Назначение, классификация и основные параметры землеройно-транспортных машин.

Землеройно-транспортными машинами (ЗТМ) называют машины, которые за счет тягового усилия послойно отделяют грунт от массива и транспортируют его к месту укладки в процессе передвижения самой машины. К ЗТМ относятся бульдозеры, скреперы, грейдеры, автогрейдеры, грейдер-элеваторы и струги.

Индекс (марка) землеройно-транспортных машин состоит из буквенной и цифровой частей. Буквенная часть указывает на принадлежность к определенному типу машин по назначению, а цифры обозначают порядковый номер регистрации по государственному реестру ставящейся на производство модели машины. после цифровой части индекса могут дополнительно стоять буквы (А, Б, В, …), обозначающие очередную модернизацию машины, цифры, обозначающие модификацию модели, или буквы (Т, ТВ, ТС, ХЛ), указывающие на климатическое исполнение машины. Например, ДЗ-116АХЛ расшифровывается как машина дорожная для земляных работ, со 116 номером регистрации в пределах данной группы машин, подвергшаяся первой модернизации и изготовленная в исполнении для использования в зоне с холодным климатом.

Бульдозер представляет собой машину, состоящую из базового трактора или другой машины с навешенным на ней бульдозерным оборудованием.

Для навески бульдозерного оборудования обычно используются сельскохозяйственные и промышленные гусеничные тракторы следующих тяговых классов 3, 4, 6, 10, 15, 25, 35, а также колесные тракторы 0, 9, 1, 4, 3, 5 классов.

Бульдозеры применяют для послойной разработки и перемещения на небольшое расстояние (до 50…150 м) грунтов I…IV категорий, а также предварительно разрыхленных скальных и мерзлых грунтов. Бульдозером можно выполнять различные работы: производить грубую планировку земель, возводить насыпи, делать выемки и котлованы, разравнивать грунт, отсыпаемый другими машинами, штабелевать сыпучие материалы и торфокрошку, засыпать траншеи, временные оросительные каналы, котлованы, пазухи фундаментов зданий. В сочетании с экскаваторами бульдозеры используют на строительстве осушительных и оросительных каналов и на других работах. Применяют бульдозеры и на подготовительных работах, для срезки и расчистки кустарника и мелколесья, корчевке небольших пней, уборке валунных камней с сельскохозяйственных угодий.

Рабочий цикл бульдозера состоит из копания грунта, его транспортирования, разгрузки и возвращения машины в забой. Скорость бульдозера при копании составляет
2, 5…4, 0 км/ч. В процессе работы при поступательном движении бульдозера вперед отвал опускается, при этом ножи врезаются в грунт и срезают слой грунта толщиной 15…20 см. Отделяемый от массива грунт отвалом перемещается к месту укладки.

Для увеличения производительности бульдозера существуют следующие эксплуатационные приемы:

Ø резание и транспортирование грунта под уклон;

Ø работа двух-трех бульдозеров, движущихся параллельно друг другу с интервалом между отвалами 0, 3…0, 5 м. В результате производительность увеличивается на 15…25%;

Ø перемещение грунта с промежуточной отсыпкой, при этом производительность возрастает на 5…10 %, если грунт перемещать в два-три этапа, то есть грунт перемещается сначала на половину пути или 1/3, накапливается на этом промежуточном этапе до объема 100…200 м³, а затем перемещается дальше;

Ø перемещение грунта в траншее глубиной 40…60 см, при боковых валиках высотой 20…25 см позволяет увеличить производительность на 10…15 %;

Ø установка дополнительного рабочего оборудования на отвале бульдозера; открылок-уширителей; приспособления для рыхления грунта при движении задним ходом.

В строительстве и мелиорации бульдозеры выполняют около 35 % всех земляных работ.

Классификация бульдозеров производится

Ø по назначению,

Ø по типу ходового устройства,

Ø по способу установки отвала,

Ø по номинальному тяговому усилию и мощности двигателя.

