Автогрейдеры классифицируют по системе управления рабочим органом (механическая, гидравлическая, комбинированная— редукторно-гидравлическая или пневмоэлектрическая) и по системе ходового оборудования (с двумя и тремя колесными осями). Для всех автогрейдеров установлена основная колесная формула: АХБХВ, где А —число осей с управляемыми колесами; Б — число осей с ведущими колесами, В — общее число осей.

Устройство грейдеров. Основным рабочим органом грейдеров является отвал, дополнительными рабочими органами прицепных грейдеров могут быть удлинитель отвала, откосник и планировщик откосов. При перемещении и разравнивании грунта на отвал устанавливают удлинитель, что позволяет разрабатывать участок дороги с более широкой полосой, максимально использовать мощность тягача и повысить производительность.

Рис. 1. Автогрейдер

Рис. 2. Механическая трансмиссия автогрейдера с задними ведущими колесами:
1 — двигатель; 2 — муфта сцепления; 3 и 18 — соединительные валы; 4, 7, 8, 10—13, 15— 17, 21 и 22, 26—28 — цилиндрические шестерни; 5 — коробка передач; 6, 9 и 14— муфты; 19 и 20 — конические шестерни; 23 — картер; 24 — полуось; 25 — балансир

Передний управляемый мост автогрейдера. Управление передним мостом автогрейдера осуществляется рулевым колесом.

Наклон колес обеспечивается гидроцилиндром, один конец которого закреплен в цапфе переднего балансира, а другой на кронштейне. При работе гидроцилиндра левый кронштейн поворачивается вокруг оси и штангой поворачивает правый кронштейн. Оба кронштейна через оси ступицы наклоняют колеса.

Основным рабочим органом автогрейдера является отвал. Дополнительное оборудование включает бульдозерный отвал, кирковщик, снегоочиститель, удлинитель отвала, откосник.

Отвал автогрейдера выполнен из листовой стали, согнутой по радиусу, и установлен на тяговой раме. В нижней части укреплен на болтах нижний нож, а по бокам отвала укреплены боковые ножи. Отвал может перемещаться в направляющих с помощью гидроцилиндра, который крепится к одному из двух шаровых пальцев в зависимости от того, в какую сторону необходимо выносить отвал. Для энергоемкости процесса резания грунта и производительности автогрейдера важное значение имеют углы установки отвала.

Угол захвата а образуется между продольной осью отвала и продольной осью автогрейдера. Угол захвата определяет ширину захвата полотна дороги, скорость и энергоемкость при вырезании и перемещении грунта вдоль дороги. При зарезании грунта отвалом принимают оптимальный с точки зрения энергоемкости угол захвата (35—45°).

Угол наклона р (угол зарезания) определяет поперечный наклон отвала к поверхности земли и устанавливается с помощью механизма подъема и опускания отвала установкой каждого конца отвала на нужную высоту (при зарезании не более 15—20°, а при отделочных работах— 18°).

Угол резания у образуется между передней плоскостью ножа и поверхностью грунта. Угол резания определяется видом работы и свойствами грунта (при резании грунта Y = 30°, при планировании Y = 60-T-70°). ДЛЯ ТОЧНОЙ И быстрой установки отвала под необходимыми углами рекомендуется применять специальные приборы, например угломер, предложенный Н. А. Розовым. Все замеры выполняются при полной остановке автогрейдера. В автогрейдерах находят применение роликовые отвалы.

В стандартном отвале для роликов вырезаны окошки. Поверхность роликов копирует поверхность отвала. Узлы крепления роликов, редуктор и гидромотор привода вращения роликов находятся на тыльной стороне отвала и не создают дополнительных сопротивлений.

Исследования показали, что сопротивления грунта перемещению роликового отвала значительно уменьшаются за счет замены трения скольжения по отвалу трением качения подшипников роликов, а также за счет принудительного привода роликов.

