Техническое описание, классификация автогрейдеров

Общее описание грейдеров

Грейдеры по своей спецификации причисляют к типу дорожно-строительной спецтехники. Более точно их можно определить как землеройно-транспортные машины, способные выполнять широкий перечень работ. Существует несколько разновидностей грейдеров: самоходные (автогрейдер), прицепные и полуприцепные. Самыми распространенными на данный момент можно назвать автогрейдеры. При отделке земляного полотна дороги требуется произвести вырезание кюветов и профилирование поверхности и боковых откосов насыпи и выемок для придания этим элементам дорожного полотна необходимых поперечных и продольных уклонов. Эти работы выполняют автогрейдеры и грейдеры.

Мощные автогрейдеры могут быть использованы и для возведения земляного полотна в нулевых отметках. Автогрейдеры применяют также на планировочных и вспомогательных работах и в других отраслях строительства — при сооружении площадок, профильных выемок и насыпей. В зимнее время автогрейдером очищают дороги от уплотненного снега. На самом грейдере устанавливается и является основным рабочим органом отвал с ножом, встроенным в раму техсредства. В зависимости от выполняемых работ рабочий орган имеет возможность поворотов по горизонтали и вертикали, подниматься и опускаться, а также может осуществлять вынос отвала в сторону. Прицепные грейдеры, обладая теми же функциями, как и автогрейдеры, не имеют собственного двигателя и трансмиссии и работают на прицепе за гусеничными тракторами. Прицепные грейдеры значительно уступают автогрейдерам в маневренности и производительности. 

Классификация автогрейдеров 

Грейдеры можно классифицировать по следующим основным признакам:

• по весу машины: легкие весом до 9 т, средние весом 10—12 т, тяжелые весом 13—15 т и особо тяжелые весом 17—23 т;
• по устройству ходового оборудования: двухосные - с одной или двумя ведущими осями и трехосные - с двумя или тремя ведущими осями;
• по системе управления рабочими органами: с механическим (редукторным) или гидравлическим управлением. 

Легкие грейдеры используют для содержания и мелкого ремонта дорог и для постройки грунтовых дорог в нулевых отметках. 
Средние автогрейдеры используют для возведения земляного полотна при небольших отметках насыпи и выемки в грунтах оптимальной влажности и для среднего ремонта дорог. 
Грейдеры тяжелые и особо тяжелые целесообразно использовать при наличии больших объемов работ и в тяжелых грунтовые условиях. 

Также у автогрейдеров существует такое понятие, как колесная схема, имеющая немаловажное значение. Колесную формулу представляют в виде - А * Б * В, в данной формуле А - является общим числом осей имеющих управляемые колеса, Б – число осей, имеющих ведущие колеса, и, наконец, В – означает общее число осей.

Обычно колесная формула грейдера относящегося к легкому и среднему классу, отечественного производства, представляет из себя, следующее сочетание параметров 1x2x3, а у тяжелого класса колесная формула представлена как 1x3x3. Поперечная устойчивость автогрейдеров при боковых нагрузках достигается за счет наклона ведомых колес при помощи специального механизма. 

Конструкция грейдера

Современные грейдеры изготавливают с единой схемой, и представлены самоходными машинами, имеющих три оси, полноповоротным отвалом, и гидравлической системой управления. 

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. Грейдер

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

Отечественные автогрейдеры выпускаются на базе двигателей, имеющих мощность от 45 до 65 кВт, средний класс имеет двигатели мощностью от 80 до 82 кВт, и максимальную мощность двигателя имеют автогрейдеры тяжелого класса - она составляет порядка 120 кВт. Сам двигатель устанавливается на задней части рамы, перед ним стоит кабина, также рама снабжена элементами трансмиссии и гидравлического оборудования.

Фронтальная часть рамы имеет передний мост с колесами, которые управляются по средствам пневматики, и все это монтируется на шарнирах, имеющих продольную ось, так называемая поперечно-балансирная подвеска. Задний мост выполнен в виде четырехколесного исполнения, где каждая пара колес расположенных по одной стороне техсредства установлена на поперечной оси.

