Скрепером называется земле-ройно-транспортная машина, приводимая в движение тягачом или собственным двигателем и предназначенная для послойного срезания грунта, транспортирования и разгрузки его, производимой в большинстве случаев (кроме моделей с разгрузкой назад) с последующими разравниванием и предварительным уплотнением. Скреперы применяют при разработке грунтов до IV категории включительно. Для облегчения процесса копания скрепером грунты выше 2-й категории предварительно разрыхляют рыхлителями.
Дальность транспортирования грунта прицепными скреперами экономически эффективна на расстояние до 300 м и самоходными до 5000 м. Рабочий процесс скрепера состоит из следующих операций: набора грунта, транспортирования груженого скрепера, разгрузки, транспортирования пустого скрепера к забою. С помощью скреперов можно возводить насыпь земляного полотна из боковых резеровов или грунтовых карьеров, устраивать выемки с отвозкой грунта в насыпи или кавальеры, планировать строительные площадки, срезать растительный слой грунта в полосе отвода дороги.
С учетом основных признаков скреперы классифицируются:
1. По емкости ковша (м3) — на скреперы малой емкости, с ковшом емкостью до 5; скреперы средней емкости, с ковшом емкостью до 6—15; скреперы большой емкости с ковшом емкостью более 15;
2. По способу загрузки — на заполняемые за счет подпора грунта при реализации тягового усилия базового тягача и загружаемые с помощью загрузочного устройства. К первому типу относятся скреперы обычного исполнения, а к второму типу — элеваторные, гребковые, роторные.
3. По способу разгрузки — на машины со свободной, принудительной и полупринудительной (комбинированной) разгрузкой. В скреперах со свободной разгрузкой опорожнение ковша осуществляется под действием собственного веса грунта. В скреперах с принудительной разгрузкой полное опорожнение ковша осуществляется с помощью задней стенки. В скреперах с полупринудительной (комбинированной) разгрузкой часть объема грунта высыпается под действием собственного веса, а часть с помощью принудительной очистки.
4. По типу привода — на машины с канатным, электромеханическим и гидравлическим приводом.
Канатный привод состоит из следующих узлов: механической лебедки, системы полиспастов и направляющих блоков, а также рычагов управления. Электрический привод состоит из электродвигателя, шестеренчатого редуктора и зубчатого реечного механизма. К электромеханическому приводу следует отнести также привод, состоящий из электролебедки и канатно-блочного механизма. Гидравлический привод включает насос, бак с жидкостью, гибкие шланги и гидрораспределитель.
5. По способу агрегатирования — на прицепные, полуприцепные, самоходные и скреперные поезда.
Прицепной скрепер буксируется гусеничным или двухосным колесным трактором. Полуприцепный скрепер находится в сцепке с гусеничным или двухосным колесным трактором (тягачом) передней частью (хоботом) через опорно-сцепное устройство.
Самоходный скрепер представляет собой единую конструкцию с индивидуальной энергетической установкой, обеспечивающей передвижение машины и работу всех агрегатов, в том числе и управление рабочими органами.
6. По типу тягача или самоходного оборудования — на колесные и гусеничные. Самоходные скреперы, как правило, выполнены на пневмоколесном ходу.
7. По типу трансмиссий — на механические, гидромеханические, электрические и гидростатические.
Устройство. Рабочим органом скрепера является сварной ковш, имеющий на передней кромке днища во всю ширину ступенчатые ножи. В задней части ковша находится буфер, который имеет двоякое назначение. В первом случае он предназначен для упора отвала бульдозера при подталкивании скрепера. Во втором случае центральная балка буфера служит как направляющая хвостовика задней стенки. Боковые стенки ковша изготовлены из стального листа, усиленного балками жесткости. В боковых стенках ковша имеются проушины и кронштейны для крепления гидроцилиндров управления заслонкой, для рычага заслонки, а также имеется опора для крепления упряжного шарнира и гнезда для крепления оси заднего колеса. Задняя стенка ковша представляет собой подвижный щит и по бокам имеет направляющие ролики. Однако эти ролики не удерживают заднюю стенку от опрокидывания при выгрузке грунта. Стенку удерживает и центрирует хвостовик. Заслонка может быть плавающей и управляемой с помощью гидроцилиндров.
Передняя рама скрепера выполнена в виде арки и в своей конструкции имеет шкворень для соединения с тягачом, арку, рычаги и упряжной шарнир. Ковш прицепного скрепера с канатным управлением имеет несколько другую конструкцию. Отличие состоит в том, что сам ковш является одновременно задней рамой скрепера и состоит из двух боковых стенок и днища ковша, служащего одновременно задней стенкой.
В качестве главного параметра скрепера условно принята геометрическая вместимость (емкость) ковша.
Основными параметрами являются мощность двигателя, масса машины, её габаритные размеры, ширина и максимальная толщина срезаемого слоя грунта, колёсная база скрепера, рабочая и транспортная скорости, распределение силы тяжести по осям скрепера и др.
У прицепного скрепера как порожнего, так и загруженного на переднюю ось приходится в среднем 45 % общей массы, а на заднюю ось - около 55 %.
У самоходного порожнего скрепера на переднюю ось падает около 70 % общей силы тяжести, а на заднюю ось - около 30 %; у загруженного - общая сила тяжести распределяется на переднюю и заднюю оси примерно поровну.
На заполнение ковша грунтом оказывают существенное влияние свойства и состояние грунта, толщина стружки, форма и установка ножа и геометрические параметры ковша, а именно: ширина ковша, соотношение между шириной резания и шириной ковша, высота и длина и продольный профиль ковша.
