Рабочий процесс скрепера состоит из следующих последовательно выполняемых операций: резание грунта и наполнение ковша, транспортирование грунта в ковше к месту укладки, выгрузка и укладка грунта, обратный (холостой) ход машины в забой. При наборе грунта ножи опущенного на грунт ковша срезают слой грунта толщиной И, который поступает в ковш при поднятой подвижной заслонке. Наполненный грунтом ковш на ходу поднимается в транспортное положение, а заслонка опускается, препятствуя высыпанию грунта из ковша. При разгрузке ковша заслонка поднята, а грунт вытесняется принудительно из приспущенного ковша выдвигаемой вперед задней стенкой ковша, причем регулируемый зазор между режущей кромкой ковша и поверхностью земли определяет толщину с укладываемого слоя грунта 4, который разравнивается (планируется) ножами ковша и частично уплотняется колесами скрепера. При холостом ходе порожний ковш поднят в транспортное положение, а заслонка опущена. Для увеличения тягового усилия скрепера при наполнении ковша в плотных грунтах обычно используют бульдозер-толкач. При наполнении ковша скорость движения скреперов составляет 2…4 км/ч, при транспортном передвижении — 0,5…0,8 максимальной скорости трактора или тягача.

У некоторых моделей скреперов для уменьшения сопротивлений при работе в ковше устанавливают наклонный скребковый конвейер (элеватор), осуществляющий принудительную загрузку срезанного ножом слоя грунта в ковш и его выгрузку. Скреперы с элеваторной загрузкой наиболее рационально используются на сыпучих грунтах при выполнении небольших объемов работ.

В зависимости от вида и объема выполняемых земляных работ применяют различные схемы движений скрепера в плане — по эллипсу, восьмеркой, челночно-поперечное и др. Схему движения по эллипсу применяют при разработке выемок и широких траншей, челночно-поперечное и восьмеркой — при копании неглубоких, но больших по площади котлованов.

Прицепные скреперы к гусеничным тракторам, обладающие высокой проходимостью, способны работать в плохих дорожных условиях. Низкие транспортные скорости этих машин (не более 10…15 км/ч) ограничивают экономически целесообразную дальность транспортировки грунта 500…800 м. Самоходные скреперы характеризуются более высокими мобильностью, маневренностью, транспортными скоростями (до 50 км/ч) и производительностью (в 1,5…2,5 раза) по сравнению с прицепными машинами той же вместимости.

Дальность транспортировки грунта самоходными скреперами экономически эффективна на расстояние до 5000 м.

В строительстве используют самоходные скреперы с ковшами вместимостью 4,5, 8,3, 15, 16 и 25 м3.

На скреперах с ковшами вместимостью 16 и 25 м3 установлен второй дополнительный задний двигатель для привода задних колес через гидромеханическую трансмиссию, что позволяет выполнить все колеса машины ведущими. Управление дополнительным двигателем и гидромеханической трансмиссией синхронизировано с управлением тягачом и ведется из кабины машиниста. Одновременную работу обоих двигателей используют при заполнении ковша и транспортировании грунта к месту разгрузки: при выгрузке ковша и обратном ходе используется один двигатель тягача.

Самоходный скрепер представляет собой двухосную пневмоколесную машину, состоящую из одноосного тягача и полуприцепного одноосного скреперного оборудования, соединенных между собой универсальным седельно-сцепным устройством. На тягаче смонтированы два гидроцилиндра для его поворота относительно рабочего органа в плане. Седельно-сцепное устройство обеспечивает возможность относительного поворота тягача и скрепера в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Для толкания скрепера бульдозером-толкачом в процессе набора грунта имеется буферное устройство.

Основным узлом скрепера является ковш с двумя боковыми стенками и днищем, опирающийся на колеса. К подножевой плите ковша крепят сменные двухлезвийные ножи — два боковых и средние. Ковш снабжен выдвижной задней стенкой дня принудительной разгрузки, а в передней части — заслонкой, поднимающейся при наборе и выгрузке грунта. Заслонка служит для регулирования щели при загрузке ковша и закрывает ковш при транспортировании грунта. Ковш двумя шарнирами соединен с тяговой П-образной рамой, жестко соединенной с хоботом. Гидравлическая система управления рабочим оборудованием обеспечивает подъем и опускание ковша, заслонки, выдвижение задней стенки и возврат ее в исходное положение с помощью трех пар гидроцилиндров. Насосы гидросистемы рабочего оборудования приводятся в действие от коробки отбора мощности базового тягача. Раздельное управление гидроцилиндрами осуществляется золотниковым распределителем, установленным в кабине машиниста.

