Рабочим органом скрепера является ковш, установленный обычно па пневмоколесах, иногда — на гусеницах. Скреперы обладают наиболее высокой транспортирующей способностью.

Рабочим органом ножевых машин является нож с отвалом для направления срезаемого грунта, установленным на тракторе или специальном колесном шасси.

Ножевые машины, срезая грунт, ‘Накапливают его перед отвалом и перемещают образовавшуюся при этом призму грунта по поверхности забоя волоком, а потому с большим сопротивлением и потерями. Поэтому пределы экономически целесообразного расстояния, на которое производится перемещение грунта ножевыми машинами, обычно не превышают 100—200 м.

Землеройно-траиспортные машины могут быть прицепными, полуприцепными и самоходными, за исключением бульдозеров, которые выполняются в виде навесного оборудования на тракторе или специальном шасси.

Рис. 1. Схемы землеройно-транспортных машин:
а — ковшовые; б — ножевые; 1 — скрепер прицепной двухосный гусеничный; 2 — скрепер прицепной одноосный; 3 — скрепер прицепной двухосный колесный; 4 — скрепер полуприцепной одноосный с колесным двухосным (седельным) тягачом; 5 — скрепер полуприцепной одноосный с одноосным тягачом; 6 — скрепер полуприцепной с одноосным тягачом с дополнительным двигателем, для привода задней оси; 7 — скрепер колесный самоходный; 8 — бульдозер гусеничный; 9 — бульдозер колесный; 10 — автогрейдер; Л — грейдер-элеватор; 12 — диагональный грейдер-элеватор (струг)

Наибольшее развитие получили два типа землероино-транспортных машин: бульдозеры и скреперы.

Бульдозеры до последнего времени использовались в гидротехническом строительстве главным образом на вспомогательных работах, что в значительной мере являлось следствием недостаточной мощности их базовых машин. С увеличением мощности тракторов и тягачей -и применением рабочих органов, приспособленных для разнообразных работ, область использования бульдозеров значительно расширилась, и из вспомогательного оборудования они стали универсальными машинами, часто решающими весь комплекс земляных работ, оставаясь в то же время важнейшим оборудованием для совместной работы со скреперами и экскаваторами.

Скреперы, появившись лишь 30—35 лет тому назад в виде примитивных совков на колесной тяге, увеличиваясь в мощности и производительности, являются теперь мощными высокопроизводительными машинами, которые могут самостоятельно выполнять крупные объемы земляных работ <с большей экономичностью по сравнению с другими машинами.

Грейдеры и грейдер-элеваторы являются дорожными машинами и обычно рассматриваются в курсах «Дорожные машины». Однако некоторые модели из числа этих ножевых машин (автогрейдеры, диагональные грейдер-элеваторы) широко применяются в строительстве и в частности — в гидротехническом.
При комплексном применении нескольких типов современных землероино-транспортных машин могут выполняться почти все основные земляные и многие вспомогательные работы в строительстве.

Основными достоинствами землероино-транспортных машин являются:
а) гибкость и маневренность, простота устройства, обслуживания и ремонта;
б) выполнение одной и той же машиной всех операций технологического процесса;
в) высокая производительность машин, работающих без специального транспорта: от 8 до 12 м3/ч на 1 м3 емкости ковша для большегрузных скреперов при дальности возки 600—1000 м и до 1000 м3/ч для мощных бульдозеров при работе на уклонах порядка 20%,
г) невысокая стоимость работ, которая в благоприятных условиях может быть в 3—4 раза ниже стоимости работ, выполняемых экскаваторами.

Общим недостатком всех землеройно-транспортных машин, кроме бульдозеров, является зависимость рабочего органа от ходовой части машины, что ограничивает область их применения характером разрабатываемого грунта, рельефа местности и климатическими условиями. За малым исключением они не пригодны для работы при низких температурах, для разработки очень тяжелых грунтов с включением крупных камней, а также в болотистых и заболоченных местностях. Эффективность этих машин снижается при разработке влажных и сыпучих грунтов в дождливое время из-за уменьшения сцепления ходовых частей с грунтом. Производительность резко снижается при работе на подъемах.

На объектах с большими объемами земляных работ следует всемерно стремиться к применению более мощных и быстроход-радиатора машины и являющийся навесным орудием к гусеничному или колесному трактору, либо к специальному колесному тягачу.

Рис. 2. Производительность землеройно-транспортных машин в средних грунтах:
1 — бульдозер гусеничный 37—110 кет (50—150 л. с); 2 — бульдозер колесный 137 кет (186 л. с); 3 — скрепер прицепной 66 кет (90 л. с); 4 — скрепер прицепной 88 кет (120 л. с); 5 —скрепер полуприцепной 85—160 кет (116—220 л. с.)

Отвал с помощью штоков гидравлических цилиндров, питаемых от насосов трактора (тягача), или тросов тракторной лебедки (а в некоторых новых моделях и электрического привода) может подниматься над опорной поверхностью ходовой части машины на высоту примерно до 1,2 м или опускаться, за-глубляясь ниже этой поверхности на 0,5—1,8 м.

В процессе работы на ходу машины опускается отвал, который под влиянием собственного веса и напорного усилия, создаваемого машиной, врезается в грунт и срезает стружку толщиной 15—30 см. По наполнении отвала бульдозерист приподнимает (выглубляет) отвал и, удерживая его на уровне земли, перемещает срезанный грунт волоком к месту его укладки. Оптимальной длиной перемещения грунта бульдозеро!м считается 50— 70 м, максимальной — 200—250 м. Чем меньше это расстояние, тем эффективнее работа машины.

