Автогрейдер среднего класса

Технологический процесс  производства земляных работ автогрейдерами состоит из перемещения и разравнивания  грунта.

Наиболее ответственной  операцией, определяющей правильность выполнения последующих работ, является проходка первой борозды, поэтому трасса первой борозды должна быть четко  отмечена вешками.

 

 

1 — грейдер; 2 — бульдозер; 3 — погрузчик; 4 — скрепер

 

Рисунок 6 - Зависимость производительности от дальности транспортировки (а), характера грунта (б).

 

При проходке первой борозды  рабочий конец отвала автогрейдера устанавливают на расстоянии 15…20 см от линии вех, намечающих трассу борозды. Чтобы сохранить правильное направление  движения, заднее колесо автогрейдера должно перемещаться по дну борозды.

Перед началом работ по разработке карьеров или резервов автогрейдерами снимают растительный слой грунта и  укладывают его в отдельный кавальер для последующей разработки при  рекультивации отведенных земель под  строительство сооружений.

При возведении насыпей из боковых резервов автогрейдеры совершают  круговое движение. Отсыпку насыпи могут производить один или несколько  грейдеров. Если работу делает один автогрейдер, то он, совершая круговые движения, выполняет все технологические операции: срезку слоя грунта, перемещение и разравнивание грунта. Такая схема производства работ нерациональна, так как для выполнения каждой технологической операции необходимо изменять установку отвала.

 

 

1 — срезка грунта; 2 —  перемещение грунта; 3 — ось земляного  полотна

 

Рисунок 7 - Последовательная схема работы автогрейдера

 

Это увеличивает простои  автогрейдера, снижая его производительность. Повышение производительности и  сокращение сроков возведения насыпи достигается при работе двух или  трех автогрейдеров. Каждый автогрейдер  используют для выполнения одной  определенной операции.

Работу двух автогрейдеров  осуществляют по следующей схеме (рис. 7). Автогрейдер среднего типа выполняет только срезку грунта. Он совершает движение по эллипсу, перемещаясь из одного резерва в другой. Вслед за ним по такой же эллиптической кривой движется менее мощный автогрейдер, выполняющий перемещение грунта в тело насыпи. В связи с тем, что на срезку грунта затрачивается больше времени, второй автогрейдер будет иметь вынужденные перерывы в работе. Для сокращения этих перерывов целесообразно периодически использовать второй автогрейдер для разравнивания грунта в насыпи.

Схема возведения насыпи двумя  автогрейдерами применима в том  случае, если ширина насыпи и резервов позволяет отсыпать грунт в тело насыпи двумя проходками. Для отсыпки  более широких насыпей используют три-четыре машины, причем срезку грунта производят автогрейдером среднего типа. В зависимости от направления движения автогрейдера срезку грунта осуществляют правой или левой стороной ножа. При этом отвал на автогрейдере должен быть установлен с максимальным углом захвата срезки, равным 40…45°, и углом наклона 13°. Автогрейдеры легкого типа, передвигаясь вслед за первым грейдером, перемещают срезанный грунт в тело насыпи.

 

Рисунок 8 - Рекомендуемые углы установки ножа в зависимости от выполняемой операции, град

 

Отвалы автогрейдеров, занятых  только перемещением грунта, устанавливают  с углом наклона на 3…50 и углом срезки 45…50°.

Автогрейдеры осуществляют возведение насыпи послойно: после  отсыпки первого слоя грунта таким  же порядком отсыпают второй и последующие  слои, постепенно наращивая высоту насыпи. Наиболее эффективно автогрейдеры работают при возведении насыпей  высотой до 0,5… 0,6 м, однако их можно  использовать также и для возведения насыпей до 1 м.

Если проектом производства работ не предусматривается послойное  уплотнение грунта з насыпи, то валики грунта укладывают вплотную друг к  другу (вприжим). Если же возведение насыпи осуществляется с послойным уплотнением грунта, то валики укладывают вразбежку с последующим разравниванием их.

Валики грунта укладывают, начиная от бровки к оси насыпи. Первый валик перемещают через второй, третий — через два предыдущих и так далее. При этом осуществляется частичное разравнивание каждого  валика. Толщина отсыпанного слоя достигает 20…30 см. Отсыпку второго  слоя осуществляют укладкой валиков  грунта на некотором расстоянии друг от друга. Укладку валиков ведут  от оси насыпи к бровкам. Несколько  последних валиков укладывают вплотную к ранее уложенным. После разравнивания и уплотнения валиков грунта второго слоя общая высота насыпи достигает 0,6…0,75 м.