—

Скреперы предназначены для послойного срезания грунта с поверхности разрабатываемой площадки, перемещения его и послойной отсыпки при возведении насыпей, разработке выемок, а также для различных планировочных и других видов земляных работ.

С отсыпкой и разравниванием грунта одновременно производится его уплотнение как колесами скрепера, так и гусеницами трактора.

Прицепные скреперы применяются при возведении земляного полотна дорог, планировании строительных площадок, в аэродромном и в гидротехническом строительствах, а также для транспортирования грунта при бездорожьи или по обычным грунтовым дорогам на расстояние не свыше 0,5 км.

Скреперы классифицируются по емкости ковша, по типу управления, по способу разгрузки, по способу тяги, по количеству осей.

По емкости ковша скреперы подразделяются: малой емкости — до 2,5 м3, средней емкости — 2,5—10 м3, большой емкости — свыше 10 м3.

В соответствии с принятым параметрическим рядом прицепные скреперы выпускаются с ковшами емкостью от 1,6 до 16 м3.

По типу управления скреперы подразделяются: с канатноблочным и с гидравлическим управлением.

По способу загрузки ковша скреперы подразделяются: от силы тяги трактора как тягача скрепера; от элеваторного устройства.

По способу разгрузки скреперы подразделяются: с принудительной разгрузкой, осуществляемой перемещением задней стенки; с полупринудительной разгрузкой, осуществляемой опрокидыванием днища ковша вместе с задней стенкой; со свободной разгрузкой, осуществляемой опрокидыванием ковша вперед .или назад.

При принудительной разгрузке задняя стенка ковша устраивается подвижной и ковш разгружается выдвижением задней стенки вперед. Принудительная разгрузка является наиболее надежной, но и наиболее энергоемкой.

При полупринудительной разгрузке ковш сделан из двух боковых стенок, выполненных заодно с задней частью рамы скрепера. Днище и задняя стенка ковша, представляя общую жесткую конструкцию, выполняются поворотными и крепятся шарнирно к боковым стенкам. При разгрузке ковша нижняя и задняя стенки при помощи специального механизма поворачиваются вперед, а боковые стенки остаются неподвижными. Грунт из ковша под напором задней стенки и днища, а также под действием собственного веса высыпается перед ковшом и при движении скрепера вперед разравнивается ножом и днищем.

При свободной разгрузке ковш скрепера шарнирно укрепляется к раме. Разгружается ковш опрокидыванием его вперед или назад посредством, канатно-блочного или гидравлического привода. При этом грунт из ковша выгружается под действием собственного веса.

К преимуществам свободной разгрузки относится малая энергоемкость, к недостаткам — плохая разгрузка увлажненных грунтов.

Наибольшее распространение получили скреперы с двумя последними способами разгрузки.

На рис. 3 представлены способы разгрузки грунта из ковшей скреперов.

По способу тяги скреперы подразделяются на прицепные, полуприцепные и самоходные. Прицепные скреперы работают с гусеничными тягачами, полуприцепные — с одно- или двухосными1 пневмоколесными тягачами.

По количеству осей скреперы подразделяются на одно- и двухосные. Преимущественное распространение имеют двухосные скреперы с тракторной тягой.

Скреперы с канатно-блочным управлением

К основным моделям скреперов с канатно-блочным управлением относятся: Д-374А, Д-498А, Д-213А, Д-523, Д-511 и др.

Скрепер Д-374А состоит из: ковша, днища с задней стенкой, заслонки, дышла, передка, двух осей с колесами и канатно-блочной системы управления с лебедкой Д-323.

Разгрузка ковша — полупринудительная с опрокидыванием днища и задней стенки вперед.

Ковш скрепера, представляющий собой – сварную конструкцию, состоит из двух боковых – стенок(правой и левой), изготовленных из листовой стали и усиленных внешними накладками из швеллерного проката. Боковые стенки скреплены поперечными связями (передней и задней). К подножевой плите, являющейся также одной из поперечных связей ковша, крепятся ножи. Средние ножи для уменьшения усилий резания грунта выступают несколько вперед относительно крайних ножей и выполнены с двумя рядами пазовых отверстий для их крепления, чем регулируется выступ кромки ножа. Для разработки связных грунтов ножи рекомендуется ставить с большим выступом их кромок, а «для разработки сыпучих грунтов — с меньшим. При затуплении и износе режущих кромок ножи меняют местами, так как они заточены с двух сторон.

