Роль автогрейдеров в дорожном строительстве

Размещено на http://www.allbest.ru/

32

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986--1990 годы и на период до 2000 года, утвержденных XXVII съездом КПСС, говорится: «...Продолжить дальнейшее развитие дорожного хозяйства, и в первую очередь в сельской местности. Построить и реконструировать за пятилетие 167 тыс. километров автомобильных дорог с твердым покрытием, в том числе 75 тыс. километров дорог общего пользования и 92 тыс. километров дорог внутрихозяйственного значения на селе». При дорожном строительстве выполняются большие объемы земляных работ, для выполнения которых привлекается специальная землеройно-транспортная техника. В нее входят и такие землеройно-транспортные машины, как автогрейдеры, производящие послойное резание и перемещение грунта, планирование и профилирование земляного полотна, перемещение и разравнивание дорожно-строительных материалов, ремонт и содержание дорожных одежд, возведение невысоких насыпей, устройство корыт, очистку дорог и площадок от снега. Автогрейдеры -- самоходные машины, оснащенные силовой установкой, отвалом и кирковщиком; они могут быть использованы с другими видами различного сменного рабочего оборудования, что значительно увеличивает область их применения на дорожном полотне.

Автогрейдер -- работоспособная мобильная машина, являющаяся одной из основных машин в технологическом комплекте, предназначенном для дорожного строительства, обладает значительной производительностью, которая может быть к тому же повышена за счет использования автоматической системы управления отвалом.

Значительная доля в планируемых объемах работ будет выполняться за счет использования автогрейдеров. И не просто использования, а с учетом постоянного совершенствования технологии работ, использования прогрессивных форм труда, повышения мастерства машинистов, улучшения качества обслуживания и ремонта техники.

В настоящее время изготавливается целая гамма автогрейдеров (легкие, средние, тяжелые) с различными техническими характеристиками для работ в разнообразных технологических и климатических условиях, оснащенных разными по мощности двигателями, различными по конструкции трансмиссиями, сменным рабочим оборудованием и автоматической системой управления отвалом. Работа на таких машинах требует от машиниста знания их конструктивных особенностей, современных методов и технологии работ при дорожном строительстве, приемов правильного технического обслуживания и ремонта этих машин, а также сведений об особенностях конструкции дорожных одежд и дорог, применяемых дорожно-строительных и других материалов. Кроме того, машинист должен уметь читать чертежи, знать приемы слесарной обработки деталей, понимать основы электротехники. Это позволит ему обеспечить высокопроизводительную работу автогрейдера, сохранность и надежную эксплуатацию этих машин.

1. Устройство автогрейдеров, общие сведения по автогрейдерам

1.1 Назначение, классификация и технические характеристики

Назначение. Автогрейдеры -- это самоходные землеройно-транспортные пневмоколесные машины, предназначенные для планирования и профилирования земляного полотна автомобильных дорог и аэродромов, перемещения, разравнивания и перемешивания грунтов и других дорожно-строительных материалов и для очистки дорожного полотна и аэродромов от снега, льда и пр. Все эти рабочие операции автогрейдеры осуществляют при продольных проходах машин с помощью основного рабочего оборудования -- отвала с различными к нему приспособлениями (уширителем, удлинителем, откосником, кюветоочистителем) и некоторого навесного оборудования (бульдозерного отвала, кирковщика, снегоочистителя, смесителя и пр.).

Автогрейдеры участвуют как в сооружении новых дорог, так и в их реконструкции, содержании и ремонте в качестве одиночных универсальных машин и в составе специализированных звеньев и комплексов машин. Они используются также при строительстве и обслуживании аэродромов, железнодорожного полотна, городских площадей, улиц и др.

Классификация. В нашей стране изготавливают несколько типов автогрейдеров, различающихся своими рабочими и конструктивными параметрами. Они предназначены для работы в различных грунтовых и производственных условиях и, следовательно, имеют отличающиеся тяговые, мощностные и размерные характеристики. Их можно классифицировать по массе, особенностям колесной схемы, конструкции задней тележки, типу трансмиссии.

По массе автогрейдеры делятся на тяжелые, средние и легкие. Масса является одним из главных параметров этих машин, так как от нее зависят нагрузки на колеса, а следовательно, тяговое усилие на ведущих колесах, являющееся тем показателем, по которому судят о рабочих возможностях автогрейдеров преодолевать сопротивления при резании грунтов и пр. Поэтому тяжелые автогрейдеры, имеющие большую массу, способны работать в более тяжелых условиях, чем средние и тем более легкие. Как правило, масса автогрейдера распределяется между колесами примерно одинаково. Однако сама по себе масса автогрейдера ничего не дает, если не будут учтены нагрузки от этой массы, приходящиеся именно на ведущие колеса, обеспечивающие тяговые возможности машины, так как нагрузки на неведущие колеса, наоборот, ухудшают ее проходимость. Поэтому большое влияние на тяговые способности автогрейдеров оказывает их колесная схема, т. е. соотношение ведущих, ведомых, управляемых и общего числа колес. Чем больше у автогрейдера ведущих колес по сравнению с общим их количеством, тем лучшие тяговые характеристики имеет данная машина. А от тяговой характеристики автогрейдера зависит и область его применения. Так, автогрейдеры тяжелого типа участвуют в возведении насыпей, земляного полотна, при строительстве дорог в тяжелых грунтовых условиях, среднего типа -- при сооружении дорог в средних грунтовых условиях, при ремонте и восстановлении грунтовых дорог, легкого типа -- выполняют работы по содержанию и ремонту дорог.