Такая схема дает возможность равномерно нагружать колеса грейдера, несмотря на неровности поверхности, что, в свою очередь, максимально повышает тяговую и сцепную характеристики самой машины. Благодаря этому значительно гасится вибрация рамы грейдера в момент преодоления колесом разного рода неровностей, а это, в свою очередь, увеличивает планирующие показатели самой машины.

На основной раме устанавливается тяговая рама посредством шарнира шарового типа. Тяговая рама способна подниматься и опускаться благодаря двум гидроцилиндрам, также рама может выполнять поворот относительно продольной оси. Рама совершает повороты благодаря попеременному втягиванию и выдвижению штоков упомянутых гидроцилиндров. Дополнительно тяговая рама имеет возможность сдвигаться в сторону от продольной оси за счет гидроцилиндра.

Тяговая рама имеет поворотный круг с установленными кронштейнами. Вращение поворотного круга производится при помощи гидромотора, редуктора и открытой зубчатой передачи. На кронштейнах установлен отвал. При этом отвал смонтирован в направляющих, нижние из которых, при помощи шарниров, прикреплены к кронштейнам, а верхние соединены с кронштейнами с помощью зубчатых гребенок. Такое конструктивное решение позволяет управлять углом резания грунта ручным способом, перемещать отвал вдоль оси техсредства, выставлять отвал под нужным для работы углом, и управлять его поперечным углом в разные стороны, с максимальным отклонением в 18°, производить подъем и опускание, делать вынос в сторону, за счет сдвига тяговой рамы.

С помощью бокового наклона передних колес достигается устойчивое движение машины во время движения по площадям и местности, имеющим  значительный уклон, либо грейдер производит работы с диагонально установленным отвалом, так как в таком состоянии на грейдер действует поперечная сила.

Дополнительное оборудование для грейдеров

Для автогрейдеров существует несколько видов дополнительного оборудования, расширяющего рабочие возможности машины:

• Бульдозерный отвал – управляется посредством гидроцилиндра;
• Киповщик – это многостоечное  рыхлительное оборудование, служит для взлома дорожных покрытий;
• Кирковщик – навешивается на кронштейнах с задней части основного поворотного отвала;
• Уширители – также являются сменным оборудованием служащие для удлинения рабочего органа, закрепляются на основном отвале. 
• Откосники – предназначены для формирования откосов различных насыпей и выемок.
• Стреловидный отвал – предназначен для отчистки дорог и больших площадей от снега, может быть установлен вместо бульдозерного отвала.

Перед началом работ нужно произвести отладочные мероприятия по настройке рабочего органа (отвала). В момент выполнения работ на автогрейдере его управление сужается до регулировки скоростных режимов, удержание маршрута следование тех.средства и определение положения отвала по вертикали и углу поперечного наклона. Для устройства откосных насыпей отвал выносится в сторону относительно габарита автогрейдера. Грунтовая масса перед отвалом машины перемещается точно так же как и перед отвалом универсального бульдозера. Производительность тех.средства во время исполнения планировочных мероприятий рассчитывается тем же методом, как и универсального бульдозера. 

Перспективы развития грейдеров

За последние годы в развитии конструкции автогрейдеров наметились следующие тенденции:

• повышение мощности двигателей без существенного увеличения веса автогрейдеров;
• внедрение гидромеханических трансмиссий для ходовой части машины: применение двигателей, приспособленных для работы при значительных кренах, а также в условиях низких и высоких температур и при высокой запыленности воздуха;
• повышение транспортной скорости грейдеров;
• автоматизация управления с целью обеспечения автоматического профилирования по заданному профилю – система нивелирования;
• значительное улучшение условий работы водителя;
• применение шин низкого давления с централизованным регулированием давления воздуха, подаваемого от компрессора двигателя.