Автогрейдеры тяжёлые до 19 тонн

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное Агентство Железнодорожного Транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Петербургский государственный университет путей сообщения

Императора Александра I»

(ФГБОУ ВПО ПГУПС)

Факультет: « Промышленное и гражданское строительство »

Кафедра: « Подъёмно-транспортные, путевые и дорожные машины»

Реферат на тему:

«Автогрейдеры тяжёлые до 19 т.»

Выполнил студент группы:

ПГБ-307

Румянцев Д.С.

Проверил:

Трегубов Юрий Дмитриевич

Санкт-Петербург

2016

Введение

В процессе строительства реконструируются существующие и создаются новые производственные и промышленные предприятия, энергетические объекты, транспортные магистрали и аэродромы. При этом земляные работы являются первыми по очерёдности выполнения. Земляные работы являются наиболее трудоёмкими, так как требуют больших затрат труда на разработку и перемещения единицы (кубического метра) грунта.

Земляные работы тем более трудоёмки, чем меньше они механизированы, т.е. чем менее совершенные оборудование и машины используются для их выполнения.

В настоящее время в нашей стране широко применяется механизация строительства, в том числе и земляных работ. С этой целью разработаны и выпускаются современные землеройно-транспортные машины для строительства автодорог - автогрейдеры.

Автогрейдеры применяют для планировочных и профилировочных работ при строительстве дорог, сооружения невысоких насыпей и профильных выемок, отрывки дорожного корыта, распределения в нем каменных материалов, зачистки дна котлованов, планировки территорий, засыпки траншей, рвов, канав и ям, работ при постройке полотна дорог, возведении насыпей, планировке площадей, устройства корыта дороги, а также для смешивания грунтов с добавками и вяжущими материалами на полотне дороги, а также очистки дорог, строительных площадок, городских магистралей и площадей от снега в зимнее время.

Автогрейдеры используют на грунтах I, II, III категорий. Т.е. для работы с легкими средними и тяжёлыми грунтами. Процесс работы автогрейдера состоит из последовательных проходов, при которых осуществляется резание грунта, его перемещение, разравнивание и планировка поверхности сооружения.

Современные автогрейдеры конструктивно подобны и выполнены в виде самоходных трехосных машин с полноповоротным грейдерным отвалом, с механической и гидромеханической трансмиссией и гидравлической системой управления рабочими органами.

1. Назначение и область применения автогрейдеров

Рис . 3.1

Автогрейдер (Рис.3.1) широко применяют при строительстве и содержании дорог, а также при аэродромном,' промышленном, гражданском, гидротехническом, ирригационном и сельском строительстве. С помощью автогрейдера можно производить профилировочные и планировочные работы при строительстве земляных сооружений, возводить насыпи высотой до 0,6 м, планировать откосы, рыть и очищать кюветы и канавы треугольного и трапецеидального профиля, сооружать корыта для дорожных оснований, перемешивать и разравнивать грунт, щебень, гравийные и вяжущие (цемент, битум) материалы, а также разрушать дорожные покрытия и расчищать от снега площади, улицы и дороги. Они могут разрабатывать грунты до 2-ой категории, а при предварительном рыхлении - до 4-ой категории.

2. Классификация автогрейдеров

По типу трансмиссии различают автогрейдеры с механической и гидромеханической трансмиссиями. Гидромеханическая трансмиссия обеспечивает автоматическое и плавное изменения скорости движения автогрейдера, механическая - ступенчатое.

Бортовые передачи бывают двух типов - в виде бортовых редукторов (у легких и средних автогрейдеров) и раздельных ведущих мостов (у тяжелых автогрейдеров)

Классификация грейдеров по весу

Лёгкие автогрейдеры

Машины массой до 9 тонн, используются для содержания и ремонта дорог, для обустройства придомовых территорий, при небольших объёмах работ и в стеснённых условиях. Лёгкие автогрейдеры часто выполняют двухосными.

