Особенности использования скреперов

Размещено на http://allbest.ru

Введение

Ежегодно в нашей стране увеличиваются объемы строительных работ - строятся новые железнодорожные линии и автомобильные дороги, возводятся новые заводы и фабрики, растут темпы жилищного строительства, строятся новые нефте - и газопроводы, большое значение приобретает современное сельскохозяйственное строительство, развивается мелиорация и ирригация земель. Интенсивное развитие народного хозяйства требует большого объема земляных работ механизированным способом, на выполнение которого используют большое количество скреперов. В нашей стране принимаются меры по улучшению технико-экономических показателей строительных машин и оборудования, повышение единичной мощности, надежности, ресурса работы машин, в частности гидропривода, снижению трудоемкости технического обслуживания и ремонта. Скреперы являются высокопроизводительными землеройно-транспортными машинами. Они разрабатывают, перемещают и формируют почву и материалы, транспортируя их на определенное расстояние. Для этих целей применяют скреперы, которые разрабатывают материалы режущей кромкой, собирают их в ковш, после чего перевозят с высокой скоростью (10 м / с) на расстояние до 5 км. И отсыпают в насыпь или отвал.Промышленность выпускает самоходные скреперы с ковшом вместимостью до 25 м3. Облегчению работы машинистов способствует внедрению гидромеханических и электрических трансмиссий, применение автоматизированных систем при планировании, которые сводят к минимуму затраты энергии для управления машиной и утомляемость машиниста. Повышение надежности и срока службы машин обусловлено качественной и своевременной диагностикой, техническим обслуживанием скреперов в эксплуатации, соблюдением сроков проведения профилактических работ и соблюдение требований инструкций по эксплуатации. Строгое выполнение этих правил в эксплуатации сокращает количество неисправностей машины, и повышает готовность ее к выполнению работ. Скреперы должны обслуживать высококвалифицированные машинисты, знающие устройство машин, правила технического обслуживания и ремонта, обладающие высоким профессиональным мастерством.

1. Назначение и классификация

Скрепер - землеройно-транспортная машина циклического действия, предназначенная для послойного вырезания грунта с набором его в ковш, транспортирования набранного грунта и отсыпки его слоями или в отвал с частичным уплотнением ходовыми колесами или гусеницами. Скреперы могут разрабатывать грунты I - IV групп прочности (III и IV группы - с предварительным разрыхлением).

В дорожном и аэродромном строительстве скреперы используют для возведения насыпей и разработки выемок, вскрытии грунтовых карьеров и карьеров строительных материалов, а также на различных вспомогательных работах - планировке, зачистке, подсыпке грунта и т. п. В исключительных случаях - в качестве землевозных тележек, загружаемых экскаваторами. Широко применяют скреперы на вскрышных работах, строительстве газо- и нефтепроводов, сооружении каналов.

Современные скреперы можно классифицировать по емкости ковша, способу передвижения, схеме подвески ковша, способу загрузки и разгрузки, по виду передней заслонки, по системе управления и другому.

1. По емкости ковша скреперы можно условно подразделить следующим образом:

- малой емкости, с ковшом емкостью до 4 м3 .

- средней емкости, с ковшом емкостью 5 - 12 м3 .

- большой емкости, с ковшом емкостью 15 - 18 м3 .

2. По способу передвижения скреперы подразделяют на прицепные, полуприцепные и самоходные.

Прицепным скрепером называется скрепер, вся весовая нагрузка которого (собственный вес и вес грунта в ковше) передается на опорную поверхность через ведомые колеса.

Полуприцепные скреперы - это скреперы, у которых часть его весовой нагрузки передается гусеничному или одноосному (преимущественно) или двухосному колесному тягачу.

Самоходным скрепером называется скрепер со встроенным двигателем (обычно расположенным сзади), у которого конструктивный вес всей машины и вес грунта в ковше полностью передаются на опорную поверхность через колеса или гусеницы скрепера.

3. По схеме подвески ковша скреперы подразделяются на:

- скреперы рамной конструкции, у которых ковш шарнирно подвешен к основной раме.

- скреперы безрамной конструкции, у которых вес ковша передается непосредственно на ось.

4. По способу загрузки скреперы можно подразделять на:

- скреперы, у которых наполнение ковша происходит под давлением срезаемой стружки (этот способ связан с преодолением значительных сопротивлений наполнению).

- скреперы с элеваторной загрузкой, когда подъем грунта в ковш производится элеватором, благодаря чему сопротивление наполнению ковша снижается.