Бульдозеры классифицируют:
а) по мощности и силе тяги базовой машины:
б) по конструкции и способу крепления рабочего органа (отвала) — с неповоротным отвалом, жестко укрепленным в положении, перпендикулярном к продольной оси базовой машины, и с поворотным отвалом (универсальные), углы установки которого можно менять в горизонтальной и вертикальной плоскостях;
в) по типу (механизма управления — с гидравлическим, канатным, смешанным и электрическим управлением;
г) по типу ходового оборудования базовой машины — на гусеничные и колесные.

Изготовляют также бульдозеры с комбинированным рабочим органом (бульдозер-погрузчик), которые могут не только перемещать срезанный грунт, но и производить его погрузку в транспортные средства, т. е. работать как одноковшовый погрузчик, грейферный ковш и распределитель сыпучих материалов и грунта.

Бульдозеры с неповоротным отвалом перемещают разрабатываемый грунт только в направлении движения машины. Бульдозеры с поворотным отвалом могут перемещать грунт как в направлении движения машины, так и в боковом направлении по отношению к ее движению.

Бульдозеры разрабатывают грунты всех категорий, включая гравелистые и галечникювые, взорванные и разборные скальные породы.

Рис. 3. Бульдозер колесный (мощность двигателя 645 кет).

Основными видами работ для бульдозеров являются сооружение высотой до 1,5 м из резервов и выемок такой же глубины, сооружение полувыемок-полунасыпей; планировка и отделка площадок и откосов; засыпка канав и траншей; прорезка геррас на косогорах; разравнивание грунта на отвалах; штабелирование и распределение различных материалов на складах; корчевка пней, валка деревьев и т. п. Кроме того, бульдозеры широко применяются на скреперных работах для толкания большегрузных скреперов при их загрузке.

В гидротехническом строительстве наиболее широко применяются бульдозеры мощностью до 150—220 кет (200— 300 л. с). В США для бульдозерных работ и толкания большегрузных скреперов используют более мощные модели — гусеничные со сдвоенными двигателями общей мощностью до 645 кет (875 л. с.) и на колесных шасси — мощностью до 1215 кет (1650 л. с). Наиболее мощный бульдозер, предназначенный для толкания большегрузных скреперов на колесном шасси, имеет вес 170 т, высоту более 5 м и мощность первичного двигателя 1215 кет (1650 л. с). Его первичный двигатель-дизель приводит генератор постоянного тока, служащий источником энергии для электродвигателей мощностью тю 400 л. с, встроенных в ходовые колеса диаметром 3 м (мотор-колесо). Таким образом, все 4 колеса являются ведущими, что обеспечивает максимально возможную проходимость машины.

Рис. 4. Бульдозер на специальном колесном шасси (мощность двигателя 1215 кет (1650 л. с), вес 170 т]

В последнее время наибольшее распространение (особенно в зарубежной практике) получают колесные бульдозеры. Это объясняется значительным преимуществом колесных базовых машин для бульдозеров перед гусеничными тракторами. Колесные тракторы (тягачи) имеют более высокие скорости движения (до 60 км/ч) по сравнению с гусеничными тракторами и обладают большей маневренностью. Поэтому производительность колесных бульдозеров на ряде работ выше, чем у гусеничных, в 1,7— 2,0 раза, а стоимость разработки и перемещения грунта меньше в 1,2—1,5 раза. Однако полная замена гусеничных машин колесными нецелесообразна, так как в тяжелых грунтовых условиях, а также в местах с неблагоприятным климатом использование гусеничных машин эффективнее, чем колесных.

Рис. 5. Рабочее оборудование бульдозера:
а — основные виды рабочего оборудования; б — схемы установки отвала; 1 — отвал непоеоротного бульдозера; 2 — отвал универсального бульдозера; 3 — поперечный перекос отвала; 4 — отвал-рыхлитель; 5 — отвал с торцовыми стенками; 6 — положение отвала в плане универсального бульдозера; 7 — перекос отвала в вертикальной плоскости

Основными частями каждого бульдозера являются отвал, толкающая рама и оборудование для установки отвала в рабочее или транспортное положение.

Отвал бульдозера изготовляют из листовой стали в форме криволинейного щита, усиленного ребрами жесткости и сваренного с подножовой плитой, на которой крепятся режущие ножи или зубья.- Форма и профиль отвала должны обеспечивать наибольшее наполнение его грунтом с минимальными при этом сопротивлениями, для чего поверхность отвала должна быть возможно более гладкой.

С точки зрения снижения энергоемкости процесса набора и перемещения грунта наилучшие результаты обеспечиваются отвалом с профилем поверхности переменной кривизны, с максимальной кривизной в нижней части отвала. Однако ввиду некоторой сложности изготовления отвалов такой поверхности обычно применяются отвалы с постоянным радиусом кривизны, с криволинейной поверхностью, начинающейся сразу же от ножа отвала. Длина прямолинейного участка профиля отвала при этом выбирается минимальной, исходя из условий расположения ножа и крепления его к отвалу. Отвалы универсального назначения часто снабжаются козырьками, препятствующими пересыпанию грунта через отвал лри толчках, на подъемах и в случаях, когда процесс движения стружки по отвальной поверхности нарушается. Высота козырька (по вертикали) обычно принимается в пределах 0,1—0,25 от высоты отвала.

