Машины и механизмы для утилизации зеленой массы,

Порубочных остатков и пней.

Для измельчения зеленой массы и порубочных остатков применяются рубительные машины.

В зависимости от максимального диаметра измельчаемых ветвей машины могут быть малой мощности, перерабатывающие ветви диаметром до 30 мм, средней – от 30 до 50 мм. и большой – более 50 мм

В зависимости от места расположения рубительные машины можно разделить на два вида: стационарные и передвижные.

Стационарные рубительные машины располагаются на специальных полигонах, обладают высокой производительностью и используются в основном для измельчения крупнокусковых отходов. Наиболее широкое применение получили машины с барабанным или дисково-ножевым рабочим органом, вертикальной подачей сырья, приводом от электродвигателя, вертикальным или горизонтальным выбросом щепы.

Выпускаемые в России машины предназначены для измельчения круглой и колотой древесины, отходов лесопиления и деревообработки (горбыль, рейка) на технологическую и топливную щепу. Подаваемое сырье должно быть предварительно очищено от различных включений на специальных установках.

Конструкция зарубежных машин позволяет вести измельчение практически любого древесного сырья, причем, как правило, линия очистки входит в комплект машины.

Передвижные рубительные машины используются непосредственно на объектах городского зеленого хозяйства. По способу агрегатирования они делятся на прицепные, полуприцепные и навесные.

Навесные измельчители агрегатируются тяговым средством, оборудованным гидросистемой. Привод рабочего органа осуществляется от ВОМ тягового средства. Подача древесины производится вручную, как правило, в приемник горизонтальной загрузкой.

Прицепные и полуприцепные передвижные измельчители имеют автономные двигатели, что позволяет использовать их с различными транспортными средствами и в ряде случаев осуществлять подачу щепы непосредственно в кузов транспорта.

В качестве примера рассмотрим работу измельчителя Ал-Ко Динамик Н 2200 РС (рис.2.3).Он предназначен для обработки отходов древесины на объектах озеленения. Измельчитель состоит из камеры 1, в которой расположены ножи 2, и бункера 3. Измельчающие ножи приводятся во вращение от двигателя 4 мощностью 2,2 кВт. Для удобства перемещения измельчителя по участку имеется комплект транспортных колес 5.

Работа машины заключается в следующем: ветви или листва через воронку поступают к ножам, которые измельчают подаваемый материал. Двойные ножи наклонены таким образом, что бы создать эффект втягивания измельчаемого материала. Наибольший диаметр ветвей – 40 мм, высота – 1100 мм. Двигатель оснащен тормозом, который останавливает его при перегрузке и в случае самопроизвольного пуска.

Для корчевки пней в леспаркхозах может использоваться механизированная технология, применяемая в лесном хозяйстве.

Существуют два вида корчевания: прямой и раздельный. При прямом корчевании пни корчуют, сгребают в валы или кучи на границы осваиваемого участка и после просыхания перерабатывают. В этом случае вместе с пнями и корнями вывозится много плодородной почвы, а на осваиваемом участке остаются пневые ямы, которые необходимо впоследствии засыпать. При раздельном корчевании выкорчеванная древесная растительность остается на осваиваемом участке до подсыхания и только после этого отряхивается от земли и собирается для переработки. В этом случае плодородной почвы вывозится в два раза меньше, чем при прямом корчевании. Пни с диаметром до 25 см корчуют при помощи корчевателей-собирателей (Д-513А, МП-7А, ДП-8А, МП-2А), машин для расчистки полос (МРП-2,МРП-2А), а более 25 см – корчевальными машинами (КМ-1, КМ-2 и др.).

Машины МРП-1 и МРП-2А проводят расчистку полос на вырубках с минимальным удалением верхнего гумусового слоя почвы. При этом проводится корчевка пней, смещение порубочных остатков, валежника и крупных корней в межполосное пространство. Машина МРП-2 агрегатируется с трактором ЛХТ-55М, а МРП-2А - с трактором ЛХТ-100. Тракторы при этом должны быть оборудованы фронтальной навесной системой СФН-3.

Основными сборочными единицами машины МРП-1 (рис. 2.4) являются: отвал 5, корчевальное устройство с зубьями 2, две регулируемые по длине верхние тяги 7.

