Определение основных параметров скрепера.

Масса самоходного скрепера складывается из массы тягача и скрепера.

Массы одноосного и двухосного седельного тягача:

Gт.о=(40...45)N (т); ()

Gт.д=(48…54) N (т); ()

где N — мощность тягача (л.с.)

Масса полулрицепного (одномоторного) скрепера (без тягача) приближенно

Gс=(0, 9..Л, 2)q (т); ()

Где q — емкость ковша, м³.

Масса порожнего двухмоторного скрепера больше массы одномоторного на 16…2О %, а масса скрепера с тягачем — больше на 8 …11 %.

Масса прицепного скрепера с дышлом в сборе.

Gс.п.=(1, 1...1, 44)q (т);

Общие габариты скрепера — длину, ширину и высоту (L, B, Н) — определяют по формулам приближенно:

Для прицепных с гусеничным трактором

L=(4, 31...4, 75)³ √ q (м); В=(1, 16...1, 42)³ √ q (м); Н=(0, 9...0, 94) ³ √ q(м);

Полуприцепных с одноосными тягачами

L=5, 3³ √ q (м); В=(1, 44...1, 52) ³ √ q (м); Н=(1, 44...1, 5)³√ q (м);

Размеры самозагружающихся скреперов принимают на 2-3 % больше определенных по формулам, а масса скрепера — больше 16…20%.Длина скреперов с двухосными тягачами больше, чем с одноосными, на 9…11 %.

Продольная колесная база полуприцепных (самоходных) скреперов приближенно принимают по формуле: l =3, 3 ³ √ q (м).

Поперечная колесная база скреперов часто выбирается такой же, как у тягачей и при отсутствии данных может быть принята по приближенной формуле в зависимости от мощности (в л.с.): Ь=(0, 32...0, 34) ³ √ N (м).

Размеры и форма ковша.

К.А. Артемьев рекомендует ширину ковша В1 для скреперов емкостью до 11 м³ и от 11 до 25 м³ принимать соответственно: В1=1, 43q^{0, 38} и В1=З, 41+0, 01q и высотv ковша

Н1=(0, 33...0, 5) B1.

Однако для скреперов большой емкости найденная по этим формулам ширина ковша выходит за пределы габарита приближения подвижного состава, что вызывает трудности при перевозках по железной дороге. Поэтому фактически наиболее часто для ковшей вместимостью от 10 до 25 м³ находят их внутренние размеры:

h=(0, 64...0, 68)³ √ q; l 1=(0, 73...0, 79)^З √ q; l 2=(1, 27...1, 3)³ √ q; В1=(1.2...1.3)³√ q. где h-средняя высота ковша; l 1- длина днища; l 2-длина ковша пoвepxу; B1- ширина ковша. Однако для ковшей емкостью от 26 м³ и выше по соображения уменьшения габаритов при транспортировании и колеи тягачей применяют ковши более длинные, низкие и узкие:

h=(0, 64...0, 65)³ √ q; l 1=(0, 89...0, 99)^З √ q; l 2=(1, 49...1, 68)³ √ q; В1=(1.03...1.14)³√ q.

Емкость ковша по ГОСТ 13262-67 измеряется по номинальной (геометрической) емкости q и емкости с “шапкой” при этом q=F B1 +1/6(2 B1+a)bc; qш= FB1 +1/6(2 В1+а')bс’ (м³).

Для самозагружающихся скреперов, работающих без толкачей, кроме того необходимо определить мощность при копании с учетом сопротивления заполнению и качению скрепера. В этом случае коэффициент сопротивления качению следует принимать f=90.... 100 кгс/ т, а сопротивление резанию Кр=3, 2-3, 5 кгс/см². Толщина стружки может быть определена по обычной формуле с=qКн/LнbКр.

Где Кр – коэффициент разрыхления; Lн - длина заполнения (~60м).

Среднюю толщину стружки можно определить посредством поперечной площади ее сечения F: с= F/b.

Общее сопротивление движению груженого скрепера в конце заполнения W=(Gс+Gr+Gт)f +0, 5Крbс.

При начале заполнения (срезания) возможен подъем задних колес скрепера. W’=Gтf+Gсμ +Крbс, где μ - коэффициент трения ковша о грунт.

В расчет принимается большее значение из W и W’, однако оно не должно превышать максимальную силу тяги по сцеплению Wмах= 0, 6(Gт +Sс max), где Sc max— максимальная вертикальная нагрузка на седло тягача при полностью нагруженном скрепере. Мощность одноосного тягача при заполнении N= Wмах v /75η + Nk, где η — КПД ходового механизма тягача; v — скорость при заполнении тягача;

Nk — мощность скребкового конвейера-элеватора, если он приводится от двигателя тягача.

