Рис. 56. Конструктивная схема автогрейдера:
1 — двигатель; 2 — рычаги управления; 3— коробка управления: 4 —редуктор подъема отвала; 5 — механизм поворота отвала; 6 — редуктор подъема кирковщика; 7 — редуктор рулевого механизма; 8— кирковщик; 9 — тяговая рама; 10 — поворотный круг; 11 — отвал; 12 — балансир

Обеспечивается также его вынос в стороны. Изменение положения отвала в горизонтальной плоскости осуществляется вращением поворотного круга вокруг его вертикальной оси, а в вертикальной плоскости — подъемом или опусканием правого или левого краев тяговой рамы. Для выноса отвала в стороны тяговая рама, к которой подвешен поворотный круг, специальным механизмом поворачивается в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси крепления передней ее точки. Передние колеса автогрейдера могут наклоняться относительно передней оси, что облегчает работу машины на косогорах. Задние мосты автогрейдера подвешены к основной раме посредством опорных балансиров и реактивных штанг. Передний мост подвешен к раме посредством шкворня. Наличие последнего и балансиров позволяет автогрейдеру приспосабливаться к неровностям пути при его движении. Скорость движения машины может изменяться от 2—3 до 40—50 км/ч.

Основным видом работ, для которых предназначен автогрейдер, является профилирование земляного полотна. При этом земляное полотно возводится из грунта, вынутого из боковых кюветов. Такое профилирование осуществляется последовательными проходами автогрейдера по каждой стороне дороги. Рабочий процесс машины состоит из вырезания грунта из кювета и перемещения его к оси дороги. Эти рабочие операции ведутся при различной установке во время следующих друг за другом проходов машины.

При зарезании угол установки ножа в плане (угол захвата <р — см. рис. 5) зависит от трудности разработки грунта. Обычно ф = 30-60°. Отвал наклоняется в вертикальной плоскости таким образом, чтобы тот край ножа, которым производится зарезание грунта, был ниже. Это обеспечивает подъем вырезанного грунта из кювета. При перемещении грунта угол ср увеличивается, что способствует передвижению грунта к оси дороги на большее расстояние. Для повышения этого расстояния отвалы снабжаются сменными удлинителями. Для планировки внешних откосов кюветов машины снабжаются специальными откосниками, прибалчиваемыми к отвалам. Иногда автогрейдеры снабжаются сменным навесным оборудованием, после установки которого машина может работать как грейдер-элеватор и снегоочиститель, бульдозер, многоножевойсме-ситель, роторный снегоочиститель и т. п. Некоторые виды этого оборудования (бульдозер и снегоочиститель) могут быть установлены дополнительно, т. е. без снятия отвала. Остальные виды монтируются взамен отвала.

Автогрейдеры классифицируют по их весу и мощности двигателя. Классификация по весу в большей степени характеризует эксплуатационные качества этих машин, так как между весом и сцепным весом существует определенная связь, а сцепной вес определяет тяговые возможности автогрейдеров.

Легкие автогрейдеры применяются для содержания дорог и их текущего ремонта; средние машины применяются при ремонте и строительстве дорог при грунтах до III категории включительно. Тяжелые типы автогрейдеров предназначены для больших объемов работ и могут работать в тяжелых грунтовых условиях. Наибольшее распространение получают тяжелые автогрейдеры.

Характерным параметром автогрейдеров является длина отвала, которая характеризует эксплуатационные возможности машины и, в частности, эффективность использования ее на профилированных работах. У современных автогрейдеров длина отвала без удлинителя обычно находится в пределах 3000—4300 мм.

По системе управления автогрейдеры разделяют на механические, гидравлические, комбинираванные (механико-гидравлические, пневмо-электрические и т. п.).
Наибольшее распространение получили машины с гидравлической системой управления.

Автогрейдеры могут быть с двумя или тремя колесными осями. Ходовым оборудованием, как правило, служит пневмоколесный ход. Для повышения проходимости некоторые автогрейдеры снабжаются централизованным регулированием давления воздуха в шинах. При слабых или очень рыхлых грунтах давление воздуха в шинах снижается, а при движении по твердому дорожному покрытию, во избежание большого износа шин, — повышается. Отдельные модели машин имеют комбинированное ходовое оборудование, при котором ведущие оси снабжаются легкой гусеничной лентой.

Так, например, колесная формула трехосного автогрейдера, имеющего одну переднюю управляемую ось и две задних ведущих оси, будет 1×2x3. Эти автогрейдеры обладают более или менее постоянным сцепным весом и хорошей устойчивостью и потому получили наибольшее распространение. Часто также применяются автогрейдеры с колесной формулой 2×2x2, которые имеют высокую маневренность и просты по конструкции. Этот тип автогрейдера обладает наибольшим относительным сцепным весом, так как он равен весу машины.

