Rozrývače se používají pro vrstvené kypření zemin kategorie III a více, ale i zmrzlých zemin, aby je v budoucnu mohly rozvíjet zemní stroje, bagry nebo nakladače. To umožňuje zvýšit produktivitu zemních strojů 3-5krát.
Donedávna byly rozrývače taženou jednotkou připojenou k traktorům. Toto zařízení se v posledních letech zpravidla montuje a používá ve spojení s buldozerem (viz obr. 4) nebo nakládacím zařízením.
Obr.4. Buldozerový rozrývač s pevnou čepelí
Zařízení buldozeru se skládá z radlice 1 s nožem 2, tlačné tyče nebo tlačný rám 3, vzpěry 4, sklápěcí spojky 5 a hydraulické válce pro zvedání a spouštění čepele 6.
Hlavním prvkem rozrývače jsou zuby 8. Podle druhu vykonávané práce jich může být na stroji jeden až pět. Takže při kypření hornin a zmrzlé půdy má rozrývač obvykle jeden zub a při kypření půd kategorií III a IV – 3-5 zubů. Požadovaný počet zubů je instalován na speciálním příčném nosníku 9 zařízení je pevné nebo pohyblivé v horizontální rovině díky pohyblivým držákům větrných lopatek.
zuby 3 (obr. 5) mají přímočarý nebo křivočarý tvar. Jejich řezná část je vybavena snadno odnímatelným hrotem 1. Někdy se instalují podložky na ochranu před opotřebením 2 (futorki) a na přední části zubu.
Obr.5. Schémata pracovních zařízení pro rozrývače
S tažným příčným nosníkem 4 spojeny se zuby tyčemi 5, 6 a hydraulické válce 7. Tyto prvky spolu s přídavným stojanem 8, který je připevněn k rámu traktoru, tvoří tříčlánkový (obr. 5, ) nebo čtyřčlánkové (obr. 5, b) přívěšek. V prvním případě má zařízení jednoduchý design a nízkou spotřebu kovu. Vyznačuje se však zvětšením úhlu řezu zubů se snižující se hloubkou uvolnění.
Čtyřprvkové zavěšení tuto nevýhodu nemá. Povolení se snížením hloubky sestupu zubu se zde děje při konstantním řezném úhlu a je dosaženo s menší spotřebou energie. Z tohoto důvodu se čtyřprvkové zavěšení i přes vysokou spotřebu kovu nejvíce rozšířilo.
Významnou výhodou druhého schématu odpružení je také to, že na začátku kypření půdy se při spouštění zubu jeho řezná hrana vzdaluje od traktoru. A tím se zabrání zasekávání kousků nakypřené zeminy mezi koleje a prvky výbavy.
Při určování parametrů zavěšení zařízení je nutné volit takové délky tyčí a zdvihy tyčí hydraulického válce, aby při zvednutí zubů měl stroj nájezdový úhel k zařízení minimálně 20°. Hloubka snížení řezné hrany zubů vzhledem k nosné ploše stroje je obvykle u traktorů třídy 4; 10; 25; 37; 75 respektive 0,4; 0,5; 1,25; 1,45 a 1,65 m.
Obr.6. Rozložení jednostopého rozrývače na pásovém traktoru
Rozrývací zařízení se montuje na traktor (obvykle průmyslový pásový traktor) a skládá se z jednoho (obr. 6) nebo několika (obr. 7) zubů rozrývače, nosné kovové konstrukce, která absorbuje pracovní síly, a pákového mechanismu (odpružení), který fixuje polohu rozrývačů vzhledem k traktoru (obr. 8).
Obr.7. Trhačka se dvěma zuby trhače
Obr.8. Možnosti uspořádání a prvky kypřícího zařízení:
а – tříbodové zavěšení; b, c, d – paralelogramové zavěšení; 1 – spodní trakční rám; 2 – nosný rám, 3 – hydraulický válec pro zvedání/spouštění zubu; 4 – sloupek zubů; 5 – pracovní paprsek; 6 – špička zubu; 7 – horní tažný rám;
8 – hydraulický válec pro naklápění pracovního nosníku; 9 – Hydraulický válec pro změnu ofsetu zubů
Rozrývače jsou obvykle instalovány v zadní části traktorů vybavených buldozerovým zařízením (obr. 9). Toto uspořádání vyrovnává tlak pásů kypřicí jednotky buldozeru na nosnou plochu, což zlepšuje její trakční vlastnosti a umožňuje vystačit si s jedním strojem při kombinaci buldozerových a kypřicích prací na jednom místě.