По особенностям колесной схемы отечественные автогрейдеры подразделяются на две группы: на автогрейдеры с тремя осями, из которых две ведущих и одна управляемая (колесная схема 1X2X3), и автогрейдеры с тремя осями, из которых три ведущих и одна управляемая (колесная схема 1X3X3). Первую колесную схему имеют легкие и средние автогрейдеры, вторую -- тяжелые.

Совершенно естественно, что более тяжелые автогрейдеры снабжены и более мощными двигателями, обеспечивающими их работу, т. е. их удельная мощность должна быть выше. Вместе с тем тяговые возможности ведущих колес могут быть реализованы в том случае, если они находятся постоянно в контакте с дорожной поверхностью при любых ее неровностях. Поэтому большое внимание на автогрейдерах уделяется конструкции задней тележки, снабженной ведущими колесами.

По конструкции задней тележки автогрейдеры делятся на две группы: на автогрейдеры с бортовыми редукторами и балансирной их подвеской на раме машины и на автогрейдеры, имеющие раздельные ведущие мосты и также балансирную их подвеску на раме. Первая конструкция свойственна легким и средним автогрейдерам, вторая -- только тяжелым.

Балансирная подвеска позволяет независимо качаться в продольной плоскости задним ведущим колесам правой и левой стороны автогрейдера и тем самым не дает им возможности отрываться от дорожного полотна (вывешиваться). Применение раздельных ведущих мостов по сравнению с бортовыми редукторами ограничивает амплитуду покачивания колес в продольной плоскости машины, но позволяет обеспечить независимый привод каждого колеса и использовать унифицированные ведущие мосты. Помимо развески по колесам, особенностей колесной схемы и конструкции задней тележки, на тяговые характеристики автогрейдера оказывает влияние и тип ходовой трансмиссии.

По типу трансмиссии автогрейдеры бывают с механической и гидромеханической трансмиссией. Первая состоит из одних механических передач, вторая -- из комплекса механических передач и гидротрансформатора с гидро-системой управления.

По сравнению с механической гидромеханическая трансмиссия позволяет улучшить тяговые возможности автогрейдеров, особенно при работе в тяжелых режимах, и поэтому ею оснащают в первую очередь более тяжелые автогрейдеры.

Техническая характеристика. Основные конструктивные и рабочие параметры автогрейдеров отражены в технических характеристиках этих машин. Ниже в табл. 1 даны общие отличительные особенности конструкции отечественных автогрейдеров, а в табл. 2 -- их технические характеристики.

Из таблицы видно, что автогрейдеры одного типа выпускаются в нескольких модификациях, что связано с модернизацией машин с целью улучшения их прочностных, конструктивных или технологических качеств. Так, в нескольких модификациях выпускаются легкие, средние и тяжелые автогрейдеры. У легких автогрейдеров это связано с совершенствованием коробки передач и установкой автоматической системы управления отвалом, у средних и тяжелых автогрейдеров -- различиями в транс миссиях и особенностями изготовления в обыкновенном и северном исполнении (с индексом С) и др. У модернизированных машин к индексу добавляют буквы А, Б, В и др. (например, ДЗ-98А) или порядковые номера 1, 2 и т. д. (например, ДЗ-143-4).

Таблица 1. Общие отличительные особенности конструкции автогрейдеров.

Таблица 2. Технические характеристики автогрейдеров.

1.2 Общее устройство

Автогрейдер (рис. 1) имеет оригинальную длинно-базовую конструктивную схему, отвечающую как нельзя лучше своему прямому назначению: быть способным качественно планировать и профилировать поверхность грунта за счет расположения рабочего органа (отвала) между разнесенными на значительное расстояние ходовыми колесами. Эта трехосная на пневматических шинах машина, снабженная собственной силовой установкой (дизельным двигателем) для привода ходовой части, управляется одним машинистом.

Рис. 1 Автогрейдер.

Состоит автогрейдер из следующих основных частей: длинной и выгнутой горбом в средней части основной рамы 7, служащей для установки на ней всех механизмов автогрейдера и опирающейся сзади на заднюю тележку 14, снабженную балансирами 15 с ведущими пневмоколесами 17, а спереди -- на переднюю ось 10 с управляемыми колесами 11; двигателя 19, закрепленного сверху рамы над задней тележкой; трансмиссии 18, передающей вращение от двигателя к ведущим колесам и гидронасосам и пр.; отвала 16, расположенного в пространстве под выгнутой узкой в плане частью рамы, называемой хребтовой балкой, на специальной тяговой раме 12, закрепленной с помощью сферического шарнира на концевой части хребтовой балки над передней осью, и двух гидроцилиндров 6 гидросистемы управления отвалом 13, установленных также на сферических шарнирах на кронштейнах с двух сторон хребтовой балки в ее самой приподнятой части; кабины 2 с органами и пультом управления 4 и сиденьем машиниста 3, дополнительного оборудования 9 (отвала бульдозера, кирковщика и др.) с гидроцилиндрами 8 для их привода; капота 1 с откидными стенками, закрывающего двигатель, и электросистемы 5 сигнализации и освещения.