В качестве двигателя на автогрейдер устанавливаются обычно тракторные двигатели внутреннего сгорания. Силовая передача включает в себя многоступенчатую коробку перемены передач, раздаточную коробку и демультипликатор. Этими агрегатами обеспечивается несколько рабочих и транспортных скоростей. Имеются автогрейдеры с гидромеханическими трансмиссиями и в том числе машины с гидродвигателями, вмонтированными в ведущие колеса.
Основные рамы автогрейдеров в настоящее время выполняют преимущественно в виде однобалочной сварной конструкции с расположением балки на продольной оси машины. Это дает возможность повысить углы установки отвала ножа в вертикальной плоскости и облегчает его вынос в стороны. Иногда, в случае трехосной конструкции, рама выполняется шарнирной. Шарнир располагается между первой и второй осью — вблизи последней, и позволяет получать «изломы» рамы в горизонтальной плоскости на угол до 15°. При таком изломе передние колеса сдвигаются относительно задних, что повышает маневренность и устойчивость машины в горизонтальной плоскости. Шарнир позволяет также отделять переднюю часть машины от задней и использовать последнюю в качестве тягача.

Задние мосты автогрейдера устраиваются как без дифференциала, так и с дифференциалом, допускающим его блокирование. Последняя конструкция предпочтительнее, так как снижает буксование машины при прохождении криволинейных участков пути, что особенно важно при ее транспортных перемещениях.

Типажем предусмотрено наличие 5 классов автогрейдеров (табл. 9), для которых рекомендовано гидравлическое управление рабочими органами. Самый тяжелый тип автогрейдера имеет колесную формулу 3×3x3.

Основные параметры автогрейдера. Кроме главного параметра — общего веса машины G к числу основных параметров относится сцепной вес йсц, мощность двигателя N, сила тяги Т, колесная схема, рабочие v и транспортные vT скорости движения, а также то максимальное давление Р 2, которое межет оказать нож на грунт при передаче на него части веса машины.

Рис. 57. Схема отвала автогрейдера

Угол захвата устанавливается в зависимости от выполняемой операции и обычно составляет 30—45° при вырезании грунта, 60—75° — при перемещении грунта в сторону и 90° — при планировочных работах. Чем тяжелее грунт, тем меньше должен быть угол захвата при вырезании.

Рис. 58. Геометрические параметры автогрейдера

Если рассчитанная таким образом скорость оказывается недостаточной, что бывает весьма редко, то тогда по заданной максимальной транспортной скорости vmax, пользуясь выражением (11.53), находят необходимую мощность двигателя Nд, которую в дальнейшем и принимают.

К основным параметрам отвала относится его длина L и высота В. Длина отвала должна позволять вырезать из кювета стружку грунта и перемещать ее в сторону на такое расстояние, при котором станет невозможным самопроизвольное ссыпание грунта назад в кювет. Высота отвала должна обеспечивать возможность формирования валика грунта и перемещения его перед отвалом.

Многолетней практикой применения автогрейдеров, а до них — грейдеров выработаны такие параметры отвалов, которые обеспечивают выполнение этих условий.

Поэтому в настоящее время имеет место тенденция к переходу на строительство тяжелых и особо тяжелых машин. Применение гидравлического управления позволяет передавать на отвал значительную часть веса машины, что способствует заглублению отвала в грунт. При проектировании механизмов управления в настоящее время стремятся к повышению скоростей подъема и поворота отвала и выноса его в сторону, что в конечном счете также ведет к повышению производительности этих машин. При этом механизмы управления отвалом устраиваются таким образом, чтобы обеспечить максимальную его подвижность, и вынос в сторону устраивается так, чтобы возможно было срезать грунт с вертикальных забоев. Это увеличивает универсальность машины и расширяет возможные области ее применения.

Общая схема сил, действующих на автогрейдер.

На рис. 59 представлена схема сил, действующих в процессе резания грунта. Автогрейдер устроен с применением самой распространенной колесной формулы: 1×2x3. Действующие на автогрейдер силы можно разделить на активные и реактивные.

Рис. 59. Силы, действующие на автогрейдер

Основные положения расчета автогрейдера на прочность. Для выявления сил, действующих на автогрейдер, следует рассмотреть два расчетных положения. Первое положение соответствует работе автогрейдера по резанию грунта. В отличие от схемы на рис. 59 предполагается, что отвал машины настолько заглублен в грунт, что ее передняя ось вывешена, т. е. что RY = 0, а к задним колесам приложено максимальнее окружное усилие, которое может быть определено по условию их сцепления. Определение действующих на автогрейдер при этом расчетном положении сил производится аналогично тому, как это было сделано выше при рассмотрении расчетной схемы.

Для расчета тяговой рамы во втором расчетном положении определяются усилия, действующие в переднем шаровом шарнире (точка 02). Эти усилия находятся из условий равновесия рамы. При этом можно предположить, что тяги подвески заднего конца рамы к основной раме машины находятся в одной вертикальной плоскости. Тяговая рама рассчитывается на разрыв.

Расчет отвала производится во втором расчетном положении. При этом предполагается, что наезд на непреодолимое препятствие происходит как краем отвала, так и его серединой. Расчет отвала автогрейдера аналогичен расчету отвала бульдозера.

Рис. 60. Расчетная схема для определения усилия подъема отвала автогрейдера

При работе автогрейдера на косогоре, например, на откосе кювета производится наклон передних (ведомых) колес, который придает машине большую устойчивость (рис. 61, б). Механизм наклона позволяет изменять угол наклона колес к нормали в пределах 0—30°.

Рис. 61. Схема сил, действующих на переднюю ось автогрейдера на косогоре