Obr.9. Pásový dozer-rozrývač s trojúhelníkovým obrysem dráhy:
1 – zub rozrývače; 2 – rám rozrývače; 3 – hydraulický válec pro zvedání/spouštění rozrývače; 4 – hydraulický válec naklápění zubu rozrývače;
5 – provedení K.OR8; 6 – chata; 7 – motorový prostor; 8 – hydraulický válec pro zvedání/spouštění radlice; 9 – hydraulická vzpěra;
10 – buldozerová radlice; 11 – tlačná tyč; 12 – hydraulický válec pro napínání pásu; 13 – hnací řetězové kolo; 14 – pásový rám
Pronikání zubů rozrývače do země začíná po pohybu traktoru. Tím je zajištěno lepší využití jeho tažné síly v počáteční fázi kypřícího procesu, kdy odpor proti proražení snižuje adhezní hmotnost stroje. Při rozrušování silné krusty (zmrzlá půda, tvrdý povrch) pokrývající méně odolný podklad se cvičí pracovat z jámy – předem otevřeného vybrání dostatečného k ponoření zubů rozrývače a do hloubky odpovídající dané hloubce kypření. Hloubka kypření by měla být minimálně o 20 % větší než hloubka kopání strojů za rozrývačem, aby se jejich pracovní části nedostaly do kontaktu s neuvolněnou půdou.
Slibným směrem v konstrukci rozrývačů je přechod ke staticko-dynamickému působení na zem prostřednictvím instalace zesilovačů vibračního nebo rázově-vibračního typu na bázi mechanických, elektromechanických, hydraulických a magnetostrikčních systémů, které mohou výrazně snížit energetickou náročnost proces uvolňování. Je však nutné chránit stroj a obsluhující personál před škodlivými účinky vibrací.
Rozrývač se skládá z rámu, tyče, nosníku, zubů s hroty, hydraulických válců, nárazníkového zařízení a povětrnostních lopatek. Svařovaný rám skříňového profilu je spodním článkem čtyřtyčového rozrývače a svařovaná tyč je jeho horním článkem. Nosník je také článkem, na kterém jsou připevněny korouhvičky se třemi zuby s vyměnitelnými hroty.
Pracovním zařízením rozrývače je zub, skládající se ze stojanu s přistávací stopkou, hrotu, ochranného obložení a upevňovacích prvků – dorazů. V některých případech se pro zvýšení produktivity při kypření plasticky zmrzlých půd a rozbitých hornin instalují na zuby nástavce. Kromě rozrývačů mohou být na staveništi potřeba bagry.
Obrázek 1 – Pracovní těleso rozrývače: 1 – stojan; 2 – ochranný kryt; 3 – upevňovací prvky; 4 – tip
Sloupek je nosný, nejvíce zatěžovaný prvek zubu, na kterém jsou připevněny jeho části. Při vytváření hustých soudržných a slabě členitých skalnatých půd a při velké hloubce hrotu rozrývače se stojany částečně podílejí na destrukci půdy, což způsobuje další kypření. Moderní trhače se vyznačují především třemi typy stojanů: zakřivené, rovné a s mírným zahnutím. Uvolňování se zakřivenými regály se provádí s menší námahou než s rovnými, avšak při kypření středně silných a silných rozbitých hornin a zmrzlých půd se mohou zlomené bloky zaklínit mezi regál a rám rozrývače, což vede k výraznému zvýšení odolnosti proti uvolňování . Někdy se používají stojany s mírným ohybem. Jak ukázaly studie, jsou nejúčinnější při vývoji středně tvrdých kamenitých půd.
Sloupek 1 je nosným, nejvíce zatěžovaným prvkem zubu, na kterém jsou uchyceny jeho části 3. Moderní rozrývače se vyznačují především třemi typy sloupků: zakřivené, rovné a s mírným prohnutím. Uvolňování se zakřivenými prsty se provádí s menší námahou než s rovnými.
Při kypření středních a těžkých členitých skalnatých a zmrzlých půd zakřivenými vzpěrami však může dojít k zaklínění rozbitých bloků mezi porost a rám rozrývače, což vede k výraznému zvýšení odolnosti půdy vůči kypření. Podpěry s mírným ohybem jsou nejúčinnější při vývoji středně tvrdých kamenitých půd. Aby se zabránilo opotřebení na přední pracovní hraně stojanu, používají se odnímatelné ocelové desky odolné proti opotřebení – ochranné podložky nainstalované na pracovní ploše stojanu.
Hroty 4 jsou vyměnitelnou součástí zubu, zajišťující přímé oddělení zeminy od masivu a jeho destrukci. V některých případech, aby se zvýšila produktivita při uvolňování plastem zmrzlých zemin a rozbitých hornin, jsou na zuby instalovány nástavce. Konstrukčně jsou nástavce vyrobeny buď ve formě klínových desek, které se rozšiřují do stran od řezné hrany zubu, pevně nebo kloubově namontované na čepu zubu, nebo ve formě dvou tyčí vyčnívajících ze stran čepu . Rozrývač DP-9S má zuby upevněné v litých lopatkách, které jsou zase upevněny v pracovním nosníku pomocí svislé osy.
