Понятие «строительные и дорожные машины» весьма широко. Наиболее характерным признаком для группировки строительно-дорожных машин следует считать производственный. По этому признаку строительно-дорожные машины классифицируются следующим образом: – подъемно-транспортные (краны, подъемники, транспортеры, погрузочно-разгрузочные машины); – транспортные (тракторы, тягачи, автомобили и др.) – для подготовительных работ (корчеватели, кусторезы, рыхлители и др.); – для свайных работ (свайные молоты, вибропогружатели, копры и т. д.); – для земляных работ (бульдозеры, скреперы, автогрейдеры, экскаваторы, оборудование для гидромеханизации); – для добычи и переработки каменных материалов (оборудование для буровых работ, дробилки и мельницы, сортировочные и обогатительные машины и т. п.); – для приготовления вяжущих материалов (эмульсий); – для разлива битумов, эмульсий (гудронаторы и пр.); – для постройки стабилизированных оснований и покрытий (фрезы, грунтосмесительные машины и пр.); – для уплотнения различных грунтов и смесей (катки, вибраторы и т. п.); – для постройки асфальтобетонных покрытий (асфальтоукладчики и т. д.); – для приготовления и транспортирования бетонной – смеси (смесители, машины для транспорта бетонной – смеси и т. п.); – для содержания и ремонта дорог (уборочные и поливочные машины, машины для очистки дорог от снега и наледи и др.); – ручной механизированный инструмент и строительно-отделочные машины (сверлильные, шлифовальные, перемещении грунта и сыпучих материалов на дальность, не превышающую 150 м. Однако наиболее эффективной считается работа в диапазоне 15—30 м.

В настоящее время наметились определенные тенденции совершенствования бульдозеров.

1. Повышение единичной мощности бульдозеров. За годы десятой пятилетки их средняя мощность увеличилась на 11%. На заводах Министерства строительного, дорожного и коммунального машиностроения СССР начат выпуск мощных бульдозеров с гидравлическим управлением ДЗ-119 мощностью 405 кВт, выполненных на специальном колесном шасси, и ДЗ-48 мощностью 155,5 кВт — на базе колесного трактора К-702. Из бульдозеров на базе гусеничного трактора Т-330 в незначительном количестве для землеройных работ большого объема в дорожном и гражданском строительстве начинают получать лишь бульдозеры-рыхлители ДЗ-129 и ДЗ-126 мощностью 243 кВт. Намечается организовать производство бульдозеров мощностью 368 кВт.

В одиннадцатой пятилетке средняя мощность бульдозеров возрастет на 47%, что позволит сократить их общий выпуск и улучшить структуру парка машин благодаря увеличению выпуска мощных и снижению выпуска малых бульдозеров на базе трактора ДТ-75. Среднее тяговое усилие возрастет на 83%, а экономия металла за пятилетку составит 13,5 тыс. т проката.

2. Повышение мощности и скорости базовых машин. Как правило, в качестве базовых берутся колесные тягачи на шинах низкого давления. Это позволяет существенно повысить маневренность бульдозеров без потери проходимости. Кроме того, их производительность в 1,7—2,0 раза выше, чем у гусеничных машин, а себестоимость работы в 1,2—1,5 раза ниже из-за повышения скорости, улучшения условий работы водителя и т. д. Именно на такой базе и создан японской фирмой «Мицубуси» самый мощный в мире бульдозер. Его мощность 522,5 кВт. В СССР активно ведутся работы по созданию бульдозера на колесном ходу мощностью 368—488 кВт.

3. Широкое применение гидравлики позволяет ввести в конструкцию колесной машины полуавтоматическую гидромеханическую трансмиссию, обеспечить гидравлическое управление отвалами. Практика показывает: рабочие скорости бульдозера, оснащенного гидравликой, на 8—10% выше, а коэффициент буксования на 15—18% ниже, что существенно увеличивает производительность труда.