Отвал 5 выполнен в виде клина, имеющего левую и правую отвальные поверхности, лобовик 4 П-образной формы и днище, служащее опорой при корчевке пней и обеспечивающее устойчивость хода отвала по глубине при расчистке полос. Корчевальное устройство состоит из поворотного вала 3, двух корчевальных зубьев 2, приводного рычага 1 и трех гидроцилиндров 6 и 8. Гидроцилиндр 6 установлен между верхней частью отвала и верхним концом приводного вала и служит для поворота зубьев. Два гидроцилиндра 8 установлены между верхними концами кронштейнов навески и нижними тягами 10. Вал пропущен сквозь стенки лобовика. На шлицах наружных концов вала закреплены зубья, а в средней его части внутри лобовика - приводной рычаг. Аналогично устроена машина МРП-2А.

При движении агрегата отвал, опущенный на землю, раздвигает порубочные остатки и валежник в стороны, зубьями разрывает крупные корни, извлекает их на поверхность и удаляет за пределы расчищаемой полосы. Корчевка пней осуществляется следующими способами:

а) при приближении машины к пню на расстоянии 1,0-1,5 м. тракторист опускает корчевальное оборудование и движением трактора вперед заглубляет зубья под пень. После заглубления, корчевальные зубья рабочего органа с помощью гидроцилиндров поворачиваются вверх и выкорчевывают пень из грунта. При этом усилие корчевания воспринимается грунтом через раму. Усилие на корчевку может достигать 100 - 150 кН. Этим способом корчуются крупные пни.

б) зубья заглубляют непосредственно под пень и сдвигают его толкающим усилием трактора с одновременным подъемом корчевального оборудования гидроцилиндрами подъема. Этим способом корчуют  средние и мелкие пни.

в) при заглубленных под пень зубьях его сдвигают непосредственно толкающим усилием трактора. Этим способом корчуют мелкие пни.

В городских условиях подобный способ уборки пней, как правило, неприемлем из-за больших габаритов гусеничных тяговых средств и технологических машин, возможности повреждения элементов озеленения, удаления вместе с корневой системой растительной земли и т.д.

Современная технология удаления пней заключается в разрушении надземной и частично подземной их части методом фрезерования, экстракции, удаления пня вместе с почвенным монолитом, высверливанием и др.

Машина ЯкП-0,6 на базе трактора класса тяги 3 применяетсядля удаления пней и выкапывания посадочных ям в условиях лесопарков.

Машина (рис. 2.5) состоит из базового трактора, навесного оборудования и набора сменных рабочих органов. Навесное оборудование включают раму 4; механизм привода, состоящий из карданного вала и углового редуктора 6; выталкиватель 5; механизм поворота, содержащего штангу 2, двуплечий рычаг 7 и гидроцилиндр 9. Входной вал углового редуктора через карданный вал соединен с валом отбора мощности трактора, а входной – с рабочим органом. Машина комплектуется набором сменных рабочих органов, состоящих из трубчатых и конических фрез для удаления пней и шнековыми бурами для выкапывания посадочных ям. При подготовке машины к работе выходной вал редуктора в зависимости от выполняемой операции присоединяется к рабочему орган необходимого типа и размера.

При включенном приводе трубчатая фреза вырезает пень из почвы и с помощью механизма подъема 9 производит выгрузку монолита в транспортное средство. Коническая фреза измельчает пень в щепу. Шнековые буры производят выкопку посадочных ям.

Для удаления пней и выкапывания посадочных ям в условиях городских объектов озеленения разработана машина, аналогичная ЯкП-0,6, на базе трактора класса тяги 2.

Машина для измельчения пней Вермеер 222 предназначена для удаления надземной части пней высотой до 635 мм и подземной части на глубину до 330 мм. Машина состоит из фрезы с защитным кожухом, двигателя, гидросистемы, управляющих гидроцилиндров, прицепного устройства, опорных колес.

Фреза выполнена в виде стального диска толщиной 13 мм и диаметром 480 мм, на котором укреплены 12 ножей для фрезерования. Двигатель мощностью 14 кВт передает крутящий момент на фрезу, посредством ременной передачи, закрытой кожухом. Управление фрезой осуществляется двумя гидроцилиндрами от гидросистемы трактора. С помощью первого устанавливается первоначальная высота фрезерования, другим обеспечивается необходимая подача рабочего органа. Оператор подводит фрезу к пню, включает двигатель и систему привода, сообщая фрезе необходимое число оборотов для фрезерования пня.  Образующаяся при этом щепа отбрасывается по ходу машины.