По назначению бульдозеры подразделяются на бульдозеры общего назначения, используемые для выполнения основных видов землеройно-транспортных и вспомогательных работ, и специальные, применяемые для выполнения целевых работ в специальных грунтовых или технологических условиях (бульдозеры-толкачи, подземные и подводные бульдозеры).

По типу ходового устройства бульдозеры бывают гусеничные и пневмоколесные.

По способу установки отвала бульдозеры подразделяются на бульдозеры с неповоротным и поворотным отвалом (универсальные). Неповоротный бульдозерный отвал закреплен на толкающей раме под прямым углом к направлению движения трактора. При такой установке отвала бульдозер работает на перемещении грунта, срезке неровностей грунта, выравнивании поверхности и рытье каналов.

Поворотный отвал бульдозера можно установить под углом 54…65° к продольной оси трактора, при этом отвал перемещает грунт в сторону по отношению к направлению линии движения бульдозера. Бульдозеры с отвалом, установленным под углом к линии движения, широко применяются на разравнивании кавальеров осушительных каналов, на засыпке дренажных траншей и временных каналов системы орошения.

По номинальному тяговому усилию классифицируются гусеничные бульдозеры, а по мощности двигателя – колесные.

Главный параметр бульдозеров, бульдозеров-рыхлителей и бульдозеров-толкачей – тяговый класс базового трактора, который характеризует силу тяги, развиваемую при скорости 0, 7…0, 9 м/с и минимальном буксовании гусениц.

К основным параметрам бульдозера относят тяговый класс, мощность двигателя, массу, переднюю рабочую скорость движения и заднюю холостую, длину продольной базы ходовой части, колею гусениц или колес, ширину гусениц или размер шин колесного трактора, дорожный просвет (клиренс), радиус поворота, удельное давление на грунт, габаритные размеры.

Для перемещения относительно легких грунтов при разравнивании кавальеров открытых оросительных каналов, засыпки траншей, каналов, рвов, планировки торфяных полей и других работ применяют бульдозеры, называемые кавальероразравнивателями. Они отличаются повышенной проходимостью и увеличенными размерами отвала, выполняемого поворотным.

Бульдозеры-рыхлители представляют собой агрегаты, состоящие из бульдозера и смонтированного сзади рыхлительного оборудования. Благодаря этому они могут работать как бульдозеры или рыхлители.

У рыхлителей выделяют следующие основные параметры: высоту подъема и заглубления зуба, угол съезда, скорость подъема и опускания рыхлительного оборудования.

Производительность бульдозера при резании и перемещении грунта

П_экс = 3600 qk _в/ t _ц,

где k _в – коэффициент использования бульдозера по времени, равный 0, 8…0, 9;

q – объем грунта перед отвалом в плотном теле, м³;

t _ц – время цикла работы бульдозера.

Скрепер является самоходной или прицепной землеройно-транспортной машиной, рабочим органом которой является ковш на пневмоколесах, снабженный в нижней части ножами для срезания слоя грунта.

Скреперы предназначены для послойного срезания грунта с набором в ковш, транспортирования, послойной отсыпки, разравнивания и частичного уплотнения грунтов I…II категорий. Скреперы широко применяются в строительстве для выполнения землеройно-транспортных и планировочных работ. С использованием скреперов можно выполнять инженерную подготовку территорий под застройку, планировку кварталов, возведение насыпей, разработку широких траншей и выемок под различные сооружения и искусственные водоемы, отсыпку и уплотнение дорожных насыпей. Наиболее эффективно скреперы работают на не переувлажненных средних грунтах (супесях, суглинках, черноземах), не содержащих крупных каменистых включений. При разработке скреперами тяжелых грунтов их предварительно рыхлят на толщину срезаемой стружки.

Рабочий цикл скрепера состоит из следующих операций: резание грунта и наполнение ковша, транспортирование грунта, выгрузка (отсыпка) грунта, обратных холостой ход (лист 6).

Скреперы классифицируют по

Ø вместимости ковша,

Ø по способу загрузки ковша,

Ø по способу разгрузки ковша,

Ø по способу агрегатирования,

Ø по способу управления рабочим органом.

