Аналіз способів заповнення та розвантаження ковшів скреперів
Л.А. Хмара, М.І. Дерев'янчук, М.А. Спільник
Источник: http://www.nbuv.gov.ua/portal/natural/Vpabia/2009_6-7/statii/UDK%20621.pdf
Скрепер, є землерийно-транспортною машиною циклічної дії, що призначена для пошарової розробки ґрунта, його транспортування на відстань до 5-ти кілометрів з наступним відсипанням, частковим ущільненням і плануванням.
Областю застосування скрепера є всі галузі будівництва. Актуальність удосконалення робочого обладнання скреперів, обумовлене широкими їхніми технологічними можливостями при веденні земляних робіт.
Самохідний скрепер з тяговим завантаженням є найбільш простою і надійною у роботі землерийно-транспортною машиною. Однак у традиційній конструкції ковша скрепера є ряд недоліків. Такі недоліки стосуються як завантаження, так і розвантаження ковша. Існує багато технічних рішень, які частково вирішують проблеми по завантаженню, але не було розглянуто проблему по розвантаженню. Тому підвищення ефективності даного процесу може бути досягнуто за рахунок удосконалення форми елементів ковша, конструкції.
-
Розглянемо [8] найбільш поширені технічні рішення по підвищенню ефективності робочого
процеса ковша скрепера (рис 1). Ковші скрепера умовно можна розділити на три типи:
- - традиційні (за допомогою тягового завантаження);
- - механізовані (допоміжні механізми при завантаженні);
- - комбіновані;
Традиційні. Такі ковші скрепера (рис.1 а-є) найбільш поширені. В них присутні всі базові компоненти ковша: бокові стінки, днище, передня заслінка, задня стінка. Також вони можуть бути додатково обладнані допоміжними пристроями для покращення заповнення ковша (газове змащення, двійний ніж, рухоме днище, віброконвеєр, вібратор). Але в таких ковшах відсутні механізми, які примусово виконують завантаження грунта. Тому може виникати слабке ущільнення грунта, пустоти, що не дозволяє повністю використовувати ємкість ковша.
Робота по розвантаженню теж в них виконується не в достатній мірі, особливо при роботі на вологих і мерзлих ґрунтах. В таких умовах має місце значне налипання грунта на робочі поверхні, що знижує продуктивність.
Механізовані. Обладнання ковша додатковим механізмом (рис.1 ж-к) дає змогу краще заповнювати ківш, ущільнюючи грунт і не залишати пустот.
Механізація процеса заповнення ковша може супроводжуватись встановленням різноманітного обладнання (скребковий елеватор, лопатевий метатель, шнек, шнек-ротор, та ін.) Оснащення ковшів такими пристроями передбачає відбір від силової установки скрепера частини потужності й реалізації її крім рушія безпосередньо на робочому устаткуванні. Потужність приводу зазначених пристроїв за даними наукових досліджень різних авторів
становить не більше 20-40% потужності силової установки скрепера. Такі механізми сприяють кращій заповнюваності ковша, але також не вирішують проблеми по очищенню, як ковша, так і додаткових механізмів, якими вони обладнані.
Комбіновані. Подібні ковші скрепера (рис.1 л-п) - це поєднання базових компонентів ковша з додатковими механізмами. Перевагою даного типу є більша ємність ковша, що дозволяє перевозити більшу кількість ґрунта. При використанні ковша з додатковим механізмом, наприклад рис1к,н., відбувається ще й додаткове розпушення ґрунта. Але дане поєднання не вирішує проблему по очищенню ковша.
Способи розвантаження ковша.
- Застосовуються три основні способи розвантаження [2]:
- - вільний (рис. 2, а, е);
- - напівпримусовий (рис. 2, в, г);
- - примусовий (рис. 2, б, д).
