Скрепер на базе тягача МоАЗ – 6014

В задней части ковша  находится буфер, который имеет  двоякое назначение. В первом случае он предназначен для упора отвала бульдозера при подталкивании скрепера. Во втором случае центральная балка буфера служит как направляющая хвостовика задней стенки. Боковые стенки ковша изготовлены из стального листа, усиленного балками жесткости. В боковых стенках ковша имеются проушины и кронштейны для крепления гидроцилиндров управления заслонкой, для рычага заслонки, а также имеется опора для крепления упряжного шарнира и гнезда для крепления оси заднего колеса. Задняя стенка ковша представляет собой подвижный щит и по бокам имеет направляющие ролики. Однако эти ролики не удерживают заднюю стенку от опрокидывания при выгрузке грунта. Стенку удерживает и центрирует хвостовик. Заслонка может быть плавающей и управляемой с помощью гидроцилиндров.

Передняя рама скрепера выполнена  в виде арки и в своей конструкции  имеет шкворень для соединения с тягачом, арку, рычаги и упряжной шарнир. Ковш прицепного скрепера с канатным управлением имеет несколько другую конструкцию. Отличие состоит в том, что сам ковш является одновременно задней рамой скрепера и состоит из двух боковых стенок и днища ковша, служащего одновременно задней стенкой.

На рисунке 4 представлены схемы разгрузки ковша скрепера. При свободной разгрузке, а она применяется в ковшах небольшой емкости, ковш опрокидывается и грунт высыпается под действием собственного веса (рис. 4 а, б).

Рисунок 5 – Схемы разгрузки ковша скрепера

 

а — свободная разгрузка  вперед; б — свободная разгрузка  назад; в — принудительная разгрузка; г — полупринудительная разгрузка  через нож;

д — щелевая разгрузка; 1 — передняя заслонка; 2 — ковш; 3—  нож; 4 — задняя заслонка; 5 — задняя стенка; 6 — днище; 7 — заслонка

Скреперные ковши с полупринудительной разгрузкой (рис. 4, г) имеют неподвижные боковые стенки, а разгрузка выполняется при повороте днища и задней стенки вокруг оси. Грунт под собственным весом и напором задней стенки высыпается из ковша.

Способ принудительной разгрузки  с помощью задней стенки, приводимой в движение гидроцилиндрами, является прогрессивным, так как полностью  очищает ковш от грунта (рис. 4, в). Щелевая разгрузка (рис. 4, д) менее прогрессивна и не нашла широкого применения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Технологические схемы  проведения работ.

 

          В зависимости от расположения забоев и мест отсыпки грунта движение скреперов может быть организовано по различным схемам. Перед тем как приступить к работе, машинист скрепера совместно с бригадиром или прорабом участка должен ознакомиться с рельефом местности, состоянием и особенностью грунтов, объемами предстоящих работ, а также с технической документацией о возможном наличии подземных коммуникаций (кабелей, трубопроводов и др.). Все это необходимо, чтобы наилучшим образом использовать имеющиеся уклоны местности и выбрать наиболее производительные и экономичные способы работы в данных условиях.

         Рациональную схему движения предусматривают в проектах производства работ, исходя из следующих требований:

- путь движения при наполнении и разгрузке ковша должен быть прямолинейным, а путь транспортирования — кратчайшим;

- забой должен быть такой длины, чтобы ковш скрепера загружался полностью и был рассчитан на движение скрепера с бульдозером-толкачом;

-  длина фронта разгрузки должна быть достаточной для полной выгрузки ковша;

- уклон пути на въездах и съездах должен соответствовать тяговой силе скрепера и обеспечивать безопасность движения.

         Наиболее распространены такие схемы движения: эллиптическая, «восьмеркой», спиралью, зигзагообразная, поперечно-челночная и продольно-челночная.