Измельчитель пней Хускварна 272С состоит из фрезы с ограждающим кожухом, двигателя, ременного привода, стойки с рукоятками управления, рамы, опорных колес, отбрасывателя щепы. Двигатель мощностью 3,6 кВт через ременную передачу передает крутящий момент на фрезу с ножами. Образующаяся при измельчении щепа отбрасывается в сторону и вперед. После срезания пня оператор внедряет фрезу в почву для измельчения корней на глубину до 380 мм. Машина снабжена гасителем колебаний системы «Лоу Виб», который практически изолирует рукоятки управления от вибраций двигателя. Для транспортировки рукоятки можно складывать.  

Машина для фрезерования пней Ласки Ф-450 предназначена для удаления верхней части пня на высоту до 400 мм, и подземной части на глубину до 380 мм. Машина является передвижной мобильной установкой и может использоваться для работы как в городских насаждениях, так и в лесопарках. Основными частями являются рама, фреза с защитным кожухом, двигатель с системой управления, стояночные упоры. Фрезерный рабочий орган выполнен в виде стального диска диаметром 420 мм, и толщиной 10 мм. На диске расположены 12 ножей. Фреза приводится в действие четырехтактным двухцилиндровым двигателем мощностью 13,2 кВт с помощью ременной передачи.

Для очистки участков, засоренных кустарником, как правило, используются специальные машины – кусторезы, на небольших площадях – ручные,  при расчистке достаточно больших площадей – навесные. Кроме основного назначения они могут срезать старые, уже сгнившие пни, кочки и другие небольшие неровности почвы. В зависимости от принципа действия рабочие органы кусторезов могут быть пассивного и активного действия. В первом случае процесс резания может происходить только при поступательном движении тяговой машины, во втором – рабочий орган осуществляет резание, как при поступательном движении тяговой машины, так и при собственном движении (вращательном, возвратно-поступательном, и др.).  Схемы рабочих органов приведены на рис 2.6.

Пассивные рабочие органы могут быть выполнены в виде отвала с ножами (рис. 2.6, а), установленными под углом к направлению движения и параллельно поверхности (Д-514А, ДП-24) или в виде катка (рис. 2.6, б) с установленными на его внешней поверхности ножами (КОК-2). Наиболее распространены кусторезы с горизонтальными ножами. У кусторезов с ножевым катком ножи расположены параллельно оси катка. Благодаря контакту ножей с почвой каток во время движения кустореза вращается. При этом ножи измельчают и ломают сухой и хрупкий кустарник, а более крупный и зеленый - расплющивают и разбрасывают по поверхности почвы.

Активные ротационные рабочие органы могут быть режущего или  ударного действия. Режущие рабочие органы выполнены в виде дисковой пилы или фрезы с режущими зубьями (рис. 2.6, в), в виде фрезерного барабана (рис. 2.6, г) с тарельчатыми или плоскими ножами, в виде горизонтально расположенных вращающихся ножей (рис. 2.6, д), или ротационных барабанов с шарнирно установленными ножами (рис. 2.6, е). Измельчение, разбрасывание и дальнейшее смешивание с почвой срезаемой активными ротационными рабочими органами древесины способствуют её более быстрому разложению.

Кусторезы с рабочими органами косилочного (сегментного) типа (рис. 2.6, ж) представляют собой сегментные ножи, совершающие возвратно-поступательное движение относительно друг друга и обеспечивают срезание стволиков диаметром не более 5 см. Основное применение такие кусторезы нашли в ландшафтном строительстве.

Кусторезы с вращающимися ножами на гибкой связи (рис. 2.6, з) и рубящие цепи (рис. 2.6, и) относятся к рабочим органам рубящего типа. Они навешиваются на трактор и приводятся во вращение от вала отбора мощности. Такие машины ударным действием разламывают или срезают растительность, превращая ее в измельченную массу. Этот тип кусторезов применяется в основном в сельском хозяйстве.

Затраты энергии на срез древесины пассивными рабочими органами в несколько раз меньше чем активными. Однако затраты на сгребание и вывозку древесины после кусторезов с пассивными органами в значительной степени снижает это преимущество.

Кусторез пассивного типа ДП-24 является съемным оборудованием к трактору Т-130.1.Г-1. Он может использоваться в лесопарках для расчистки площадей, заросших кустарником и мелколесьем, при реконструкции малоценных насаждений, строительстве дорог и т.п. Кусторез (рис. 2.7) состоит   из рабочего органа, представляющего собой клинообразный отвал 4, универсальной толкающей рамы 8 и ограждения 1. Отвал представляет собой V-образную раму, вдоль нижних кромок которой болтами закреплены горизонтальные взаимозаменяемые режущие ножи 6 под углом 64° один к другому. Для соединения с шаровой головкой 7 универсальной толкающей рамы 8 к поперечной балке рамы приварено шаровое гнездо. К передней части рамы приварен заточенный вертикальный нож 5, раскалывающий пни и раздвигающий срезанные деревья. Сверху рама закрыта каркасом 3, обшитым листовой сталью. Подъем и опускание отвала осуществляются двумя гидроцилиндрами 2.