Говоря об особенностях отдельных частей автогрейдера, можно дополнительно отметить, что основная продольная рама 7, имеющая изгиб в вертикальной плоскости, изготавливается сварной, должна быть прочной и жесткой, способной воспринимать без повреждений все статические и динамические нагрузки, действующие в горизонтальной и вертикальной плоскостях рабочего оборудования автогрейдера и его колес.

Над задней тележкой 14 удачно скомпонованы двигатель с системами его запуска и радиатором охлаждения, закрытыми капотом, элементы трансмиссии (муфта, коробка передач, редукторы и пр.) и кабина со всем оборудованием. При такой компоновке создается полезная нагрузка на ведущие колеса и, кроме того, из кабины машиниста открывается достаточно хороший обзор вперед по ходу машины и на всю зону расположения отвала, что позволяет машинисту автогрейдера непосредственно наблюдать за самим процессом обработки грунта на дороге при любых положениях отвала в пространстве. Причем сиденье машиниста располагается в кабине почти над осью балансиров задней тележки и, таким образом, при любых покачиваниях балансиров при прохождении задними колесами неровностей на дороге положение тела машиниста особенно не меняется, что обеспечивает нормальные условия его работы. Расположение ведущих колес задней тележки непосредственно под двигателем и под кабиной машиниста с расположенными внутри органами управления позволяет также удачно скомпоновать трансмиссию, сделать несложной систему управления ею.

Основной рабочий орган автогрейдера расположен примерно посередине расстояния между передними колесами и первой парой колес задней тележки. Поэтому при наезде на препятствие передними колесами режущая кромка отвала приподнимается на высоту примерно в 2 раза меньшую высоты препятствия (рис. 2, а), а при попадании передних колес в углубление отвал опускается на высоту, меньшую глубины углубления (рис. 2, б). Причем наезд на препятствие задних колес, имеющих балансирную подвеску, не приводит к отрыву этих колес от дорожного полотна (рис. 2, в). Если же выступы и углубления на грунтовой поверхности оказываются между передними и задними колесами, то выступы срезают отвалом вровень с поверхностью грунта (рис. 2,г), а углубления вровень с поверхностью грунта засыпают срезанным ранее грунтом (рис. 2, д). В этом заложены высокие планирующие свойства такой длинно базой машины, как автогрейдер.

Рис. 2 Особенности использования длиннобазой схемы автогрейдера.

Передние колеса у всех автогрейдеров управляемые, а у тяжелых -- еще и ведущие. Следовательно, проходимость и тяговые возможности тяжелых автогрейдеров (с колесной схемой 1X3X3) выше по сравнению с автогрейдерами среднего и легкого типа (с колесной схемой 1X2X3).

Большое значение для автогрейдера имеет его поперечная устойчивость при работе на откосах, склонах. С целью повышения поперечной устойчивости на наклонных поверхностях на автогрейдерах предусмотрен наклон передних колес (рис. 3), осуществляемый с помощью специального механизма.

Рис. 3 Повышение поперечной устойчивости автогрейдера на уклоне.

Благодаря своему наклону передние колеса всегда занимают вертикальное положение на уклонах, и поэтому машина более устойчива против поперечного опрокидывания. Нормальная работа автогрейдера осуществляется при его движении вперед. Однако при челночной работе автогрейдера на земляном полотне иногда целесообразно и полезно использовать возвратные движения машины задним ходом. Поэтому конструкцией предусмотрен поворот отвала на 180° и более. Кроме того, на обратной стороне отвала иногда устанавливается дополнительное откидное оборудование (например, рыхлительное), работающее при нормальном расположении отвала, но при движении автогрейдера задним ходом.

В основном на автогрейдерах стоят механические трансмиссии, состоящие из комплекса зубчатых и карданных передач с муфтами сцепления. Они достаточно просты, надежны и проверены в работе. Так как частота вращения коленчатого вала двигателя значительно выше частоты вращения ведущих колес автогрейдера, то все применяемые механические передачи являются понижающими, т. е. позволяют снижать обороты валов по мере удаления от двигателя. Но при этом (по мере удаления от двигателя) чем меньше частота вращения валов, тем более растет крутящий момент М_кр на N валах в соответствии с формулой

М_кр= 9550 --Н-м

(где N -- мощность двигателя, кВт; п -- частота вращения вала, мин"¹).