Минимальная длина отвала выбирается с таким расчетом, чтобы отвал перекрывал габарит базовой машины по ширине и выступающие части толкающей рамы не менее, чем на 100 мм с каждой стороны. Для работы в легких грунтовых условиях и особенно на сыпучих грунтах длина отвала может увеличиваться за счет применения съемных уширителей, устанавливаемых под углом 15—30° к режущей кромке ножа.

На мощных бульдозерах для разработки тяжелых грунтов, крупнокусковой скальной породы применяют отвалы совкового типа. При этом увеличиваются ширина захвата, объем призмы перемещаемого грунта, уменьшаются потери при транспортировании грунта и значительно повышается производительность бульдозера.

Высота отвала, определяется силой тяги и грунтовыми условиями, для которых предназначается бульдозер.

Тяговое усилие трактора (тягача) передается отвалу бульдозера через толкающие рамы. У бульдозеров с отвалом неповоротного типа толкающая рама состоит из двух продольных толкающих балок, расположенных по обе стороны базовой машины.

Рис. 6. Гусеничный бульдозер с отвалом неповоротного типа

Толкающие балки одним своим концом жестко (у малых моделей) или шарнирно (у средних и тяжелых моделей) крепятся при помощи раскоса 3 к отвалу, а другим шарнирно к раме ходовой части машины. Благодаря такому креплению отвал с помощью гидроцилиндра 4 можно свободно опускать и поднимать, т. е. изменять глубину резания.

Шарнирное соединение отвала с балками толкающей рамы обусловливает возможность поворота отвала относительно горизонтальной оси, параллельной образующей отвала, т. е. регулировать угол резания. У некоторых моделей возможен, кроме того, еще и поперечный перекос отвала IB целях лучшего подрезания грунта на уступах. Для регулирования угла резания и поперечного перекоса отвала бульдозеры обычно оборудуются винтовыми раскосами, которые одним концом соединяются с отвалом, а другим — с толкающим брусом. У некоторых моделей эти операции выполняются при помощи гидравлических толкателей.

У бульдозеров с поворотными (универсальными) отвалами толкающая рама имеет форму арки, с которой отвал соединяется посредством центрального шарового шарнира и двух боковых гидравлических толкателей. В отличие от отвала неповоротных бульдозеров отвал универсального бульдозера при помощи цилиндров подъема и поворота можно устанавливать в различные положения относительно толкающей рамы: перпендикулярно к продольной оси машины; под углом к этой оси до 65° в плане в каждую сторону; с перекосом в вертикальной плоскости на угол до 10—12°. Положение отвала относительно толкающей рамы жестко фиксируется толкателями. Благодаря такому устройству отвала бульдозер может выполнять некоторые работы, не доступные бульдозеру с неповоротным отвалом: засыпку траншей и канав при движении бульдозера вдоль них, перемещение разрабатываемого грунта в сторону от прохода машины и т. п.

На новых моделях бульдозеров может быть установлено сменное рабочее оборудование: отвал-откосник для зачистки и планировки откосов, зубья для корчевки и рыхления в плотных грунтах, оборудование кустореза, древовал и другие виды сменного оборудования.

Установка отвала бульдозеров в рабочее и транспортное положение производится водителем из кабины при помощи канатного, гидравлического (наиболее распространенного), а в некоторых моделях электрического привода.

У бульдозеров с канатным приводом подъем отвала осуществляется при помощи лебедки и канатного полиспаста принудительно, а опускание и врезание его в грунт — только под действием силы тяжести самого отвала и его рамы. Это является существенным недостатком канатного привода, так как при такой системе управления врезание ножей отвала в плотные грунты не может быть быстрым из-за недостаточного веса отвала. Поэтому канатная система управления в настоящее время применяется редко и вытесняется главным образом гидравлической.

У бульдозеров с гидравлическим приводом подъем и опускание отвала, а в некоторых моделях и поворот отвала в горизонтальной плоскости принудительные и производятся штоками гидроциливдров, питаемых маслом от установленного на машине насоса; благодаря этому врезание ножей отвала в грунт осуществляется быстрее и на более коротком пути. Принципиальная схема гидропривода показана на рис. . Гидропривод в основном состоит из одного или двух гидроцилиндров двойного дей’ ствия, масляного насоса с мультипликатором и золотникового; распределителя.

Гидроцилиндры шарнирно связаны с рамой бульдозера, а штоки их 2-е толкающей рамой. Рабочая жидкость по напорному трубопроводу нагнетается в гидроцилиндры шестеренчатым насосом из бака при соответствующем положении распределителя, установленного в кабине водителя. Четыре положения золотника распределителя обеспечивают подъем, опускание, фиксирование и плавающее положение отвала. Рабочая жидкость при давлении в системе порядка 10—12 Мн/м2 (100— 120 кг/см2) поступает в надпоршневое или подпоршневое пространство гидроцилиндров, что со отв етствует принудительному заглублению или подъему отвала. Золотник из положения, соответствующего подъему и опусканию отвала, в положение, когда отвал зафиксирован, устанавливается автоматически.

Рис. 8. Принципиальная схема гидропривода бульдозера

При необходимости перемещения отвала по поверхности грунта, применяясь к его неровностям, золотниковый распределитель :переводится в «плавающее» положение.

