются прицепные скреперы с ковшами 3,0-15 м³, работающие с тягачами мощностью 75—330 л. с. (55-240 кВт), и самоходные скреперы с ковшами 8—25 м³, агрегати-руемые с тягачами мощностью 180-1100 л. с. (130-800 кВт).

При наполнении ковша скорость движения скреперов составля­ет 2-4 км/ч, при транспортном передвижении — 0,5-0,8 максималь­ной скорости трактора или тягача. Увеличению производительности и эффективности работы скреперов способствует создание самоход­ных машин повышенной вместимости с двумя двигателями (допол­нительный двигатель служит для привода колес скрепера), с индиви-

54

дуальным электромеханическим приводом колес тягача и скрепера, а также применение самоходных скреперных поездов из двух или трех скреперов с единым управлением, загружаемых поочередно или одновременно.

Ниже приведены некоторые примеры применяемых в строитель­стве самоходных скреперов. .

Скрепер МоАЗ-6014 (рис. 3.13) двухосный на базе одноосного тя­гача МоАЗ-6442 с гидравлическим управлением и вместимостью ков­ша грунтом «с шапкой» 11 м³. Эффективно используется при необ­ходимости транспортирования грунта на расстояние от 0,5 до 5 км. Трансмиссия тягача механическая, но имеются тягачи с гидромеха­нической трансмиссией. Управление рабочими органами скрепера гидравлическое. Ведущий мост одноосного тягача имеет рессорную подвеску с гидравлическими амортизаторами, что позволяет разви­вать высокие скорости в работе скрепера при соблюдении комфорт­ных условий для машиниста.

^у 11215

,L. . . . _.

Рис. 3.13. Самоходный скрепер МоАЗ-6014 на базе тягача МоАЗ-6442:

1 — одноосный тягач МоАЗ-6442; 2 — тяговая рама; 3 —_; гидроцилиндр ковша;

4 — заслонка; 5 — ковш; 6 — гидроцилиндр заслонки; 7— задняя стенка; 8 —

гидроцилиндр задней стенки; 9 — седельно-сцепное устройство

Скрепер ДЗ-13Б (рис. 3.14) предназначен для послойной разработ­ки грунтов, не содержащих каменистых включений крупностью бо­лее 350 мм. Набор грунта должен производиться с помощью тракто­ра-толкача класса 25—35 с соответствующим толкающим устрой­ством. Указанный двухосный скрепер сагрегатирован на базе одноосного тягача БелАЗ-7442. Управление рабочим органом гидрав­лическое. Вместимость ковша 23 м³, грузоподъемность — 30 т.

55

Рис. 3.14. Скрепер Д3-1ЗБ:

1 — одноосный тягач БелАЗ-7442; 2 — электрооборудование; 3 — седельно-сцепное устройство; 4 — рычажный механизм заслонки; 5 — заслонка; б — тя­говая рама; 7— ковш; 8 — задняя стенка; 9 — пневмосистема тормозов; 10 —колесо

Э ксплуатационная производительность скреперов (в м³/ч) в плот­ном теле

где q — вместимость ковша скрепера, м³; К_н — коэффициент наполнения ковша грунтом (К_н =0,6-1,1); К_н = q/q₁ (где q₁ — объем рыхлого грунта в ковше скрепера); К_р — коэффициент разрыхления грунта в ковше скре­пера (К_р =1,1-1,3); К_в — коэффициент использования машины по вре­мени (К =0,8-0,9); п — число циклов в час: n = 3600/t_ц , где t_ц — продолжительность одного рабочего цикла скрепера, с;

Здесь l_з, l_т I _рз, l_nx — длины участков заполнения ковша, транспорти­ровки грунта, разгрузки ковша, порожнего хода скрепера, м; v₃, v_t, v_pз, v_nx — скорости скрепера при заполнении ковша, транспортировке грунта, разгрузке и порожнем ходе, м/с; t_n — время на переключение передач тягача; t_пов— время на один поворот (t_пов= 15-20 с).

56