А это и нужно, чтобы на колесах автогрейдёра был более высокий крутящий момент по сравнению со всеми другими валами в трансмиссии. Ведь крутящий момент на колесах автогрейдера способен преодолевать сопротивления движению на колесах(рис. 4) и создавать движущую силу №. А так как сопротивление на колесах при работе и транспортных перемещениях автогрейдера меняется в широком диапазоне (в 10...12 раз), то в механической трансмиссии автогрейдера предусматривается коробка передач для создания на колесах различного по величине крутящего момента. Управление такой коробкой передач требует умения и определенных навыков от машиниста; неправильный выбор передачи вызывает перегрузку двигателя и элементов трансмиссии, снижает эксплуатационные возможности автогрейдеров.

Рис.4 Схема сил на ведущих колесах автогрейдера.

С целью устранения этого в последнее время на автогрейдерах начинают применять так называемую гидромеханическую трансмиссию, в которой вместо муфты сцепления (между двигателем и трансмиссией) установлен гидротрансформатор, позволяющий автоматически в широких пределах менять крутящий момент на колесах и их скорость в зависимости от возникающего на колесах сопротивления. Естественно, что это позволяет упростить коробку передач, т. е. механическую часть трансмиссии, улучшает условия труда машиниста, тяговые свойства автогрейдера и его проходимость, снижает динамические нагрузки в трансмиссии. Эти преимущества, являющиеся следствием применения гидротрансформатора, проистекают из самой его конструктивной сути. При применении гидротрансформатора отсутствует жесткая кинематическая связь между двигателем и трансмиссией, так как сам гидротрансформатор содержит три не связанных между собой элемента (насосное колесо, реактор и турбинное колесо), расположенные в закрытом корпусе с жидким маслом. Причем насосное колесо связано с двигателем, а турбинное -- с трансмиссией. При вращении от двигателя насосного колеса приводится в движение масло, оно направляется реактором в сторону турбинного колеса и приводит его во вращение, а вместе с ним и трансмиссию. Если сопротивление на колесах автогрейдера растет, частота вращения турбинного колеса падает, но растет крутящий момент на нем. Но при этом двигатель и насосное колесо продолжают вращаться почти в прежнем режиме, так как в потоке масла происходит как бы проскальзывание турбинного колеса относительно насосного. Это позволяет, не перегружая двигатель, создавать на колесах автогрейдера максимальные крутящие моменты (под нагрузкой турбинное колесо может даже остановиться, не стопоря двигатель). Таким образом гидротрансформатор дает возможность в соответствии с так называемым коэффициентом трансформации (отношением крутящего момента на застопоренном турбинном колесе к крутящему моменту на насосном колесе) бесступенчато изменять тяговые способности автогрейдера до 3,5 раза на каждой передаче. Конечно, это повышает производительность автогрейдера, особенно при тяжелых режимах работы. Вместе с тем применение гидротрансформатора пока удорожает конструкцию автогрейдера и усложняет его обслуживание.

3. Рабочее оборудование

Рабочее оборудование автогрейдера подразделяется на основное (тяговая рама с отвалом, механизмом подвески тяговой рамы и механизмом поворота отвала) и дополнительное (кирковщик, бульдозерный отвал, удлинитель, откосник и др.).

Рис. 5 Тяговая рама с отвалом:

1 --отвал; 2 -- поворотный круг; 3 -- тяговая рама; 4 -- поворотный кронштейн; 5 -- боковой режущий нож; 6 -- нижний режущий нож; 7 -- регулировочные прокладки; 8 -- накладка

Тяговые рамы с отвалом. Примерно одинаковы у всех автогрейдеров в связи с тем, что у них одно и то же назначение: с помощью тяговой рамы передается отвалу тяговое усилие, необходимое для резания грунта. Поэтому тяговая рама содержит мощную продольную балку или (как на рис. 5 у автогрейдера ДЗ-31-1) два сходящихся лонжерона, оканчивающихся в месте их схода шаровым шарниром для шарнирного крепления тяговой рамы к переднему мосту автогрейдера. Сзади тяговая рама имеет поперечную связь, которая придает ей жесткость и позволяет закрепить снизу поворотный круг 2, изготовленный в виде открытого зубчатого венца большого диаметра с внутренними зубьями (у автогрейдера ДЗ-98 венец с наружными зубьями), а сверху установить шаровые пальцы для крепления головок штоков гидроцилиндров подъема, опускания и бокового выноса тяговой рамы, закрепленных на хребтовой балке основной рамы машины. Таким образом, тяговая рама подвешена под выгнутой хребтовой балкой шарнирно в четырех точках (передним шаровым шарниром и по бокам сзади ее на трех гидроцилиндрах), что позволяет ей перемещаться в пространстве относительно переднего шарового шарнира. Поворотный круг, как правило, крепится к тяговой раме в четырех разнесенных местах с помощью специальных накладок, закрепленных болтами на листах, составляющих нижнюю плоскость тяговой рамы.