Универсальная толкающая рама, представляет собой две изогнутые полурамы коробчатого сечения, которые шаровыми втулками 10 шарнирно соединены с гусеничными тележками трактора 11.

Кусторез комплектуется заточным приспособлением для заточки ножей. Оно состоит из корпуса, рукоятки, защитного кожуха и двух фланцев, между которыми размещен абразивный круг, приводимый во вращение гибким валом от шестерни редуктора гидронасоса 9. При движении агрегата ножи 6, опущенные до уровня почвы, срезают стволы диаметром до 10 см у корневой шейки, а отвал 4 и каркас 3 сдвигают их в стороны.

Мотокусторез активного действия«Секор-3М» применяется в качестве ручного моторизованного инструмента при уходах за насаждениями в парковых и лесопарковых зонах, на объектах городского зеленого хозяйства.

Кусторез (рис. 2.8) состоит из двигателя 5, трубчатого кожуха 8, системы привода рабочих органов, сменных рабочих органов 1. Привод на рабочие органы от двигателя передается через муфту сцепления 6, жесткий 3 и гибкий 2 валы, размещенные в трубчатом кожухе. Корпус 9, предохраняющий рабочий орган, расположен на конце трубчатого кожуха. Так же на кожухе расположены рукоятка управления 7, и рычаг дроссельной заслонки карбюратора.

С помощью плечевого ремня 4 кусторез подвешивается на плечо оператора. Во время работы оператор правой рукой управляет движением кустореза, который срезает ветки, небольшие деревья или скашивает траву. Мощность двигателя 2,57 кВт, рабочий диаметр пильного диска 250 мм, масса 8,8 кг.

Кусторез Хускварна 235Р применяется для тех же целей. Наличие у кустореза кроме пильного диска с большим количеством зубьев  триммерной головки и трех или четырех лопастного металлического ножа обеспечивает резку кустарника, валку тонкомерной древесины и кошение газона. Аналогичное оборудование имеют кусторезы фирм Олео-Мак, МТД, Крафтсман, Стига и др.

Машины для земляных работ

При проведении земляных работ используются специальные землеройно-транспортные и землеройные машины, к которым относятся бульдозеры, скреперы, грейдеры, экскаваторы и другие машины.

Бульдозеры применяются для послойного резания грунта и перемещения его на небольшое расстояние, для разравнивания грунта, выполнения планировочных работ при строительстве дорог, сооружения каналов, прудов, водоемов и т.п., а также для других землеройных работ.

Бульдозер представляет собой универсальную землеройно-транспортную машину, состоящую из гусеничного (рис. 2.9, а) или пневмоколёсного (рис. 2.9, б) трактора, оснащённую навесным рабочим оборудованием и органами управления.

Навесное рабочее оборудование устанавливается спереди трактора и состоит из отвала с ножами, укрепленного на подкосы толкающей рамы; гидроцилиндров, обеспечивающих подъём и опускание отвала во время работы, а в отдельных моделях бульдозеров также и изменение отвала в плане. По способу установки отвалов различают бульдозеры с поворотным и с неповоротным отвалом. Неповоротные отвалы имеют постоянное положение на толкающей раме, перпендикулярное продольной оси трактора (рис. 2.10, а). Положение поворотных отвалов может изменяться в горизонтальной (рис. 2.10, б) или в вертикальной плоскостях.

 По тяговым показателям базовых машин бульдозеры подразделяются на сверхлёгкие, лёгкие, средние, тяжёлые и сверхтяжёлые.

К сверхлёгким относятся бульдозеры с классом тяги до 0,9 Тс и мощностью 18,5 – 7,0 кВт, к лёгким – классом 1,4 - 4,0 Тс и мощностью 37,0 - 60 кВт, к средним – классом 6,0 -15,0 Тс и мощностью 103 - 154 кВт и т.д.

Основными схемами работ, выполняемых бульдозерами, являются прямая и боковая разработка грунта; разработка грунта ступенями; срезка возвышенностей (холмы, бугры); засыпка оврагов, ям, траншей, пазух; планировка площадок; срезка откосов в выемках; возведение насыпей; устройство каналов при поперечном перемещении грунта и т.д.