Разравнивание грунта в насыпи осуществляется продольными круговыми  проходками автогрейдеров. Для этого  насыпь делят на участки. Разравнивание  грунта на каждом участке ведут от бровок к середине насыпи. При этом каждая последующая проходка перекрывает  предыдущую на 0,3 м. Для разравнивания грунта в насыпи отвалы автогрейдеров устанавливают с углом захвата 60…90° и углом резания до 50°. Для увеличения ширины проходок на отвалы автогрейдеров устанавливают удлинители.

В соответствии с требованиями технических условий дно резерва, земляное полотно, откосы насыпи и резервов должны быть спланированы и иметь  поперечный и продольный уклон.

Зачистку и планировку откосов земляной насыпи и резерва  производят в технологической последовательности. После окончания разработки грунта в резерве и отсыпки насыпи автогрейдеры производят срезку откосов  и грубую планировку их. Окончательную  зачистку откосов резерва или  насыпи до проектного профиля осуществляют автогрейдером, отвал которого оборудован откосопланировщиком.

Автогрейдер перемещается продольными  проходками параллельно оси насыпи или резерва. На планировочных работах  угол захвата отвала грейдера должен быть равен 60…65°, а угол разработки 35°. Снимаемый в процессе планировки грунт разравнивают по дну резерва.

Если откосы насыпи имеют крутизну 1:3 и более, планировку их выполняют за две - три проходки. Первой проходкой планируют верхнюю часть откоса. При этом автогрейдер перемещается вдоль бровки насыпи. Затем автогрейдер проходкой в обратном направлении планирует нижнюю часть откоса. Расстояние между осями проходок выбирают с таким расчетом, чтобы последующая проходка перекрывала предыдущую на 20…30 см.

Планировку откосов насыпей  высотой 2…3 м осуществляют двумя  автогрейдерами. На отвал одного из автогрейдеров устанавливают откосопланировщик. Этот автогрейдер перемещается по верху насыпи и планирует верхнюю часть откоса. Второй автогрейдер перемещается вдоль основания насыпи и вынесенным в сторону отвалом планирует нижнюю часть откоса. Углы наклона откосопланировщика у первого автогрейдера и отвала у второго должны соответствовать углу заложения откоса.

В дорожном строительстве  на насыпи устраивают корыто для размещения в нем материалов дорожного основания  и покрытия.

Работу по устройству корыта автогрейдерами выполняют круговыми  двусторонними проходками. Первой проходкой  грейдер срезает грунт в средней  части насыпи на глубину 12… 15 см ниже отметки дна корыта и на ширину 1,8 м. Второй проходкой автогрейдер  перемещает образовавшийся при первой проходке валик грунта на обочину  дороги. При третьей проходке автогрейдер  снова срезает грунт толщиной 9… 11 см, четвертой проходкой перемещает срезанный грунт на обочину и  разравнивает его. Пятой проходкой  производят незначительное зарезание грунта задним концом отвала. Для этого отвал устанавливают с углом захвата 40…45° и углом наклона 6°. Срезанный грунт укладывают на обочину вприжим, уплотняя его в местах перехода в корыто.

Проходка при устройстве корыта является самой ответственной. Для повышения точности выполнения ее производят специальную разбивку бортов корыта, устанавливая вешки  через каждые 15…20 м. Последующими проходками автогрейдера производят профилирование дна корыта, планировку корыта и обочины.

Планировку корыта осуществляют за 8… 10 проходок автогрейдера, начиная  от краев к середине. Планировку каждой обочины производят за две  проходки. При этом автогрейдер должен перемещаться так, чтобы одно колесо постоянно находилось на обочине, а  второе — на спланированном участке  корыта (рис. 9). Для выполнения планировочных работ отвал автогрейдера устанавливают с углом захвата 50…70° и выдвигают в-сторону так, чтобы срезать и удалить с обочины верхний слой грунта на всю ширину обочины. По окончании планировочных работ производят укатку корыта и обочин легким моторным катком за три-четыре проходки по одному месту, а дно резерва покрывают слоем растительного грунта, т.е. производят рекультивацию резерва.