         Эллиптическая схема — наиболее проста и целесообразна при возведении насыпей, разработке выемок линейно – протяжных сооружений (каналов, дорожного полотна) с разницей в высоте отметок не более 2 м, когда не требуется устройство въездов и съездов, или продольном перемещении грунта из выемки в насыпь. Применяют эту схему движения при планировке промышленных площадок и поливных площадей. Путь скрепера представляет собой замкнутую кривую по форме эллипса. Во избежание одностороннего изнашивания ходовой части скрепера рекомендуется периодически, через 1,5...2 хода, изменять направление движения на обратное.

          Схему (восьмеркой) применяют при возведении насыпи высотой до 6 м из грунтов боковых односторонних резервов, при разработке выемки глубиной до 5...6 м с укладкой грунта в кавальер, а также на планировочных работах. Грунт набирают в двух забоях попеременно. Загрузив ковш в первом забое, скрепер поворачивают в сторону насыпи и разгружают. Порожний скрепер уходит в другой забой того же резерва, набирает грунт и перемещает его на вторую захватку насыпи, выполняя за один проход два цикла. Таким образом, за один цикл скрепер поворачивается не на полный оборот, а только примерно на 180°, что позволяет повысить производительность на 3...5%. Кроме того, чередование поворотов скрепера в разные направления предотвращает одностороннее изнашивание ходовой части.

          Спиральная схема — это разновидность эллиптической. Применяют ее при возведении широких насыпей или выемок с разницей в высоте отметок до 2,5 м без устройства въездов и съездов.

          Продольно-челночная схема целесообразна при возведении насыпей высотой до 6 м с заложением откосов не круче 1 : 2 из двусторонних резервов. Путь холостого хода скрепера сокращается, и достигается хорошая укатка насыпи.

 

Рисунок 6 – Схемы движения скреперов:

 

а — эллиптическая, б  — «восьмеркой», в — спиральная, г — продольно-челночная, д — поперечно-челночная, е — зигзагообразная.

 

          Поперечно-челночную схему применяют в основном при сооружении каналов глубиной до 1,5 м с перемещением грунта в кавальеры и при возведении насыпей высотой менее 1,5 м. Ширина сооружения должна быть не менее длины пути набора с учетом длины скрепера с бульдозером-толкачом, так как грунт в этом случае набирают перпендикулярно оси земляного сооружения. Число поворотов скрепера и длина пути по сравнению с этими параметрами в эллиптической схеме сокращаются, что позволяет повысить производительность на 20...25%.

         Зигзагообразную схему используют при возведении насыпей высотой до 6 м большой протяженности (более 200 м). Скрепер совершает переходы из резерва в насыпь и обратно, чередуя набор и выгрузку грунта. В конце рабочего участка скрепер разворачивается и перемещается обратно, также чередуя загрузку и выгрузку ковша.

        Число поворотов и дальность транспортирования грунта уменьшаются, вследствие чего производительность скрепера может повыситься до 15% по сравнению с производительностью при эллиптической схеме.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Расчет производительности скрепера.

Производительность – величина действия устройства, то есть отношение количества произведённой работы (выпущенного продукта) ко времени их выполнения (выпуска), объём продукции (работы), производимой в единицу времени данным оборудованием в соответствии с его конструктивными особенностями, технической характеристикой.

Производительность скрепера (м³/ч)  определяется по формуле, общей для всех машин цикличного действия

где:   q - геометрическая емкость ковша скрепера в м³;  
 n  -  число циклов скрепера в единицу времени

Каждая операция рабочего цикла протекает на определенном участке пути при соответствующей  скорости движения скрепера. Таким образом, продолжительность цикла

Продолжительность каждой из составляющих цикла определяют следующим образом:   

                                           

где:  L_н, L_г.х, L_в, L_х.х - длины путей (м) при наборе грунта, груженого скрепера, при разгрузке и порожнего скрепера; 

V_н, V_г.х, V_в, V_х.х - соответствующие элементам цикла скорости движения тягача при наборе, выгрузке, груженном и порожнем ходе, выбираемые в соответствии с тяговыми сопротивлениями на различных участках пути движения скрепера в м/сек; 

t_п - время на переключение передачи, принимаемое равным 5 - 6 сек; 

t_пов - время на один поворот, принимается равным 15 - 20 сек.

