Влаштування автогрейдерів
Автогрейдер (рис. 5.1) має оригінальну довго- базову конструктивну схему, що відповідає якнайкраще своєму прямому призначенню: бути здатним якісно планувати та профільувати поверхню ґрунту за рахунок розташування робочого органу (відвалу) між рознесеними на значну відстань ходовими колесами. Ця тривісна на пневматичних шинах машина, з власною силовою установкою (дизельним двигуном) для приводу ходової частини, управляється одним машиністом.
Складається автогрейдер з наступних основних частин: довгою і вигнутою горбом в середній частині основної рами, що служить для установки на ній всіх механізмів автогрейдера і ззаду, що спирається на задній візок, з балансирами з провідними пневмоколесами, а спереду - на передню вісь з керованим; двигуна, закріпленого зверху рами над заднім візком; трансмісії, що передає обертання від двигуна до провідних колес та гідронасосів тощо; відвалу, розташованого в просторі під вигнутою вузькою в плані частиною рами, званої хребтовою балкою, на спеціальній тяговій рамі, закріпленої за допомогою сферичного шарніра на кінцевій частині хребтової балки над передньою віссю, і двох гідроциліндрів гідросистеми управління відвалом, встановлених також на сферичних шарнірах з двох сторін хребтової балки в її самій піднесеній частині; кабіни з органами та пультом керування та сидінням машиніста, додаткового обладнання (відвалу бульдозера, кирківника та ін.) з гідроциліндрами для їх приводу; капота з відкидними стінками, що закриває двигун, та електросистеми сигналізації та освітлення.
Говорячи про особливості окремих частин автогрейдера, можна додатково зазначити, що основна поздовжня рама, що має вигин у вертикальній площині, виготовляєтьсязвареної, повинна бути міцною і жорсткою, здатною сприймати без пошкоджень усі статичні та динамічні навантаження, що діють у горизонтальній та вертикальній площинах робочого обладнання автогрейдера та його коліс.
Над заднім візком вдало скомпоновані двигун із системами його запуску та радіатором охолодження, закритими капотом, елементи трансмісії (муфта, коробка передач, редуктори тощо) та кабіна з усім обладнанням. При такому компонуванні створюється корисне навантаження на провідні колеса і, крім того, з кабіни машиніста відкривається досить хороший огляд вперед по ходу машини і на всю зону розташування відвалу, що дозволяє машиністу автогрейдера безпосередньо спостерігати за самим процесом обробки ґрунту на дорозі за будь-яких положень відвалу. просторі. Причому сидіння машиніста розташовується в кабіні майже над віссю балансиров заднього візка і, таким чином, при будь-яких похитування балансиров при проходженні задніми колесами нерівностей на дорозі положення тіла машиніста особливо не змінюється, що забезпечує нормальні умови його роботи. Розташування провідних коліс заднього візка безпосередньо під двигуном і під кабіною машиніста з розташованими всередині органами управління дозволяє також вдало скомпонувати трансмісію, зробити нескладною систему управління нею.
Мал. 5.1. Автогрейдер
Основний робочий орган автогрейдера розташований приблизно посередині відстані між передніми колесами та першою парою коліс заднього візка. Тому при наїзді на перешкоду передніми колесами ріжуча кромка відвалу піднімається на висоту приблизно в 2 рази меншу за висоту перешкоди (рис. 5.2, а), а при попаданні передніх коліс у поглиблення відвал опускається на висоту, меншу за глибину поглиблення (мал. 5.2, б) . Причому наїзд наперешкода задніх коліс, що мають балансирну підвіску, не призводить до відриву цих коліс від дорожнього полотна (рис. 5.2 в). Якщо ж виступи та поглиблення на ґрунтовій поверхні виявляються між передніми та задніми колесами, то виступи зрізають відвалом врівень з поверхнею ґрунту (рис. 5.2, г), а заглиблення врівень з поверхнею ґрунту засипають зрізаним раніше ґрунтом (рис. 5.2, д). У цьому закладені високі плануючі властивості такої довгоосновної машини, як автогрейдер.
Передні колеса у всіх автогрейдерів керовані, а у важких ще й ведучі. Отже, прохідність та тягові можливості важких автогрейдерів (з колісною схемою 1X3X3) вище порівняно з автогрейдерами середнього та легкого типу (з колісною схемою 1X2X3).