По вместимости ковша скреперы подразделяются – до 5 м³ – малой емкости,
5…15 м³ – средней, свыше 15 м³ – большой емкости.

По способу загрузки ковша различают скреперы, загружающиеся под воздействием силы тяги при движении машины; с механизированной (элеваторной) загрузкой.

По способу разгрузки ковша бывают скреперы со свободной (самосвальной) разгрузкой вперед или назад; с полупринудительной разгрузкой; с принудительной разгрузкой.

По способу агрегатирования различают скреперы прицепные к гусеничным или колесным тракторам и тягачам; полуприцепные одноосные, передающие часть нагрузки двухосному колесному тягачу, колесному или гусеничному трактору; самоходные пневмоколесные или гусеничные, у которых тягач и скрепер представляют собой единую машину и использование тягача без скрепера невозможно; самоходные скреперные поезда, состоящие из двух или более агрегатов.

По способу управления различаются скреперы с гидравлическим и электрогидравлическим управлением.

Преимуществом прицепных скреперов с гусеничными тракторами является высокая проходимость, обеспечивающая работоспособность машины на влажных грунтах, на затяжных и крутых подъемах, в тяжелых условиях бездорожья. Однако низкие транспортные скорости тракторов (10…13 км/ч) ограничивают экономически целесообразную дальность транспортировки грунта до 500…800 м. Самоходные скреперы более маневренные, мобильные и более производительные по сравнению с прицепными машинами той же вместимости. Дальность транспортировки грунта самоходными скреперами экономически эффективна до 5 км.

Главный параметр скреперов – вместимость ковша.

Основные параметры скрепера – вместимость ковша, ширина режущей кромки ковша, величина заглубления, толщина отсыпаемого слоя грунта, скорость движения скрепера при наборе и при транспортировании грунта, габаритные размеры скрепера и его масса.

Производительность скрепера при резании грунта естественного залегания

П_экс = 3600 qk _в k _н/(k _р t _ц),

где k _в – коэффициент использования скрепера по времени, равный 0, 8…0, 9;

t _ц – продолжительность рабочего цикла скрепера, с.

Повысить производительность скреперов можно путем применения рациональных приемов при резании грунта и наполнении ковша, при использовании тракторов – толкачей (для прицепных и полуприцепных скреперов) и сокращении рабочего цикла.

Грейдеры и автогрейдеры являются землеройно-транспортными машинами послойной разработки грунта и предназначены для планировки и профилирования поверхности грунта, возведения невысоких насыпей, перемещения грунта и дорожно-строительных материалов, планировки откосов, выемок и насыпей, устройства земляных корыт и боковых канав, смешивания грунтов с добавками органических и минеральных вяжущих материалов на полотне дороги а также для очистки дорог и площадей от снега.

Грейдеры и автогрейдеры широко применяют в дорожном строительстве как основные машины для выполнения земляных работ, начиная с подготовительных и кончая профилированием земляного полотна; при ремонте и содержании автомобильных дорог; при строительстве железных дорог и аэродромов; в гидротехническом и мелиоративном строительстве.

Грейдеры и автогрейдеры, имеют рабочий орган, выполненный в виде отвала с ножом. Расположение отвала автогрейдера между передними и задними колесами отвала дает им существенное преимущество – позволяет выполнять точные планировочные работы.

Автогрейдеры могут иметь дополнительное бульдозерное рабочее оборудование, а также рыхлительное оборудование (кирковщик) и грунтоуплотняющее оборудование (вальцовый каток).

Грейдеры бывают прицепными, полунавесными и самоходными (автогрейдеры). Полунавесной грейдер отличается от прицепного в основном отсутствием передней оси и поэтому меньшей базой и лучшей маневренностью. Прицепные и полунавесные грейдеры предназначены для работы в сцепе с гусеничными тракторами. Основные преимущества прицепных грейдеров – их простота и невысокая стоимость.