Если дорожная одежда должна быть уложена немедленно после возведения насыпи, то корыто устраивают в процессе производства работ при возведении насыпи.

 

 

Рисунок 9 - Планировка обочины дороги автогрейдерами

 

При возведении насыпи высотой  до 0,3 м корыто образуют, отсыпая  обочины дороги одновременно с насыпью  с последующим профилированием  дна корыта и обочин. Для этого  отвал автогрейдера устанавливают  под углом наклона, соответствующим  проектному поперечному уклону дна  корыта. Срезанный грунт перемещают к оси насыпи и разравнивают его  до придания корыту заданного профиля.

При возведении насыпи высотой 0,3…0,8 м с одновременным устройством  корыта работы ведут в следующем  порядке. После отсыпки и уплотнения первого слоя насыпи отсыпку второго  слоя грунта ведут от оси насыпи к ее откосам. При этом по всей ширине корыта валики грунта укладывают вполуприжим, а по ширине обочин — вприжим.

В результате такой укладки  валиков высота насыпи по ширине корыта будет меньше высоты ее по ширине обочин. После окончания отсыпки второго  слоя производят его уплотнение, а  затем профилирование дна корыта, планировку корыта и обочин.

При возведении насыпи высотой  до 0,3 м вдоль насыпи делают кюветы, грунт из которых перемещают в  насыпь. Работы по устройству кюветов  чаще выполняют грейдерами на гибкой сцепке с трактором.

До начала работ по устройству кюветов разбивают ось кювета и его границы и через каждые 15…20 м устанавливают вешки по бровкам полевого и внутреннего  откосов. Отвал автогрейдера устанавливают  так, чтобы режущий конец его  шел по следу обода переднего  колеса. В процессе работы трактор-тягач  должен передвигаться параллельно  оси кювета со стороны полотна  дороги, а автогрейдер — по кювету так, чтобы один конец ножа зарезал  грунт у полевого откоса кювета, а второй конец ножа шел по бровке внутреннего откоса.

 

 

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ МАШИНЫ

Производительность автогрейдеров, в зависимости от вида выполняемых работ (разработка грунта или планировка поверхности), выражают в м³ или м². На производительность автогрейдеров наиболее существенно влияют: физические свойства грунта (механический состав, плотность, влажность), дальность перемещения, уклоны местности, геометрические размеры и форма отвала.

 

Методика расчета:

Условие движения автогрейдера без буксования записывается,

 

T_сц.а. ≥ ∑W_i

 

где  Т_сц.а - сила тяги автогрейдера по сцеплению, Н;

        Т_т – тяговые усилия развиваемое двигателем автогрейдера, Н;

       ∑W_i - сумма сил сопротивлений, возникающих при резании и перемещении грунта, Н.

 

      Сила тяги  по сцеплению определяется по  формуле:

 

T_сц.а = G_сц.а·φ_сц… Н.

 

где G_сц.а - сцепной вес автогрейдера, Н

       φ_сц – коэффициент сцепления ходового оборудования с грунтом.

       Сцепной  вес автогрейдера определяется  по формуле:

 

G_сц.а = ξ·М_а·g ,Н.

 

где ξ - коэффициент зависящий от колёсной формулы, для колёсных   формул 1*3*3, 3*3*3 и 2*2*2 - ξ = 1,0, а для 1*2*3 и 1*2*2- ξ = 0,75.

     М_а - масса автогрейдера, кг.;

      g - ускорение  свободного падения, g = 9,8 м/с²

Коэффициент сцепления колёс  с грунтом принимается в зависимости  от типа грунта, φ_сц = (0,4 ÷ 0,8). Для плотных грунтов большее значение, для мягких грунтов меньшее.

 

    Таблица1 - Характеристика автогрейдеров среднего типа

 

Тип автогрейдера Параметр	Средний
Масса автогрейдера, т	10 ÷ 15
Мощность двигателя, кВт	70 ÷ 100
Рабочая скорость движения, км/ч	3,2 ÷ 39

 

А) в процессе работы автогрейдера основным поворотным отвалом возникают  следующие силы сопротивления

                            

               Рисунок 10 - Расчётная схема при работе поворотным отвалом

 

∑W_i = W₁ + W₂ + W₃ + W₄ + W₅ +W₆ ,