С целью свободного вращения поворотного круга предусматривается (см. рис. 5, разрез А--А) вертикальный зазор между ним и плоскостью тяговой рамы размером 2...3 мм и боковой зазор между ним и накладками 8 величиной до 1,5 мм. Для выдерживания этих зазоров часть накладок делают регулируемыми (с помощью прокладок под накладками достигается требуемый вертикальный зазор, а с помощью регулировочного болта -- боковой). Сам поворотный круг, помимо плоского зубчатого венца, имеет кольцевую обечайку, придающую ему жесткость. К ней с боков параллельно продольной оси тяговой рамы приваривают два опущенных вниз плоских дугообразных кронштейна, предназначенных для шарнирного крепления непосредственно отвала. Как правило, опущенные вниз относительно поворотного круга концы этих кронштейнов жестко связываются с помощью труб между собой и с нижней плоскостью поворотного круга. Таким образом создается жесткая пространственная конструкция, способная без повреждений воспринимать значительные нагрузки от отвала.

Отвал изготавливают из толстого стального листа, изогнутого по радиусу. С задней стороны этот лист усилен уголками или листами, придающими отвалу коробчатое поперечное сечение. Режущая наружная часть лобового листа несколько отогнута по всей его длине и в это место помещен и закреплен с помощью болтов с утопленными головками съемный нижний режущий нож 6, выполненный из специальной износостойкой стали с наплавкой из твердого сплава на режущей кромке. По бокам отвала закреплены на болтах также съемные боковые режущие ножи 5. Так как отвал во время работы автогрейдера должен быть ориентирован в пространстве определенным образом, в конструкции тяговой рамы предусмотрена возможность его бокового перемещения относительно рамы и изменения угла резания отвала.

Рис. 6. Отвал с управляемым наклоном

Поперечное перемещение отвала осуществляется с помощью гидроцилиндра, корпус которого шарнирно закреплен на шаровом пальце в зоне кронштейнов тяговой рамы, а шток -- на шаровом пальце, установленном на тыльной стороне отвала. Возможность бокового перемещения и наклона отвала обусловлена скользящей посадкой отвала в специальных наклоняемых

кронштейнах, смонтированных определенным образом на плоских дугообразных кронштейнах тяговой рамы. Для этого, например, на автогрейдере ДЗ-31-1 с целью получения возможности бокового смещения к уголкам тыльной стороны отвала приварены продольные направляющие трубы, помещаемые при монтаже отвала на тяговую раму в цилиндрические посадочные места наклоняемых кронштейнов 4 (на автогрейдере ДЗ-98 для этой же цели, используется приваренный вертикально с тыльной стороны отвала лист, установленный в пазах наклоняемых кронштейнов). А с целью изменения угла резания отвала сами наклоняемые кронштейны закреплены подвижно внизу на осях на дугообразных кронштейнах тяговой рамы, а вверху этих кронштейнов -- с помощью шпилек с гайками и накладок в дуговом пазе зубчатых гребенок, которые позволяют закрепить наклоняемые кронштейны при любом их положении относительно дугообразных кронштейнов. А так как наклоняемые кронштейны образуют одно целое с отвалом, то этим самым достигается установка заданного угла резания. Перестановка подвижных кронштейнов на один зуб гребенки дает изменение угла резания на 3°. А всего такая конструкция позволяет менять угол от 30° до 70°.

В новых моделях автогрейдеров (типов ДЗ-143 и ДЗ-122) при сохранении в целом подобной описанной выше конструкции отвала и тяговой рамы предусмотрен не ручной, а управляемый с помощью гидроцилиндра наклон отвала с целью получения требуемого угла резания. Для этого (рис. 6) отвал 1 с помощью своих кронштейнов 2 установлен шарнирно на концах дугообразных кронштейнов 3 тяговой рамы 6, как и на ДЗ-31-1, но сверху его от опрокидывания удерживает гидроцилиндр 4, корпус которого закреплен подвижно на обечайке поворотного круга 5 снизу, а головка штока -- на тыльной стороне отвала. Управляя выдвижением штока из кабины гидрораспределителем, машинист имеет возможность менять угол резания 3 отвала на ходу машины.

Механизмы подвески тяговой рамы. Предназначены для выноса отвала в сторону от продольной оси машин с целью обработки поверхности откосов крутизной до 90°. При этом, так как тяговая рама в сборе с отвалом подвешена к хребтовой балке автогрейдера на гидроцилиндрах, эти механизмы служат именно для перемещения соответствующим образом в пространстве мест крепления гидроцилиндров относительно хребтовой балки с тем, чтобы в дальнейшем уже с помощью их можно было бы установить окончательно отвал под нужным углом к горизонту. А для этого используются три гидроцилиндра: два, на которых подвешена тяговая рама, и один, расположенный под углом, предназначенный для перемещения тяговой рамы в сторону от машины.

На разных автогрейдерах места крепления гидроцилиндров управления тяговой рамы конструктивно оформлены по разному. Так, на автогрейдере ДЗ-98 применена траверса, охватывающая сверху хребтовую балку и закрепленная шарнирно на двух рычагах, расположенных с боков хребтовой балки. Рычаги в свою очередь шарнирно закреплены другими концами в соответствующих опорах, приваренных к хребтовой балке. Таким образом вокруг хребтовой балки образуется сочлененная рама трапецеидальной формы, в углах которой подвижно закреплены гидроцилиндры подвески тяговой рамы, а чуть снизу на одном из рычагов -- гидроцилиндр поперечного перемещения тяговой рамы. Эту сочлененную раму в статическом положении удерживает специальная стопорная пневмозащелка. При включении под давлением воздуха этой пневмозащелки сочлененная рама занимает новое положение, при котором тяговая рама с помощью гидроцилиндров может быть вынесена в сторону от машины.