При отключении вала отбора мощности масляный насос останавливается, чем исключается излишний износ насоса и перекачивание масла при нерабочих пробегах бульдозера.

Бульдозеры обычно работают при резко переменном сопротивлении на ножах отвала, что отрицательно сказывается на долговечности двигателя и трансмиссии несущего шасси. Кроме того, бульдозерист, работая челночными ходами, примерно 20— 40 раз в час переключает скорости. При обычной механической трансмиссии на это расходуется значительное время, а частые переключения скорости утомляют водителя.

Установлено, что только по этим причинам производительность бульдозера ниже примерно на 20% его технически возможной производительности. Поэтому базовые машины для бульдозеров все чаще снабжаются гидромеханическими трансмиссиями с турботрансформаторами и полуавтоматическими коробками передач. При таких трансмиссиях реверсирование хода и изменение юкорости движения машины значительно облегчается; это снижает утомляемость водителя, сокращает время на переключение тередач и реверсирование ходов и, как следствие, увеличивает производительность машины.

Рис. 9. К определению влияния уклона местности на производительность бульдозера и сопротивление движению автомобиля:
а — график для определения коэффициента кукл, б — схема сил сопротивления,, действующих на автомобиль

Дальнейшим направлением отечественного бульдозеростроения является повышение мощности базовых машин, особенно на колесной тяге с бескамерными баллонами низкого давления, увеличение скорости движения, применение полуавтоматических гидродинамических трансмиссий и расширение области применения бульдозеров за счет увеличения номенклатуры сменного рабочего оборудования и в частности оборудования для погрузки срезаемого грунта в транспортные средства (бульдозер-погрузчик).

Повышение производительности бульдозера достигается за счет увеличения емкости отвала и сокращения потерь грунта в процессе его перемещения. Увеличение емкости отвала возможно путем установки лобовых щитков, торцовых открылков, открылков-уширителей, а также увеличения высоты отвала. Уменьшение потерь грунта достигается спаренной или строенной работой бульдозеров, а также траншейной разработкой грунта.

При работе в плотных грунтах повышение производительности бульдозера в значительной степени зависит от предварительного рыхления грунтов при помощи прицепных или навесных рыхлителей.

Землеройно-транспортными называют машины с ножевым рабочим органом, выполняющие одновременно послойное отделение от массива и перемещение грунта к месту укладки при своем поступательном движении. К этой группе машин относятся: бульдозеры, скреперы, автогрейдеры, грейдеры. Первые два типа машин, особенно бульдозеры, широко используются в промышленном и гражданском строительстве.

Каждая модель землеройно-транспортной машины имеет индекс, включающий буквенные и цифровые обозначения. Две начальные буквы индекса ДЗ обозначает группу машин, последующие за ними цифры — порядковый номер регистрации модели, буквы после цифровой части индекса — порядковую модернизацию (А, Б. В, …) и климатическое (северное С и ХЛ) исполнение машины. В индекс модернизированных самоходных скреперов кроме указанных выше букв могут быть включены буквы М и П. В индекс бульдозеров и скреперов с автоматизированной системой управления наличие последней обозначается цифрой 1, следующей через тире за основными цифрами индекса, а у модернизированных машин — после букв, обозначающих модернизацию. В индекс автогрейдеров после указанных выше цифр и букв включаются через тире цифры 1, 2, 4, 6, обозначающие их модификации.

К землеройно-транспортным машинам относятся такие машины, каждая из которых осуществляет копание грунта и его транспортирование, причем машина перемещается вместе с рабочим органом. Этим условием удовлетворяют скреперы, бульдозеры, грейдеры и грейдер-элеваторы. Основными преимуществами землеройно-транспортных машин являются: возможность совмещения в одном рабочем цикле всего комплекса операций по копанию, перемещению и отсыпанию грунта с предварительным разравниванием и частичным уплотнением, простота конструкции и высокая производительность.

Скреперы применяются для послойного срезания грунта и перемещения его на расстояние 300—5000 м. Скреперами нельзя разрабатывать грунты, содержащие крупные каменистые включения (300—600 мм), а также липкие, сырые и глинистые грунты. Скреперами разрабатывают грунты I и II группы. При работе на грунтах нормальной влажности (суглинки, лесс, чернозем) с примесями гравия и гальки (I группа) скреперы хорошо загружаются с «шапкой» и полностью разгружаются. Те же грунты, высохшие и отвердевшие (II группа), а также глины и солончаки необходимо предварительно разрыхлять. На сухих супучих песках ковш скрепера загружается в пределах 60—70% геометрической емкости. На липких и переувлажненных грунтах работа скрепера малопроизводительна вследствие налипания грунта на днище и стенки ковшей.

Рис. 10. Способы разгрузки ковшей скреперов
а — свободная передняя; б — свободная задняя; в — полупринудительная передняя; г — полупринудительная донная; д — принудительная; 1 — ковш; 2 — подножевая плита; 3 — заслонка; 4 — разгружающий узел

Скреперы классифицируют:
— по способу загрузки ковша — с загрузкой движущим усилием и с принудительной загрузкой элеватором, встроенным в ковш;
— по способу управления — на машины с канатно-блочным и с гидравлическим управлением;
— по способу разгрузки ковша — на машины со свободной (самосвальной) передней и задней, с полупринудительной передней и донной, с принудительной;
— по виду ходового оборудования на машины прицепные к гусеничным тракторам и пневмоколесным тягачам и полуприцепные (самоходные) к одноосным и двухосным пневмоколесным тягачам.