Фото лёгкого автогрейдера

Средние автогрейдеры

До 14 тонн, машины такого класса самые распространённые и применяются для всего спектра предусмотренных работ.

Тяжёлые

Более 14 тонн, в основном полноприводные автогрейдеры. Используются при больших объёмах работ, когда необходимо подготовить поверхность под аэропорт или многополосную автодорогу.

В связи с быстрым развитием, в классификацию грейдеров по весу можно включить ещё два класса:

· Минигрейдеры -- машины, которые используются для планирования маленьких территорий, например тротуаров, а также внутри зданий.

· Сверхтяжёлые автогрейдеры -- применяются в основном для горнодобывающей отрасли и выпускаются очень мелкими партиями или под заказ.

Сверхтяжёлый автогрейдер CAT 24H

Классификация по весу -- классическое деление, однако оно довольно условное. Например, большинство производителей выпускающих автогрейдеры массой 14--19 тонн, позиционируют их как полутяжёлые, но всего 10--15 лет назад машины такого веса безоговорочно признавались тяжёлыми.

Классификация по мощности двигателя

Наиболее часто применяется в странах СНГ, по ГОСТ 11030-93 автогрейдеры делятся:

· класс 100: 66,2...88,2 кВт;

· класс 140: 88,9...117,6 кВт;

· класс 180: 118,4...147 кВт;

· класс 250: больше 147,8 кВт и выше.

3. Описание устройства и работы автогрейдера

Автогрейдер состоит из ходового оборудования, двигателя внутреннего сгорания с силовой передачей, основной (тяговой) рамы, кабины, механизмов управления и рабочих органов.

Ходовое оборудование автогрейдеров пневмоколесное и включает две или три колесные оси, каждая из которых может быть управляемой (обычно передняя ось), ведущей (обычно задние оси одна или две) и одновременно управляемой и ведущей. За рубежом применяют отдельные модели автогрейдеров с комбинированным ходовым оборудованием: передние управляемые оси пневмоколесные, а задние ведущие оси снабжены легкой гусеничной лентой.

Наибольшее применение получили трехосные автогрейдеры с двумя задними ведущими осями и передней осью с управляемыми колесами.

Силовая установка как правило включает в себя двигатель внутреннего сгорания - дизель. В зависимости от массы автогрейдера дизельные двигатели имеют мощность от 57 до 250 кВт. Силовая передача от двигателя внутреннего сгорания - дизеля на ведущие оси (рис. 3.2) осуществляется, как правило, через многоступенчатую коробку передач и раздаточную коробку (рис. 3.2, а). В кинематической схеме тяжелых автогрейдеров использованы гидромеханические передачи с использованием гидротрансформаторов (рис. 3.2, б), а также гидродвигателей, установленных в ведущие колеса машины (рис. 3.2, в). Наибольшее распространение на автогрейдерах с механической силовой передачей получили трансмиссии выполненные по схеме (рис. 3.2, а) в различных вариантах передачи на одну, две или все три ведущие колесные оси. В современных разработках трансмиссии автогрейдеров, как правило, применяют гидромеханическую трансмиссию .

Рис. 3.2. Кинематические схемы автогрейдеров:

а - механическая трансмиссия с коробкой передач и раздаточной коробкой; б - гидромеханическая трансмиссия с гидротрансформатором и коробкой передач; в - гидравлический привод с насосами и отдельными гидродвигателями в ведущих колесах;

I- двигатель; 2- муфта сцепления или гидротрансформатор; 3- коробка передач; 4- раздаточная коробка; 5- редуктор заднего моста; 6- редуктор балансира; 7- муфта обгона; 8- редуктор переднего моста; 9- колесо; 10- насос;

II- мотор-колесо с гидродвигателем.

