Назначение, и общее устройство и принцип работы машины

1 Назначение, и общее устройство и принцип  работы машины

Рыхлители являются навесными рабочими органами к трактору и предназначены для предварительного рыхления тяжелых, каменистых или слежавшихся, а также мерзлых грунтов для  облегчения последующей работы землеройно-транспортных машин. Рыхлители применяют также  для удаления из грунта корней, остатков пней и камней после работы корчевателя  и для разрушения (киркования) старых дорожных покрытий при ремонте лесовозно-автомобильных дорог.

Рыхлители классифицируют по следующим признакам: – по назначению — на рыхлители общего назначения с глубиной рыхления до 1000 мм и специальные (для глубокого рыхления); – по номинальному тяговому усилию и мощности базового трактора — на сверхтяжелые с номинальным тяговым усилием свыше 300 кН (мощностью более 294 кВт), тяжелые от 20 до 300 кН (184—294 кВт), средние от 135—200 кН (117,6—183кВт) и легкие до 135 кН (117,6 кВт); по типу движителя (ходовой части) базовой машины — на гусеничные и колесные.

Все рыхлители, навешенные на легкие колесные тракторы и тягачи, а также на автогрейдеры и другие машины, имеют вспомогательное назначение.

 Рыхлители предназначены для механического разрушения мерзлых грунтов, трещиноватых пород и для рыхления плотных талых грунтов в различных климатических условиях при разработке котлованов, траншей и выемок на строительстве дорог. Рыхлитель в виде рамы с рыхлительными зубьями и другим оборудованием навешивается на трактор.

Конструктивные  отличия рыхлителей определяются тяговым  классом и ходовым устройством  базового трактора, назначением рыхлителя, видом его навесного устройства и способом установки, числом зубьев и способом их крепления.

Различают рыхлители  на базе тракторов класса 3, 4, 10, 15, 25 и 35 тс (ГОСТ 7425—71). Тяговый класс  трактора является основным параметром, определяющим величину максимального  заглубления зубьев в грунт, число  зубьев, ширину режущей кромки наконечника, наименьшее расстояние от нижней точки  рабочей балки до опорной поверхности, расстояние от наконечника до оси  ведущей звездочки трактора, а  также ресурс рыхлителей до первого  капитального ремонта.

По типу движителя  базового трактора различают гусеничные и колесные рыхлители. Широкое распространение  получили гусеничные рыхлители, обеспечивающие высокую производительность при  работе в тяжелых условиях за счет реализации больших тяговых усилий и высокой проходимости. Рыхлители  монтируют на тракторах мощностью  от 26 до 650 л. с. Колесные рыхлители находят  применение при работе совместно  со скреперами, обеспечивая их быструю  загрузку, при разработке рассредоточенных участков и при работе на высокоабразивных материалах типа мерзлых песков.

По целевому назначению навесные рыхлители разделяют на основные и вспомогательные. Основные рыхлители, как правило, монтируют в агрегате с передним бульдозерным оборудованием. Они служат для рыхления мерзлых грунтов и скальных пород, которые не могут разрабатываться обычными землеройными машинами без предварительного разрыхления. Вспомогательные рыхлители монтируют в агрегате с основным оборудованием на погрузчиках, автогрейдерах, скреперах или навешивают на бульдозерных отвалах для сокращения технологического цикла землеройных работ.

По виду навесного  рыхлительного оборудования различают трехзвенные, четырехзвенные и параллелограммные рыхлители. Рыхлители могут иметь регулируемый и нерегулируемый угол рыхления наконечника зуба. Одним из наиболее прогрессивных направлений является создание рыхлителей четырехзвенного типа с регулируемым углом рыхления.

В зависимости от способа установки рыхлительного оборудования различают рыхлители с креплением последнего к корпусу заднего моста или к раме гусеничной тележки.

По числу зубьев рыхлители делят на однозубые и многозубые. Однозу-бые машины предназначены для разработки особопрочных материалов и могут использоваться также для специальных работ: глубокого рыхления траншей и прокладки кабелей на глубину до 2,5 м. Многозубые машины оборудуются в основном тремя и пятью зубьями в зависимости от класса трактора.

По способу крепления  зубьев различают рыхлители с  жестким и шарнирным креплением. При жестком креплении исключается  возможность поворота зуба в горизонтальной плоскости относительно продольной оси рыхлителя. Шарнирное крепление  обеспечивает поворот зуба в горизонтальной плоскости, снижая воздействие боковых  нагрузок на рабочий орган и базовый  тягач при работе на слоистых породах  и грунтах с высокопрочными включениями  в виде валунов и строительного  мусора. При этом улучшается поперечная устойчивость базового трактора и облегчается  управление им.