Днище и задняя стенка ковша сварной конструкции изготовлены как одно целое и скреплены между собой двумя подвесками (правой и левой). Подвески соединены с днищем ковша болтами. Поворот днища обеспечивается специальным полиспастом, концы каната которого крепятся к проушинам.

При выгрузке грунта днище поворачивается на шарнирах, имеющихся на боковых стенках ковша.

Заслонка ковша регулирует ширину щели при резании и наборе грунта, а также закрывает нижнюю часть ковша при транспортировании грунта к месту разгрузки. Заслонка имеет переднюю стенку из листов полукруглой формы и две боковые стенки. К стенкам заслонки приварены два рычага, проушины которых прикреплены к уголкам боковых стенок ковша. В средней верхней части заслонки приварена обойма блока полиспаста, посредством которого корпус заслонки поднимается при наполнении и выгрузке грунта.

Передняя рама-дышло состоит из хобота, поперечной трубы, к которой приварены боковые тяги. В верхней части передней рамы приварена стойка, на которой установлена верхняя обойма полиспаста канатного привода. В передней части рамы приварены кронштейны двух флюгерных блоков, а также кронштейн направляющих блоков. Передняя ось скрепера с тяговым дышлом — Т-образной формы с раскосами. Хобот, имеющий дугообразную форму, позволяет полностью поворачивать переднюю ось. Универсальный шарнир обеспечивает поворот передней оси в трех направлениях. Для закрепления ковша при транспортировании грунта предусмотрен храповик, размещенный на дифференциальном барабане канатно-блочной системы.

Передняя ось —сварная коробчатого сечения. На концах оси штырями укреплены две полуоси, на которых размещаются пневматические колеса.

Ходовая часть скрепера состоит из двух передних и четырех задних колес (по два колеса на каждой полуоси).

Канатно-блочное управление скрепера Д-374А имеет привод от двухбарабанной лебедки Д-323. Канатом, запасованным на правом барабане лебедки с помощью восьмикратного полиспаста, поднимается ковш, а канатом, запасованным на левом барабане лебедки, при помощи двухкратного полиспаста — заслонка и днище ковша.

Скрепер Д-374А имеет механизм автоматического подъема заслонки ковша. Этот механизм состоит из вспомогательного каната, один конец которого закреплен на заслонке, а другой — на передней связи ковша. Вспомогательный канат огибает блок, установленный в обойме. При опускании ковша для загрузки последний натягивает вспомогательный канат, тем самым поднимая заслонку. Чем больше ковш будет опускаться вниз и заглубляться в грунт, тем выше будет подниматься заслонка. Заданную высоту подъема заслонки регулируют длиной вспомогательного каната — укорачивая или удлиняя канат, увеличивают или уменьшают тем самым высоту подъема заслонки. Опускается заслонка при подъеме ковша после его заполнения под действием собственного веса.

На рис. 9 представлена схема запасовки канатов подъема ковша, заслонки и днища скрепера.

Управление рабочими операциями скрепера Д-374 производится в следующей последовательности. При наборе грунта ковит должен быть опущен вниз, а для этого необходимо предварительно растормозить правый по ходу трактора барабан приводной лебедки. Ковш под действием собственного веса опускается и заглубляется в грунт. Продвигаясь вперед ковш наполняется грунтом. По мере наполнения ковша необходимо уменьшать глубину резания, так как возможна перегрузка двигателя трактора. После наполнения ковш поднимают в транспортное положение.. Для этой цели должен быть выключен фрикцион правого барабана приводной лебедки. Как только ковш будет поднят на требуемую высоту (заслонка при этом закроет щель днища), необходимо натянуть канат управления храпового механизма и растормозить правый барабан лебедки. При этом защелка храпового механизма войдет в зацепление с храповым колесом дифференциального барабана и ковш будет удерживаться в требуемом положении.

При разгрузке грунта ковш устанавливают на уровне отсыпаемого слоя грунта, для чего включают фрикцион правого барабана лебедки и тем самым несколько приподнимают ковш. Защелка храпового механизма при этом под действием собственного веса выходит из зацепления с храповиком. После этого, растормаживая правый барабан лебедки, опускают ковш до требуемого положения, включают левый барабан лебедки и приподнимают заслонку и днище.

При выбирании каната с левого барабана лебедки сначала поднимается заслонка, поскольку она легче ковша, затем задняя стенка ковша и днище.