Рис. 1. Типи ковшів скрепера
Рис. 2. Схеми основних типів ковшів і способів їх розвантаження:
а - грейферний з самоскидним розвантаженням;
б - з примусовим розвантаженням висуненням задньої стінки;
в - з напівпримусовим розвантаженням через ніж поворотом днища;
г - з примусовим розвантаженням через дно;
д - телескопічний з примусовим розвантаженням висуненням задньої стінки;
е - з самоскидним розвантаженням назад (для одноосного скрепера)
При вільному способі розвантаження грунт може вивантажуватися вперед або назад. Для цього ківш повертається навколо точки, лежачої поблизу центру ваги ковша з ґрунтом. Цей спосіб придатний для роботи на сипких ґрунтах. Він забезпечує достатньо точне регулювання товщини шару, що розвантажується. У такий спосіб можна здійснювати розвантаження під укіс (при одноосному виконанні скрепера). Ковші з вільним розвантаженням застосовуються для скреперів дуже малої місткості для допоміжних робіт.
При напівпримусовому способі грунт вивантажується поворотом днища або задньої стінки разом з днищем щодо бічних стінок ковша і при цьому частково виштовхується. Недоліком цього способу є хоча і краще, ніж при вільному розвантаженні, але все таки неповне розвантаження ковша, особливо при липких і зволожених ґрунтах (рис.3).
При примусовому способі грунт виштовхується висувною стінкою, що горизонтально переміщається на роликах в направляючих. Цей спосіб забезпечує повне розвантаження будь-яких ґрунтів. Недоліком його є великі зусилля і потужності, необхідні для переміщення задньої стінки.
Рис. 3. Відкатне днище
Переглянуті схеми дають уявлення про способи розвантаження, але в них відсутні технічні рішення, які вирішують проблему налипання.
Перспективним напрямком, є розробка конструкцій скреперів з обладнанням ковша, щодозволяє вести робочий цикл без налипання ґрунта на робочі поверхні, оскільки 80% всієї роботи скрепера він знаходиться у транспортному режимі. Обладнання скрепера такою конструкцією визначає робоче устаткування, що є об'єктом динамічного безперервного вдосконалення.
Серед переглянутих ковшів скрепера не було представлено конструкцій, які могли б вирішити проблему налипання. Тому було запропоновано ковші скрепера, які обладнані додатковими механізмами (ланцюгові завіси та гумово – тканинне полотно) (рис.4). Такі технічні рішення дозволяють проводити процес розвантаження без налипання ґрунта не тільки на задню стінку, а й на бокові стінки, днище.
Рис.4. Ковші скреперів:
а, г – з ланцюговою завісою;
є – з гумово - тканинним полотном;
б, д, ж – процес завантаження ковшів;
в, е, з – процес розвантаження ковшів
Пропоновані ковші (рис. 4 а-е) скреперів, принцип дії яких реалізується наступним чином. Для завантаження ковша при поступальному русі скрепера ківш опускається вниз і ріжучі ножі занурюються в ґрунт, відокремлюючи від забою ґрунтову стружку, яка під дією тягового зусилля тягача просувається по днищу в напрямі задньої стінки. По мірі накопичення в ковші, ґрунт вступає в контакт з ланцюговою завісою задньої стінки, яка під його дією притискається до робочої поверхні. При цьому компенсація збільшення робочої частини ланцюгової завіси у вертикальному напрямі забезпечується розтягуванням пружин. Після завантаження ковша ґрунтом він переводиться в транспортне положення шляхом опускання передньої заслінки при одночасному підйомі ковша. Процес розвантаження ковша на місцівідсипки ґрунту відбувається за рахунок підйому передньої заслінки, внаслідок чого частина ґрунта, що знаходиться в зоні її дії, висипається на поверхню відсипки і при поступальному
русі скрепера розрівнюється ріжучими ножами. Залишки ґрунта в задній частині ковша виштовхуються поворотом задньої стінки. По мірі звільнення задньої частини ковша від ґрунта, його тиск на ланцюгову завісу зменшується, внаслідок чого вона під дією пружини розпрямляється, очищаючи робочу поверхню задньої стінки від налипання ґрунта.