Рис. 7 Механизм подвески тяговой рамы:

а -- общий вид; б -- механизм гидравлического управления рычагом; 1 -- кронштейн; 2 -- рычаг; 3 -- гидроцилиндр подъема и опускания тяговой рамы; 4 -- кулачковое зацепление рычага с кронштейном; 5-- атопорный хомут; 6 -- ось; 7 -- гайка; 8 -- хребтовая балка; 9 -- вилка крепления гидроцилиндра; 10 -- отверстие; 11 -- пружина; Л -- полость

У автогрейдеров ДЗ-31-1, ДЗ-143 и ДЗ-122 места шарнирного крепления гидроцилиндров подвески тяговой рамы расположены на рычагах, вынесенных с двух сторон хребтовой балки. На ДЗ-31-1 (рис. 7, а) эти рычаги 2 сидят на осях 6 в кронштейнах 1, приваренных к хребтовой балке 8, и фиксируются в нужном положении с помощью кулачкового закрепления 4 между рычагом и кронштейном. Перестановка рычага на один кулачок соответствует изменению угла установки рычага на 1-5°. Всего же рычаги могут поворачиваться в поперечной плоскости машины на угол до 180° и больше. Установка рычагов в нужное положение производится с помощью гидроцилиндра, закрепленного на нем, но перед переводом рычага в новое положение требуется предварительно вывести кулачки рычагов и кронштейнов из зацепления, что осуществляется вращением гаек 7, расположенных на торцах осей 6 рычагов 2.

На новых автогрейдерах ДЗ-143 и Д3-122 вывод из зацепления кулачков рычага и кронштейна производится с помощью гидравлики. С этой целью (рис. 7, б) ось 6, на которой сидит рычаг 2 подвески тяговой рамы, может перемещаться вбок, выводя кулачки из зацепления под действием давления рабочей жидкости, поступающей через отверстие 10 в полость А в одной из опор оси 6 при включении соответствующей секции гидрораспределителя в кабине автогрейдера.

Рис. 8 Схема установки отвала для срезания откосов под углом 90°:

1 -- хребтовая балка; 2 -- трех опорный кронштейн; 3,4,6 -- гидроцилиндры; 5 -- отвал; 7,8 -- рычаги

Для крепления гидроцилиндра выноса тяговой рамы в сторону в некоторых случаях (рис. 8) используется специальный трех опорный кронштейн 2, приваренный снизу хребтовой балки 1. Причем две крайние шаровые опоры служат для крепления гидроцилиндра 4 при работе его в одну или другую сторону. Средний шаровой палец необходим в качестве временной опоры при перестановке гидроцилиндра с одной крайней опоры на другую.

Данная система подвески тяговой рамы позволяет производить установку отвала для срезания откосов с углом от 0 до 90° с обеих сторон автогрейдера. Например, для срезания откосов под продольным углом 90° (см. рис. 8 ) с левой стороны автогрейдера достаточно правый рычаг 8 перевести вниз до упора, а левый рычаг 7 расположить под углом 35° к вертикали. При этом гидроцилиндр 4 выноса тяговой рамы в сторону должен быть закреплен на крайнем правом шаровом пальце нижнего кронштейна и штоки всех гидроцилиндров должны быть выдвинуты настолько, насколько требуется, чтобы отвал занял вертикальное положение.

Вместо средней шаровой опоры на новых автогрейдерах устанавливается рычаг с кулачковым зацеплением и гидравлическим приводом, выводящим кулачки из зацепления, подобный тому, какой показан на рис. 7, б.

Рис. 9 Схема механизации поворота отвала:

1 -- гидромотор; 2 -- червяк; 3 -- червячное колесо; 4 -- зубчатый венец поворотного круга; 5 -- ведущее зубчатое колесо

Механизм поворота отвала. Предназначен для приведения во вращение поворотного круга тяговой рамы и жестко связанного с ним отвала. На современных автогрейдерах устанавливают полноповоротные отвалы с вращением их в обе стороны. В качестве механизмов поворота отвала используются одноступенчатые червячные редукторы с приводом червяка 2 от гидромотора 1 (рис. 9). На выходном конце червячного редуктора крепится зубчатое 5 иди цевочное колесо, которое непосредственно и передает вращение от червячного колеса 3 зубчатому венцу 4 поворотного круга тяговой рамы. Для этого скомпонованные в одном блоке червячный редуктор с гидромотором и с ведущим зубчатым или цевочным колесом закрепляются болтами сверху на плите тяговой рамы с таким расчетом, чтобы зубчатое или цевочное колесо находилось в зацеплении с зубьями зубчатого венца поворотного круга. Питание гидромотора осуществляется по шлангам от гидросистемы автогрейдера. Изменение направления вращения гидромотора, а от него -- поворотного круга осуществляется с помощью гидрораспределителя из кабины автогрейдера.

