Скрепер является землеройно-транспортной машиной циклического действия, предназначенной для послойного резания грунта, транспортирования его к месту укладки и разгрузки в сооружение или в отвал. Рациональная дальность продольного перемещения грунта для прицепных скреперов до 500 м и для самоходных — до 2 — 3 км, а в отдельных случаях — до 5 км.
В строительстве скреперы используются для возведения насыпей, устройства земляных плотин и выемок, планировки больших площадей.
Стоимость разработки грунта скреперами значительно меньше стоимости разработки грунта экскаваторами с возкой автосамосвалами (примерно на 25%).
Скрепер представляет собой прицепную к трактору двухосную или одноосную машину на пневмоколесном ходу с опрокидывающимся ковшом. При опускании ковш режущей кромкой врезается в грунт и при движении непрерывно срезает слой грунта, поступающий в ковш. При заполнении ковш закрывается заслонкой.
Цикл работы скрепера складывается из следующих операций: резания грунта с одновременным заполнением ковша, транспортирования грунта, разгрузки ковша и возвращения скрепера к месту разработки.
Скреперы различают по вместимости ковша, способу передвижения, способам загрузки и разгрузки ковша, типу передней заслонки, системе управления.
По вместимости ковша различаются скреперы малой вместимости — до 3 м3, средней вместимости — от 3 до 10 м3, большой вместимости — свыше 10 м3.
По способу передвижения различают скреперы прицепные к гусеничным или колесным тракторам; полуприцепные, часть нагрузки которых от собственной массы и массы грунта передается тягачу (трактору); самоходные, у которых тягач и скрепер представляют собой одну машину; самоходные скреперные поезда, состоящие из двух или трех скреперных агрегатов.
Выделение полуприцепных скреперов к одноосному тягачу в группу самоходных довольно условно, так как по конструкции они могут не отличаться от прицепляемых к двухосному тягачу.
По способу загрузки ковша различают скреперы с загрузкой от силы тяги, с механизированной элеваторной загрузкой, с приводом элеватора карданными валами от вала отбора мощности трактора.
По способу разгрузки ковша различают скреперы со свободной (самосвальной) разгрузкой вперед или назад, применяемой на ковшах малой емкости; с полупринудительной разгрузкой, при которой опорожнение ковша происходит при повороте днища и задней стенки, выполненных как одно целое; с принудительной разгрузкой ковша в сторону выгрузки.
По системе -управления различают скреперы с гидравлическим управлением и с канатным управлением. Ввиду большей эффективности скреперов с гидравлическим управлением скреперы с канатным управлением еще находятся в эксплуатации, но больше в настоящее время не выпускаются.
Прицепной скрепер с гидравлическим управлением показан на рис. 152. Ходовая рама скрепера хоботом 2 опирается на переднюю ось / и кронштейном на заднюю ось 7. Опускание ковша для заглубления в грунт и подъем наполненного обеспечиваются гидроцилиндрами 11. Перемещение заслонки 3 ковша 4 осуществляется гидроцилиндрами 12. Опорожнение ковша принудительное: перемещением его задней стенки 6 гидроцилиндром 13. Элементы гидросистемы — насос 8, масляный бак 9, гидрораспределитель 10 — размещены в кабине трактора (тягача), откуда рабочая жидкость по трубам 5 и шлангам 14 поступает к гидроцилиндрам.
Полуприцепные скреперы (рис. 153) обычно изготовляются в виде одноосных машин, опирающихся своим хоботом на седельное устройство двухосного колесного тягача. Их преимуществом по сравнению с прицепными скреперами является более высокая скорость передвижения с грузом, однако по маневренности они уступают самоходным скреперам.
Рис. 152. Прицепной скрепер с гидроуправлением
а — общий вид; б — гидросхема управления
Самоходные скреперы все более широко применяют в строительном производстве. Высокая транспортная скорость до 40 — 50 км/ч и хорошая маневренность обеспечивают увеличение их производительности по сравнению с прицепными скреперами к гусеничным тракторам в 2 — 3 раза. Перемещение грунта самоходными скреперами целесообразно производить на расстояние до 5 км.
Самоходный скрепер с гидравлическим управлением состоит из одноосного тягача и одноосного скрепера (рис. 154).
В скрепере передняя рама 6 шарнирно связана с задней рамой 9 и седельно-сцепным устройством 2 одноосного тягача 1. Конструкция тягача обеспечивает свободу его разворота относительно скрепера, осуществляемого с помощью двух гидроцилиндров 3, установленных на тягаче.
Рис. 154. Самоходный скрепер
Грунт режется ножами 13 при открытой передней заслонке 7. Для управления заслонкой служат гидроцилиндры 8, к которым жидкость подводится по трубопроводам 5. Ковш поднимается и опускается гидроцилиндрами 4. Разгрузка ковша принудительная. Двумя гидроцилиндрами 11 передвигающаяся вдоль ковша задняя стенка 10 разгружает ковш при поднятой передней заслонке. Для восприятия толкающего усилия задняя рама скрепера имеет буфер 12.
Резание грунта и наполнение ковша самоходного скрепера выполняется на средних и тяжелых грунтах с использованием толкача. Толкачом может служить гусеничный трактор или колесный тягач, оборудованный толкающими приспособлениями. В забое один толкач может обслужить 3 — 5 скреперов.
Применение дизель-электрического привода с установкой двигателей на каждом колесе (мотор-колеса)
Рис. 155. Скреперные поезда
а — двухковшовый; б — трехковшовый
способствовало созданию скреперов с вместимостью ковша до 46 м3 и более.
Увеличению производительности скреперов способствует объединение их для работы в сцепе по 2 — 3 машины (рис. 155), управляемых одним водителем.
Производительность скреперов. Техническая производительность скреперов (м3/ч) определяется по формуле
Усредненная годовая норма выработки скреперов колеблется в зависимости от географического места работы от 5 до 12 тыс. м3 на 1 м3 вместимости ковша.
Определение усилий, действующих на рабочий орган скрепера. Общее сопротивление перемещению рабочего органа скрепера определяется как сумма сопротивлений силы резания Рр, сопротивления трению ножа о грунт Ртр, силы сопротивления волочению призмы Рпр и сопротивления заполнению ковше.
Сопротивления Рр и Ртр определяются так же, как и для бульдозера. Объем призмы волочения принимается 0,6 Н2В и сопротивление волочению 0,6 НВу, где / для связных грунтов равно 0,5, а для несвязных — 0,6.
Сопротивление заполнению ковша Р3ап, равное 0 в начале заполнения, имеет максимальное значение при окончании заполнения ковша и складывается из сопротивления тяжести столба грунта.
Рис. 156. Примерная схема сил, возникающих при заполнении ковша скрепера
Техническая характеристика скреперов. Основным показателем технической характеристики скрепера является вместимость ковша. Скреперы выпускают с ковшами вместимостью от 2,85 до 25 м3. Скорость перемещения скрепера с грузом: прицепного — до 2 — 5 км/ч, самоходного — до 30 км/ч; известны конструкции скреперов с ковшами до 45 м3.
Параметры и технические требования к скреперам регламентированы ГОСТ 10055 — 75* и ГОСТ 5738 — 73.