Rozrývací zařízení v jednozubém a vícezubém provedení (obrázek 1) se skládá ze standardizovaných nosných konzol, spodního závěsu, zdvihacích a spouštěcích hydraulických válců a nastavení úhlu povolování. Pracovní nosník jednozubé modifikace má jeden středový otvor pro instalaci zvětšeného zubu s největší hloubkou. Zub má čtyři otvory s roztečí 0,23 m, což umožňuje nastavení maximální hloubky zubu v širokém rozsahu. Do jednoho z otvorů se regál posouvá pomocí mechanismu ovládaného z kabiny řidiče. Lité ochranné zubové destičky jsou sjednoceny pro obě modifikace rozrývače.
Obrázek 2 – Uvolňovací zařízení: b – kypřicí zařízení; 4 – nosná konzola; 5 – hydraulický válec pro zvedání a spouštění rozrývače; 6 – hydraulický válec pro změnu úhlu povolení; 7 – pracovní paprsek; 8 – nárazníkové zařízení; 9 – zub; 10 – ochranný kryt; 11 – hrot; 12 – mechanismus pro přestavení zubového stojanu; 13 – spodní článek
Montáž pracovních částí rozrývače do pracovních a přepravních poloh je prováděna hydraulickými válci poháněnými z hydrauliky traktoru.
Obrázek 3 – Hydraulický válec pro zvedání a spouštění rozrývače: 7-kroužkový ochranný; 2-kroužek; 3-ventil; 4-těleso; 5-kryt; 6-set těsnění; 7-guillemot; 8-škrabka; 9-šroub; 10-pouzdro; 11-tyč; 12-nastavovací podložka; 13-ložisko; 14-kroužek;
Hydraulický systém rozrývače je napojen na hydrauliku traktoru, skládá se ze dvou zvedacích a spouštěcích hydraulických válců, hydraulického válce pro změnu přesahu zubu a hydraulických vedení (trubky, hadice, přípojky) a je určen k ovládání pracovního tělesa rozrývače. . Hydraulické válce rozrývače a změny vyložení zubu jsou dvojčinné, pístové, s jednostrannou tyčí. Pracovní nosník je spojnicí uvolňovacího zařízení pro uchycení zubu.
Obrázek 4 – Celkový pohled na rozrývač; 1 – zub rozrývače, 2 – rám rozrývače, 3 – základní stroj
Úkolem rozrývače je uvolnit půdu před prací s buldozerem. Současně se na nejběžnějších místech (do 50 m) zpravidla používá kyvadlová technologie, kdy se uvolnění provádí v dopředném pohybu, poté se provede zpětný chod zpětným pohybem a uvolnění začíná znovu , tj. Pracovní cyklus rozrývače je podobný jako u buldozeru.
Méně běžnou technologií je, že se kypření provádí neustále v dopředném pohybu s otáčkami nebo při pohybu po obvodu místa. Vzdálenosti pracovního zdvihu jsou ekvivalentní vzdálenostem u buldozeru. Pro kypření, zejména při zahlubování rozrývače do země, je nutná velká penetrační síla, za tímto účelem je vhodné pracovní zařízení přiblížit co nejblíže těžišti agregátu. To je také vhodné pro omezení pohybu těžiště při zavěšení různých typů zařízení. Pro splnění tohoto požadavku se snaží eliminovat přesahy komponent traktoru přes obrys pásů a montovat rozrývač přímo na stěnu zadní nápravy traktoru.
Obrázek 5 – Pracovní cyklus rozrývače;
Pracovní cyklus rozrývače začíná okamžikem dopředného pohybu (1) zubu zabořeného v zemi. Za pracovní zdvih (II) se považuje operace uvolnění dna výkopu nebo jámy od začátku do konce. Při zastavení (III) se zapne zpětný chod a rozrývač se prohloubí. Pohyb stroje vzad se nazývá volnoběh (IV). Poté následuje zastávka k přeřazení a prohloubení pracovního těla (V). Při uvolňování se pracovní cyklus opakuje po paralelní trajektorii posunutí. Kypření je často kombinováno s odstraňováním zeminy oddělené od zemské hmoty buldozerem.
V tomto případě se půda po dokončení kypření rozvine buldozerem podle uvažovaného cyklu (operace VI, VII, VIII, IX, X) a v závislosti na hloubce nakypřené vrstvy může být vhodné odstranit materiál ne s jedním, ale s několika pracovními cykly buldozeru. Tím vzniká pracovní cyklus rozrývače.