K_н  - коэффициент   наполнения ковша (таблица 2)

Таблица 2 – Коэффициенты наполнения ковшей скреперов

Грунт	Кн
	Без толкача	С толкачом
Сухой рыхлый песок	0,5…0,7	0,8…1,0
Супесь и средний суглинок	0,8…0,95	1,0…1,2
Тяжелый суглинок и глина	0,65…0,75	0,9…1,2

K_в  - коэффициент использования рабочего времени машины, представляющий собой отношение времени чистой работы ко всему затраченному. Принимается равным 0,85 - 0,9;  
K_р - коэффициент разрыхления грунта, зависящий от вида грунта и его состояния;

Таблица 3 – Коэффициенты разрыхления основных грунтов

Грунт	Коэффициент разрыхления, Kр
	первоначальный	остаточный
Песок и супесь без примеси Мелкий и средний  гравий, растительный грунт с примесями, лесс нормальной влажности, песок с  примесями щебня и гравия, легкий и лессовидный суглинок, супесь с  примесью гравия и щебня Торф Глина мягкая, жирная; лесс сухой; суглинок тяжелый Галька крупная; глина  ломовая, мореная, сланцевая; суглинок с примесью щебня и гравия, суглинок тяжелый с примесью щебня и гравий	1,08…1,17 1,14…1,28    1,20…1,30 1,24…1,30    1,26...1,32    1,45...1,50	1,01…1,025 1,015…1,05    1,03…1,04 1,04…1,07    !.06...1,09    1,20...1,30

Анализ величин, входящих в состав формулы производительности скрепера и выражения для продолжительности  рабочего цикла, показывает значительное влияние эксплуатационных факторов на производительность машины и ее использование. И действительно, производительность скрепера в основном зависит от емкости ковша, коэффициента его наполнения, скоростей движения на всех этапах его работы и от степени использования рабочегорвремени.  
 Наиболее продолжительными элементами рабочего цикла, является время движения груженого и порожнего скрепера; при значительном расстоянии перевозки грунтов это время составляет до 85 - 90% общей продолжительности цикла. Поэтому задача создания, высокопроизводительных скреперов является прежде всего задачей освоения в серийном производстве базовых машин (тракторов, тягачей) с высокими тяговыми и скоростными показателями. 
Груженый и холостой ход скрепера необходимо выполнять на высшей передаче трактора (тягача). Наполнение ковша скрепера (копание) производится при скорости движения на первой передаче трактора (тягача). Скорость движения груженого скрепера на ровном участке принимается в пределах 0,55 - 0,75 скорости на высшей передаче, а при движении на подъем - на первой передаче. Скорость движения порожнего скрепера принимается в пределах 0,75 - 0,85 скорости на высшей передаче, а при движении на подъем - на второй передаче.

Набор грунта скреперами можно вести только на прямолинейных участках длиной, достаточной  для размещения длины пути, набора и скреперного агрегата (Рис.9.1, г). К моменту начала набора тягач и часть скрепера будут находиться уже на полосе набора грунта. После окончания набора тягач и часть скрепера выйдут за пределы участка, на котором срезался грунт. В связи с этим минимальная длина прямолинейного участка пути для набора грунта должна быть не менее

где:    l_н - длина пути набора, грунта;   
 l_ск, l_т -  длина скрепера и тягача.                               
 Длину путей набора и выгрузки можно вычислить по формулам, выводимым из условия равенства объемов срезанного грунта и грунта, находящегося в ковше. 
 Длина пути (м) набора грунта (копания) определяется по формуле:

 

 
длина (м) пути выгрузки грунта

 

где: q - геометрическая вместимость  ковша, м³; 

b_н - ширина полосы захвата грунта ножами скрепера (ширина ковша), м; 

h - средняя толщина стружки грунта за время набора, м ); 

h_сл - средняя толщина слоя отсыпки грунта в насыпь, м;