- скреперы со шнековой загрузкой.

5. По способу разгрузки скреперы можно разделить на:

- скреперы со свободной разгрузкой вперед или назад.

- с принудительной или полупринудительной разгрузкой.

- со щелевой разгрузкой - с разгрузкой вниз.

- донная разгрузка, применяемая наа скреперах с элеваторной загрузкой.

Свободная разгрузка применяется в машинах малой емкости; недостатком свободной разгрузки является неполная разгрузка ковша при работе в вязких и влажных грунтах.

Принудительная, полупринудительная и щелевая разгрузки применяются главным образом в машинах средней и большой емкости. При принудительной разгрузке обеспечивается наилучшая очистка ковша. Недостатком полупринудительной разгрузки является неудовлетворительная очистка ковша при работе на липких и переувлажненных грунтах.

При щелевой разгрузке днище, поворачиваясь, выводится из-под грунта и в конечном положении наклоняется к горизонту под углом 72 - 75°, вследствие чего происходит лучшая очистка ковша. Этот способ наименее энергоемок, так как исключает подъем грунта, имеющий место при полупринудительной разгрузке.

6. По виду заслонки различают скреперы двух типов:

- с плавающей заслонкой.

- с управляемой заслонкой.

У плавающей заслонки шарниры подвески отнесены назад по ходу и расположены ниже, чем у управляемой заслонки.

7 Режущие ножи бывают прямой, ступенчатой, полукруглой формы. По сравнению с прямоугольными ножами применение ступенчатых ножей сокращает время и путь загрузки скрепера на 10 - 15%, повышает коэффициент наполнения на 18 - 20%, но ухудшает планирующую способность скрепера.

8. По системе управления рабочими органами различают скреперы с гидравлическим и канатно-блочным управлением.

Основным достоинством гидравлического механизма управления следует считать возможность принудительного заглубления ножа.

У канатно-блочной системы управления подъем рабочего органа производится принудительно. А спуск ковша и заглубление ножа в грунт осуществляются за счет собственного веса, что ухудшает условия работы скрепера во время заглубления на твердых грунтах и удлиняет путь загрузки, а также приводит к неполному закрытию заслонки по окончании загрузки и потерям грунта при его транспортировании. Недостатком канатных систем является передача части силы тяги от трактора к скреперу через канат подъема ковша. При этом канат подвергается перегрузкам. Этот недостаток устраняют введением специальных механизмов, разгружающих канат подъема ковша при транспортировании.

2. Общее устройство, виды работ, устройство рабочего оборудования

Скрепер состоит из рабочего оборудования (ковша), ходового одноосного или двухосного оборудования, механизмов управления ковшом и заслонкой.

Рисунок 1. Строение самоходного скрепера: 1 - одноосный тягач; 2 - седельно-сцепное устройство; 3 - гидроцилиндр поворота; 4 - дышло (арка-хобот); 5 - гидроцилиндр подъема ковша; 6 - ковш; 7 - гидроцилиндр заслонки; 8 - задняя подвижная стенка; 9 - заднее колесо; 10 - буфер для толкача; 11 - гидроцилиндр выдвижения задней стенки; 12 - днище ковша; 13 - тяговая рама; 14 - нож; 15 - передняя заслонка.

Устройство рабочего оборудования скреперов.

Ковш (рис. 2) служит рабочей емкостью для разрабатываемого скрепером грунта, а также выполняет роль несущей рамы, воспринимающей нагрузки от силы тяги, массы машины и грунта.

Рис. 2. Ковш скрепера ДЗ-77: 1 -- стенка, 2 -- направляющие полосы, 3 -- днище, 4, 16 -- связи, 5 -- балка, 6 -- рама, 7, 17 -- проушины, 8 -- буфер, 9 -- цапфа полуоси, 10 -- крышка, 11, 12 -- пальцы, 13 -- подрезной нож, 14, 15 -- средний и боковой ножи, 18 -- подножевая плита

