Автогрейдер Caterpillar 130G

Caterpillar 130G представляет собой моторизированный промышленный энергонасыщенный пневмоколесный трактор, используемый для планировки и профилирования площадей и откосов, разравнивания и перемещения грунта, снега или сыпучих строительных материалов. Поэтому конструкция трактора выполнена по технологии автогрейдера. Основные конструктивные особенности технологической машины, выполненной по технологии автомобильного грейдера - длинная колёсная база, в пределах которой расположен главный рабочий орган - поворотный круг с грейдерным отвалом. Рама автомобильного грейдера разрезная, с узлом сочленения, а также с использованием поворотных колёс передней оси. Особенности конструкции колёсного грейдера Caterpillar позволяет применять трактор при строительстве и содержании дорог, аэродромов, в сельском хозяйстве. Автогрейдер Caterpillar 130 является одной из наиболее универсальных землеройных машин, используемых в настоящее время. Масса автогрейдера, мощность его двигателя, широкий круг навесных орудий и маневренность позволяют ему выполнять многие виды работ, которые, как считалось ранее, предназначены для других землеройных машин. Диапазон работ, доступных автогрейдеру, обычно ограничивается только квалификацией и опытом оператора. Автогрейдеры используются на самых разнообразных работах - от отделочной планировки до строительства дороги с момента его начала до завершения.

Кроме основных магистралей, автогрейдер Caterpillar 130G используется для сооружения разветвленной сеть грунтовых дорог без усовершенствованных покрытий, создания временных и технологических дорог, в том числе ледовых, или магистральных дорог типа автозимник. Так же моторизированный трактор с отвалом применяется в последующем периодическом ремонте дорожного грунтового или ледового покрытия, который заключается в заравнивании колей и ухабов, образуемых колесами автотранспорта в дождливое время года и при затяжных дождях в летнее время; эта работа называется профилированием дорожного полотна. Кроме того, такие дороги в зимнее время необходимо очищать от снега. При строительстве дорог с твердым покрытием грейдеры и автогрейдеры Caterpillar могут выполнять ряд других земляных работ, а именно: возведение насыпей высотой из боковых резервов; устройство на косогорах дорожного полотна, а также террас для лесонасаждений; нарезку нагорных и других канав глубиной до 1 метра; планирование земляного полотна; устройство в полотне корыта для дорожной одежды и планирование дна корыта; планирование откосов выемок и насыпей; очистка и профилирование боковых кюветов; профилирование обочин и т. п.  Кроме того, грейдеры и автогрейдеры Caterpillar применяют для перемещения и разравнивания каменных материалов на полотне дороги, а также для перемешивания каменных материалов с вяжущими (битумом, дегтем) непосредственно на полотне дороги.

Устройство автогрейдера Caterpillar 130G.

Автогрейдер как промышленный трактор обладает всеми атрибутами энергонасыщенный промышленной пневмоколесной машины, это рама, ходовое устройство, моторно-трансмиссионное отделение с двигателем, трансмиссионной передачей, системой отбора мощности, колёсными мостами. Но автогрейдер в силу особенностей расположения главного инструмента имеет оригинальную длинно-базовую конструктивную схему рамы, которая позволяет использовать рабочий орган, который находиться в пределах колёсной базы, что позволяет точно профилировать поверхность грунта. Расположение рабочего органа (отвала) между разнесенными на значительное расстояние ходовыми колесами, позволяет реализовать лучшую плавность хода, и устранить тенденцию к возникновению продольных колебаний, что позволяет повысить точность работы грейдерным ножом, с устранением клевка, который возникает при загрузке ножа. Так длинная база автогрейдера позволяет устанавливать длинный грейдерный отвал, а значит поднимать производительность автогрейдера, с возможностью увеличения рабочей площади отвала за счет выключения в единую ширину рабочего инструмента передний бульдозерный отвал. Так же на автогрейдере устанавливается вспомогательный орган - кирковщик, который состоит из 11 зубьев, предназначенных для разрушения дорожных одежд и покрытий при ремонте дорог.

С точки зрения самоходной техники, автогрейдер - это трехосная машина на пневматических шинах, снабженная собственной силовой установкой (дизельным двигателем) для привода ходовой части, управляется одним машинистом. Состоит автогрейдер Caterpillar 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, образующие подмоторную раму, 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; 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, снегоуборочного ножа) с гидроцилиндрами для их привода; капота с откидными стенками, закрывающего двигатель, и электросистемы сигнализации и освещения.