                                                                                                                

Выбор схемы движения при производстве земляных работ определяется из условия наименьших затрат времени на холостые пробеги, переключение скоростей и повороты. Резание грунта может осуществляться как на горизонтальных участках или спусках, так как при движении на подъем. Грунт может укладываться бульдозером либо в виде отдельных валов, либо послойно в насыпи. В процессе производства работ бульдозер часто перемещает грунт из выемки по откосу насыпи вверх или выполняет планировку откосов.

   Бульдозеры могут применяться для перемещения грунта, вынутого из выемки экскаваторами, для разравнивания грунта в отвалах, отсыпанных экскаваторами или в профильных насыпях, отсыпанных транспортными средствами.

  Бульдозеры также используют для зачистки и планировки поверхности дна и откосов каналов и котлованов, которые после разработки другими машинами получаются неровными.

  Бульдозеры с поворотным отвалом можно эффективно использовать на засыпке траншей, дренажных устройств, при устройстве террас и выемок на косогорных участках, при профилировании полотна грунтовых дорог и т.д. Все эти работы выполняют без затраты времени на повороты и холостые пробеги, которые характерны для тех же работ, выполняемых бульдозерами с неповоротным отвалом.

Основные рабочие параметры и производительность бульдозеров определяются мощностью базового тягача. Рабочий процесс бульдозера (рис. 2.10, в) складывается из резания грунта (длина пути набора грунта в среднем равна 6 - 10 м), и транспортирования его на расстояния не более 100 м.

Объем грунта q (рис. 2.10, г), который мо­жет быть набран перед отвалом, зави­сит в основном от линейных размеров отвала бульдозера:

                                           q = 2 H _о²∙ b _о sin β ∙ K _H tg φ

где b _о — ширина отвала, м; Н _о— высота отвала, м; β — угол захвата, град;

  φ — угол естественного откоса грунта (30...40⁰); K _H — коэффициент заполнения емкости перед отвалом бульдозера в долях единицы от наибольшего возможного заполнения (≈0,6...0,8).

Эксплуатационная производительность бульдозеров определяется по формуле:

                   Пэ = ⅓ ∙ abh ∙ n ∙ K H∙ K П∙1∕ K p ∙ K B∙ к укл, (м³/ч)

где a,b,h – геометрические размеры призмы волочения грунта перед отвалом, м (определяются замером в натуре); n – число циклов за час работы, определяемое из выражения:

                     n = 3600 ∕ t ц; t ц = l 1 ∕ v 1 + L ∕ v 2 + L ∕ v 3 + t 0 + t 1;

где l 1– длина пути зарезания для набора необходимого объёма грунта перед отвалом, м;

L – длина перемещения грунта к месту его отсыпки и обратного хода, м;

  v1, v2, v3 – скорости перемещения бульдозера в процессе зарезания грунта, перемещения его к месту отсыпки и обратного хода машины, м/с;

t 0 – время, затрачиваемое на переключение передач, опускание и подъём отвала,с (принимается 20 – 30 с); t 1– время, затрачиваемое на разгрузку отвала при отсыпке грунта, с;

K H – коэффициент наполнения геометрического объёма призмы волочения грунта перед отвалом, (для отвалов без открылок – 0,9, для отвалов с открылками – 1,2); K П – коэффициент потери грунта при транспортировании его к месту отсыпки, зависящий от дальности перемещения ( K П = 1÷0,05); K B–коэффициент использования рабочего времени, (K B = 0,85 – 0,90); K p – коэффициент разрыхления грунта, (K p=1,05÷1,35); к укл – коэффициент, учитывающий работу бульдозера под уклон или на подъём (при работе под уклон от 0 до 7 градусов, к укл = 1,0÷2,0, при работе на подъём от 0 до 7 градусов, к укл = 1,0÷0,5).

Бульдозер ДЗ-37 на базе колесного трактора МТЗ-82 служит для разработки, перемещения и планировки грунта. Навесное оборудование состоит из отвала, толкающей рамы, гидросистемы управления отвалом. Отвал сварен из листовой стали. Снизу к отвалу крепятся на болтах ножи с двухсторонней заточкой. Отвал снабжен тремя рыхлительными зубъями, опущенными ниже кромки отвала на 100 мм. На передней части обеих рам приварены кронштейны крепления гидроцилиндров, предназначенных для подъема отвала. Длина отвала – 2,1м. высота – 0,65м. Наибольшее заглубление отвала – 0,2м. Объем грунта, перемещаемого отвалом до 0,5 м3.