Геометрическая форма ковша должна быть такой, чтобы на заключительной стадии его наполнения требовалась возможно меньшая удельная сила тяги (сила тяги, соотнесённая к 1 м3 грунта, набранного в ковш). При выборе формы ковша необходимо также учитывать требования снижения металлоёмкости и обеспечения хорошей манёвренности скрепера, так как удлинение ковша вызывает увеличение базы скрепера, и тем самым ухудшает его маневренность.
В основе методики определения основных параметров ковша (по К.А.Артемьеву) лежит предложение придания ковшу такого продольного профиля, который соответствовал бы контуру грунта, заполняющего ковш в условиях, когда задняя стенка не стесняет поступления грунта в ковш. Это достигается при условии, что высота задней стенки Н3 составляет 45 % от высоты наполнения, то есть Н3 = 0,45 Н.
Указанное требование вызывает необходимость соблюдения определённых соотношений между основными размерами ковша - его высотой, шириной и длиной.
Эксплуатационная производительность скрепера, м3/ ч, в плотном теле
,
гдеn – число циклов в час (
), ТЦ– продолжительность одного рабочего цикла скрепера; q – вместимость ковша скрепера, м3; kн – коэффициент наполнения ковша грунтом, 
(где q1– объем рыхлого грунта) (см. табл. 1); kр– коэффициент разрыхления грунта в ковше скрепера (табл. 6); kв– коэффициент использования машины по времени (kв= 0.8…0.9).
Таблица 1
Коэффициент наполнения ковша скрепера
| Грунт | Кн при работе без толкача | Кн при работе с толкачем |
| Песок | 0.5…0.7 | 0.8…1.0 |
| Супесь и средний суглинок | 0.8…0.95 | 1.0…1.2 |
| Тяжелый суглинок и глина | 0.65…0.8 | 0.9…1.2 |
Продолжительность рабочего цикла скрепера вычисляют по формуле:
,
гдеl3, lt, lp3, lnx – длины участков соответственно набора грунта (заполнения ковша), транспортировки грунта, разгрузки ковша, порожнего хода скрепера, м; v3 – скорость скрепера при заполнении ковша, м/ с, (0.5… 0.8) от паспортной скорости тягача на низшей передаче; vt – скорость транспортировки грунта, м/ с, (0.5…0.75) от наибольшей паспортной скорости тягача; vp3– скорость скрепера при разгрузке, м/ с; 0.75 от наибольшей паспортной скорости; vnx– скорость движения порожнего скрепера, м/ с, (0.5… 0.75) от наибольшей паспортной скорости тягача; tn– время на переключение передач тягача, принимается в пределах 3…5 с на одно переключение; n1– число переключения передач за цикл; tпов– время на один поворот / пов 15…20с/; n2–число поворотов за цикл.
Длина участка набора грунта:
,
где b – ширина срезаемой полосы, м; h– толщина слоя срезаемого грунта, м;
В случае, если длина пути заполнения ковша будет больше предельной, приведенной в табл. 2, то целесообразно предусматривать рыхление грунта.
Таблица 2
Длина пути скрепера при заполнении ковша, м
| Тип скрепера | Объем ковша скрепера, м3 | |||
| 2.5…3 | 6…8 | 10…12 | 15…25 | |
| Прицепной без толкача | 12…15 | 15…20 | 20…25 | 30…35 |
| Самоходный с толкачем | – | 15…18 | 18…22 | 25…30 |
Длина пути разгрузки ковша скрепера рассчитывается по формуле:
,
где hp= (0.7…0.8) hpmax– толщина отсыпаемого слоя грунта при разгрузке ковша.
Расчетная длина пути при разгрузке грунта колеблется от 6 до 20 м в зависимости от толщины слоя отсыпки и объема ковша скрепера.
Зарисовать схему, указать основные части, описать принцип работы и определить пределы изменения числа оборотов выходного вала коленчатого вариатора при перемещении промежуточного диска из крайнего левого в крайнее правое положение, если диаметры конуса – 150 и 350мм, число оборотов ведущего вала – 3200 об/мин.
Рис.1 Схема двухконусного вариатора с параллельными осями
Конусный вариатор содержит корпус, в котором расположены ведущий вал, вращающийся в подшипниковых опорах, ведомый вал, вращающийся в подшипниковых опорах, вспомогательный вал, вращающийся в подшипниковых опорах. На ведущем валу находится ведущий диск конусообразной формы, который может перемещаться в осевом направлении в шлицах ведущего вала и который посредством пружины или другого упругого элемента плотно прижимается к вспомогательному ролику с одной стороны. Соответственно на ведомом валу находится ведомый диск конусообразной формы, который может перемещаться в осевом направлении в шлицах ведомого вала и который посредством пружины или другого упругого элемента плотно прижимается к вспомогательному ролику с другой стороны. На вспомогательном валу находится вспомогательный ролик, имеющий двухстороннюю конусообразную форму, и который жестко сидит на вспомогательном валу. Подшипниковые опоры вспомогательного вала находятся в направляющих, которые могут перемещаться поступательно вверх и вниз перпендикулярно оси валов по полостям в корпусе конусного вариатора. Направляющие, в которых расположены подшипниковые опоры вспомогательного вала, жестко связаны с приводным механизмом устройства управления посредством штанг.
|
Для определения предела изменения числа оборотов выходного вала определим диапазон регулирования Д.
,
где 
= 350 мм; 
= 150мм.
.
Определим максимальную частоту вращения выходного вала:
,
где 
- число оборотов ведущего вала, =3200 об/мин;
.
Следовательно предел изменения будет составлять 3200….17400 об/мин.