Тяговая рама выполнена в виде сварно-литой конструкции коробчатого сечения. В передней части автогрейдера с помощью шарового шкворня, крепящегося пальцем, тяговая рама соединяется с головкой основной рамы автогрейдера при помощи опоры и шпилек. Масленка служит для смазки шарнира. В задней части тяговая рама подвешена к основной раме двумя тягачами подъема и одной тягой выноса. Тяги подъема присоединяются к наружным шаровым пальцам, а тяга выноса — к внутреннему пальцу. На плоскости устанавливается редуктор поворота отвала, шестерня которого находится в зацеплении с наружным зубчатым венцом полноповоротного круга. Башмаки установлены на прокладках и крепят поворотный круг к тяговой раме. Болты крепят передний подвижной башмак. На кронштейны устанавливается отвал. Такая конструкция тяговой рамы и поворотного круга обеспечивает поворот отвала на 360°.

Дополнительными рабочими органами автогрейдера являются: кирковщик (рыхлитель), применяемый для рыхления плотных грунтов и киркования гравиино-щебеночных покрытий при ремонте дорог, бульдозерное оборудование и снегоочиститель.

Рыхлитель-кирковщик может устанавливаться в задней части отвала или в передней части автогрейдера и управляться, с помощью специальных гидроцилиндров. Аналогичным образом на переднем кронштейне хребтовой балки основной рамы устанавливается рабочее обрудование бульдозера и снегоочистителя.

Тяговый расчет. Работа автогрейдера характеризуется двумя режимами: тяговым, или рабочим, и транспортным.

Тяговым или рабочим называют режим работы автогрейдера в процессе резания и перемещения грунта или выполнения других видов работ, транспортным — движение машины с поднятым отвалом на холостом ходу по рабочему участку или при переезде с одного объекта на другой. Тяговый режим характеризуется большим тяговым усилием и малыми скоростями движения автогрейдера, в то время как транспортный — большими скоростями движения и малым тяговым усилием.

При определении сопротивлений, возникающих в рабочем режиме при резании и перемещении грунта автогрейдером, должны быть известны: род грунта и его характеристика; размеры отвала и углы его установки; вес автогрейдера.

Производительность и технологические схемы работы автогрейдера. Производительность автогрейдера определяется его основными параметрами: размерами ножа, мощностью двигателя, тяговым усилием на колесах и условиями работы (характером грунта, технологией работ и т. д.).

Производительность автогрейдера измеряется объемом вырезанного и перемещенного грунта за единицу времени, в километрах или квадратных метрах спрофилированной дороги или площади.

Наибольший экономический эффект дает использование грейдеров и автогрейдеров на возведении насыпей до 0,6—0,7 м. Работа этих машин сводится к выполнению трех основных операций— зарезания, перемещения и разравнивания грунта, причем перемещение грунта из резерва является одной из основных операций и составляет 65—75% общего числа его проходов. Перемещение и укладку грунта осуществляют способами, указанными на рис. 3.

Возведение насыпи происходит послойно и постепенным наращиванием ее высоты. Если темп потока по возведению земляного полотна намного больше темпа потока по строительству дорожной одежды и уплотнять каждый отсыпанный слой грунта не требуется, валики в насыпи укладывают вприжим без зазора, насыпь уплотнится при естественной осадке грунта.

При уплотнении насыпи валики грунта укладывают вполуприжим с последующим разравниванием и вразбежку.

Рис. 3. Схемы укладки валиков грунта в теле насыпи:
а — вприжим без зазора; б — вполуприжим;. в — вразбежку; г — расположение валиков при возведении насыпи

Валики первого слоя грунта укладывают наращиванием от края насыпи к ее оси, при этом первый валик перемещают к краю насыпи и частично разравнивают, второй перемещают через первый, третий — через второй и т. д., с частичным разравниванием каждого валика.

Во втором слое валики укладывают вполуприжим, начиная от оси насыпи к обочине, а последние валики по ширине земляного полотна укладывают вприжим, от разрушающего действия поверхностных и грунтовых вод устраивают водоотводные канавы по бокам дороги.

При профилировании грунтовых дорог из боковых канав вырезают грунт и перемещают его к оси дороги с разравниванием и приданием профилю заданного поперечного уклона.

Эти операции может выполнять и один грейдер или автогрейдер, но лучше когда они работают бригадами по четыре единицы.