Бульдозер легкого типа ДЗ-29 на базе трактора Т-74-С служит для разработки, перемещения и планировки грунта в лесных питомниках, при строительстве и ремонте дорог. Имеет неповоротный отвал, в средней части которого приварен козырек. На боковых частях отвала в его нижней части закреплены два ножа, в средине отвала закреплен ещё один. Средний нож является обоюдоострым. Так же на боковых частях могут крепиться уширители. Режущая часть отвала имеет постоянный угол резания. Заглубление отвала при планировке грунта производится с помощью двух опорных лыж, установленных на продольных брусьях, отвал управляется гидросистемой трактора с помощью гидроцилиндра двойного действия.

Бульдозер ДЗ-42Г предназначен для послойного резания и перемещения грунта при строительстве дорожных насыпей и выемок; разравнивания грунта, осыпанного экскаваторами, скреперами и другими машинами; расчистки площадей от кустарников и мелколесья

В качестве базовой машины используется гусеничный трактор ДТ-75HP. В отличии от бульдозера ДЗ-29 для управления отвалом имеются два гидроцилиндра благодаря чему, увеличивается сила заглубления ножей отвала в грунт.

В городском хозяйстве широко применяются экскаваторы ЭО-2621, ЭО-2626, ЕК-12 с бульдозерным оборудованием, бульдозерное оборудование на базе погрузчиков Бобкет, МКСМ, Амкор, ПУМ и др. Применение бульдозерного оборудования на базе гусеничных тракторов ДТ-75, Т-130 и др. в ряде случаев возможно, но бульдозеры должны доставляться на объекты специальным транспортом.

Скреперы предназначены для послойного срезания грунта с поверхности разрабатываемых участков, транспортирования его к месту назначения, послойной отсыпки в возводимые сооружения (насыпи и пр.), а также для разработки различного рода выемок, выполнения планировочных и других работ. Скреперы применяются, как правило, в дорожном строительстве при разработке достаточно больших площадей.

По способу агрегатирования скреперы бывают двух типов:

– прицепные двухосные к двухосным колёсным или гусеничным тягачам, включая тракторы;

– полуприцепные или самоходные одноосные к одноосным колёсным тягачам.           По вместимости ковшаскреперы бывают:

–малой вместимости от 3,2 до4,5 м ³;

–средней вместимости от 6,3 до 8,0 м ³;

– большой вместимости от 10,0 до 25,0 м³ и свыше. Предусматривается выпуск самоходных скреперов с ковшом вместимостью до 40 м ³.

Рабочим органом скрепера является ковш, имеющий на передней кромке днища нож. Передняя часть ковша закрывается подвижной заслонкой.

По способу загрузкиковша скреперы могут быть:

– с загрузкой от силы тяги базового трактора или тягача скрепера в процессе резания грунта;

– с загрузкой от элеваторного устройства, смонтированного на скрепере. Преимущественное применение имеют скреперы с загрузкой от силы тяги базовой машины, при этом (рис. 2.11, а) с помощью гидроцилиндра 3 ковш опускается вниз, заслонка 2 открывается и при движении скрепера вперед нож, врезаясь в грунт, производит его срезание и заполнение ковша. После заполнения ковша его поднимают гидроцилиндром вверх, при этом заслонка через систему рычагов закрывается и грунт транспортируется к месту разгрузки (рис. 2.11, б).

По способу разгрузки грунта из ковша скреперы могут быть со свободной (самосвальной) разгрузкой путем опрокидывания ковша вперёд или назад, по ходу движения скрепера; с полупринудительной передней разгрузкой; с полупринудительной донной разгрузкой; с принудительной разгрузкой.

В процессе свободной разгрузки (рис. 2.11, в) заслонка открывается, ковш опрокидывается и происходит выгрузка грунта, причем при движении вперед одновременно происходит его разравнивание.  При этом способе разгрузки в углу стыка днища и задней стенки ковша ковше незначительная часть грунта, что является основным недостатком этого способа, особенно при работе на переувлажнённых и вязких грунтах. Преимущество свободной разгрузки – простота конструкции. Свободная разгрузка применяется в скреперах с ковшами небольшой вместимости       

Принудительная разгрузка производится, когда при поднятой заслонке выдвинутая задняя стенка ковша принудительно вытесняет грунт вперёд по ходу движения машины. При этом ковш разгружается без остатка даже при наличии переувлажнённых и липких грунтов, однако конструкция системы разгрузки значительно сложнее. Принудительная разгрузка производится в скреперах с ковшами средней и большой вместимости.                    