Если требуется поднять только переднюю заслонку (при заполнении ковша грунтом), то после ее подъема достаточно выключить барабан лебедки и задняя стенка ковша, а также днище его останутся в первоначальном положении.

При разгрузке ковша сначала открывается передняя заслонка, а затем поднимается днище. Поднять днище ковша, не поднимая заслонки, невозможно.

В качестве тягача для скрепера Д-374 служат тракторы Т-100М и Т-140.

Скреперы с гидравлическим управлением

К скреперам с гидравлическим управлением относятся Д-354, Д-458, Д-461, Д-373 и др.

Скрепер Д-354 с ковшом емкостью 2,75 м3 является прицепной двухосной машиной, работающей в сцепе с трактором Т-75.

Для привода механизмов скрепера применяется универсальный гидравлический агрегат УГ-1М, монтируемый на тракторе. Управление обеспечивается рычагом, установленном в кабине трактора.

На рис. 11 представлены рабочие положения ковша скрепера Д-354 при выполнении различных операций.

Цилиндр гидросистемы шарнирно закреплен на передней раме машины, а его шток (также шарнирно) соединен с задней рамой. В процессе работы гидросистемы, когда шток выдвигается, задняя рама опускается, ковш при этом устанавливается в положение набора грунта. При возвратном движении штока задняя рама поднимается и ковш устанавливается или в транспортное положение, или при дальнейшем возврате штока в положение выгрузки грунта. Заслонка шарнирно укреплена на передней раме и при помощи тяги шарнирно соединена с задней рамой. При опущенном ковше в положении резания грунта заслонка открыта так, чтобы грунт беспрепятственно поступал в ковш. В транспортном положении заслонка закрывает ковш, а в положении разгрузки открыта настолько, чтобы грунт свободно высыпался из ковша.

Узлы скрепера смонтированы на общей раме, опирающейся на четыре пневматических колеса.

Тяговое усилие трактора передается скреперу через прицепное устройство, обеспечивающее свободный поворот машины в обеих плоскостях.

На передней раме-дышле скрепера установлен шаровой шарнир, обеспечивающий тяговой раме возможность поворачиваться относительно передка в вертикальной плоскости на угол до 90° во все стороны. Подъем и опускание ковша производится одним гидроцилиндром, установленным на кронштейне тяговой рамы. Ножи, укрепленные на подножевой плите ковша, благодаря воздействию гидросистемы, заглубляются принудительно, что позволяет регулировать толщину снимаемого слоя грунта. Для облегчения резания грунта на раме смонтированы два боковых вертикальных ножа.

Скрепер Д-458. Отличительной особенностью скрепера Д-458 от скрепера Д-354 является несколько большее раскрытие днища и значительно больший угол ее наклона при разгрузке, что выгодно отличает этот скрепер от других.

Скрепер Д-458 работает в сцепе с тракторами ДТ-54А-СЗ и ДТ-55А-СЗ.

Привод ковша, заслонки и днища производится от гидросистемы.

Ковш створчатого типа, представляющий собой коробку, в которой вместо передней стенки установлена заслонка. Для прочности и надежности снаружи ковша приварены ребра и накладки. Боковые стенки ковша в передней их части связаны между собой поперечной балкой. К передней кромке днища ковша приварена подножевая плита, к которой болтами с потайными головками прикреплены ножи. Ножи имеют двухстороннюю заточку.

Внутренняя поверхность ковша имеет плавные очертания, способствующие лучшей выгрузке грунта.

Основная рама скрепера имеет замкнутую прямоугольную форму. Рама состоит из двух продольных и двух поперечных балок. К задней поперечной балке приварены две консольные балки, служащие опорой скрепера. К консольным балкам крепят заднюю ось с кронштейном для запасного колеса. Соединения консольных балок с основной рамой усилены косынками. Концы консольных балок соединены между собой буферной балкой коробчатого сечения, на которой укреплен в качестве буфера деревянный брус.

Передняя часть основной рамы с дышлом соединена гидро-цилиндром. На продольных балках основной рамы приварены проушины для шарнирного соединения ковша, дышла, серьги, передней заслонки и штока гидроцилиндра.

Дышло предназначено для того, чтобы принять на себя все нагрузки, передаваемые через подъемный механизм, и передачи их на переднюю ось, а также на основную раму тягового усилия от трактора-тягача.