Рис. 10 Бульдозерный отвал:

1 -- отвал; 2 -- режущий нож с наплавкой

Бульдозерный отвал. Крепится спереди автогрейдера на торце его рамы. Это оборудование используется для засыпки ям и траншей, уборки мусора и снега и пр. Бульдозерный отвал 1 (рис. 10 ) снабжен изогнутым лобовым листом, ограниченным с боков стенками, придающими ему жесткость и создающими условия для накопления перемещаемого отвалом материала. К нижней кромке лобового листа с помощью болтов с потайными головками крепится режущий нож 2. К раме автогрейдера бульдозерный отвал подвешен шарнирно с помощью специальных тяг. Подъем и опускание его осуществляется одним или двумя гидроцилиндрами, управление которыми производится гидрораспределителем из кабины.

Рис. 11 Кирковщик:

1 -- стойка; 2 -- клин; 3 -- балка; 4 --кирка; 5 -- наконечник

Кирковщик. Служит для предварительного рыхления верхнего уплотненного слоя грунта, скалывания льда и прочего с целью облегчения обработки этого поверхностного слоя основным отвалом. На легких автогрейдерах это оборудование иногда устанавливается на тяговой раме с тыльной стороны отвала с таким расчетом, чтобы можно было вести киркование при обратном ходе машины либо повернув отвал на 360° при прямых проходах машины. На более мощных автогрейдерах кирковщик устанавливается на переднем торце рамы машин, как и бульдозерный отвал, или же, как на ДЗ-143, сзади машины, на торце подмоторной рамы. Кирковщик (рис. 11) состоит из основной несколько изогнутой балки 3 коробчатого сечения, клином по центру, с рядом вертикальных отверстий для кирок 4, с двумя стойками 1, располагающимися на верхней плоскости балки, и кронштейнами, приваренными на тыльной стороне балки, кирок 4, снабженных износостойкими наконечниками 5 на рыхлящих концах. Кирковщик крепится на переднем торце рамы автогрейдера с помощью толкающей рамы, соединяющей шарнирно основную балку 3 с опорной плитой, закрепленной на торце рамы автогрейдера, и рычагов, предназначенных для соединения стоек / со штоками гидроцилиндров подъема и опускания кирковщика. Парал-лелограммная подвеска кирковщика к раме автогрейдера обеспечивает выдерживание постоянного угла рыхления кирок при подъеме и опускании кирковщика.

Каждая кирка в окнах балки фиксируется специальным клином 2, а наконечники на них -- пальцами. Кирки имеют возможность переставляться по высоте для обработки на разную глубину. Перестановка пальцев в стойках 1 обеспечивает изменение угла рыхления на 5°.

Удлинитель. Позволяет увеличить количество материала, перемещаемого отвалом, или величину планируемой поверхности, обрабатываемой отвалом за один проход. Удлинитель используется, когда автогрейдеру хватает для этого тягового усилия. Он представляет собой дополнительный отвал с лобовым листом, соответствующим по форме лобовому листу основного отвала. Его крепят к отвалу болтами.

Откосник. Служит для отделки треугольных и трапецеидальных по форме кюветов. Его, как и удлинитель, крепят к концу основного отвала -болтами, но для надежности его свободный конец с помощью цепи подвешивают на раме автогрейдера. Откосник снабжен снизу режущим ножом. Его режущая кромка является как бы продолжением режущей кромки ножа основного отвала. В зависимости от взаимного расположения отвала и откосника их режущая часть может принимать по фронту форму треугольника и трапеции.

Кроме рассмотренного оборудования, автогрейдеры при желании можно оборудовать ущирителями, кюветно и снегоочистителями.

Технология работы автогрейдера

Основы комплексной механизации строительства земляного полотна с использованием автогрейдеров.

Работы по возведению земляного полотна складываются из подготовительных, основных и отделочных. Если при подготовительных работах, включающих расчистку полосы отвода от кустарника, деревьев и пней, автогрейдеры не находят применения, а используются корчеватели, древовалы, кусторезы, бульдозеры, то уже при основных земляных работах по возведению насыпей, устройству водоотводных каналов, разработке грунта в выемках и резервах наряду со скреперами, бульдозерами, грейдер-элеваторами широко применяются автогрейдеры. Но главную роль автогрейдеры играют при отделочных работах при планировке земляного полотна, откосов и пр.

Таким образом, земляное полотно возводится комплексом различных землеройно-транспортных машин (бульдозеры, скреперы, автогрейдеры, грейдер-элеваторы), каждая из которых выполняет определенный вид работы. Но при том главной в комплексе бывает определенная по виду, выполняющая основную часть работы и тем самым влияющая на производительность всего комплекса. При этом учитываются технологические возможности машин. Так, рационально использовать бульдозеры на перемещение грунта на расстояние не более 15 м, а следовательно, с их помощью удобно планировать грунт и возводить основание насыпей. В то же время полуприцепные скреперы на пневмо-эффективны при транспортировании грунта со расстояний (до 1500 м), поэтому их полезно использовать при возведении верхней части насыпи, которую они к тому же и частично уплотняют своими колесами (окончательное уплотнение достигается катками, трамбующими машинами, виброплитами). А вот автогрейдеры незаменимы при планировании и отделке поверхности земляного полотна и устройстве небольших насыпей (до 1 м высотой). Поэтому для эффективного ведения работ при сооружении отдельных элементов земляного полотна наиболее целесообразно использовать специализированные звенья машин во главе с машиной, ведущей для каждого элемента строительства.