Автогрейдеры обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с прицепными грейдерами:

1. автогрейдеры обслуживает один грейдерист (для этой же работы прицепной машины требуется двое – грейдерист и тракторист);

2. работа грейдериста на прицепной машине требует больших физических усилий;

3. автогрейдер может передвигаться с одного объекта на другой с транспортной скоростью 30…45 км/ч, причем по дорогам с усовершенствованным покрытием. Прицепные грейдеры с гусеничными тракторами перемещаются со скоростью 8…10 км/ч, причем только по грунтовым дорогам.

В зависимости от тягового класса трактора агрегатируемого с грейдером они подразделяются на легкие – тяговый класс 3…4 (рабочая скорость 2…4 км/ч) и тяжелые – тяговый класс 10…15 (рабочая скорость 2…3, 5 км/ч).

Автогрейдеры классифицируют по мощности установленного двигателя, конструкции рабочего органа, типу трансмиссии и колесной схеме.

По мощности двигателя автогрейдеры делятся на классы: класс 100 – мощность двигателя 45…75 кВт; класс 140–80…120 кВт; класс 180–120…160 кВт; класс 250–160…220 кВт. Автогрейдеры класса 100 относят к легкому типу, класса 140 – среднему, класса 180 – полутяжелому, класса 250 – тяжелому типу.

По конструкции рабочего органа различают автогрейдеры с неполноповоротным в плане грейдерным отвалом (угол поворота ± (32…45º)) и автогрейдеры с полноповоротным отвалом.

По типу трансмиссии различают автогрейдеры с механической и гидромеханической трансмиссией.

Для характеристики ходовой части автогрейдера применяют колесную формулу А× Б× В, где А обозначает число осей с управляемыми колесами; Б – число осей с ведущими колесами; В – общее число осей. Наиболее распространены следующие колесные формулы: 1× 2× 3, 2× 2× 2 и 1× 1× 2.

Автогрейдеры с тремя осями (1× 2× 3) отличаются устойчивым прямолинейным движением, что является их существенным преимуществом при больших объемах планировочных работ на длинных участках.

Главными параметрами автогрейдеров являются мощность двигателя и масса.

К основным параметрам этим параметрам автогрейдера относят мощность двигателя, скорость движения автогрейдера, параметры отвала (длина, высота, величина заглубления, высота подъема, величина бокового выноса), габаритные размеры автогрейдера, эксплуатационную массу.

Производительность грейдера

П_экс = 3600 qk _в/ t _ц.

Грейдер-элеваторы – высокопроизводительные землеройно-транспортные машины непрерывного действия, применяемые в авто, железнодорожном, гидротехническом и ирригационном строительстве для послойной разработки грунта с перемещением его в отвал или транспортные средства. Грейдер-элеваторы – машины непрерывного действия разрабатывают грунты I, II и III категорий. Плотные грунты необходимо предварительно рыхлить.

В сухих сыпучих песках, переувлажненных глинистых грунтах, а также в грунтах, содержащих корни деревьев и валуны, грейдер-элеваторы не применяют. При длине гона менее 300 м применение грейдер-элеваторов нецелесообразно.

Грейдер-элеваторы бывают:

Ø прицепные;

Ø полуприцепные;

Ø самоходные;

Ø навесные в виде сменного оборудования к автогрейдерам.

По типу рабочего органа грейдер-элеваторы разделяют на машины с дисковыми ножами, которые могут быть поворотными или неповоротными, с совковыми и с полукруглой режущей кромкой (струги-метатели).

По расположению конвейера грейдер-элеваторы разделяют на машины с поперечным или диагональным расположением конвейера, с одним или двумя поворотными конвейерами и машины с грунтометателем.

Грейдер-элеваторы выпускают со следующими типами приводов:

Ø гидравлическим;

Ø механическим;

Ø многомоторным дизель-электрическим.

Грейдер-элеватор состоит из ходовой части, основной рамы, плужной балки, рабочего органа, ленточного конвейера, трансмиссии, привода конвейера, силовой установки и механизмов управления.

Ходовое устройство состоит из двух или четырех пневматических колес. Ленточный конвейер длиной 8, 5…9, 5 м предназначен для перемещения срезанного грунта в отвал или транспортное средство.