Говоря об особенностях отдельных частей автогрейдера, можно дополнительно отметить, что основная продольная рама грейдера Caterpillar, имеющая изгиб в вертикальной плоскости, изготавливается сварной, имеет особую прочность и жёсткость, способная воспринимать без повреждений все статические и динамические нагрузки, действующие в горизонтальной и вертикальной плоскостях рабочего оборудования автогрейдера и его колес. Рама имеет разрезную конструкцию, с активным вертикальным шарниром. Над задней тележкой скомпонованы двигатель с системами его запуска и радиатором охлаждения, закрытыми капотом, элементы трансмиссии (муфта, коробка передач, редукторы и пр.) и кабина со всем оборудованием. При такой компоновке автогрейдера Caterpillar создается полезная нагрузка на ведущие колеса и, кроме того, из кабины машиниста открывается достаточно хороший обзор вперед по ходу машины и на всю зону расположения отвала, что позволяет машинисту автогрейдера непосредственно наблюдать за самим процессом обработки грунта на дороге при любых положениях отвала в пространстве. Сиденье машиниста располагается в кабине почти над осью балансиров задней тележки и, таким образом, при любых покачиваниях балансиров при прохождении задними колесами неровностей на дороге положение тела машиниста особенно не меняется, что обеспечивает нормальные условия его работы.

Основной рабочий орган автогрейдера Caterpillar расположен посередине расстояния между передними колесами и первой парой колес задней тележки. Поэтому при наезде на препятствие передними колесами режущая кромка отвала приподнимается на высоту примерно в 2 раза меньшую высоты препятствия, а при попадании передних колес в углубление отвал опускается на высоту, меньшую глубины углубления. Наезд на препятствие задними колесами, имеющие балансирную подвеску, не приводит к отрыву колес от дорожного полотна. Если же выступы и углубления на грунтовой поверхности оказываются между передними и задними колесами, то выступы срезают отвалом вровень с поверхностью грунта, а углубления вровень с поверхностью грунта засыпают срезанным ранее грунтом. В этом заложены высокие планирующие свойства такой длиннобазного автогрейдера Caterpillar.

Основное рабочее оборудование автогрейдера состоит из тяговой рамы, поворотного круга и отвала со сменными ножами. Полноповоротный в плане отвал обеспечивает работу автогрейдера при прямом и обратном ходах машины. Поворот отвала в плане осуществляется гидромотором через редуктор. Передняя часть тяговой рамы шарнирно соединена с рамой машины, а задняя часть подвешена на двух гидроцилиндрах, с помощью которых грейдерный отвал устанавливают в различные положения: транспортное (поднятое) и рабочее (опущенное). В рабочем положении отвал внедряется в грунт ножами и при движении срезает слой грунта и перемещает его в направлении, определяемом установкой отвала в плане под углом к продольной оси машины. Угол резания отвала в зависимости от категории грунта регулируется гидроцилиндром. Вынос тяговой рамы в обе стороны от продольной оси машины обеспечивается гидроцилиндром. Гидравлическая система управления рабочим оборудованием автогрейдеров обеспечивает подъем-опускание тяговой рамы вместе с поворотным кругом и отвалом, поворот отвала вместе с поворотным кругом в плане на 360°, боковой вынос отвала в обе стороны от продольной оси машины, установку отвала под углом р в вертикальной плоскости, боковой вынос отвала для планировки откосов под углом, а также совмещение различных установок отвала. Дополнительно автогрейдер Caterpillar может оснащаться автоматической системой управления отвалом, предназначенный для автоматической стабилизации отвала в поперечном и продольном направлениях, что позволяет существенно повысить производительность машины и точность обработки поверхности.

Ходовое устройство автогрейдера классов состоит из переднего моста с управляемыми колесами и ведущего заднего моста в виде четырехколесной балансирной тележки. Вращающий момент от главной передачи моста сообщается ведущим колесам через цепные передачи, расположенные внутри балансиров. Колеса балансирной тележки имеют дисковые тормоза в масляной ванне с пневматическим управлением. Автогрейдер Caterpillar 130G имеет задний мост, оборудованный самоблокирующимся дифференциалом, что позволяет уменьшить радиус поворота машины и двигаться без пробуксовки задних колес на тяжелых участках дороги с низким коэффициентом сцепления колес.

Передний мост соединяется с рамой автогрейдера шарнирно, что обеспечивает его качание в поперечной плоскости и хороший контакт управляемых колес с фунтом при неровном рельефе местности. Управляемые колеса переднего моста имеют возможность одновременного поворота в плане и бокового поперечного наклона в обе стороны. Управление поворотом машины производится гидравлическим рулевым механизмом, воздействующим через гидроцилиндр и тяги на поворотные кулаки передних колес. Наклон передних колес в вертикальной плоскости обеспечивается гидроприводом и позволяет повысить устойчивость движения автогрейдера на уклонах.