Наивысшая производительность комплекса машин при сооружении земляного полотна достигается при комплексной механизации строительства поточным методом, когда специализированные звенья машин, передвигаясь в определенном порядке по трассе, выполняют последовательно друг за другом свой объем работ, оставляя за последним звеном готовое земляное полотно. При хорошо поставленном поточном методе эти работы могут выполняться непрерывно и равномерно, целесообразно всем комплексом охватывать земляного полотна до 1,5 км длиной. Однако этот участок в зависимости от рельефа местности, объемов земляных работ, количественного состава звеньев машин и сроков строительства может быть большей или меньшей протяженности. В табл. 3 приводятся для сведения составы специализированных звеньев машин, потребные для сооружения элементов земляного полотна.

Как видно из таблицы, автогрейдер участвует практически во всех технологических операциях по возведению элементов земляного полотна.

Таблица 3. Составы специализированных звеньев машин для возведения земляного полотна.

автогрейдер дорожная машина

Как правило, для обеспечения высоких темпов дорожного строительства при сооружении земляного полотна комплексом машин в составе специализированных звеньев используется не один, а одновременно несколько автогрейдеров при выполнении конкретных технологических операций, например при возведении насыпей или планировании поверхности земляного полотна и др. Вследствие этого для каждой рабочей операции предусматривается определенная организация их работы звеньев используется не один, а одновременно несколько автогрейдеров при выполнении конкретных технологических операций, например при возведении насыпей или планировании поверхности земляного полотна и др. Вследствие этого для каждой рабочей операции предусматривается определенная организация их работы. На рис. 12 представлена схема работы четырех автогрейдеров тяжелого типа на сооружении насыпи из боковых резервов. В соответствии с этой схемой автогрейдеры выстраиваются уступом друг за другом и первый из них производит концом отвала резание слоя грунта в площади резерва и перемещения срезанной массы грунта к оси насыпи под отвал следующего за ним уступом автогрейдера. Тот в свою очередь перемещает грунт под отвал следующего уже за ним автогрейдера и так далее до тех пор, пока валик грунта из-под отвала последнего автогрейдера не окажется в части насыпи, удаленной от резерва на расстояние соответствующее длине отвалов всех участвующих в работе автогрейдеров. В конце захватки (длиной до 800 м) вся группа машин переходит на другую сторону дороги и по ней возвращается назад, разрабатывая резерв уже с этой стороны, тем самым совершая как бы круговые движения по трассе. Работа с четырьмя автогрейдерами диктуется размерами насыпи и резерва, сроками строительства. При небольших по ширине насыпях в работе могут участвовать не четыре, а меньшее число автогрейдеров, либо они могут разделиться на две группы по двум боковым резервам и двигаться также кругами по захватке как бы друг за другом.

Рис. 12 Схема работы четырех автогрейдеров при отсыпке насыпи из резервов: а -- схема расположения автогрейдеров; б--схема и порядок движения автогрейдеров; в -- профиль готового земляного полотна с насыпью; 1 -- ось дороги

Планирование откосов насыпей

Планирование откосов является отделочной операцией, завершающей сооружение насыпи.

Для обработки откосов используется как отвал автогрейдера, который может с помощью гидроцилиндров выноситься в сторону от машины за пределы рамы, так и специальная приставка к отвалу -- откосник. Применение того и другого, а также особенности работы автогрейдера на полотне зависят от высоты насыпи, уклона откосов. Так, если требуется обработать откосы у насыпи высотой до I м, то при уклоне 1:3, который имеет откос у этой насыпи, его ширина будет несколько более 3 м и автогрейдер с отвалом (также длиной более З м) с успехом может произвести планировку (рис. 13, а), перемещаясь по самому откосу вдоль его. Способность автогрейдера удержаться на уклоне обеспечивается при этом наклоном его передних колес. Если высота насыпи будет 1,5 м, то автогрейдер способен спланировать ее откосы с уклоном 1:1,5, передвигаясь вдоль насыпи уже по дну резерва, вынеся отвал в сторону от рамы (рис. 13,б). При этом ширина откоса (менее 3 м) перекрывается отвалом.

Рис. 13 Планирование автогрейдером откосов:

а -- высотой до 1 м; б -- высотой до 1,5 м

Список используемой литературы

1. Ронинсон Э.Г. Автогрейдеры.-- М.: Высшая школа, 1982.

2. Бандаков Б.Ф. Автогрейдеры: Учебник для подгот. и повышения квалификации рабочих кадров и мастеров на пр-ве. -- М.: Транспорт, 1988.

Размещено на Allbest