Механизированная разработка грунта

Грейдеры представляют собой самоходные планировочно-профилировочные машины, основным рабочим органом которых служит полноповоротный грейдерный отвал с ножами, установленный под углом к продольной оси грейдера и размещенный между передним и задним мостами пневмоколесного ходового оборудования. При движении грейдера ножи срезают грунт, и отвал сдвигает его в сторону.

Грейдеры применяют для планировочных и профилировочных работ при строительстве дорог, для сооружения невысоких насыпей и профильных выемок, отрывки дорожного корыта и распределения в нем каменных материалов, зачистки дна котлованов, планировки территорий, засыпки траншей, рвов, канав и ям, а также для очистки дорог, строительных площадок, городских магистралей и площадей от снега в зимнее время. Автогрейдеры используют на грунтах I-IV категорий. Процесс работы грейдера состоит из последовательных проходов, при которых осуществляется резание грунта, его перемещение, разравнивание и планировка поверхности сооружения.

Грейдеры классифицируют по мощности установленного двигателя, конструкции рабочего органа, колесной схеме и типу трансмиссии.

По мощности двигателя грейдеры разделяют на классы: класс 100 - мощность двигателя 45...75 кВт, класс 140 - мощность 80...110 кВт; класс 160 - мощность 120...140 кВт; класс 180 - мощность 145... 160 кВт; класс 250 - мощность 170...220 кВт.

Грейдеры класса 100 относят к легкому типу, классов 140 и 160 - к среднему типу, класса 180 - к полутяжелому типу, класса 250 - к тяжелому типу.

По конструкции рабочего органа различают грейдеры с неполноповоротным в плане грейдерным отвалом (угол поворота отвала в плане составляет ± 32°...45° относительно продольной оси машины) и грейдеры с полноповоротным грейдерным отвалом, угол поворота которого в плане не ограничен.

Кроме основного рабочего органа грейдеры могут быть оснащены дополнительны-и сменными рабочими органами - бульдозерным отвалом для разравнивания грунта, засыпки траншей, распределения строительных материалов, удлинителем грейдерного отвала для увеличения ширины захвата, откосниками (укрепляемыми на отвале) для планирования откосов насыпей (выемок) и очистки канав, кирковщиком для взламывания дорожных покрытий и рыхления плотных грунтов. Бульдозерные отвалы навешиваются спереди машины. Кирковщики могут навешиваться как спереди, так и сзади машины, а также непосредственно на грейдерный отвал. Управление бульдозерным отвалом и кирковщиком осуществляется гидроцилиндрами двойного действия.

Большинство современных моделей грейдеров имеют шарнирно-сочлененную раму, которая состоит из передней и задней полурам, соединенных с помощью вертикального шарнира, расположенного вблизи оси балансирной тележки. Шарнирно-сочлененная рама обеспечивает хорошую маневренность грейдера при транспортных операциях. При небольших углах складывания (до ± 25°) шарнирно-сочлененная рама позволяет в 1,5...2 раза уменьшить радиус поворота машины (рис. 12б) и смещать колею передних колес автогрейдера относительно колес балансирной тележки (рис. 12в) до 2 м (движение «крабом») для повышения устойчивости машины при формировании откосов дорожного полотна.

 

 

Рисунок 12. Схема движения автогрейдера с шарнирносочлененной рамой: а - прямолинейное; б - с поворотом управляемых колес и рамы в одну сто-рону; в - с поворотом управляемых колес и рамы в разные стороны (движе-ние «крабом»).

 

 

 

   Колесная схема грейдеров определяется формулой А х Б х В, где А - число осей с управляемыми колесами; Б - число осей с ведущими колесами и В - общее число осей. 

По колесной схеме различают грейдеры легкого и среднего типов 1x2x3 и автогрейдеры тяжелого типа 1x3x3.

По типу трансмиссии различают грейдеры с механической и гидромеханической трансмиссиями. Гидромеханическая трансмиссия обеспечивает автоматическое и плавное изменения скорости движения грейдера, механическая - ступенчатое. Бортовые передачи бывают двух типов - в виде бортовых редукторов (у легких и средних грейдеров) и раздельных ведущих мостов (у тяжелых грейдеров).