Принцип дії пропонованого ковша на рис. 4 є-з реалізується наступним чином. Завантаження відбувається аналогічно до рис.4 б,д. Ґрунтова стружка, яка під дією тягового зусилля тягача просувається по днищу, розмотує гумово – тканинне полотно на довжину, що забезпечує максимальну кількість грунта в задній частині ковша. Після завантаження ковша ґрунтом, він переводиться в транспортне положення шляхом опускання передньої заслінки
при одночасному підйомі ковша.
Процес розвантаження ковша на місці відсипки ґрунта відбувається за рахунок підйому передньої заслінки, внаслідок чого частина ґрунта, що знаходиться в зоні її дії, висипається на поверхню відсипки і при поступальному русі скрепера розрівнюється ріжучими ножами. Залишки ґрунта в задній частині ковша виштовхуються змотуванням гумово – тканинного полотна. По мірі звільнення задньої частини ковша від ґрунта, гумово – тканинне полотно намотується на привідний барабан, очищаючи робочу поверхню бокових стінок від налипання ґрунта. На кінцевій стадії розвантаження робоча поверхня гумово – тканинного полотна набуває плоскої форми, виштовхуючи залишки ґрунта із ковша.
Оснащення скреперів такими пристроями, дозволяє одержати ефект істотного зниження зусиль розвантаження ковша при високому ступені його очищення.
Висновок. Найбільш перспективним є робоче обладнання скреперів з механізмами, які запобігають налипанню ґрунта на внутрішню поверхню ковшів. Такі способи дозволяють проводити процес розвантаження ґрунта більш повним, без зменшення геометричної місткості ковша. Потребують дослідження ковші скрепера, які обладнані гумово – тканинним полотном та ланцюговою завісою.
- Баловнев В.И., Хмара Л.А. Интенсификация разработки грунтов в дорожном строительстве. - М.: Транспорт, 1993.-383с.
- Домбровский Н.Г., Картвелишвили Ю.Л., Гальперин М.И. Строительные машины. Учебник для вузов. В 2 частях. Ч. 1-я. М., «Машиностроение», 1976. 391с. с ил.
- Залко А.И. и др. Самоходные скреперы / А.И. Залко, Э.Г. Ронинсон, Н.А. Сидоров. – М.: Машиностроение, 1991. 256с.: ил.
- Залко А.Н., Ронинсон Э.Г. Современные скреперы. М.: ЦНИИТЭСтроймаш, 1983. 51 с.
- Г.В. Забегалов, Э.Г. Ронинсон «Бульдозеры, скреперы, грейдеры» Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1991.- 334 с.:ил.
- Модернизация и повышение производительности строительных машин./ Хмара Л.А., Колесник Н.П., Станевский В.П.-К.: «Будивельник», 1992.-152с.: ил..
- Раннев А.В., Полосин М.Д. Устройство и эксплуатация дорожно-строительных машин: Учеб. для нач. проф. образования. – М.: ИРПО; Изд. центр «Академия», 2000. – 488 с.: ил.
- Сборник научных трудов/Ответственный редактор д.т.н., проф Л.А. Хмара Интенсификация рабочих процессов строительных машин. Выпуск 4.1998 г. с. 44-57.
- Современные тенденции в создании строительных машин // журнал СДМ.- 2005.-№7.- с.10-13.
- Справочник конструктора дорожных машин. Изд. 2-е, перераб. и доп. Под ред. д-ра техн. наук, проф. Бородачева И.П., Машиностроение, 1973, с. 194.
- Щемелев А.М., Леоненко О.В., Подымако М.Э., Способы снижения нагруженности металлоконструкции скрепера МоАЗ-600 при копании грунта // журнал СДМ.-2004.-№8.- с.18-22.