Основной несущей конструкцией автогрейдера является гнутая в вертикальной плоскости сварная рама 2 (рис. 3.1). В хвостовой части рама 1 (рис. 3.3) имеет прямоугольную форму. Сверху на нее устанавливается двигатель, а снизу она связана с задним мостом 3 механизма передвижения.

В передней части рама переходит в гнутую,выпуклостью вверх прямоугольную или круглую в сечении балку, называемую обычно хребтовой балкой 2 (рис. 3). В средней части балка имеет кронштейны для крепления гидроцилиндров 1 подъема и опускания отвала, а впереди заканчивается стойкой с проушинами для шарнирного присоединения балки к переднему мосту и навески дополнительного рабочего оборудования 3. С внутренней стороны к стойке хребтовой балки с помощью шарового шарнира присоединена тяговая рама 4 с отвалом 5.

Рис. 3.3. Рама автогрейдера с балансирной подвеской

Тяговая рама (рис. 3.4) осуществляет передачу к отвалу 1 тягового усилия от рамы машины. На современных автогрейдерах тяговую раму выполняют в двух исполнениях: это или Т-образная конструкция из двух балок, или Д-образная рама.

Рис. 3.4. Тяговая рама с отвалом.

В передней части тяговая рама 3 заканчивается шаровым пальцем 4, с помощью которого она присоединяется к стойке хребтовой балки. На другом конце тяговая рама в обоих исполнениях имеет поперечную балку с шаровыми пальцами 5 по бокам для присоединения штоков гидроцилиндров подъема и опускания отвала.

Снизу к тяговой раме приварены три площадки, к которым болтами прикреплены металлические плоские накладки для установки поворотного круга автогрейдера 2.

Поворотный круг позволяет поворачивать отвал на 360°. Он с отвалом при работе машины составляет один узел.  Между собой они соединены посредством кронштейнов и ползунов.

Основным рабочим органом у автогрейдера является отвал 1. Он расположен в средней части машины между передними и задними колесами. Такое расположение отвала требует увеличения длины машины. Однако при этом локальные неровности грунта, по которому передвигается машина, несущественно или совсем не сказываются на планирующих способностях машины.

Рис. 3.5. Влияние неровностей на планирующие свойства автогрейдера.

Как видно из рис. 3.5, местные неровности вызывают вертикальное перемещение отвала в основном только при наезде на них передних колес. Когда передние колеса окажутся в зоне возвышения или впадины высотой или глубиной н, вертикальное отклонение ножа отвала составит h - Н/2. Такая же неровность под задними колесами при наличии у них балансирной подвески может вообще не сказаться на положении отвала.

Помимо отвала автогрейдер может быть укомплектован, примерно, еще 20 видами сменного дополнительного оборудования. Среди них наиболее часто используют кирковщик, бульдозерный отвал, плужный снегоочиститель, удлинители отвала, откосник, грейдер-элеватор и др. При работе машины отвал можно установить наклонно к вертикальной и горизонтальной плоскостям, поворачивать в плане и выносить в сторону от продольной оси. Для достижения наибольшей производительности и наилучших условий машины угол наклона отвала к вертикальной плоскости - поперечный наклон нужно выбирать таким, чтобы угол резания его ножа составлял около 35-40°. Угол наклона отвала к горизонтальной плоскости при резании, перемещении и планировке грунта целесообразно принимать в пределах 15-18°, а при планировке откосов устанавливать до 45°. Угол поворота отвала относительно продольной оси машины - угол захвата, обычно выбирают из условия получения наименьшего сопротивления при отводе грунта в сторону и принимают в пределах 35-45°.

Система управления автогрейдером включает рулевое управле-ние, механизмы управления двигателем, силовой передачей, тормозами, наклоном колес и рабочими органами.

