8.Грейдеры и автогрейдеры

Грейдеры и автогрейдеры нашли широкое применение в дорожном строительстве: для планирования дорожных оснований при сооружении земляного полотна; возведения земляного полотна из боковых резервов в равнинной и слабопересеченной местности (при высоте насыпи до 0,5—0,75 м); послойного разравнивания грунта в насыпях при работе землеройных машин; для устройства водоотводных канав; планировки откосов, обочин, выемок и насыпей; перемещения грунта и дорожно-строительных материалов, ремонта и содержания грунтовых и гравийных дорог; при железнодорожном, мелиоративном, ирригационном и гидротехническом строительстве, а также для очистки дорог и площадей от снега. Для грейдеров и автогрейдеров рабочий режим характерен низкими скоростями (3—4,5 км/ч). Холостой пробег выполняется при скорости до 15 км/ч, а транспортные скорости достигают 30 — 45 км/ч. Грейдеры и автогрейдеры, как правило, работают на захватке длиной 1—2 км (определяется фронтом работ). Прицепные грейдеры разделяют на легкие, средние и тяжелые. Легкие грейдеры имеют отвал длиной 2500—3000 мм, средние 3000—3500, тяжелые 3500—4500 мм; по рабочей массе — легкие 2,6 т, средние 2,96 т, тяжелые 4 т и более; по управлению — с ручным, механическим и гидравлическим приводом; по ходовому оборудованию — с металлическими колесами и с резиновыми автошинами.

Автогрейдеры классифицируют по системе управления рабочим органом (механическая, гидравлическая, комбинированная— редукторно-гидравлическая или пневмоэлектрическая) и по системе ходового оборудования (с двумя и тремя колесными осями). Для всех автогрейдеров установлена основная колесная формула: АХБХВ, где А —число осей с управляемыми колесами; Б — число осей с ведущими колесами, В — общее число осей.

Основным рабочим органом грейдеров является отвал, дополнительными рабочими органами прицепных грейдеров могут быть удлинитель отвала, откосник и планировщик откосов. При перемещении и разравнивании грунта на отвал устанавливают удлинитель, что позволяет разрабатывать участок дороги с более широкой полосой, максимально использовать мощность тягача и повысить производительность.

Рис.8.1. Автогрейдер.

Управление передним мостом автогрейдера осуществляется рулевым колесом .Наклон колес обеспечивается гидроцилиндром, один конец которого закреплен в цапфе переднего балансира, а другой на кронштейне. При работе гидроцилиндра левый кронштейн поворачивается вокруг оси и штангой поворачивает правый кронштейн. Оба кронштейна через оси ступицы наклоняют колеса. Основным рабочим органом автогрейдера является отвал. Дополнительное оборудование включает бульдозерный отвал, кирковщик, снегоочиститель, удлинитель отвала, откосник .Отвал автогрейдера выполнен из листовой стали, согнутой по радиусу, и установлен на тяговой раме. В нижней части укреплен на болтах нижний нож, а по бокам отвала укреплены боковые ножи. Отвал может перемещаться в направляющих с помощью гидроцилиндра, который крепится к одному из двух шаровых пальцев в зависимости от того, в какую сторону необходимо выносить отвал. Для энергоемкости процесса резания грунта и производительности автогрейдера важное значение имеют углы установки отвала.

Угол захвата (а) образуется между продольной осью отвала и продольной осью автогрейдера. Угол захвата определяет ширину захвата полотна дороги, скорость и энергоемкость при вырезании и перемещении грунта вдоль дороги. При зарезании грунта отвалом принимают оптимальный с точки зрения энергоемкости угол захвата (35—45°).

Угол наклона(р) (угол зарезания) определяет поперечный наклон отвала к поверхности земли и устанавливается с помощью механизма подъема и опускания отвала установкой каждого конца отвала на нужную высоту (при зарезании не более 15—20°, а при отделочных работах— 18°).

Угол резания (у) образуется между передней плоскостью ножа и поверхностью грунта. Угол резания определяется видом работы и свойствами грунта (при резании грунта Y = 30°, при планировании Y = 60-T-70°). ДЛЯ ТОЧНОЙ И быстрой установки отвала под необходимыми углами рекомендуется применять специальные приборы, например угломер, предложенный Н. А. Розовым. Все замеры выполняются при полной остановке автогрейдера. В автогрейдерах находят применение роликовые отвалы.