Дышло состоит из арки и хобота, изготовленных из балок коробчатого сечения и соединенных сваркой. Для прочности основная конструкция дышла усилена ребрами жесткости, косынками и накладками, приваренными в местах соединений. В передней части хобота укреплен шаровой шкворень, посредством которого дышло соединяется с передней осью. Такое соединение обеспечивает свободное перемещение передней оси относительно хобота. На концах продольных балок арки приварены кронштейны с отверстиями для шарнирного соединения с основной рамой.

Передняя ось, воспринимающая нагрузку от передка машины и тягового усилия от трактора, представляет собой балку коробчатого сечения, на концах которой приварены полуоси. Балка оси приварена к тяговому дышлу. В средней части оси приварена накладка для крепления шаровой опоры.

Передняя заслонка ковша состоит из двух боковых стенок и двойной изогнутой передней стенки. Предусмотренная конструкция заслонки повышает ее жесткость и обеспечивает плотность прилегания к ковшу. Передняя заслонка соединена с ковшом шарнирно при помощи пальцев, а с основной -рамой — планками.

Прицепное устройство состоит из двух сцепок — основной и дополнительной. Основная сцепка, служащая для подвижного соединения скрепера с трактором, состоит из шкворня с вилкой на конце. Шкворень вставляется в коробку сцепки, приваренной к переднему концу тягового дышла, и закрепляется в ней корончатой гайкой со шплинтом. Дополнительная сцепка (канатная сцепка) служит для предотвращения разрыва шлангов гидропривода в случае обрыва основной сцепки. Кроме того, на скрепере имеется транспортная сцепка, служащая для присоединения скрепера к грузовому автомобилю или автомобилю-тягачу при транспортировании.

Ходовая часть состоит из четырех колес с пневматическими шинами. Передние и задние колеса взаимозаменяемы. Ступицы колес установлены на конических подшипниках.

Схема основных рабочих положений скрепера Д-458 аналогична схеме, приведенной для скрепера Д-354.

Скрепер Д-461 по устройству и принципу действия в значительной мере сходен со скрепером Д-458.

Скрепер Д-541, изготовленный на базе скрепера Д-354, двухосный с ковшом емкостью 3 м3, предназначен для работы с трактором Т-75. Скрепер оборудован гидроприводом с рабочим давлением в системе 100 кГДм2.

Скрепер Д-523 является одной из современных мощных дорожно-строительных машин. Емкость ковша составляет 10 м3, а с переполнением — 12—13 м3.

Тягачом для скрепера служит трактор Т-140.

Управление рабочими органами — гидравлическое, обеспечивающееся тремя насосами НШ-75.

Разгрузка ковша скрепера — принудительная, выполняется при выдвижении задней стенки.

Скрепер Д-373 — сдвоенный скрепер, выпущенный промышленностью в небольших количествах.

Скрепер Д-373 состоит из двух скреперов Д-354, находящихся в сцепе друг с другом и отличающихся между собой только тем, что у одного из них (заднего) несколько укорочен Хобот.

Передний скрепер соединяется с трактором дышлом, а задний с нижней рамой переднего скрепера при помощи шарового шарнира.

Находящиеся в сцепе два скрепера образуют трехосную двухрамную тележку с двумя ковшами общей емкостью 5,5 м3.

Сдвоенный скрепер работает в сцепе с трактором ДТ-55А.

Производительность скрепера в среднем в 1,75 раза больше, чем у одиночных скреперов такого же типоразмера, а металлоемкость на 1 м3 емкости ковша ниже на 30—40%.

К преимуществам сдвоенного скрепера относится также сокращение обслуживающего персонала. Кроме того, более полно используется мощность трактора-тягача.

Скреперы Д-498А и Д-542. Из указанных моделей наилучшими показателями‘Обладает скрепер Д-498А, отличительной особенностью которого является форма его ковша, особенно днища. Днище ковша имеет несколько другое очертание, чем у ранее рассмотренных скреперов. Оно изогнуто с выпуклостью, обращенной в сторону разрабатываемого грунта. Ножи скрепера имеют ступенчатое расположение. Средний нож имеет криволинейную режущую кромку с выпуклостью, обращенной также в сторону разрабатываемого грунта. Крайние ножи находятся в одной плоскости и несколько смещены назад. Выбранное очертание ножей выгодно отличает их от ножей с прямолинейной режущей кромкой. Емкость ковша рассмотренного скрепера — 7,5 м3.

Скрепер Д-542 работает в сцепе с гидрофицированным трактором Т-1ООГГ1 при давлении в системе 100 кГ/см2.