Наиболее надежной системой управления рабочими органами и наклоном передних колес до настоящего времени являлась механическая система управления с приводом от дизеля (система с сервомеханизмами)

В настоящее время распространение получили гидравлические системы управления, выполненные по совмещенной или раздельно-агрегатной насосной схеме. автогрейдер производительность трансмиссия двигатель

По типу управления различают автогрейдеры с механической и гидравлической системами управления. Ходовая часть автогрейдеров выполняется двухосной или трехосной. Колеса передней оси у всех автогрейдеров управляемые, а у тяжелых еще и ведущие.

В зависимости от конструктивного решения, ходовой части для автогрейдеров принято давать, так называемую колесную формулу. В ней указывается количество управляемых А и приводных Б осей из общего числа осей В ходовой части машины.

Наибольшее распространение на современных автогрейдерах получила конструкция ходовой части с наклонными передними колесами, соответствующая формуле

А X Б х В = 1 х 2 х 3.

Несмотря на простоту конструктивного решения ходовой части в этом случае, машина, как показала практика эксплуатации, имеет хорошие планирующие и тягово - сцепные показатели . Наличие наклоняемых передних колес в дополнение к этому позволяет легко выдержать прямолинейность в движении.

При выполнении колесного хода по схеме 1x3x3, применяемого на машинах, работающих в тяжелых условиях, также имеют место хорошие тягово - сцепные свойства, однако затруднено осуществление наклона и управление передних колес.

Ходовая часть, выполненная по схеме 2x2x2, обеспечивает машине хорошую маневренность и проходимость, однако при этом затруднительно получить высокие планирующие показатели.

Расчет производительности автогрейдеров

Эксплуатационная производительность автогрейдеров

Пэ=60*L*S*Kp*Kb/Tц

L - длина планируемого участка, S - площадь сечения срезаемой стружки (0,05-0,15 мкв)

Kb - к-т использования машины по времени, Tц - время цикла машины = 2L*сумма(Ni/Vi +2Tb), n - число проходов при срезании, планировке и отделении,

Tb- время возможной операции (подъем/опускание отвала, разворот), наибольший эффект достигается на участках 500 и более метров, т.к. при этом уменьшается количество разворотов

Проиводительность грейдер-элеватора

Пэ=3600*V*b*h*Kp*Kb (мкуб/час)

V-скорость при резании грунта, b,h - геометрические параметры стружки

4. Анализ технических параметров отечественных и зарубежных автогрейдеров

Преобладание отечественных производителей характерно для российского рынка автогрейдеров. Здесь, как и на рынке автокранов, достаточно сильная группа заводов, продукция которых соответствует запросам и возможностям строителей и коммунальщиков. Достоинства отечественных автогрейдеров, такие как цена, привычная конструкция, система управления, агрегатная база, а также относительно хорошая ремонтопригодность, определили их популярность и спрос в сравнении с импортной продукцией. Ремонтопригодность относительная - с поставкой запчастей не все так гладко, как хотелось бы, особенно что касается импортных комплектующих.

Причем импортную стоит разделять на технику ведущих мировых производителей и китайских. Чем хорош западный грейдер, так это высоким качеством сборки - все хорошо и крепко сварено и подогнано по размерам, рациональным расположением органов управления, малыми усилиями на органах управления, адекватной реакцией на действия оператора и в целом лучшей эргономикой. Использованы прогрессивные технологии - гладкая интеграция с системой нивелирования, встроенные системы самодиагностики. Весомый вклад вносит эстетическая составляющая. Обратная сторона достоинств западного грейдера - сложность конструкции и проистекающая отсюда сложность диагностики неисправностей, дорогие обслуживание и ремонт.

Китайские автогрейдеры по техническому уровню ближе к нашим, но с ремонтом и запчастями ситуация значительно хуже, чем с российской техникой. И если уж сердце покупателя склонилось к шедевру китайского машиностроения, то выбирать стоит поставщика, выжившего в кризис.