Мал. 5.2. Особливості використання довгобазної схеми автогрейдера
Велике значення для автогрейдер має його поперечна стійкість при роботі на укосах, схилах. З метою підвищення поперечної стійкості на похилих поверхнях на автогрейдерах передбачено нахил передніх коліс (рис. 5.3), який здійснюється за допомогою спеціального механізму.
Мал. 5.3. Підвищення поперечної стійкості автогрейдера на ухилі
Завдяки своєму нахилу передні колеса завжди займають вертикальне положення на схилах, і тому машина більш стійка проти поперечного перекидання. Нормальна робота автогрейдера здійснюється за його руху вперед. Однак при човниковій роботі автогрейдера на земляному полотні іноді доцільно та корисно використовувати поворотні рухи машини заднім ходом. Тому конструкцією передбачено поворот відвалу на 180° і більше. Крім того, на зворотному боці відвалу іноді встановлюється додаткове відкидне обладнання (наприклад, розпушуюче), що працюєпри нормальному розташуванні відвалу, але під час руху автогрейдера заднім ходом.
В основному на автогрейдерах стоять механічні трансмісії, що складаються з комплексу зубчастих та карданних передач із муфтами зчеплення. Вони досить прості, надійні та перевірені у роботі. Так як частота обертання колінчастого валу двигуна значно вище частоти обертання провідних коліс автогрейдера, то всі механічні передачі, що застосовуються, є знижуючими, тобто дозволяють знижувати обороти валів у міру віддалення від двигуна. Оскільки опір на колесах під час роботи і транспортних переміщеннях автогрейдера змінюється у широкому діапазоні (в 10…12 раз), то механічної трансмісії автогрейдера передбачається коробка передач до створення на колесах різного за величиною крутного моменту.
Управління такою коробкою передач вимагає вміння та певних навичок від машиніста; неправильний вибір передачі викликає перевантаження двигуна та елементів трансмісії, знижує експлуатаційні можливості автогрейдерів.
Мал. 5.4. Схема сил на провідних колесах автогрейдера
З метою усунення цього останнім часом на автогрейдерах починають застосовувати так звану гідромеханічну трансмісію, в якій замість муфти зчеплення (між двигуном і трансмісією) встановлений гідротрансформатор, що дозволяє автоматично в широких межах змінювати крутний момент на колесах і їхню швидкість залежно від опору, що виникає на колесах. . Природно, що це дозволяє спростити коробку передач, тобто механічну частину трансмісії, покращує умови праці машиніста, тягові властивості автогрейдера та його прохідність, знижує динамічні навантаження у трансмісії. Ці переваги, що є наслідком застосування гідротрансформатора, випливають із самої йогоконструктивної суті. При застосуванні гідротрансформатора відсутній жорсткий кінематичний зв'язок між двигуном і трансмісією, оскільки сам гідротрансформатор (рис. 5.5) містить три не зв'язані між собою елементи (насосне колесо, реактор і турбінне колесо), розташовані в закритому корпусі з рідким маслом. Причому насосне колесо пов'язане із двигуном, а турбінне – з трансмісією. При обертанні від двигуна насосного колеса рухається масло, воно направляється реактором у бік турбінного колеса і приводить його в обертання, а разом з ним і трансмісію.
Мал. 5.5. Схема гідротрансформатора 1 - Турбінне колесо; 2 - реактор; 3 - насосне колесо
Якщо опір на колесах автогрейдера зростає, частота обертання турбінного колеса падає, але зростає момент, що крутить, на ньому. Але при цьому двигун і насосне колесо продовжують обертатися майже в колишньому режимі, тому що в потоці масла відбувається ніби прослизання турбінного колеса щодо насосного. Це дозволяє, не перевантажуючи двигун, створювати на колесах автогрейдера максимальні моменти, що крутять (під навантаженням турбінне колесо може навіть зупинитися, не стопорячи двигун). Таким чином гідротрансформатор дає можливість відповідно до так званого коефіцієнта трансформації (відношенням моменту, що крутить, на застопореному турбінному колесі до крутного моменту на насосному колесі) безступінчасто змінювати тягові здібності автогрейдера до 3,5 рази на кожній передачі. Звичайно, це підвищує продуктивність автогрейдера, особливо за важких режимів роботи. Водночас застосування гідротрансформатора поки що подорожчає конструкцію автогрейдера та ускладнює його обслуговування.