Свободная разгрузка применяется на прицепных скреперах малой и средней емкости (4—6 м3). При полупринудительной передней разгрузке сначала открывается заслонка, а затем днище вывешивается на шарнире подножевой плиты ковша. В конце разгрузки грунт ссыпается с днища вниз перед ножами и планируется ими. При полупринудительной изводится гидроцилиндрами, а передней заслонки — гидроцилиндрами. Задняя стенка ковша выдвигается гидроцилиндрами. Для работы с трактором-толкачом служит буфер. Ножи ковша крепятся к передней кромке днища и имеют плоскую ступенчатую или полукруглую форму. При износе ножи наплавляются твердым сплавом, а вышедшие из строя заменяются на новые.

Направление дальнейшего развития конструкций скреперов характеризуется увеличением емкости ковша и. соответственно ростом мощности тягачей, совершенствованием формы ковша, способов его загрузки и разгрузки. Для автоматизации управления скрепером при операциях планирования поверхностей насыпей и выемок создана вистема «Стабилоплан-1». Лри прохождении передней оси скрепера по неровностям маятник датчика системы отклоняется от вертикали, посылая сигнал к электрогидрозолотнику, управляющему подъемом и опусканием ковша. Этой системой оснащают скреперы ДЗ-20Б с ковшом емкостью 8 м3.

Рис. 11. Бульдозер

Бульдозер (рис. 11) состоит из базовой машины (гусеничного или колесного трактора) и навесного бульдозерного оборудования. Бульдозерное оборудование включает в себя отвал с ножами, толкающее устройство, состоящее из основной рамы, двух толкателей и гидросистемы управления отвалом. Бульдозеры, у которых отвал может изменять положение как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости, называются универсальными. Толкающее усилие, развиваемое двигателем трактора, балками основной рамы, закрепленными к балкам гусеничного хода шарнирами, передается на отвал, который ножом срезает грунт. Толщина срезаемой стружки регулируется гидроцилиндрами подъема и опускания отвала. Поворот отвала в плане совершается вокруг шарнира с помощью гидроцилиндров. Перекос отвала в поперечной плоскости достигается с помощью механизма и гидроцилиндра. Бульдозеры с канатно-блочной системой управления применяются значительно реже, так как не обеспечивают эффективной разработки из-за недостаточно активного врезания отвала в грунт, совершаемого только под действием его тяжести. Бульдозеры, смонтированные на тракторах, пневмоколесный ход которых выполнен с шина-ми низкого давления, не уступают по проходимости машинам на гусеничном ходу и значительно превосходят их в скорости.

Грейдеры предназначены для планировочных и профилировочных работ при строительстве дорог и аэродромов. С помощью грейдеров можно производить насыпи дорог высотой до 1 м из боковых резервов, сооружать и очищать оросительные и придорожные канавы глубиной до 0,7 м, разрушать дорожные покрытия при ремонте, очищать площади и дороги от снега. Работа грейдера будет эффективной, если рабочий ход имеет протяженность не менее 500 м, гак как на меньшем пути приходится больше затрачивать время на развороты и перестановку рабочего органа. При боковом возведении насыпи дальность перемещения грунта не должна превышать 30 м. Грейдеры подразделяются на прицепные и самоходные (автогрейдеры). Кроме того, грейдеры бывают легкие с отвалом длиной 2,5—3 м и тяжелые с отвалом длиной 3,5—4,5 м. Автогрейдеры (ГОСТ 9420—69) в свою очередь разделяются по конструктивной массе на три типа: легкие массой до 9 т, средние — до 13 и тяжелые до 19 т.

Рис. 12. Автогрейдер

Автогрейдер (рис. 12) состоит из силовой установки, размещенной на основной раме, рабочего органа (отвала) и ходового оборудования, включающего передние управляемые колеса и задние ведущие, кабины машиниста и карданных валов системы управления передним мостом. В качестве дополнительного оборудования на автогрейдере установлен кирковщик (рыхлитель) и передний отвал бульдозера, с помощью которого убирается разрыхленный грунт. Отвал автогрейдера крепится к поворотному кругу, основание которого с помощью гидроцилиндров может подниматься вверх и опускаться вниз. Усилие копания, создаваемое на ноже отвала, посредством тяговой рамы передается на основную раму. Ведущие колеса автогрейдера установлены на балансире, обеспечивающем равномерное распределение вертикальной нагрузки между ними при движении по неровностям. Крутящий момент от двигателя к ведущим колесам передается с помощью сцепления, соединительного вала, коробки передач, главной передачи и редукторов.

Гидросистема служит для привода гидроусилителя рулевого управления, наклона передних управляемых колес и управления рабочим органом. Нижний и боковые ножи отвала для увеличения срока службы наплавлены износостойким твердым сплавом. В зависимости от выполняемых работ отвал может совершать: поворот в плане на 360°, подъем и опускание по вертикали, наклон в обе стороны относительно плоскости дороги, вынос в обе стороны с наклоном к горизонту от 0 до 90°, поворот относительно своей продольной оси для изменения углов резания. Механизм вращения отвала в плане состоит из гидромотора и червячного редуктора, установленного на основной раме.