Группа ГАЗ с ее двумя заводами - «Брянским Арсеналом» и ЧСДМ - основной поставщик автогрейдеров на российский рынок. Брянский завод выпускает линейку грейдеров классов мощности 100, 140, 180 и 250. «Младшая» модель ГС-10.01 класса 100 и массой 7500 кг выделяется из общего ряда. Эта двухосная машина с колесной базой 4200 мм и шарнирно-сочлененной рамой отличается маневренностью, что повышает ее привлекательность для коммунальных служб. Грейдер оснащен двигателем Д-243 мощностью 58,7 кВт и трансмиссией от трактора МТЗ-80.

Грейдеры ГС-18.05 и ГС-18.07 класса 180 и массой 15 700...16 800 кг с шарнирно-сочлененной рамой также различаются комплектацией. ГС-18.05 комплектуют двигателем ЯМЗ-236 мощностью 130 кВт и механической 12-ступенчатой КП с гидроподжимными муфтами, обеспечивающими переключение передач без разрыва потока мощности, задний мост самоблокирующийся с дифференциалом повышенного трения. На грейдер ГС-18.07 ставят двигатель Deutz мощностью 147 кВт, 6-диапазонную ГМП ZF, тандемную тележку NAF.

Тяжелый грейдер ГС-25.09 класса 250 и массой 18 200 кг с шарнирно-сочлененной рамой укомплектован как отечественными, так и импортными агрегатами - модификацией двигателя ЯМЗ-236 мощностью 176 кВт, 6-диапазонной ГМП ZF, тележкой NAF. Грейдер полноприводный. Привод переднего моста реализован на аппаратуре Poclain.

Модельный ряд «Брянского Арсенала» сформирован за последние 8 лет. За это время внедрены такие технические решения, как шарнирно-сочлененная рама, гидростатический передний привод, ГМП, тандемные тележки с дифференциалами повышенного трения, интеграция с системой нивелирования.

Челябинский завод строительно-дорожных машин остается верен одной модели - ДЗ-98(Рис 3.6). Хотя этой машине более 25 лет, ее конструкция оказалась настолько удачной, что используется до сих пор. Полноприводный грейдер класса 250 и массой около 20 т изначально комплектовали 6-цилиндровым рядным двигателем военного образца. Позже его сменили «мирные» ярославские агрегаты. Передний привод реализован с помощью системы карданных передач, подвешенных под трубчатой хребтовой рамой. Неоднократно проводились эксперименты с изменением переднего привода и шарнирно-сочлененной рамой, но грейдер терял в тяговом усилии, поэтому сохранили изначальную конструкцию. В прошлом году завод представил модификацию ДЗ-98М с измененной конструкцией задней полурамы, способной нести рыхлитель, что расширило возможности грейдера. Применены лицензионная гидромеханическая трансмиссия ZF и вместо одного два рулевых гидроцилиндра, что облегчило управление и дало возможность монтировать на передние колеса карьерные шины. Использована модификация двигателя ЯМЗ-236 мощностью169 кВт.

Рис.3.6 Автогрейдер ДЗ-98

Volvo CE предлагает российскому рынку семь моделей грейдеров. Линейка начинается со среднетяжелого G930 класса 180 и массой 15 800 кг. За ним следуют грейдеры класса 250 - G940 массой 16 000 кг, G947 массой 16 600 кг, G960 массой 16 700 кг, G970 массой 17 700 кг, G970 массой 18 400 кг и G990 массой 21 000 кг. На грейдеры G930, G940, G946, G960 установлен двигатель Volvo D7 объемом 7,2 л и мощностью от 116 до 175 кВт. На грейдерах G970, G976 и G990 установлен двигатель D9 объемом 9,4 л и мощностью от 157 до 198 кВт. Как видим, интервал линейки мощности и массы не так велик. Гидрообъемный привод передних колес на двух моделях - G946 и G976. Шарнирное сочленение рам грейдеров Volvo размещено за кабиной. Угол поворота рамы - 21° у трех «старших» моделей и 23° у остальных. Компания дает пожизненную гарантию на раму. К особенностям грейдеров Volvo относится двухшестеренный привод поворотного круга, обеспечивающий жесткость при удержании отвала и плавность его хода при повороте. Интерьер кабины грейдера Volvo можно считать отраслевым эталоном по уровню комфорта и эстетике. На выбор заказчика традиционное рычажное управление рабочими операциями либо под заказ джойстики. На выбор заказчика также коробки передач Volvo HTE - 8- и 11-ступенчатые. По желанию заказчика может быть установлена КП с тремя режимами: ручным, автоматическим и транспортным. На выбор также дополнительное рабочее оборудование - передние и боковые отвалы, задние рыхлители. Поскольку Швеция страна довольно снежная, Volvo имеет большой опыт в разработке и использовании снежных плугов.