4. Расширение номенклатуры сменного навесного оборудования, увеличивающее диапазон и эффективность использования бульдозеров. Так, в зависимости от вида грунтов, на которых используется бульдозер, могут применяться прямой, универсальный, сферический, совкообразный и другие отвалы, отвал с рыхлящими боковыми зубьями для очень крепких и каменистых пород и т. д. Агрегатирование бульдозеров с навесным оборудованием другого типа превращает их в бульдозеры-рыхлители крепких грунтов с их последующим перемещением и даже в экскаваторы. Например, представленный в Советском разделе выставки «Строй-дормаш-81» экскаватор траншейный цепной ЭТЦ-165, выполненный на базовой машине — колесном тракторе «Беларусь» МТЗ-82, мощностью 59 кВт роет траншеи под кабельные линии связи, электропередачи и трубопроводы, засыпает их, выполняет другие земляные работы малого объема при помощи бульдозера.

5. Повышение уровня автоматизации. К сожалению, даже при высоком уровне автоматизации управления рабочим органом оператор должен оставаться на машине, так как для выполнения технологических операций необходимо управлять движениями машины на строительном объекте. Разработаны системы автоматического управления бульдозерами на базе агрегатиро-ванного комплекса аппаратуры первого поколения «АКАДормаш»: «Автоплан-1» — для стабилизации углового положения толкающего бруса бульдозера, «Ав-топлан-2» — для стабилизации углового положения толкающего бруса бульдозера и защиты двигателя от перегрузки. Обе системы электрогидравлические и, следовательно, применимы на всех типах машин с гидравлическим приводом рабочего органа.

Особенность этих систем — возможность установки как на новых, так и на уже ранее выпущенных машинах, причем при транспортировке бульдозера, а также на работах, где не требуется применение автоматической системы управления отвала, система автоматики может быть отключена.

Использование системы автоматики позволяет существенно (на 100—150% для бульдозера ДЗ-29) повысить производительность машины. По своей схеме и кон-

Загрузка грунта в ковш в зависимости от вида грунта производится либо самостоятельно, либо с использованием толкачей — тракторов, снабженных специальным буфером-амортизатором, или бульдозеров. Заполнение ковша скрепера происходит на ходу. Для этого днище ковша, снабженное ножом, опускается и врезается в грунт на глубину 200—400 мм. Передняя стенка ковша, называемая заслонкой, приподнимается, открывая доступ грунту. По ходу скрепера днище приподнимается, а заслонка постепенно закрывается. Использование самоходных скреперов с мощными толкачами позволяет увеличить продолжительность земляных работ до 8 месяцев, повысить объем заполнения ковша на 10% й снизить время его заполнения примерно на 30%.

По способу разгрузки различают скреперы со свободной, полупринудительной и принудительной разгрузкой. При свободной разгрузке (ее еще называют самосвальной) заслонка открывается и ковш наклоняется. Грунт, высыпавшийся из ковша под действием собственной массы, разравнивается нижней частью ковша — ножом. Этот метод разгрузки существенно упрощает конструкцию ковша, но не обеспечивает его полного освобождения, особенно при липких и влажных грунтах и поэтому применяется в скреперах малой емкости.

При полупринудительной разгрузке сначала поднимается заслонка и часть грунта, находящегося в ковше, высыпается из него; затем днище ковша поворачивается и одновременно уходит вниз-назад из-под ковша. Выгруженный грунт разравнивается ножом опрокинутого ковша. Принудительная разгрузка осуществляется поступательным движением подвижной задней стенки ковша, выталкивающей грунт в пространство между днищем и поднятой заслонкой.
Стремление увеличить производительность и эффективность работы скреперов без применения толкачей привело к появлению самозагружающихся (а соответственно и саморазгружающихся) скреперов, или, как их еще называют, скреперов с элеваторной загрузкой. В ковше устанавливается наклонный скребковый или шнековый конвейер с приводом от электродвигателя или гидромотора, получающего питание соответственно от генератора или насоса тягача. Недостаток таких скреперов — увеличение массы машин (на 15—20%) и мощности двигателя на 10—20%, усложнение и удорожание конструкции машины, снижении надежности ее работы.

Преимущество скреперов с элеваторной нагрузкой—-при наборе грунта отпадает потребность в толкаче. Кроме того, применение элеватора при загрузке обеспечивает более равномерную нагрузку на двигатель, поскольку отсутствуют значительные усилия при заполнении ковша.