Зубья кирковщика шарнирно прикреплены к поворотному устройству и во время работы отвалом откидываются вверх или включаются в работу при заднем ходе автогрейдера. Гидравлическая система автогрейдера состоит из исполнительных гидроцилиндров и гидродвигателей, давление жидкости к которым поступает от общей насосной станции, приводимой в действие от силовой установки.

Для автоматизации управления работой отвала в период поперечного профилирования и продольного планирования дороги созданы комплекты аппаратуры «Профиль-1» и «Профиль-2». Эта аппаратура обеспечивает стабилизацию заданного угла наклона отвала в поперечной плоскости. Принцип работы агрегатов системы «Профиль-1» аналогичен описанному в разделе* «Скреперы» для системы «Стабилоплан-1». Система «Профиль-1» управляет левым подъемником отвала, гидрораспределитель правого подъемника отвала управляется грейдеристом вручную, что обеспечивает возможность независимого регулирования глубины резания отвала соответственно тяговой нагрузке автогрейдера. Точность профилирования уклонов составляет ±1%. За счет повышения качества работы число проходов автогрейдера при профилировании сокращается примерно в два раза.

В последнее время в группе землеройно-транспортных машин все большее место занимают тяжелые автогрейдеры. В целях лучшего использования тяговых качеств в трансмиссии автогрейдеров установлены гидротрансформаторы, а привод ведущих колес осуществляется от индивидуальных высокомоментных гидродвигателей. Основные рамы тяжелых автогрейдеров делают иногда шарнирными в горизонтальной плоскости, что позволяет машине поворачиваться на кривых малых радиусов и увеличивает устойчивость при боковых нагрузках. Рулевой механизм такого автогрейдера в целях облегчения работы машиниста выполнен с гидроприводом следящего действия.

Грейдер-элеваторы представляют собой самоходные или прицепные землеройно-транспорт-ные машины непрерывного действия, предназначенные для копания’ грунта в материковом залегании и отсыпки его в насыпи или транспортные средства. В отличие от Других землеройно-транспортных машин рабочий орган грейдер-элеватора не перемещает срезанный грунт вместе с машиной, а направляет его в конвейер, расположенный перпендикулярно к плоскости движения самой машины.

Грейдер-элеваторы используют для возведения дорожных насыпей из боковых резервов, а также для образования выемок и каналов с разностью высот от дна забоя до поверхности отвала 1,3—1,5 м. Грейдер-элеваторами разрабатывают талые связные грунты I—III групп с каменистыми включениями не более 150 мм. Для эффективной работы грейдер-элеваторов необходимо, чтобы протяженность рабочих ходов была не менее 0,2—0,5 км. Грейдер-элеватор имеет рабочий орган в виде дискового вогнутого или прямого ножа, установленного на дискодержателе. Дискодержатель шарнирно подвешен к плужной балке и для увеличения прочности снабжен раскосом (см. рис. 100,6). Благодаря шарнирным соединениям обеспечивается регулирование основных углов установки ножа по отношению к поверхности грунта и оси рабочего движения. При износе режущей кромки дисковый нож может быть повернут на дискодержателе при ослаблении болта так, чтобы в работу был введен неизношенный участок кромки. Ленточный конвейер служит для транспортирования грунта от ножа к месту отсыпки и благодаря канатной или гидравлической подвеске может изменять угол наклона.

Рис. 13. Грейдер-элеватор
а — общий вид; 6 — рабочий орган

Дисковый сферический нож выполняется диаметром D—600—1000 мм с радиусом кривизны при внутренней заточке r=0,85 D. Производительность грейдер-элеваторов с дисковыми ножами при мощности силового двигателя 130—180 л.с. изменяется в пределах 600— 1000 м3/ч. Грейдер-элеваторы с плоскими ножами, или, как их называют, землеройные струги, производят послойную разработку грунта при ширине захвата от 0,9 до 3 м. При силовой установке мощностью 240—430 л. с. они имеют производительность от 1000 до 1600 м3/ч. По принципу грейдер-элеватора работает и землеройно-фрезерная машина, роторный рыхлитель которой выполнен в виде фрезы диаметром 2,5 и длиной 3,4 м. Производительность таких машин достигает 3000 м3/ч и более.

Землеройно-транспортными называются машины, предназначенные для послойного резания и перемещения грунта при поступательном движении машины.

По типу рабочего органа они подразделяются на ножевые (бульдозеры, автогрейдеры, грейдер-элеваторы, струги) и ковшовые (скреперы).

Землеройно-транспортные машины характеризуются высокой производительностью и не требуют специального транспорта для перемещения грунта, поэтому все более широко применяются большегрузные самоходные скреперы и мощные бульдозеры, обеспечивающие значительное снижение стоимости земляных работ — иногда в 3—4 раза по сравнению со стоимостью при использовании для этой цели экскаваторов с автомобилями-самосвалами. Землеройно-транспортные машины относятся к группе дорожных машин, их индекс ДЗ.

—

Землеройно-транспортные машины (бульдозеры, скреперы, грейдеры и автогрейдеры) служат для послойной разработки и перемещения легких и среднеплотных грунтов.

Бульдозеры являются сменным навесным рабочим оборудованием, монтируемым на тракторах или колесных тягачах. Их целесообразно применять для срезки грунта и перемещения его на расстояние до 80—100 м. Бульдозер состоит из рамы с отвалом, оснащенным ножом. Отвал во время движения тягача (трактора) опускается, срезает ножом стружку грунта и перемещает его к месту использования (укладки). Изменение глубины резания производися канатно-блочной или гидравлической системой.