Серийно выпускаются  следующие рыхлительные навески: ДП-5С (Д-515С), агрегатируемая с бульдозерами ДЗ-18 (Д-493А) и ДЗ-54 (Д-687) в бульдозерно-рыхлительные агрегаты ДП-14 (Д-705) и ДП-15 (Д-706) на тракторе Т-ЮОМЗГП класса 10 то; ДП-22С, агрегатируемая с бульдозером ДЭ-35С (Д-575С) в бульдозерно-рыхлительный агрегат ДП-22С на тракторе Т-180КС класса 15 тс; ДП-9в (Д-652АС), агрегатируемая с бульдозером ДЭ-34С (Д-572) в бульдозерно-рыхлительный агрегат ДП-9С на тракторе ДЭТ-250М. класса 25 тс.

Осваивается рыхлительная навеска ДП-26С, агрегатируемая с бульдозерами ДЗ-110ХЛ и ДЗ-109ХЛ в буль-дозерно-рыхлительные агрегаты

ДЗ-116ХЛ и ДЗ-117ХЛ на тракторе Т-130Г-1 класса 10 тс, и аналогичная  ей навеска МГ-1-40 для бульдозеров  ДЗ-18 (Д-493А), а также рыхлитель-ные навески Д-671С, ДП-10С и ДП-11С, агрегатируемые с бульдозерами на тракторах Т-220, Т-330, и Т-500 классов 15, 25 и 35 тс.

Основными узлами рыхлителя  являются навесное устройство, о помощью которого рабочий орган присоединяется к базовому тягачу и фиксируется в нужном положении, рабочий орган и гидросистема управления им.

Различают трехзвенные  и четырех-звенные или параллелограммные навесные устройства. При трехзвенном навесном устройстве (рыхлитель ДП-50, рис. 3.3) рабочая балка и нижняя тяга выполнены в виде одного узла — рамы рыхлителя, которая бывает внутреннего или охватывающего типа в зависимости от расположения шарниров связи с базовым трактором. При шарнирном креплении зубьев в конструкцию навесного устройства включается дополнительный элемент— флюгер.

Наиболее простым  в изготовлении является навесное устройство трех-звенного типа с креплением к корпусу заднего моста или к рамам гусеничных тележек. При таком устройстве в процессе подъема и опускания зубьев осуществляется поворот их относительно шарниров крепления рамы к базовой машине. Основными недостатками этой конструкции являются значительные углы рыхления в начальный момент заглубления зубьев, достигающие 80—90°, и наклон передней поверхности стойки в сторону движения тягача, вызывающий появление дополнительных сопротивлений разрушению и выталкивание зуба из грунта. В результате теряется устойчивость базового тягача и снижается величина тягового сцепления.

Параллелограммное навесное устройство обеспечивает постоянство угла рыхления в пределах всего заглубления зуба. Практика показала перспективность такого устройства особенно при разработке скальных пород и мерзлых грунтов, поскольку облегчается заглубление рыхлителя, увеличивается срок службы наконечников рабочего органа, уменьшается энергоемкость процесса в связи со снижением степени дробления и смятия разрабатываемого материала. Кроме того, снижается частота сколов стружки и, как следствие, динамическая нагрузка на весь агрегат, облегчается работа гидроцилиндров в результате перераспределения основной реактивной нагрузки внутри системы навесного устройства между верхней и нижней тягами. Параллелограммное навесное устройство позволяет использовать зубья с более длинными стойками, поэтому даже при наибольшем заглублении зуба можно иметь увеличенный зазор от рабочей балки до грунта.

Рис. 3.3. Рыхлитель  ДП-5С с трехзвенным навесным устройством: 
1 — стойка; 2 — гидросистема; 3 рабочий орган

Трехзвенное навесное устройство применяют в рыхлителях ДП-5С. Основным узлом такого устройства является стойка, состоящая, в свою очередь, из двух вертикальных стоек  коробчатого сечения, соединенных  между собой горизонтальными  балками. Для подсоединения рабочего органа в нижней части вертикальных стоек предусмотрены отверстия  и пальцы, крепящиеся гайкой.

Параллелограммное навесное устройство имеют рыхлители ДП-22С, ДП-9С, ДП-10С и др.

Рыхлитель ДП-9С (рис. 3.4) состоит из рамы, тяги, балки, зубьев с наконечниками, гидроцилиндров, буферного  устройства и флюгеров. Сварная рама коробчатого сечения является нижним звеном четырехзвенника рыхлителя, а сварная тяга — его верхним звеном. Балка также является звеном, на котором крепятся флюгеры с тремя зубьями, имеющими сменные наконечники.

Рабочим органом  рыхлителя является зуб, состоящий  из стойки с посадочным хвостовиком, наконечника, защитной накладки и элементов  крепления — стопоров. В ряде случаев для повышения производительности при рыхлении пластичномерз-лых грунтов и трещиноватых скальных пород на зубьях устанавливают уширители.