Освоен выпуск следующих автогрейдеров, имеющих отличительные особенности: ДЗ-99-1-1 (Д-710Б) укомплектован унифицированной коробкой передач с аппаратурой «Профиль-П»; ДЗ-99-1-2, ДЗ-99-2-4 (Д-710Б) укомплектованы аппаратурой «Профиль-I»; ДЗ-99-1-4 (Д-710Б) укомплектован унифицированной коробкой передач; ДЗ-31-ХЛ (Д-557-1ХЛ) укомплектован аппаратурой «Профиль-1».

—-

Грейдеры предназначены главным образом для профилирования (рис. 43).

Рис. 4. Схема движения бульдозера при возведении невысокой насыпи:
1 — срезка грунта поперечными ходами бульдозеров и перемещение его на насыпь с одновременным разравниванием; П — укатка отсыпанного бульдозерами грунта прицепными кулачковыми катками; Ш — срезка грунта бульдозерами и перемещение его на уплотненный слои насыпи; IV — укатка отсыпанного грунта кулачковым катком; V — досыпка грунта в насыпь скреперами; VI — укатка насыпи кулачковым катком с одновременной планировкой автогрейдером насыпи и дна оезерва; 1, 3 – бульдозеры; 2, 4, 7 — кулачковые катки; 5 – скреперы; 8 — автогрейдер

Основным рабочим органом грейдеров является отвал с ножом, который вырезает и перемещает грунт в поперечном направлении относительно движения грейдера. Характерной особенностью грейдеров, обусловленной спецификой профилировочных работ, является большая подвижность отвала, который можно устанавливать под разными углами к направлению движения, выносить в сторону от продольной оси машины и устанавливать под необходимым углом в вертикальной плоскости. Благодаря этой особенности грейдерами можно не только разравнивать грунт, но также придавать земляному сооружению определенный профиль.

Кроме профилирования, грейдером можно возводить небольшие насыпи, планировать площадки и откосы, разравнивать и перемещать на дорожном полотне гравийные и щебеночные материалы и песок, устраивать корыто в земляном полотне, прокладывать террасы на склонах гор, удалять снег с полотна дороги, а также выполнять работы по содержанию, ремонту и восстановлению грунтовых и гравийных дорог.

Прицепные грейдеры различных типов устроены в основном одинаково и отличаются только конструкциями отдельных механизмов и деталей, служащих для установки грейдера и его отдельных частей в то или иное рабочее положение.

По способу приведения в движение грейдеры подразделяются на прицепные и самоходные (автогрейдеры).

По размерам отвала грейдеры делятся на следующие виды: легкие — с отвалом длиной 2,5—3,0 (2,5—3,0 м) *; средние — с отвалом длиной (3,0—3,6 м);

тяжелые — с отвалом длиной 3,6—4,2 (3,6—4,2 м). Промышленность выпускает автогрейдеры с дизелями мощностью 35, 54, 92, 140 и 250 л. с.

Грейдеры (автогрейдеры) могут иметь ручное, гидравлическое или механическое управление.

Легкие грейдеры и автогрейдеры применяются на работах по содержанию и ремонту дорог, тяжелые (построечные) — на строительстве дорог.

Грейдер состоит из следующих основных частей (узлов) (см. рис. 44 и 45): основной рамы 4, рабочего оборудования, ходового устройства, дышла 8 и механизмов управления 5.

На основной раме крепятся все механизмы и рабочие органы грейдера. Рабочее оборудование представляет собой отвал 2 со сменным ножом. В зависимости от характера выполняемой грейдером работы (резание, перемещение или разравнивание) и рода грунта возможны следующие перестановки ножа:
а) изменение угла поворота ножа а в горизонтальной плоскости в пределах от 35 до 145°. От величины этого угла зависит ширина захвата ножом полотна дороги;
б) изменение угла резания грунта т в пределах от 28 до 70°;
в) изменение угла наклона ножа <р в вертикальной плоскости при зачистке и срезке откосов насыпей и выемок. Для поворота ножа во время работы грейдера на нем установлены соответствующие механизмы — подъема и опускания ножа, выноса ножа в сторону, изменения угла захвата ножа (поворот ножа в горизонтальной плоскости), выноса рамы в сторону, наклона передних и задних колес и поворота дышла. Все механизмы управления и площадка грейдериста размещены на основной раме грейдера. Рычаги управления всеми механизмами грейдера находятся на площадке грейдериста, за исключением механизмов управления выносом рамы в сторону и изменением угла резания.

