Землеройно-транспортные машины

Землеройно-транспортными (ЗТМ) называют строительные машины, отделяющие грунт от массива тяговым усилием с последующим его перемещением к месту отсыпки собственным ходом. Основными рабочими операциями ЗТМ являются: послойная разработка грунта, его транспортировка и укладка в основание строительного объекта или отвал, а также планировка земляных поверхностей. В зависимости от вида рабочего органа различают ковшовые (скреперы) и отвальные (бульдозеры, автогрейдеры, грейдер-элеваторы) ЗТМ.

Рабочий процесс включает два характерных режима: тяговый и транспортный. Исключение составляют грейдер-элеваторы, работающие только в тяговом режиме. На тяговом режиме работают при копании грунта, а на транспортном - при его перемещении к месту отсыпки.

Скреперами разрабатывают грунты I и II категории непосредственно, а грунты III и IV категории - после их предварительного разрыхления. С этой целью они часто работают в одном комплекте с бульдозерами-рыхлителями, используемыми также в качестве толкачей для повышения силы тяги скреперов. Скреперы не рекомендуется применять для разработки заболоченных, несвязных переувлажненных грунтов, а также грунтов с большими каменистыми включениями.

Рабочий цикл скрепера включает копание (отделение грунта от массива и заполнение им ковша), транспортировку грунта в ковше к месту укладки, его отсыпку и возвращение машины на исходную позицию следующего цикла. Средняя дальность возки грунта скрепером колеблется от 0,3 до 2…3 км при ковшах вместимостью соответственно от 5 до 46 м³.

Главным параметром скрепера является вместимость ковша, в соответствии с которой различают скреперы малой (до 4 м³), средней (5…12 м³) и большой (15 м³ и более) вместимости. Скрепер состоит из тягача и рабочего оборудования, по способу соединения которых различают цепные (рис. 7.33, а), полуприцепные (рис. 7.33, б) и самоходные (рис. 7.33, в) скреперы.

Рис. 7.33. Схемы соединения скреперов к тягачам

У прицепных скреперов сила тяжести рабочего оборудования вместе с грунтом полностью передается на опорную поверхность через собственные ходовые устройства, а полуприцепные скреперы часть этой нагрузки передают на тягач. Обычно прицепные скреперы опираются на две ходовые оси. Существуют также одноосные прицепные скреперы (рис. 7.33, г), у которых центр масс груженого скрепера расположен над ходовой осью.

Тяговое усилие обеспечивается гусеничным (рис. 7.33, а и г), колесным одноосным (рис. 7.33, в) или двухосным (рис. 7.33, б) тягачом. У скреперов большой вместимости иногда приводными делают также задние колеса, оборудованные встроенным в них электрическим или гидравлическим приводом (мотор-колеса), состоящим из электродвигателя или гидромотора и планетарного редуктора.

Бульдозеры являются землеройно-транспортными машинами с отвальным рабочим органом. Их основное назначение - послойная разработка грунта с последующим перемещением перед отвалом по поверхности земли на небольшие расстояния (до 150 м). Бульдозеры применяют для снятия плодородного поверхностного слоя грунта при подготовке строительных площадок; перемещения грунта в зону действия одноковшового экскаватора при погрузке его в транспортное средство или отвал; разработки неглубоких каналов с транспортированием грунта в отвалы; зачистки пологих откосов; при сооружении насыпей из резервов; на планировочных работах при зачистке оснований под фундаменты зданий и сооружений и планировке площадей и трасс; устройстве и содержании в исправности подъездных дорог, устройстве въездов на насыпи и выездов из выемок; для разработки грунта на косогорах; при обратной засыпке траншей и пазух фундаментов; разравнивании грунта в отвалах; штабелировании и перемещении сыпучих материалов; подготовительных работах для валки отдельных деревьев, срезки кустарника, корчевки пней, удаления камней, расчистки поверхностей от мусора, снега; на вскрышных работах, а также в качестве толкачей скреперов. Эффективность работы бульдозера в значительной мере зависит от проходимости базового трактора и его тягово-сцепных свойств.

По номинальной силе тяги и мощности двигателей различают бульдозеры малогабаритные с силой тяги до 25 кН и мощностью до 45 кВт, легкие - 25…135 кН и 45…120 кВт, средние - 135…200 кН и 120…150 кВт, тяжелые - 200…300 кН и 150…225 кВт и сверхтяжелые - более 300 кН и 225 кВт.

Бульдозерные отвалы, как вспомогательное рабочее оборудование, навешивают на пневмоколесные экскаваторы и другие машины для очистных и планировочных работ в составе рабочих процессов этих машин.

Бульдозер (рис. 7.37, а) состоит из базового пневмоколесного или гусеничного трактора 8 и навесного рабочего оборудования в виде отвала 5 с цилиндрической рабочей поверхностью и ножами 4 в его нижней части, соединенного с базовым трактором шарнирами 1 через два толкающих бруса 2 или универсальную раму 3 (рис. 7.37, в), и гидравлической системы управления отвалом.