По способу загрузки скреперы делятся на две группы: ковш скреперов первой группы загружается под действием движущего (тягового) усилия, а у скреперов второй группы — принудительно с помощью элеватора, снижающего сопротивление наполнению на 20...25% рис().Большинство современных скреперов принадлежит к первой группе, несмотря на значительное сопротивление заполнению ковша.

У скреперов с загрузкой под действием тягового усилия процесс заполнения ковша грунтом разделяется в основном на три фазы, каждая из которых имеет отдельные этапы(рис.105, а, б). При разработке пластичного (связного) грунта слой, срезаемый ножом, вначале (фаза 1) под действием сопротивления стружки сжатию заполняет ковш, двигаясь обратно направлению движения скрепера, поднимаясь по направлению к задней стенке, пока угол подъема не достигнет 75... 85°. Затем грунт начинает перемещаться вперед (фаза II) и заполняет переднюю заслонку. После этого грунт начинает пробиваться вверх(фаза III), в результате чего на поверхности образуется как бы кипение(фонтанирование) грунта, соответствующее моменту полного заполнения ковша.

При разработке несвязных грунтов компактной стружки не получается, так как вследствие малого сопротивления сжатию грунт рассыпается, образуя перед передней заслонкой призму волочения. Угол подъема грунта почти в 2 раза меньше, чем при заполнении связных грунтов.

Так как наибольшее сопротивление движению имеет место в момент наполнения ковша, то для увеличения коэффициента наполнения в месте набора грунта работает толкач на базе бульдозера, который последовательно подталкивает скреперы в момент загрузки, упираясь отвалом или специальным толкающим брусом в задний упор скрепера до момента окончания заполнения ковша. Это позволяет увеличить толщину толщину стружки и уменьшить длину пути набора грунта.

У скреперов с принудительной элеваторной загрузкой (см. рис105, в) сопротивление грунта резанию преодолевается силой тяги: активный рабочий орган – скребковый (шнековый, дисковый и др.) элеватор подает грунт в ковш, что позволяет значительно увеличить наполнение ковша.

По способу разгрузки скреперы бывают со свободной разгрузкой вперед или назад, с принудительной или полупринудительной вперед (через нож) или щелевой через дно.

По системе управления скреперы делятся на канатно-блочные, гидравлические и электрогидравлические.

Основные тенденции развития конструкции скреперов – создание самоходных скреперов (одно- и двухмоторных) и с мотор - колесами, увеличение мощностей, вместимости ковшей и скоростей движения, все более широкое внедрение гидравлического управления, разработка скреперов с элеваторной загрузкой. Ковши скреперов делают с более низкими боковыми стенками и глубокой передней заслонкой.

Благодаря высоким транспортным скоростям самоходные скреперы по сравнению с прицепными, агрегатируемыми с гусеничными тракторами имеют более высокую производительность (в 1, 5…2, 5 раза). Особенно эффективны самоходные скреперы при выполнении работ больших объемов с транспортированием грунта на расстояние до 1, 5…2, 0 км.

Рис. 107. Самоходный одномоторный скрепер:

1-гидроцилиндры выдвижения задней стенки; 2-задняя стенка; 3-гидроцилиндры передней заслонки; 4-передняя заслонка; 5- гидроцилиндры подъема ковша; 6-гидроцилиндры механизма поворота; 7-тяговая рама; 8 и 11-вертикальный и горизонтальный шарниры; 9-кронштейн седельно-сцепного устройства; 10-одноосный тягач; 12-рычаги механизма поворота; 13 и 14-средний и крайний ножи ковша; 15-ковш; 16 и 17-рычаги и шарниры поворота заслонки; 18-шарниры тяговой рамы; 19-задние ведомые колеса; 20-буферное устройство

Рис. 106. Прицепной скрепер с принудительной разгрузкой и электрогидравлическим управлением:

а. — общая ко ст уктивная схема; б - схема электрогидравлического управления; / — дышло; 2 —тяговая рама; Зи5 — гидроцилиндры для подъема ковша и заслонки; 4— передняя заслонка; 6 —ножи; 7—боковые стенки ковша; 8 — задняя подвижная стенка ковша; 9 – буфер; 10— направляющие ролики задней стенки ковша; 11 — гидроцилиндры управления задней стенкой; 12 - гидроприводы от тягача к скреперу; 13 секции электрозолотников; 14— маслоприводы