В настоящее время широкое распространение получили самоходные и полуприцепные скреперы, базовыми машинами для которых служат одноосные автотягачи повышенной мощности. Они в 2–2,5 раза производительнее, чем прицепные скреперы, работающие в сцепке с гусеничными тракторами. Рабочий цикл самоходных скреперов, в зависимости от расстояния транспортирования грунта, составляет 5 – 30 минут. Скорости транспортирования грунта самоходными скреперами могут достигать 40–50 км/ч. Время, требуемое на наполнение ковша, не превышает 1–2 мин, а остальное время расходуется на транспортирование грунта и обратное следование машины к забою.

 Эксплуатационная производительность скреперов определяется по следующей формуле:

Пэ = 3600/ t ц ∙ q ∙ К н ∙ К в/ К р, (м³/ч)

где t ц – продолжительность цикла работы скрепера, с; q – геометрическая вместимость ковша скрепера, м³; К н – коэффициент наполнения ковша, зависящий от группы грунта и его состояния, от способа загрузки ковша, работы скрепера без толкача или с толкачём и других факторов (К н = 0,8 – 0,12); К в – коэффициент использования рабочего времени (К в = 0,85 – 0,9); К р – коэффициент разрыхления грунта (К р  = 1,2 – 1,4).

Продолжительность полного рабочего цикла скрепера складывается из отдельных операций. Полный цикл работы скрепера может быть выражен следующей зависимостью. t ц = t 1 + t 2 + t 3 + t 4 + t 5,

где t 1 – продолжительность набора грунта в ковш, с; t 2 – продолжительность перемещения скрепера к месту укладки грунта, с; t 3 – продолжительность разгрузки грунта из ковша, с; t 4 – продолжительность перемещения скрепера забоя, с; t 5 – продолжительность поворотов, переключения передач и других затрат времени, с, t 5 принимается в среднем 60 с.

Продолжительность отдельных операций определяется из следующих выражений:

               t 1 = l 1/ v 1; t 2 = l 2/ v 2; t 3 = l 3/ v 3; t 4 = l 4/ v 4;

где l 1 – длина пути наполнения ковша грунтом, м; v 1  - скорость движения скрепера при наполнении ковша грунтом, м/с; l 2 – длина транспортирования грунта к месту укладки, м; l 3 – длина пути разгрузки из ковша, м; v 3 – скорость движения скрепера при разгрузке ковша, м/с; l 4 – длина перемещения порожнего скрепера к месту забоя, м; v 4 – скорость перемещения скрепера в порожнем состоянии к забою, м/с.

      Сменная эксплуатационная производительность (Пэ) скрепера может быть определена из следующей зависимости:

Пэ = N ∙(60 q ∙ К н∙ К в / t ц ∙ К р)

 где N – количество часов в смене.

        Грейдеры и автогрейдеры нашли широкое применение, как в городском, так и в дорожном строительстве. Они используются для планировки дорожных оснований при сооружении дорожного полотна; возведения земляного полотна из боковых резервов в равнинной и слабопересечённой местности (при высоте насыпи до 0,5 – 0,75м); послойного разравнивания грунта в насыпи при работе землеройных машин; для устройства водоотводных канав, планировки откосов, обочин, выемок и насыпей; перемещения грунта и дорожно-строительных материалов. Так же могут использоваться для ремонта и содержания грунтовых и гравийных дорог, для очистки дорог и площадей от снега.

В зависимости от вида тяги существуют грейдеры с тракторной тягой и автогрейдеры. В настоящее время наиболее часто применяются автогрейдеры. Они, как правило, работают на участках длиной 1–2 км (определяются фронтом работ).  Рабочий режим автогрейдеров характерен низкими скоростями (3–4,5 км/ч), транспортные скорости достигают 30 – 45 км/ч.

Автогрейдеры классифицируются по мощности двигателя и массе (табл. 2.1), по системе управления рабочим органом (механическая, гидравлическая, комбинированная, или пневмоэлектрическая), по системе ходового оборудования (две или три колёсные оси), по длине отвала (2,5-3,5 м – легкие, 3,5-4,5 м–тяжелые).

 

Таблица 2.1

Классификация автогрейдеров по мощности двигателя и массе.