Ковш спереди опирается на переднюю ось и тяговую раму через пальцы 11, а сзади -- на полуоси колес, установленные в цапфу 9. Ковш представляет собой сварную конструкцию, состоящую из двух боковых стенок 1, днища 3 и буферной рамы б. Боковые стенки 1 выполнены из листового проката и усилены продольными и поперечными накладками коробчатого сечения. На стенках 1 размещены пальцы 12 для подвески передней заслонки, пальцы 11 тяговой рамы, а также лючки, закрытые крышками 10 для крепления гидролиний, размещенных внутри стенки. Правая и левая боковые стенки связаны между собой передней 16, двумя задними 4 связями коробчатого сечения и днищем 3. По краям передней связи приварены проушины для крепления головки штоков гидроцилиндров 3 подъема -- пускания ковша. На передних нижних кромках боковых стенок, изготовленных из полосы более толстого листового проката, чем вся остальная стенка, крепят ножи 13 для подрезания стружки грунта с боков и уменьшения его потерь в боковые валики. Днище 3 -- также коробчатого сечения. Передняя часть днища представляет собой мощную подножевую плиту 18, к которой крепят ножи 14 и 15. Буферная рама 6 представляет собой сварную пространственную ферму из сортового проката. Рама приварена к задним связям ковша и образует с ним единую металлоконструкцию. В раме размещены направляющие балки 5 и проушина 7 для установки толкателя и гидроцилиндра 9 выдвижения задней стенки. Заканчивается рама гнутым листом -- буфером 8, в который упирается отвал бульдозера-толкача при толкании скрепера во время набора грунта или выезда из забоя. Заслонка является передней стенкой ковша и предназначена для регулирования высоты загрузочной щели при наборе грунта. Заслонка сварной конструкции и состоит из лобового щита 1, двух боковых щек 2 с проушинами 3. Щит 1 выполнен из листа, который в верхней части изогнут под большим радиусом. Нижняя часть щита, которая воспринимает основную нагрузку от призмы грунта при наборе и перерезает пласт в конце набора, усилена накладками 5, образующими вместе с основным листом жесткую конструкцию. Две щеки 2 из стального листа приварены к торцам щита.

Рис. 3. Заслонка скрепера ДЗ-77: 1 -- щит, 2 -- щека, 3 -- проушина, 4 -- кронштейн, 5 -- накладки

На свободном конце щеки имеются проушины с расточенными отверстиями для шарнирного крепления заслонки с помощью пальцев 12 на боковых стенках ковша. Спереди к щиту приварены кронштейны 4 с проушинами для крепления пальцев тяг 4 заслонки. Лобовой щит со щеками размещен внутри ковша между боковыми его стенками.

3. Патентный анализ

Источник информации.

Патент на изобретение №: 2188279

Автор: Шемякин С.А.

Патентообладатель: Хабаровский государственный технический университет.

Дата публикации: 27 Августа, 2002

Описание изобретения к патенту.

Изобретение относится к землеройно-транспортной технике, а именно к скреперам, и может быть использовано в строительстве и в горной промышленности при выполнении земляных и вскрышных работ.

Известна конструкция скрепера, состоящая из тяговой рамы с упряжными тягами, ковша с подвижным буфером и задней ходовой частью, причем буфер шарнирно соединен с ковшом и посредством шарнирных тяг с упряженными тягами (авторское свидетельство СССР 1305265 А1). Данная конструкция при наличии одного переднего гидромеханизма подъема-опускания ковша позволяет одновременно опускать и поднимать переднюю и заднюю часть ковша при неизменном расстоянии буфера от поверхности земли.

Однако одновременное заглубление передней и задней частей ковша не позволяет обеспечить резкое начальное зарезание ножа в грунт по клиновой и гребенчатой технологическим схемам работы, поскольку днище ковша соприкасается с поверхностью грунта.

В качестве наиболее близкого аналога принята конструкция скрепера, включающая тяговую раму с упряжными тягами, ковш, передний и задний, гидромеханизмы подъема-опускания ковша (патент США 3100355, кл. 37-126, опубл. 1963). Независимая работа переднего и заднего гидромеханизмов подъема-опускания ковша позволяет выполнять резкое зарезание ножа в грунт при клиновой и гребенчатой технологическим схемам копания без столкновения днища ковша с грунтом. Недостатки этой конструкции скрепера, во-первых, в том, что не реализуется одно из главных преимуществ заднего расположения гидромеханизма подъема-опускания ковша, которое заключается в возможности убрать упряжные тяги и за счет этого увеличить ширину ковша и удельную силу тяги при копании. Во-вторых, при такой конструкции возникает большой угол опрокидывания назад одноосных тягачей из-за опускания передней части ковша при работе переднего гидромеханизма подъема-опускания ковша, за счет опускания задних колес скрепера в отрываемую ковшом траншею и за счет опускания задней части ковша при работе заднего гидромеханизма подъема-опускания ковша. Значительный крен тягача назад ухудшает условия работы машиниста, уменьшается клиренс, ухудшаются условия работы двигателя и т.д.