У российских строителей широчайший выбор грейдеров на любой вкус и цвет. Можно поддержать отечественного производителя и выбрать грейдер российского производства исходя из его привычности и ремонтопригодности. Можно идти в ногу с техническим прогрессом и остановить выбор на импортной машине как с традиционной системой управления, так и с инновационной. А для любителей экстрима широкий выбор техники китайского производства.

Заключение

Эти машины, напоминающие гигантских богомолов, непременный атрибут любой дорожной стройки. Производители называют их профилирующими (ровняющими), но в действительности область применения автогрейдеров гораздо обширнее. С их помощью можно на пустом месте и без привлечения другой техники построить невысокую грунтовую насыпь для дороги и вырезать в ней корыто для дорожной одежды, отремонтировать обочину, очистить придорожный кювет, спланировать откос, идеально выровнять грунтовую поверхность на большой площади, удалить снег и снежный накат с дорожного полотна. И это только основные виды работ, к которым при необходимости (или богатой фантазии) может быть добавлен еще как минимум десяток занятий. Здесь и послойное разравнивание на полотне дороги асфальтобетонных или битумогравийных смесей, и буксировка застрявшей техники, и патрулирование дорожных участков и многое другое.

Число производителей автогрейдеров в мире велико, хотя эти машины менее многочисленны, чем, скажем, бульдозеры или одноковшовые погрузчики. Несмотря на обилие марок, лежащие в основе конструкций автогрейдеров технические идеи практически одинаковы. Именно они придают этим машинам столь оригинальный вид. Современный автогрейдер это как правило длиннобазовые трехосные машины, у которых две пары задних колес расположены очень близко друг к другу, а между средней и передней осями размещается грейдерный отвал, длина которого больше высоты в 5...7 раз. (Для бульдозера это соотношение составляет примерно 2,5).

Грейдерный отвал основной рабочий орган машины и его главное достоинство способность занимать в пространстве практически любое положение. Он может вращаться в горизонтальной плоскости на 360 в любом направлении, становиться вертикально справа или слева от автогрейдера, выдвигаться вправо или влево более чем на треть своей длины, поворачиваться вокруг собственной режущей кромки. В общем, вид внушительной машины, размахивающей своим отвалом, производит неотразимое впечатление.

Литература

1.Машины для строительства дорог. - М.: «Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы», 1962. - 505 с.

2.Дорожно-строительные машины и оборудование. - М: «Наука», 1896. - 186 с.

3.Автогрейдеры. Конструкции, теория, Севров К.П., Горячко Б.В., Покровский А.А.; М. «Машиностроение», 1970, 192 с.

4.Щемелев А.М. Проектирование гидропривода машин для земляных работ / А.М. Щемелев. - Могилев: МММ, 1995. - 322 с.

5.«Проектирование машин для землеройных работ». Под редакцией А.М. Холодова. - Х.: Вища школа. Издательство при харьковском университете, 1986. - 272 с.

6.Плешков Д.И. и др. Бульдозеры, скреперы, грейдеры: Учеб. пособие. / Д.И. Плешков, М.И. Хейфец, А.А. Яркин. - М.: Высшая школа, 1982. - 328 с.

Размещено на Allbest.ru