Тип автогрейдера	Мощность двигателя, кВт	Масса машины, т
Лёгкий Средний Тяжёлый Особо тяжёлый	40-55 60-91 110-147 176 и выше	7-9 10-12 13-15 17-23

 

К легким относятся  автогрейдеры ДЗ-40, ДЗ-40 А, Б. ДЗ-61 и др., к средним и тяжелым– ДЗ-31, ДЗ-69, ДЗ-98.            

 На рисунке 2.12 представлен общий вид автогрейдера. В кабине 20 находятся все рычаги управления, как силовой установкой, так и рабочими органами. Основная рама 14 служит для закрепления узлов и механизмов автогрейдера. Двигатель 1 через муфту сцепления 3 и соединительные валы 5,6 передает крутящий момент на  трансмиссию 4,8 и далее к ведущим колёсам 9. Ходовая частьподдерживает основную раму автогрейдера, на которой установлены все агрегаты.

 

      Отвалавтогрейдера выполнен из листовой стали, согнутой по радиусу, и установлен на тяговой раме. В нижней части отвала на болтах укреплён нижний нож, а по бокам укреплены боковые ножи.  С помощью ряда механизмов 10, 11, 13 отвал можно перемещать вверх, заглублять в грунт, устанавливать в плане на требуемый угол, выдвигать относительно рамы в обе стороны, изменять угол зарезания, выносить в сторону вместе с тяговой рамой и устанавливать под различными поперечными углами, что особенно необходимо при разработке косогоров и кюветов.

       Глубина резания изменяется подъемом или опусканием рабочего органа. При неодинаковом заглублении правой и левой стороны отвала происходит изменение угла зарезания. Это дает возможность вырезать грейдером профильные выемки в грунте с определенными откосами.

     Установка отвала под необходимым углом захвата позволяет смещать грунт в сторону от полосы, по которой проходит грейдер. При угле захвата 90° отвал грейдера перемещает грунт впереди себя, как бульдозер с неповоротным отвалом. Грейдер с таким положением отвала планирует поверхность, разравнивает грунт, отсыпанный другими машинами, перемещает грунт при поперечной разработке и выполняет другие операции, не требующие смещения грунта в сторону. При других значениях угла захвата грунт ножом будет перемещаться вдоль отвала в сторону от места прохода грейдера. Так осуществляется снятие растительного грунта в основании насыпных сооружений, перемещение грунта в стороны из нарезаемых сечений выемок, профилирование полотна дорог. Угол резания выбирают в соответствии с грунтовыми условиями.

      Работу на легких грунтах целесообразно вести отвалом, снабженным удлинителем, увеличивающим ширину полосы захвата. Планировка откосов небольшой высоты проводится специальным откосником

    Производительность автогрейдера (П) зависит от размера ножа, мощности двигателя, тяговых усилий на колёсах, условий работы (характера грунта, технологии работ и т.д.) и измеряется объёмом вырезанного и перемещенного грунта за единицу времени, в километрах или квадратных метрах спрофилированной дороги или площади. При возведении земляного полотна дороги высотой до 0,75м производительность определяется по формуле:

        П = 100∙ L ∙ F ∙ Κ вр /2 L (n 1/ v 1 + n 2 / v 2 + n 3/ v 3) + 2 t ∙ n (n 1 + n 2 + n 3)

где L – длина участка, км;

    F – площадь сечения насыпи, м²;

   Κвр – коэффициент использования рабочего времени (0,8÷0,9);

   n 1, n 2, n 3 – число походов в одном направлении при зарезании, перемещении и отделочных работах;

     v 1, v 2, v 3 – с корости, соответствующие этим проходам, км/ч; определяются тяговой характеристикой грейдера.

tn – продолжительность одного поворота в конце участка

     Для повышения производительности грейдеров необходимо увеличивать ширину захвата и глубину резания, применять достаточно высокие скорости передвижения, уменьшать холостые пробеги и число поворотов, увеличивать общий коэффициент использования рабочего времени K _в.   

Экскаваторы служат для разработки грунта, причем, транспортирующие способности их невелики и определяются радиусом действия этих машин. Экскаваторы, у которых все операции проходят в определённом порядке, повторяясь через некоторые промежутки времени, являются машинам прерывного (цикличного) действия, если все операции производятся непрерывно – машинами непрерывного действия. К экскаваторам прерывного действия относятся одноковшовые, а непрерывного действия – многоковшовые, фрезерные, скребковые.

Одноковшовым универсальным экскаватором называется машина цикличного действия, предназначенная для выемки и перемещения грунта и иных материалов с помощью одного из видов рабочего оборудования