Рис. 5. Схема профилирования участка грейдером.

Рис. 6. Прицепной грейдер:

Рис. 7. Прицепной грейдер:
1 — механизм подъема отвала: 2 — отвал: 3— ходовые колеса: 4 — основная рама; 5 — механизм управления дышлом; 6 — поворотный круг; 7 — тяговая рама; 8 — дышло

Кроме профилировочного ножа, грейдер (автогрейдер) снабжается дополнительным оборудованием: удлинителем, откосником, планировщиком откосов, смесителем, снегоочистителем, зем-лепогрузчиком, бульдозером.

Удлинитель служит для увеличения длины отвала и представляет собой короткий отвал с ножом, который может быть прикреплен к левому концу основного отвала болтами (через отверстия, имеющиеся в отвале и удлинителе).

Откосник представляет собой специальный треугольный отвал, предназначенный для профилирования треугольных и трапецеидальных боковых канав.

Планировщик откосов является дополнительным навесным оборудованием к грейдеру, предназначенным для планировки откосов насыпей и выемок при движении грейдера сверху по бровке насыпи.

Рис. 8. Детали рабочего органа прицепного грейдера:
1 — отвал; 2 — нож; 3 — удлинитель; 4 — откосник

Рис. 9. Схемы работы грейдера:
а — послойная разработка резерва; б —порядок разработки канавы

Смеситель, прикрепляемый к тяговой раме грейдера, предназначен для смешения гравия, песка и щебня с вяжущими материалами.

Наиболее целесообразной является схема работы грейдера, при которой зарезание начинают от внутренней бровки резерва.

Отвал грейдера расположен посредине базы, вследствие чего грейдер обеспечивает гораздо более точную планировку и профилировку, чем бульдозер.

Самоходный грейдер (автогрейдер) — более подвижная и производительная машина, чем прицепной. Все механизмы автогрейдера приводятся в движение от установленного на раме машины двигателя. Автогрейдер отличается От прицепного грейдера наличием силового оборудования и силовой передачи.

Рис. 10. Автогрейдер:
1— основная рама; 2 — тяговая рама; 3 — отвал; 4 — нож; 5 —двигатель; 6 — управление

Основная рама машины опирается передним концом на переднюю ось, а задним — на ось балансирных тележек. К раме, кроме двигателя, крепятся силовая передача, механизм управления и рабочие органы. На раме размещена также площадка водителя с рычагами управления. Автогрейдеры изготовляются двух- и трехосными на пневматических шинах. Привод может быть на задние колеса или на все колеса. Двухосные машины с приводом на все колеса имеет большую проходимость, чем трехосные с приводом только на задние колеса. В некоторых автогрейдерах тяжелого типа задние колеса выполнены также поворотными. Они могут устанавливаться под углом к оси автогрейдера, что значительно облегчает работы по смешению материала и уменьшает радиус поворота автогрейдера.

К рабочему оборудованию автогрейдера относятся отвал с ножом, поворотный круг, тяговая рама, кирковщик. Сменное дополнительное оборудование — двухотвальный плужный снегоочиститель, бульдозерный отвал, скрепер навесной, грейдер-элеватор с дисковым ножом, зубчатый нож для очистки дорожных покрытий от уплотненного и обледеневшего снега и др. — прилагается заводом к автогрейдеру по требованию заказчика.

Автогрейдер имеет механизмы подъема и опускания правого и левого концов отвала, подъема и опускания кирковщика, поворота ножа в горизонтальной плоскости, изменения угла резания ножа, выноса отвала в сторону. Всеми механизмами, кроме механизма изменения угла резания, водитель управляет со своего места. Схема работы автогрейдера не отличается от схемы работы прицепного грейдера.

Рис. 11. Сменное оборудование автогрейдера — грейдер-элеватор

Во время профилирования земляного полотна грейдером операции выполняют в такой последовательности: первый проход зарезания; второй проход зарезания; перемещение срезанного грунта; разравнивание перемещенного грунта; третий проход зарезания; четвертый проход зарезания; перемещение срезанного грунта; разравнивание и т. д.

В равнинной местности при обычной ширине полотна дороги число проходов колеблется от 12 до 25.