Производительность же этих скреперов на коротких дистанциях близка к производительности соответствующих традиционных скреперов.

Несмотря на удорожание конструкции, возможность работать без толкачей сделала экономически эффективной эксплуатацию элеваторных скреперов при транспортировке грунта на расстояние до 900 м. Самозагружающиеся скреперы пригодны также на зачистных и вспомогательных работах, при снятии растительного слоя и там, где необходимо вырезать тонкие стружки, в том числе и во время поворота.

Эти скреперы не могут быть использованы на пылевидных грунтах, глине с повышенной пластичностью, а также взорванных и разрыхленных скальных породах (15—20% обычных скреперных работ). В ряде западных стран производство скреперов с элеваторной нагрузкой составляет 50% от выпускаемой номенклатуры и их использование считается очень перспективным. Фирма «Катерпиллер» (США) выпускает такие скреперы с ковшами емкостью от 8,4 до 26 м3. Ведутся работы по созданию аналогичных скреперов и в нашей стране. В частности, проходит испытания и намечен к выпуску в 1982 г. самоходный скрепер с объемом ковша 25 м3, мощностью 400 кВт, оснащенный гидромеханической коробкой передач.

За последние годы удельные мощности скреперов возросли в 1,5—1,7 раза для гусеничных тягачей и более чем в 2 раза — для колесных, что привело к увеличению производительности, отнесенной к Л м3 емкости ковша, почти в 1,5 раза.

Наибольшая часовая производительность скрепера массой 75 т, которой примерно соответствует емкость ковша 30 м3, управляемого одним оператором, при дальности возки 500 м близка к производительности в этих же условиях комплекса машин, состоящего из экскаватора с емкостью ковша 6—7 м3, двух самосвалов грузоподъемностью до 75 т’н двух бульдозеров мощностью по 88,3 кВт общей массой 500 т и управляемого шестью рабочими.

На выставке «Стройдормаш-81» в советском разделе были представлены современные скреперы: самоходный двухмоторный ДЗ-107-1 емкостью ковша 25 м3 с электрогидравлическим управлением и двумя двигателями мощностью 407 кВт каждый; самоходный двухмоторный ДЗ-115 емкостью ковша 15 м3 с гидравлическим управлением и мощностью двигателей по 265 кВт, а также полуприцепные скреперы ДЗ-74 и ДЗ-67-1 вместимостью ковша 8 м3 и 4,5 м3 соответственно, гидравлическим управлением и мощностью двигателей 155,5 и 121кВт,

Многообразие и неопределенность условий работы затрудняют управление машинами, требуя постоянного вмешательства человека не только для чередования операций, но и для стабилизации неустойчивого рабочего процесса. Наиболее перспективна с учетом специфики работы скреперов и наитруднейших для рабочего операций система автоматической стабилизации положения режущей кромки (ножа) ковша машины. Она все более широко используется, причем благоприятные предпосылки для осуществления долгосрочной программы автоматизации отечественных скреперов были созданы в связи с серийным выпуском агрегатированного комплекта аппаратуры «АКАДормаш» — система «Стабило-план-1», Ее применение на автоматизированном скрепере ДЗ-20А на планировочных работах существенно облегчило труд операторов, на 25—50% сократило затраты времени на контрольное нивелирование и обеспечило выполнение заданных уклонов со среднеквадратичным отклонением неровностей от средней линии профиля не более ±1 см (примерно в 1,5—2 раза точнее обычного при тех же затратах труда).

В одиннадцатой пятилетке разработаны и освоены в серийном производстве новые модификации саморазгружающихся прицепных скреперов ДЗ-77-1 и ДЗ-77-2 с объемом ковша 8 м3 с автоматической системой, позволяющей оптимально сочетать большую производительность, универсальность применения и простоту управления.

Впервые в мировой практике скрепером в зависимости от характера выполняемых работ можно управлять вручную, автоматически — в автономном режиме при повышенных требованиях и точности планировки (модификация ДЗ-77-2 —- скрепер-клинировщик, оборудованный автономной аппаратурой «Стабилоплан-10») и автоматически — по лазерному «копиру» для обработки поверхности с наивысшей достижимой точностью (модификация ДЗ-77-1 — скрепер-планировщик, оборудованный комбинированной системой «Копир-Стабилоплан»).