Техническая задача изобретения - повышение эффективности работы скреперов.

Указанная задача решается тем, что тяговая рама выполнена цельной с задней осью, бампером, двумя продольными балками, с двумя подкосами со стороны бампера, а продольные балки тяговой рамы располагаются выше ковша и в транспортном положении параллельны боковым стенкам и соприкасаются с ними. Кроме того, гидроцилиндры переднего гидромеханизма подъема-опускания ковша закреплены к поперечной балке и к ковшу с помощью шаровых шарниров и имеют наклон в поперечной и продольной плоскостях ковша относительно вертикали к поверхности грунта.

Отличия от ближайшего аналога заключаются в ряде существенных признаков:

- тяговая рама выполнена цельной с задней осью и бампером, при этом продольные балки тяговой рамы располагаются выше ковша;

- гидроцилиндры переднего гидромеханизма подъема-опускания ковша закреплены к кронштейнам поперечной балки тяговой рамы и кронштейнам ковша с помощью шаровых шарниров и имеют наклон в поперечной и продольной плоскостях ковша относительно вертикали к поверхности грунта;

- гидроцилиндры переднего и заднего гидромеханизмов подъема-опускания ковша обеспечивают в транспортном положении скрепера подтягивание верхних кромок боковых стенок ковша к продольным балкам.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен скрепер сбоку в транспортном положении, на фиг.2 - скрепер сбоку в начальный момент копания, на фиг.3 - скрепер сбоку с опущенной в траншею задней частью ковша, на фиг.4 (вид А) - скрепер в плане.

Рис. 4. Структура скрепера

Скрепер состоит из базового тягача 1, к которому через седловой шарнир 2 закреплена тяговая рама 3, состоящая в свою очередь из хобота 4, поперечной балки 5 с кронштейнами 6, двух продольных балок 7, двух подкосов 8, задней оси 9 и бампера 10. Все элементы тяговой рамы 3 соединены жестко (сварены) между собой. К поперечной балке 5 через кронштейны 6 с помощью шаровых шарниров 11 и двух передних гидромеханизмов 12 подъема-опускания закреплена передняя часть ковша 13. Ковш 13 снабжен ножом 14, днищем 15, задней стенкой 16 с гидромеханизмом перемещения 17 задней стенки, заслонкой 18 с гидромеханизмом 19 подъема-опускания заслонки. Задняя часть ковша 13 закреплена шарнирно к задней оси 9 через промежуточную раму 20 и два задних гидромеханизма 21 подъема-опускания ковша 13. Скрепер имеет механизм поворота 22 и задние пневмоколеса 23.

Скрепер работает следующим образом.

В начальный момент копания при одновременном подъеме заслонки 18 с помощью гидромеханизма 19 и опускании передней части ковша 13 за счет работы двух гидромеханизмов 12 подъема-опускания ковша нож 14 ковша 13 зарезается в грунт и начинает срезать стружку, которая поступает в ковш 13. После прохода тягачом 1 расстояния, при котором задние пневмоколеса 23 скрепера опускаются в отрытую ковшом 13 траншею, включают два задних гидромеханизма 21. Гидромеханизмы 21 за счет поворота промежуточной рамы 20 относительно оси 9, опускают заднюю часть ковша 13 до положения, при котором днище 15 ковша 13 становится параллельным поверхности срезаемого грунта или на 2...3o с завалом вниз задней части ковша относительно передней. При таком движении ковш 13 поворачивается относительно шаровых шарниров 11 штоков передних гидромеханизмов подъема-опускания ковша 13, а базовый тягач 1 не откренивается назад.

При опускании передней и задней частей ковша сопротивление заполнению ковша грунтом при копании меньше, чем при положении днища ковша 13 с наклоном в сторону ножа 14. Кроме того, степень заполнения ковша 13 грунтом больше, особенно верхней части, стороны задней стенки 16. Возможные боковые нагрузки на ковш 13 в процессе копания воспринимаются гидроцилиндрами передних гидромеханизмов 12, имеющих наклон в поперечной плоскости ковша 13 относительно вертикали к поверхности грунта.