Для высокой поперечной устойчивости при работе на откосах, склонах, а также для работы на наклонных поверхностях, автогрейдер Caterpillar имеет механизм наклона передних колес, осуществляемый с помощью специального гидравлического механизма. Благодаря своему наклону передние колеса всегда занимают вертикальное положение на уклонах, и поэтому машина более устойчива против поперечного опрокидывания. Нормальная работа автогрейдера осуществляется при его движении вперед. Однако при челночной работе автогрейдера на земляном полотне иногда целесообразно и полезно использовать возвратные движения машины задним ходом. Поэтому конструкцией предусмотрен поворот отвала на 180° и более. Кроме того, на обратной стороне отвала иногда устанавливается дополнительное откидное оборудование (например, рыхлительное), работающее при нормальном расположении отвала, но при движении автогрейдера задним ходом.

Трансмиссия автогрейдера использует главный элемент - гидромеханическую коробку перемены передач, в которой вместо муфты сцепления (между двигателем и трансмиссией) установлен гидротрансформатор, позволяющий автоматически в широких пределах менять крутящий момент на колесах и их скорость в зависимости от возникающего на колесах сопротивления. Это позволяет упростить коробку передач, улучшает условия труда машиниста, и увеличивает тяговые свойства автогрейдера Caterpillar, включая улучшение проходимости, снижения динамических нагрузок. В гидротрансформаторе отсутствует жесткая кинематическая связь между двигателем и трансмиссией, так как сам гидротрансформатор содержит три не связанных между собой элементов (насосное колесо, реактор и турбинное колесо), расположенные в закрытом корпусе с жидким маслом. Причем насосное колесо связано с двигателем, а турбинное - с трансмиссией. При вращении от двигателя насосного колеса приводится в движение масло, оно направляется реактором в сторону турбинного колеса и приводит его во вращение, а вместе с ним и трансмиссию. Если сопротивление на колесах автогрейдера растет, частота вращения турбинного колеса падает, но растет крутящий момент на нем. Но при этом двигатель и насосное колесо продолжают вращаться почти в прежнем режиме, так как в потоке масла происходит как бы проскальзывание турбинного колеса относительно насосного. Это позволяет, не перегружая двигатель, создавать на колесах автогрейдера максимальные крутящие моменты (под нагрузкой турбинное колесо может даже остановиться, не стопоря двигатель). Таким образом гидротрансформатор дает возможность в соответствии с так называемым коэффициентом трансформации (отношением крутящего момента на застопоренном турбинном колесе к крутящему моменту на насосном колесе) бесступенчато изменять тяговые способности автогрейдера до 3,5 раза на каждой передаче. Это повышает производительность автогрейдера, особенно при тяжелых режимах работы.

Двигатель автогрейдера используется для привода колес, а также для питания гидравлической станцией снабжения. В качестве привода выступает двигатель промышленного типа, допускающий работу в режиме максимальной мощности 90% по времени производства Caterpillar 3304 DI. Двигатель внутреннего сгорания, поршневой, с воспламенением от сжатия, работает на дизельном топливе. Для работы в условиях экстремальных температур, а также при нехватке дизельного топлива допускается постоянная эксплуатация двигателя на смеси топлив: 60% дизельного топлива и 40% керосина, 70% дизельного топлива и 30% бензина.

Тип двигателя: поршневой внутреннего сгорания, 4-х цилиндровый с рядным расположением, цикл двигателя 4-х тактный. Охлаждение двигателя жидкостное, под давлением. Двигатель оснащен турбонаддувом высокого давления. Для охлаждения сжатого в компрессоре воздуха, применен промежуточный охладительный теплообменник по схеме «воздух-воздух». Рабочий объем цилиндров двигателя составляет 6,9 литра. Мощность двигателя составляет 165 л.с. при 2200 об/мин. Максимальный крутящий момент 655 Нм при 1400 об/мин. Устройство впрыска топлива: непосредственный впрыск топлива в цилиндр с использованием закрытых механических форсунок и топливного насоса высокого давления. Система питания двигателя оснащена подогревом и топливным фильтром с водяным сепаратором. Система впуска воздуха оснащена трехступенчатой системой воздушной фильтрации типа мультициклон, со степенью очистки 99.8%. Для зимнего запуска двигатель оснащен системой впрыска эфира. Объем масла двигателя 21 литр включая водомасляный теплообменник охлаждения. Система смазки двигателя циркуляционная. Объем охлаждающей жидкости 38 литров, включая радиатор охлаждения с расширительным выносным баком.