Для подъема отвала при канатно-блочной системе управления бульдозером служит зубчато-фрикционная лебедка, получающая вращения от вала отбора мощности, установленного на тракторе. Скорость опускания отвала регулируется ленточным тормозом лебедки.

Подъем и опускание отвала при гидравлической системе управления бульдозером производится гидроцилиндрами, в нижнюю или верхнюю полость которых при определенном положении золотникового распределителя подается под давлением рабочая жидкость. Давление это создается масляным насосом, работающим от вала отбора мощности трактора (тягача).

Различают бульдозеры неповоротные и поворотные (универсальные). У неповоротных бульдозеров отвал бульдозера перпендикулярен оси тягача. У поворотных он может изменять свое положение в плане до 65° на каждую сторону и до 10° в вертикальной плоскости. Рама поворотного бульдозера имеет шаровую пяту для присоединения отвала. Изменение положений отвала производится перестановкой задних концов толкателей относительно рамы бульдозера.

Бульдозеры применяются для планировочных работ, засыпки рвов, траншей, очистки территорий от снега, камней, кустарника, пней, деревьев, строительного мусора и для работ на складах песка, гравия, щебня и других материалов.

Современные бульдозеры выполняются с универсальными рамами, на которых может быть установлено различное сменное оборудование: кусторез, древовал, корчеватель-собиратель и др.

В состав гидравлической системы трактора С-100ГП, на котором монтируется бульдозерное оборудование, входят: редуктор, два насоса, распределитель, масляный бак, силовые гидроцилиндры, трубопроводы и арматура.

Редуктор (мультипликатор) служит для повышения числа оборотов насосов до 1625 в минуту. Каждый шестеренчатый насос производительностью 60—75 л/мин при давлении 100 кГ/см2 состоит из корпуса и двух шестерен, помещенных в бронзовые втулки, имеющие лыски, предохраняющие втулки от проворачивания. Для обеспечения высокого объемного к.п.д. в течение длительного времени служат компенсаторы, прижимающие торцы бронзовых втулок к торцам шестерен.

Распределитель состоит из корпуса, верхней и нижней крышек, трех золотников, перепускного и автоматического устройства. Работа его происходит следующим образом. При положении золотника «заперто—нейтральное» перепускной клапан открыт. Жидкость при этом циркулирует по кругу: маслобак — насосы—распределитель—фильтр—маслобак, обе полости каждого гидроцилиндра заперты золотником распределителя. Перемещение штоков исключено. При положении золотника «подъем» перепускной клапан закрыт, нагнетательная полость распределителя соединена с нижней полостью цилиндра и подаваемая насосами жидкость поступает в нижнюю полость цилиндров, поднимая поршни; жидкость из верхних полостей рабочих цилиндров перетекает через распределитель в масляный бак. При положении золотника «опускание» перепускной клапан закрыт и нагнетательная полость распределителя соединена с верхней полостью цилиндра; под давлением жидкости, подаваемой насосами в верхнюю полость цилиндров, происходит принудительное опускание поршней со штоками; жидкость из нижних полостей через распределители перетекает в масляный бак. При положении золотника «плавающее» перепускной клапан 5 открыт и жидкость циркулирует по кругу: маслобак—насосы—распределитель—фильтр—маслобак; верхняя и нижняя полости цилиндров сообщаются между собой через распределитель. Поршни цилиндров свободно могут перемещаться под влиянием внешних усилий.

Рис. 14. Схема гидравлического

Обычно тракторные бульдозеры производят резание грунта на I или II скорости, транспортировку — на II или III ско рости и возвращаются для нового цикла задним ходом.

Производительность (техническая) бульдозеров при планировочных работах определяется по формуле

Согласно типажу главным параметром бульдозеров считается тяговое усилие тягача. Для всех бульдозеров рекомендуется гидравлический привод управления отвалом. Тяговое усилие тракторов с двигателями мощностью ’50—‘60; 75; 100; 100— 130; 140—180; 250—300 л. с. соответственно составляет 1,4; 3; 4; 6; 9 и 15 т. Тяговое усилие двухосных колесных тягачей с двигателями мощностью: 16—(22; 40—56; 63—75; 90—110; 160-— 180; 200—300; 375—430 л. с. составляет 0,75; 1,55; 2,25; 4; 6; 9 и 15 г.

Скреперы являются самоходными или прицепными к гусеничным тракторам (колесным тягачам) машинами, предназначенными для послойной срезки, транспортирования и выгрузки грунта.

Скрепер может выполнять весь комплекс земляных работ— резание грунта, перемещение его к месту укладки, разравнивание и частичное уплотнение. Рабочим органом скрепера является ковш на пневматических колесах, снабженный механизмом опускания, подъема и разгрузки, приводимым в действие лебедкой или гидроприводом, работающими от двигателя трактора (тягача). На передней кромке днища ковша во всю его ширину помещен нож, с помощью которого производится срезание слоя грунта.

Рабочий процесс—резание и набор грунта, транспортирование к месту укладки, выгрузка и возвращение к месту набора— представляет собой ряд последовательно повторяющихся операций. Ковш опускается на грунт, врезается в него под действием силы тяги трактора (тягача) или собственного двигателя и снимает слой грунта. Наполненный ковш поднимается на ходу в транспортное положение и перемещается к месту выгрузки, которая производится также на ходу путем выталкивания грунта подвижной задней стенкой ковша или путем подъема его днища, ,а в некоторых моделях — опрокидыванием ковша. Грунт вываливается между передней и задней осями скрепера и частично уплотняется его задними колесами. Толщина слоя при выгрузке регулируется скреперистом, а поверхность его разравнивается передней кромкой ковша в процессе разгрузки.

