Скреперы

Скреперы предназначены для послой­ной разработки грунтов до III категории прочности включитель­но, перевозки грунтов на расстояние до 7 км и их послойной выгрузки в земляное сооружение.

По компоновке различают прицепные, полуприцепные и са­моходные скреперы. Прицепной скрепер оснащен всем необходи­мым для разработки, транспортирования и выгрузки грунтов, включая ходовое оборудование и системы управления, но энер­гию, необходимую для движения, разработки грунта, заполнения ковша и работы систем управления, он получает от тягача — как правило, промышленного гусеничного трактора.

Полуприцепные скреперы своей передней частью опираются не на собственные передние колеса, а на сцепное устройство тягача, в качестве которого может использоваться гусеничный или пневмоколесный трактор. В мировой практике эта компоновка широ­кого применения не нашла.

Наиболее распространены самоходные скреперы, в которых одно­осный тягач и скреперное оборудование составляют единое целое.

По способу загрузки выделяют скреперы, загружаемые за счет собственной силы тяги, с помощью толкача, второго скрепера или загрузочными устройствами. Машины, для загрузки которых может использоваться бульдозер-толкач, имеют специальное буферное устройство, выступающее за край задних колес скрепера.

К числу механизмов для принуди­тельной загрузки грунта в ковш относятся винтовые и скребковые конвейеры, устанавливаемые в передней или средней части ков­ша. Отбирая часть мощности двигателя скрепера, устройства при­нудительной загрузки поднимают грунт, срезаемый ножами, на вершину штабеля грунта, уже находящегося в ковше, чем повы­шают степень его заполнения.

Механизм шнековой загрузки представляет собой вертикально расположенный в ковше однозаходный винт с ши­рокими лопастями (шнек), вращаемый гидромотором.

Механизм элеваторной загрузки представляет собой цепной скребковый конвейер, установленный в передней части ковша вместо его заслонки. При движении скрепера с опущенным ковшом струж­ка грунта, срезаемая ножами скрепера, фрагментируется скреб­ками конвейера и по обращенному к нему склону призмы грунта, уже находящегося в ковше, поднимается скребками наверх при­змы, откуда свободно скатывается по склону, обращенному к зад­ней стенке ковша.

По способу разгрузки выделяют скреперы со свободной выгруз­кой опрокидыванием ковша вперед и принудительным выталки­ванием грунта подвижной задней стенкой ковша через передний проем или разгрузочные окна в днище ковша. Выталкивание грунта задней стенкой применяют на скреперах со свободной и шнеко­вой загрузкой. Разгрузка через окна в днище ковша наиболее удобна для скреперов с элеваторной загрузкой.

Рис. 1.26. Основные агрегаты самоходного скрепера:

1 — одноосный тягач; 2 — поворотно-сцепное устройство; 3 — гидроцилиндр рулевого механизма; 4— хобот тяговой рамы; 5— гидроцилиндр подъема ковша; 6 — заслонка ковша; 7 — гидроцилиндр подъема заслонки; 8 — ковш скрепера; 9 ~ задняя выдвижная стенка; 10 — дополнительный двигатель; 11 — буфер для толкача; 12 — опорное колесо; 13 — боковая тяга тяговой рамы; 14 — боковой нож ножевой системы скрепера; 15 — ведущее колесо тягача

Основным элементом силовой конструкции любого скрепера (рис. 1.26) является ковш 8, представляющий собой металличес­кий сварной короб с днищем, двумя боковыми и одной задней 9 (как правило, выдвижной) стенкой. Открытый передний проем ковша закрывается поднимающейся заслонкой 6 или загрузоч­ным устройством. Передняя кромка днища оборудована подножевой плитой, к которой крепится ножевая система ковша скрепера. Ковш самоходного скрепера опирается на два пневматических колеса 12, расположенных сзади него, и поворотно-сцепное уст­ройство 2 на раме тягача 1. К боковым стенкам ковша шарнирно крепятся концы боковых тяг 13 П-образной тяговой рамы, попе­речная трубообразная балка которой соединена хоботом 4 с пово­ротно-сцепным устройством тягача. К поперечной балке тяговой рамы крепятся гидроцилиндры 5 подъема-опускания ковша, штоки которых шарнирно закреплены на стенках ковша или поперечной балке, соединяющей их передние кромки. В скреперах, загружае­мых силой тяги или с помощью шнека, передний зев ковша за­крывается заслонкой 6, кронштейны которой шарнирно крепят к боковым стенкам ковша. Заслонка поднимается и опускается од­ним или двумя гидроцилиндрами 7, корпуса которых прикрепле­ны к стенкам ковша, а штоки — к проушинам на заслонке.