Стойка является несущим, наиболее нагруженным элементом  зуба, на котором крепятся его детали. При разработке плотных связных  и слабых трещиноватых скальных грунтов  и при большом заглублении  наконечника рыхлителя стойки частично участвуют в разрушении грунта, производя  дополнительное рыхление. Для современных  рыхлителей характерны в основном стойки трех типов: изогнутые, прямые и с  незначительным изгибом. Рыхление стойками изогнутой формы осуществляется с меньшими усилиями, чем прямыми, однако при рыхлении средних и  крепких трещиноватых скальных пород  и мерзлых грунтов выломленные  глыбы могут заклиниваться между  стойкой и рамой рыхлителя, что  ведет к значительному повышению  сопротивления рыхлению. Иногда применяют  стойки с незначительным изгибом. Как  показали исследования, они наиболее эффективны при разработке скальных грунтов средней крепости.

Для предотвращения износа передней грани стойки, особенно в нижней части, контактирующей с  грунтом, рекомендуется защищать ее съемными износостойкими стальными  пластинами — защитными накладками, устанавливаемыми на рабочей поверхности  стойки в специальных гнездах, либо стальными литыми или коваными кожухами, надеваемыми на конец стойки.

Рис. 3.4. Рыхлитель  ДП-ЧС: 
1 — бульдозер; 2 — тяга; 3 — гидродилиндр; 4 — балка; 5 — буферное устройство; 6 т— флюгер; 7 — зуб с наконечником; 8 — рама

Наконечники являются сменной частью зуба, обеспечивающей непосредственное отделение грунта от массива и его разрушение. По форме различают симметричные и  асимметричные наконечники.

В практике строительства  широкое признание получают уширители к рабочим органам рыхлителя, позволяющие разрушать значительно большие объемы скальных пород за один проход за счет уширения режущей кромки наконечника. При этом происходит дробление и практически сплошное разрушение грунта между соседними бороздами. В результате снижаются энергетические показатели процесса рыхления и удельный износ рабочих органов (на 1 м3 разработанного грунта). Конструктивно уширители выполняют либо в виде расширяющихся в стороны от режущей кромки зуба клиновидных пластин, жестко или шарнирно смонтированных на стойке зуба, либо в виде двух стержней, выступающих по бокам стойки.

У рыхлителя ДП-9С  к рабочей балке коробчатого  сечения приварены два верхних  и два нижних кронштейна. Балка  сварена из листового проката  и имеет три кованые втулки с прямоугольными бобышками, вваренные  внутри балки: две по ее концам и  одну посередине. Во втулках размещается  вертикальная ось крепления флюгера  рабочего органа.

Зубья посредством  двух цилиндрических пальцев каждый закреплены в литых флюгерах, которые, в свою очередь, при, помощи вертикальной оси закреплены в рабочей балке. Все три флюгера рыхлителя  одинаковы по конструкции. В случае необходимости работы с трактором-толкачом из среднего флюгера вынимают пальцы крепления зуба, на флюгер сверху устанавливается  специальное буферное устройство с  отверстиями на боковых щеках, совпадающими с отверстиями флюгера, а затем  флюгер, буферное устройство и зуб  соединяют удлиненными пальцами с резьбой на одном конце и  буртиком на другом.

Зубья состоят из стойки и наконечника, который закреплен  на стойке при помощи двух сухарей, соединяемых болтом. Для восприятия усилий от наконечника на стойке приварены  две пластины, в которые в процессе рыхления упираются удлиненные щеки наконечника.

У рыхлителя ДП-26С  рабочая балка предназначена  для закрепления одного рабочего органа — зуба. Она имеет форму  коробки, вытянутой в вертикальной плоскости, внутри которой вварена другая коробка, где и устанавливается зуб. Такая конструкция балки позволяет закреплять зуб посредством одного пальца и воспринимать значительные боковые нагрузки. В нижней части балки вварена кованая скоба, которая служит упором для зуба. Сзади к скобе приварена полка для толкача. На полке установлено буферное устройство. Зуб состоит из стойки, наконечника и стопорного устройства. На стойке наконечник закреплен с помощью цилиндрического пальца с разрезной пружинной втулкой.

При использовании  для работы рыхлителя гидравлической системы базового тягача дополнительно  устанавливают рабочие цилиндры и трубопроводы. Для привода рыхлителей применяют гидросистемы объемного  действия с замкнутой и с открытой схемами. Обычно используют нерегулируемые лопастные, шестеренные и аксиально-плунжерные насосы большой подачи, что позволяет обеспечивать высокие рабочие скорости подъема и опускания рыхлителя.

У рыхлителя ДП-22С  управление навесным оборудованием  осуществляется от гидросистемы базового трактора. Она состоит из блока  шестеренных насосов, золотникового  четырех-позиционного распределителя с предохранительным клапаном, масляного бака объемом 100 л с гидроциклоном очистки масла от механических примесей, карданной передачи, соединяющей редуктор с коленчатым валом двигателя, гидроцилиндров управления и системы трубопроводов.