Область применения полуприцепных (самоходных) скреперов к одноосным тягачам — земляные работы с дальностью возки от 300 до 5000 м, прицепных — с дальностью возки 100—800 м. Скреперы не могут разрабатывать грунты с включениями крупных камней, а также липкие, сырые, глинистые и черноземные грунты.

Скреперы классифицируют.

Рис. 15. Схемы разгрузки скреперных ковшей

Рис. 16. Прицепной скрепер с канатным управлением
1 — флюгерные блоки; 2 — направляющие блоки; 3— канат полиспаста подъема ковша; 4— полиспаст управления заслснкой; 5 — канат полиспаста опрокидывания днища и задней стенки; 6 — шарнир заслонки; 7 — ковш; 8 — задняя стенка; 9 — тяговая рама (хобот); 10 — дышло; 11 — заслонка

По способу управления на машины: с канатно-блочным и с гидравлическим управлением. По ходовому оборудованию на машины: прицепные к тракторам и пневмоколесным тягачам, полупрнцепные (самоходные) к одноосным и двухосным пневмоколесным тягачам. По способу разгрузки ковша на машины: с принудительной разгрузкой, с полупринудительной разгрузкой и опрокидные.

Широкое распространение получили прицепные скреперы с полупринудительной разгрузкой и канатно-блочным управлением. Скрепер состоит из передней оси с дышлом, тяговой рамы с поворотными (флюгерными) блоками, ковшовой рамы с приваренными боковыми стенками ковша, передней заслонки, задней стенки ковша, сваренной с днищем и шарнирно установленной в опорах, и канатно-блочной системы. На рис. 17 приведена схема запасовки канатов.

Рис. 17. Схема- запасовки канатов скрепера
1 — лебедка; 2 — полиспаст подъема и опускания ковша; 3 — полиспаст опрокидывания днища и задней стенки; 4 — полиспаст подъема заслонки; 5 — направляющие ролики лебедки

Рис. 18. Полулрицепной скрепер с гидравлическим управлением
1 — тягач; 2 — хобот; 3 — ковш; 4 — заслонка; 5 — цилиндры управления заслонкой; 6—цилиндры подъема и опускания ковша; 7 — цилиндры выдвижения задней стенки; 8 — задняя стенка; 9 — цилиндры поворота тягачи

В последнее время в связи с созданием одноосных пневмо-колесных тягачей началось производство полуприцепных скреперов с гидравлическим управлением. Наибольшее распространение получил скрепер Д-357Г на тягаче МАЗ-Э29В, предназначенный для разработки и транспортирования грунтов

на расстояние до 5000 м. Скрепер работает с толкачом (трактор С-100 или пневмоколесный тягач, оборудованные толкающими устройствами). Универсальный шкворень, которым хобот скрепера соединен с тя.гачом, допускает повороты скрепера в горизонтальной и вертикальной плоскостях, что обеопечивает развороты скрепера на небольших площадках и работу на неровной местности. Гидравлическая система обеопечивает подъем и опускание заслонки, изменение глубины резания и перевод ковша в транспортное положение, а также передвижение задней стенки при разгрузке ковша.

Автогрейдеры находят применение при послойной разработке грунта и перемещении его на незначительные расстояния, планировочных работах, содержании и ремонте дорог, при профилировании дорожного полотна. Рабочим органом автогрейдера является отвал с ножом, установленный между передними и задними осями машины. Отвал автогрейдера может изменять свое положение в плане и в вертикальной плоскости. Он может быть вынесен также в сторону относительно продольной оси рамы.

Изображенный на рис. 19 автогрейдер имеет четыре ведущих колеса и два рулевых. Привод к задним колесам осуществляется от двигателя через муфту сцепления и систему передач, а поворот передних колес — рулевым механизмом, приводимым в действие штурвалом. От коробки передач вращение передается на коробку механического управления, от которой карданными валами передается к исполнительным механизмам. Механизмы служат для подъема и опускания всего отвала или одной его стороны. С помощью этих механизмов изменяется угол наклона отвала в вертикальной плоскости. Для выноса отвала в сторону относительно основной рамы служит зубчато-реечный механизм. Отвал прикреплен кронштейнами к поворотному кругу, вместе с которым имеет возможность поворачиваться относительно тяговой рамы. Для поворота отвала служит механизм, в который входят карданные валы, редуктор и зубчатый венец поворотного круга. На тяговой раме также укреплен кирковщик, позволяющий производить рыхление плотных грунтов. Подъем, и опускание кирковщика производится механизмом. Передние колеса автогрейдера имеют механизм бокового наклона, необходимый для увеличения устойчивости машины при работе на косогоре и при разработке кюветов.

Рис. 19. Автогрейдер

Автогрейдер успешно работает с дополнительными видами сменного оборудования: кирковщиком, бульдозером, двухот-вальным снегоочистителем, грейдер-элеватором, уширителем и откосником.

Управление рабочими органами автогрейдеров может быть механическим и гидравлическим. Автогрейдеры выпускаются с рабочими скоростями от 1,2 до 18 км/ч, а в некоторых конструкциях и 32 км/ч.