В стандартном отвале для роликов вырезаны окошки. Поверхность роликов копирует поверхность отвала. Узлы крепления роликов, редуктор и гидромотор привода вращения роликов находятся на тыльной стороне отвала и не создают дополнительных сопротивлений. Исследования показали, что сопротивления грунта перемещению роликового отвала значительно уменьшаются за счет замены трения скольжения по отвалу трением качения подшипников роликов, а также за счет принудительного привода роликов.

Тяговая рама выполнена в виде сварнолитой конструкции коробчатого сечения. В передней части автогрейдера с помощью шарового шкворня, крепящегося пальцем, тяговая рама соединяется с головкой основной рамы автогрейдера при помощи опоры и шпилек. Масленка служит для смазки шарнира. В задней части тяговая рама подвешена к основной раме двумя тягачами подъема и одной тягой выноса. Тяги подъема присоединяются к наружным шаровым пальцам, а тяга выноса — к внутреннему пальцу. На плоскости устанавливается редуктор поворота отвала, шестерня которого находится в зацеплении с наружным зубчатым венцом полноповоротного круга. Башмаки установлены на прокладках и крепят поворотный круг к тяговой раме. Болты крепят передний подвижной башмак. На кронштейны устанавливается отвал. Такая конструкция тяговой рамы и поворотного круга обеспечивает поворот отвала на 360°.

Дополнительными рабочими органами автогрейдера являются: кирковщик (рыхлитель), применяемый для рыхления плотных грунтов и киркования гравиино-щебеночных покрытий при ремонте дорог, бульдозерное оборудование и снегоочиститель.Рыхлитель-кирковщик может устанавливаться в задней части отвала или в передней части автогрейдера и управляться, с помощью специальных гидроцилиндров. Аналогичным образом на переднем кронштейне хребтовой балки основной рамы устанавливается рабочее обрудование бульдозера и снегоочистителя.

Работа автогрейдера характеризуется двумя режимами: тяговым, или рабочим, и транспортным. Тяговым или рабочим называют режим работы автогрейдера в процессе резания и перемещения грунта или выполнения других видов работ, транспортным — движение машины с поднятым отвалом на холостом ходу по рабочему участку или при переезде с одного объекта на другой. Тяговый режим характеризуется большим тяговым усилием и малыми скоростями движения автогрейдера, в то время как транспортный — большими скоростями движения и малым тяговым усилием. При определении сопротивлений, возникающих в рабочем режиме при резании и перемещении грунта автогрейдером, должны быть известны: род грунта и его характеристика; размеры отвала и углы его установки; вес автогрейдера.

Наибольший экономический эффект дает использование грейдеров и автогрейдеров на возведении насыпей до 0,6—0,7 м. Работа этих машин сводится к выполнению трех основных операций— зарезания, перемещения и разравнивания “грунта, причем перемещение грунта из резерва является одной из основных операций и составляет 65—75% общего числа его проходов. Перемещение и укладку грунта осуществляют способами, указанными на рис. 4.3.

Возведение насыпи происходит послойно и постепенным наращиванием ее высоты. Если темп потока по возведению земляного полотна намного больше темпа потока по строительству дорожной одежды и уплотнять каждый отсыпанный слой грунта не требуется, валики в насыпи укладывают вприжим без зазора (рис. 8.3, а), насыпь уплотнится при естественной осадке грунта. При уплотнении насыпи валики грунта укладывают вполу-прижим (рис. 8.3, б) с последующим разравниванием и вразбежку (рис. 8.3, в).

Рис. 8.3. Схемы укладки валиков грунта в теле насыпи: а — вприжим без зазора; б — вполуприжим;. в — вразбежку; г — расположение валиков при возведении насыпи

Валики первого слоя грунта укладывают наращиванием от края насыпи к ее оси, при этом первый валик перемещают к краю насыпи и частично разравнивают, второй перемещают через первый, третий — через второй и т. д. (рис. 8.3, г), с частичным разравниванием каждого валика.

Во втором слое валики укладывают вполуприжим, начиная от оси насыпи к обочине, а последние валики по ширине земляного полотна укладывают вприжим, от разрушающего действия поверхностных и грунтовых вод устраивают водоотводные канавы по бокам дороги.При профилировании грунтовых дорог из боковых канав вырезают грунт и перемещают его к оси дороги с разравниванием и приданием профилю заданного поперечного уклона.Эти операции может выполнять и один грейдер или автогрейдер, но лучше когда они работают бригадами по четыре единицы.