Для перехода на автономную систему управления при отделочных операциях с использованием автономной системы «Стабилоплан-10» оператору достаточно включить тумблер и задать требуемый уклон поворотом рукоятки задатчика на пульте управления в кабине. Далее оператор управляет только движением машины, а электронная схема, смонтированная в пульте управления, принимает на себя управление ковшом. Она непрерывно сравнивает сигнал задатчика с сигналом датчика, контролирующего фактический уклон поверхности. Если этот фактический уклон не равен заданному, схема сравнения включает электрогндрозолотник, поднимая или опуская режущую кромку ковша. Еще один датчик контролирует обороты двигателя и при резком возрастании нагрузки ковша приподнимается (или, как принято говорить, — «выглубляется»).

Для окончательной отделки, особенно когда одновременно работает несколько скреперов, применяется автоматическое управление по лазерному «копиру». Его создает стоящий на краю обрабатываемого участка лазерный излучатель, образуя «опорную» плоскость над обрабатываемой поверхностью. Излучатель самоустанавливается так, что его ось занимает строго вертикальное или заданное наклонное положение, а вращающаяся вокруг этой оси призма отбрасывает луч лазера, который, вращаясь, образует над планируемым полем тонкий плоский опорный «диск» с километровым рабочим диаметром.

При движении скрепера по неровной поверхности автоматика обеспечивает перемещение рабочей кромки ковша строго параллельно плоскости лазерного диска, обрабатывая поверхность с высокой точностью.

Весьма важно, что широкие возможности использования автоматизированных скреперов ДЗ-77-1 с комбинированной аппаратурой управления «Копир-Стабилоплан» достигаются благодаря минимальному усложнению автоматики при одновременном повышении надежности и точности аппаратуры, автогрейдеров. В то же время начался переход на системы автоматики второго поколения — соответственно «Профиль-10» и «Профиль-20», созданных на базе унифицированных гидравлических элементов и бесконтактных приборов. Автогрейдеры с этими системами автоматически работают с отклонением профиля дорожного полотна в 3 раза меньше, чем автогрейдеры, оснащенные автоматикой первого поколения. Дополнительная экономия материалов исчисляется в 100 м3 щебня па 1 км дороги, сокращается число повторных проходов, повышается производительность труда и существенно возрастают ровность и долговечность дорожного полотна. Каждый автоматизированный автогрейдер среднего или тяжелого типа с аппаратурой «Профиль-20» условно высвобождает трех рабочих.

Обе новые системы обладают в 2 раза большей разрешающей способностью по сравнению с системами «Профиль-1» и «Профиль-2» при массе датчика углового положения почти в 5 раз меньшей и практически при той же массе блока управления («Профиль-30») к вдвое меньшей массе датчика продольного профиля («Профиль-20»).

Принцип действия системы «Профиль-20» следующий. Требуемый поперечный наклон отвала — «задание» — устанавливается на пульте управления. Сигналы, соответствующие «истинному уклону» и «заданию», сравниваются специальным устройством. Если разница между сравниваемыми углами превышает значение, установленное при регулировке, па выходе сравнивающего устройства формируется корректирующий командный сигнал. В соответствии с сигналом коррекции поперечный уклон отвала изменяется до такого положения, когда расхождение между действительным и заданным положением становится меньше установленного значения чувствительности. Высотное положение отвала относительно копира (проволоки, бордюра, готовой поверхности) измеряется щуповым датчиком продольного профиля, который следит за положением отвала и при необходимости его корректирует. Точность установки отвала ±5 угловых минут (или ±0,15%).

Создание агрегатированных комплектов позволяет планомерно, без нарушения унификации, совершенствовать аппаратуру и системы автоматики. Более сложные комплексные системы строятся добавлением к простейшим комплектам аппаратуры дополнительных приборов или блоков. В частности, сейчас вместо щупового датчика устанавливают фотоэлектрический приемник для управления машинами по лучу лазерного излучателя.