Все узлы и агрегаты грейдера класса 140 (рис. 13а), в том числе двигатель 3 с трансмиссией, кабина водителя 4, основное и дополнительное рабочее оборудование автогрейдера, смонтированы на основной раме 8 коробчатого сечения, которая одним концом опирается на передний мост с управляемыми пневмоколесами 11, а другим - на задний четырехколесный мост 15 с продольно-балансирной подвеской парных колес 16. Передние колеса автогрейдера можно устанавливать с боковым наклоном в обе стороны для повышения устойчивости движения машины при работе на уклонах (рис. 13в) и уменьшения радиуса поворота.

У автогрейдеров всех классов угол бокового наклона колес составляет ± 20°.

 

 

 

 

 

Рисунок 13. Авто-грейдер класса 140: а - общий вид; б - схема поворота отвала в плане; в - схема бокового наклона колес; г - схема бокового выноса отвала.

 

 

 

 

 

 

 

 

Основное рабочее оборудование грейдера состоит из тяговой рамы 7, поворотного круга 12 и отвала 13 со сменными двухлезвийными ножами. Полноповоротный в плане отвал обеспечивает работу грейдера при прямом и обратном ходах машины. Поворот отвала в плане осуществляется гидромотором через редуктор. Передняя часть тяговой рамы шарнирно соединена с рамой машины, а задняя часть подвешена на двух гидроцилиндрах 6, с помощью которых грейдерный отвал устанавливают в различные положения: транспортное (поднятое) и рабочее (опущенное). В рабочем положении отвал внедряется в грунт ножами и при движении срезает слой грунта и перемещает его в направлении, определяемом установкой отвала в плане под углом к продольной оси машины (рис. 13б).

Угол резания отвала в зависимости от категории грунта регулируется гидроцилиндром 14. Вынос тяговой рамы в обе стороны от продольной оси машины обеспечивается гидроцилиндром 5. Дополнительное рабочее оборудование автогрейдера включает удлинитель отвала, кирковщик 7, управляемый гидроцилиндром 2, и бульдозерный отвал 10, управляемый гидроцилиндром 9.

 

 

 

 

 

 

Гидравлическая система управления рабочим оборудованием грейдеров обеспечивает подъем-опускание тяговой рамы вместе с поворотным кругом и отвалом, поворот отвала вместе с поворотным кругом в плане на 360°, боковой вынос отвала в обе стороны от продольной оси машины (рис. 13б), установку отвала под углом β в вертикальной плоскости, боковой вынос отвала для планировки откосов под углом (рис. 13г), а также совмещение различных установок отвала.

Отдельные грейдеры могут оснащаться автоматической системой управления отвалом типа «Профиль», предназначенной для автоматической стабилизации отвала в поперечном и продольном направлениях, что позволяет существенно повысить производительность машины и точность обработки поверхности.

При возведении насыпи из разрабатываемого резерва (рис.14) наклонный нож сдвигает срезанный грунт в сторону насыпи. При следующей проходке грейдера этот грунт перемещается еще дальше в том же направлении. Поэтому целесообразно работать одновременно двумя грейдерами, из которых один срезает, а другой перемещает срезанный грунт. Наиболее эффективно использовать автогрейдеры при длине проходки 400...500 м. Плотные грунты до разработки грейдером следует разрыхлять тракторным рыхлителем или плугом. Помимо разработки грунта и его перемещения на небольшие расстояния грейдером можно разравнивать и начисто планировать грунт. При выполнении различных операций углы наклонов ножа грейдера изменяются в следующих пределах: угол захвата 30...70°, угол резания 35...60°, наклона —2...10°.

 

 

 

Рисунок 14. Схема разработки резерва автогрейдером: - угол захвата; - угол резания;

- угол наклона.

 

 

 

 

Для обеспечения оптимального режима работы землеройно-транспортных машин созданы системы автоматического регулирования скорости их движения в зависимости от сопротивления резанию и плотности разрабатываемого грунта. Для автогрейдеров, используемых преимущественно на планировочных работах, применяют устройства, автоматически контролирующие заглубление в грунт.