Длинноходовой гидроцилиндр, размещенный в металлоконст­рукции заднего буфера ковша, выдвигает заднюю стенку 9, при­ближая ее к зеву ковша. Выдвижение стенки позволяет контроли­ровать скорость и качество разгрузки ковша. Перекосы задней стен­ки при движении по ковшу предотвращаются несколькими пара­ми роликов, на которых стенка перекатывается по днищу, боко­вым стенкам ковша и специальным направляющим.

Нижняя кромка переднего зева ковша образована подножевой плитой, к которой болтами крепятся сменные ножи. Ножевая си­стема скрепера состоит из нескольких горизонтальных ножей, образующих режущую кромку ровной, ступенчатой и овальной формы, или ножей с зубьями. Ступенчатая и особенно овальная кромки формируют более толстую стружку грунта, которая бла­годаря своей большей толщине легче проходит сквозь грунт, на­ходящийся в ковше. Это сокращает время загрузки скрепера на 10...20 % и повышает степень заполнения ковша на 18...25 %.

На передних гранях боковых стенок ковша крепятся боковые ножи 14, подрезающие стружку грунта с боков и препятствую­щие уходу грунта в боковые валики.

Двигатель и кабина тягача 1 расположены впереди его колес 15, трансмиссия обычно смещена в сторону ковша, а поворот­но-сцепное устройство 2 располагается над осью моста. Такая ком­поновка повышает силу тяги и снижает момент сопротивления повороту при маневрировании. Для повышения скорости пере­возки грунта и увеличения силы тяги на заключительном этапе заполнения ковша на тяжелые скреперы устанавливают дополни­тельный двигатель с ходовой трансмиссией для привода задних колес. В этом случае двигатель и трансмиссию размещают позади ковша.

Арочная форма хобота 4 позволяет рулевым гидроцилиндрам 3 поворачивать тягач 1 относительно ковша 8 на угол до 90°, при котором радиус поворота скрепера минимален. В ряде конструк­ций поворотно-сцепное устройство оборудовано азотно-масляным компенсатором, который поглощает энергию толчков, возника­ющих при быстрой езде по неровной поверхности.

Пер­воначальную оценку основных размеров скрепера выполняют с помощью уравнений регрессии, отражающих соотношения раз­меров у современных машин. Главным параметром в этом случае считают вместимость VK ковша скрепера.

Масса скрепера:

с обычной загрузкой...................................... М' = 1,92+ VK

со скребковым конвейером........................... М" = 1,94 + VK

с винтовым конвейером................................ М" = 2,10 + VK

Производительность скрепера, м3/ч, рассчитывают по уравне­ниям

где V_к.ш — вместимость ковша скрепера «с шапкой» (для скрепера с загрузкой собственной тягой V_к.ш = 140 % геометрической емко­сти ковша); k _нап — коэффициент наполнения ковша (для скреперов с устройством принудительной загрузки k _нап = 1); k _в — коэффициент использования времени смены; Т — полное время цикла; t _зап - время заполнения ковша; t _тр — время перевозки грунта к месту выгрузки; t _раз — время разгрузки ковша; t _хол — время воз­вращения пустого скрепера к месту набора грунта; t _ман — время маневрирования за один рабочий цикл; k _пот — коэф­фициент потерь грунта в призму волочения и боковые валики (k _пот = 1,35); b _к — ширина зева ковша скрепера; h _коп — глубина копа­ния при заполнении ковша; k _рых — коэффициент разрыхления грунта при разработке; υ_{зап.нач} - скорость скрепера в начале заполнения ковша; υ_{зап.кон} — скорость скрепера в конце заполнения ковша; L_тр — расстояние перевозки грунта; υ_тр— ком­мерческая скорость груженого скрепера; h _сл — толщина слоя, об­разуемого грунтом, выгружаемым из ковша; υ_{выг.нач} — скорость скрепера в начале опорожнения ковша; υ_{выг.кон} - скорость скрепе­ра в конце опорожнения ковша; L_x — расстояние от места выгруз­ки до места заполнения ковша; υ_x — коммерческая скорость пус­того скрепера.