Рабочий цикл бульдозера с неповоротным в плане отвалом состоит из операций копания грунта (его отделения от массива и накопления перед отвалом - образования призмы волочения), его транспортирования волоком отвалом к месту укладки разгрузки отвала и возвращения машины на исходную позицию следующего рабочего цикла.

Рис. 7.37. Бульдозер: а - вид сбоку; б - вид в плане на бульдозер с неповоротным отвалом; в -

 

Автогрейдером (рис. 7.41) называют землеройно-транспортную машину на пневмоколесном ходу с отвальным рабочим органом, предназначенную для послойной разработки грунтов I и II категорий и планировки земляных поверхностей при строительстве и содержании автомобильных и железных дорог, аэродромов, при промышленном, гражданском и ирригационном строительстве. С помощью автогрейдеров профилируют и планируют поверхности при возведении насыпей высотой до 0,6 м, отрывают и очищают кюветы и каналы треугольного и трапецеидального профилей, сооружают корыта для дорожных оснований, перемешивают и разравнивают грунт, щебень, гравий и вяжущие материалы, а также разрушают дорожные покрытия при ремонте дорог, расчищают от снега дороги и площади.

Рис. 7.41. Автогрейдер

В зависимости от массы машины и мощности силовой установки автогрейдеры разделяют на легкие (массой до 9 т и мощностью до 50 кВт), средние (до 13 т, до 75 кВт), тяжелые (до 19 т, до 150 кВт) и особо тяжелые (более 19 т, более 150 кВт). По конструктивному исполнению ходовых устройств они бывают двухосными и трехосными. Особенности конструкции ходового устройства отражаются колесной формулой типа А´В´С, где А, В и С - число осей соответственно управляемых, ведущих и общее.

Положительной особенностью автогрейдеров как машин для панировочных работ является расположение отвала в средней части машины между передними и задними колесами. При наезде колесами на неровности в полосе движения высотные отклонения режущей кромки отвала будут незначительными, существенно меньшими, чем при консольном расположении бульдозерного отвала. Это качество позволяет планировать земляные поверхности с меньшим числом повторных проходок, чем при работе бульдозера.

Рабочий процесс автогрейдера включает копание грунта, его перемещение и укладку с разравниванием в земляное сооружение. При разработке грунта отвал устанавливают режущей кромкой как параллельно его поверхности, так и наклонно под углом 10…15° с заглублением отвала или только его части по ширине. Угол резания составляет от 35° до 45° соответственно при разработке тяжелых и легких грунтов. При зарезании отвала в грунт одним концом угол между режущей кромкой отвала и продольной осью машины (угол захвата) принимают равным 35…50°, при отделочных панировочных работах - 45…90°, при копании с отводом грунта в сторону по отвалу - 60°.

В зависимости от размеров обрабатываемого участка, рельефа местности, наличие искусственных сооружений земляные работы с использованием автогрейдеров выполняют движением по круговым и челночным технологическим схемам. Так, в дорожном строительстве при длине обрабатываемого участка (захватки) 400…1500 м автогрейдеры движутся по круговым технологическим схемам, а при меньших длинах - челночным способом - движением в одном направлении в обратном - задним ходом.

Грейдер-элеваторы являются землеройно-транспортными машинами непрерывного действия. Они предназначены для послойной разработки грунта и возведения из него насыпей высотой до 1,5 м, а также гидромелиоративных сооружений.

Для отделения грунта от массива служит рабочий орган в виде дискового (сферического) ножа, полукруглого ножа или системы плоских ножей, а для его перемещения к месту отсыпки - один или два ленточных конвейера с неизменной ориентацией относительно рамы машины или с возможностью поворота в зависимости от направления отсыпки (разгрузки) грунта. Грейдер-элеваторы могут быть выполнены как навесные, прицепные или полуприцепные технологические орудия к гусеничным или колесным тягачам и тракторам, а также как самоходные ЗТМ.

На рис. 7.42 представлен полуприцепной грейдер-элеватор с плужным диском 7, подвешенным на кронштейне 8 к плужной баке 6, положение которой относительно основной рамы 1 (при заглублении и выглублении плуга) регулируют гидроцилиндром 3. При движении машины вперед диск вырезает из грунта стружку эллиптического поперечного сечения. Поднявшись по внутренней поверхности плуг, грунт отваливается на ленточный конвейер 5, которым отсыпается в насыпь, отвал или в транспортное средство. Угол наклона конвейера регулируют гидроцилиндром 4. Для перемещения грунта на большие расстояния конвейер наращивают вставками. Гидроцилиндры питаются рабочей жидкостью либо от насосов, установленных на тягаче, либо от собственной насосно-силовой установки 2.

Рабочий процесс грейдер-элеватора состоит из последовательных проходов машины по обрабатываемому участку с разворотами на его концах. Известны также грейдер-элеваторы, работающие по челночной схеме с перестановкой рабочего органа на концах участка (захватки).

Рис. 7.42. Грейдер-элеватор