Схема проходов при возведении земляного полотна — та же, что и при профилировании.

Прицепные грейдеры обслуживают два человека: тракторист и грейдерист; автогрейдер — 1 человек.

Из автогрейдеров иностранных марок наибольший интерес представляют машины фирм Эвелинг-Остин-Вестерн, Гелион Адаме, Оренштейн-Коппель и др. Особенностями их конструкций являются установка на них дизелей мощностью 150—160 л. е., очень большой диапазон рабочих и транспортных скоростей, оригинальная конструкция основной рамы, механизированное управление, наличие (в ряде моделей) всех ведущих колес и установка между двигателем и коробкой передач гидромуфты.

В автогрейдерах некоторых фирм переключение скоростей можно производить на ходу. Для этой цели коробка передач имеет синхронизаторы.

Для работы в зимнее время автогрейдеры оборудуются отапливаемой кабиной. Отопление кабины обеспечивается водяным калорифером с отбором горячей воды от системы охлаждения двигателя и электрическим вентилятором для циркуляции воздуха.

—

Прицепные грейдеры предназначены для производства работ по постройке и профилированию земляного полотна, возведению насыпей, перемещению грунта и дорожно-строительных материалов, устройству корыт и боковых канав, выемок и насыпей, а также при строительстве, ремонте и содержании грунтовых дорог. Грейдеры могут быть также применены для смешивания грунтов с добавками и вяжущими материалами на полотне дорог, а в зимнее время для очистки дорог от снега.

Грейдер СД-105 предназначен для агрегатирования с тракторами, имеющими гидравлическое оборудование! Для выполнения работ на грейдере установлен рабочий орган (отвал с ножами), управление которым производится гидроцилиндрами от трехзолот-никового гидрораспределителя, расположенного в кабине трактора.

—

Автогрейдеры предназначены для планировочных и профилировочных работ при строительстве дорог, аэродромов и других линейных или площадных объектов. Их также широко применяют при возведении земляного полотна, устройстве дорожных оснований, при ремонте и содержании дорог, городских проездов, при очистке дорог от снега, для зачистки и планирования откосов, насыпей, выемок, каналов, для киркования дорожных покрытий при ремонте.

Автогрейдеры мощностью до 120 кВт используют на грунтах I—III категорий, автогрейдеры мощностью 180 кВт и выше — на грунтах I—IV категорий. Автогрейдеры используются выше уровня грунтовых вод и неработоспособны на заболоченных землях. Выпускаются в зависимости от климатических условий: в обычном исполнении — для эксплуатации в средних широтах СССР, других странах при температуре окружающей среды —45 °C…-40 °C; в тропическом исполнении — для эксплуатации в районах с тропически влажным и сухим климатом; в северном исполнении — для эксплуатации в районах Крайнего Севера.

Автогрейдеры разделены на три класса в зависимости от мощности установленного двигателя (табл. 1.18): класс 100 — мощность установленного двигателя 66…88 кВт (90…120 л. е.); класс 160 — мощность установленного двигателя 99…147 кВт (135…200 л. е.); класс 250 — мощность установленного двигателя 176…220 кВт(240…300 л. с.).

Конструкция. Автогрейдеры имеют общую компоновочную схему, при которой двигатель и кабина расположены в задней части машины, а отвал с механизмом выноса — в середине колесной базы. В Советском Союзе выпускаются только трехосные автогрейдеры, при этом у автогрейдеров классов 100 и 160 ведущие колеса только задние, а у автогрейдера класса 250 все колеса выполнены ведущими.

В последние годы расширилось применение шарнирно-сочлененной рамы (автогрейдер ДЗ-140 и модификация автогрейдера ДЗ-122А), которая позволяет значительно увеличить маневренность автогрейдера и получить ряд технологических преимуществ, расширяющих его сферу применения и повышающих производительность.

Сочленение передней и задней полу-рам осуществляется с помощью вертикального шарнира, расположенного вблизи оси балансирной тележки, что позволяет при небольших углах складывания (±20°) уменьшать радиус поворота в 1,5—2 раза и смещать колею передних колес автогрейдера относительно колеи балансирной тележки (до 2,0 м). Кабина при этом расположена перед шарниром.