После окончания процесса копания заслонка 18 закрывает ковш 13 с помощью гидромеханизма 19 подъема-опускания заслонки 18, а сам ковш 13 переводится в транспортное положение одновременно с помощью двух передних гидромеханизмов 12 подъема-опускания ковша 13 и двух задних гидромеханизмов 21 подъема-опускания ковша 13. При подъеме ковш 13 подтягивается вверх так, чтобы верхние кромки боковых стенок ковша 13 соприкоснулись с продольными балками 7 тяговой рамы 3. В этом случае продольные балки 7 становятся дополнительными бортами, препятствующими просыпанию "шапки" грунта из ковша при транспортировке. При использовании скрепера, например в зимний период, как транспортного средства, после загрузки его ковшом экскаватора предварительно взорванным рыхлым грунтом или горной массой, продольные балки 7 позволяют увеличить емкость ковша 13.

Разгрузка ковша 13 происходит обычным путем с использованием гидромеханизма 19 подъема-опускания заслонки 18, двух передних гидромеханизмов 12 подъема-опускания ковша 13, задней стенки 16 с гидромеханизмом перемещения 17 задней стенки, при этом ковш 13 поворачивается относительно задней оси 9.

Существенные признаки, отличающие скрепер от ближайшего аналога, позволяют получить следующий технический результат:

- увеличивается удельная сила тяги из-за возможности увеличения ширины ковша за счет отсутствия упряжных тяг;

- увеличивается емкость ковша при использовании продольных балок тяговой рамы в качестве дополнительных бортов, что имеет большое значение при эксплуатации скрепера только в качестве транспортного и планирующего средства;

- улучшаются условия труда машиниста, условия работы двигателя из-за значительного уменьшения угла откренивания базового тягача назад при копании.

Рис. 5. Скрепер сбоку в начальный момент копания

Рис. 6. Скрепер сбоку с опущенной в траншею задней частью ковша

Рис. 7. Скрепер в плане

скрепер землеройный строительство ковш

Источник информации.

1. Авторское свидетельство СССР №325307. кл. Е 02 А 3/64. 1971.

2. Патент Франции № 1539520, кл. Е 02 F, 1956.

Работает ковш таким образом.

При частичном опускании ковша скрепер срезает грунт только средней по ширине частью ножей, и стружка имеет треугольное сечение. При полном опускании ковша скрепер срезает стружку максимальной толщины, причем поверхность среза параллель поверхности земляного покрова. Постепенное внедрение в грунт сначала средней части ножей, а затем всей плоскости позволяет плавно изменить усилие резания грунта, уменьшает динамические нагрузки на ходовую часть тягача скрепера.

Источник информации.

1. Авторское свидетельство № 740908Класс МКИ 2 Е 02 F 3/64.

2. Заявка № 2362435/03, кл. Е 02 F 3/64, 1976, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.

Опубликовано 15.06.80.

Авторы изобретения Л.А. Облако, ВВ. Мелашич, В.И. Баловнев, А.Б. Ермолов.

Заявители Днепроперовський инжинерно-строительный институт и Московский автомобильно-дорожный институт.

Ковш скрепера.

Изобретение относится к землеройных машин, применяемых в строительстве, а именно к скреперов с малой вместимостью ковшей. Известный ковш с двухщегловои системой загрузки, у которого режущие кромки располагаются на разных уровнях. Такой ковш скрепера обеспечивает снижение усилия копания грунта при одновременном повышении коэффициента наполнения ковша. Недостаток указанного ковша - сложность по конструкции. Работает ковш таким образом. При опускании с помощью гидроцилиндра 10 режущих кромок 11 и 13 происходит урезание в массив грунта. Передняя заслонка 4 гидроцилиндром 9 содержится при этом в верхнем положении. Далее при движении ковша при максимальном его опускании на максимальную толщину стружки передняя режущая кромка 13 вырезает полоску земли, а задняя кромка 11 - резерв, оставшийся по бокам. При этом одновременное заполнение ковша грунтом. Разгрузка грунта из ковша производится путем выдвижения вперед задней стенки 2. Заслонка 4 при этом должна быть поднята гидроцилинтром 9. Грунт выгружается в промежутках между передней узкой режущей кромкой 13 и задней сплошной кромкой 14.Формула изобретения. Ковш скрепера, включающий боковые и заднюю стенки, днище с задней режущей кромкой, переднюю заслонку и переднюю режущую кромку, выполненную по длине меньшей ширины ковша, отличной тем, что с целью упрощения технологии производства ковша, передняя режущая кромка расположена внутри траектории перемещения нижнего края заслонки и прикреплена к боковым стенкам с помощью жестких поперечных связей.

Размещено на Allbest.ru