Редеющие ряды
Мировое производство скреперов

Скреперы – специализированные машинами циклического действия, способные выполнять землеройные операции с последующей транспортировкой набранного грунта в места его отсыпки. Полный рабочий цикл скрепера включает процесс резания и накопления грунта в ковше, его транспортировку к местам отсыпки (выгрузки), возвращение к месту набора грунта. Дальность транспортировки обычно составляет 0,5…1 км для прицепных скреперов и 1,5…3 км для самоходных скреперов.

Скреперы обычно используются в дорожном, гидротехническом и прочих видах строительства, в горной промышленности. Классификация скреперов производится по различным показателям: вместимость скреперного ковша (малая до 5 куб.м, средняя 5…15 м³ и высокая свыше 15 м³), способ агрегатирования (самоходный, прицепной, полуприцепной), способ загрузки ковша (подпором грунта, с помощью загрузочного устройства элеваторного или шнекового типа), способ выгрузки (путем опрокидывания ковша, выдвижной задней стенкой ковша), а также способ привода исполнительных органов (канатный или гидравлический).

Прицепные скреперы обычно имеют двухосную конструкцию. Между осями устанавливают ковш, являющийся несущей рамой машины. Привод рабочих устройств – от гидравлической системы тягача или от лебедки, установленной на тяговом средстве с приводом от вала отбора мощности. Важным ограничивающим фактором прицепных скреперов является их низкая транспортная скорость, что увеличивает продолжительность рабочего цикла. По этой причине прицепные скреперы используют при перемещении грунта на небольшие расстояния.
Полуприцепные скреперы имеют одноосную конструкцию, передняя часть которой опирается на тягово-сцепное устройство на базовой машине.

Самоходные скреперы различаются на двух- и трехосные в зависимости от числа осей переднего модуля (одно- или двухосный тягач), а также одно- или двухмоторными. У одномоторных энергетическая установка есть только на переднем модуле, у двухмоторных – на переднем модуле и на задней оси (мосту), что позволяет более эффективно использовать сцепную массу всей машины. Основное отличие самоходных скреперов от прицепных в том, что тяговая рама самоходного скрепера заканчивается хоботом, установленным на поворотно-сцепном устройстве переднего модуля.

Скреперы с элеваторной или шнековой загрузкой имеют преимущества перед скреперами с тяговым способом загрузки, поскольку процесс копания и заполнения ковша может осуществляться без применения толкача. При этом увеличивается заполняемость ковша, повышаются планирующие свойства за счет возможности срезания грунта небольшой толщины, улучшается качество отсыпаемого грунта за счет исключения больших кусков, которые дробятся в процессе загрузки ковша. К недостаткам такого вида скреперов относят усложненность конструкции, увеличение трудоемкости технического обслуживания, повышенные энергетические затраты, в том числе расход топлива.

При крупномасштабных земляных работах применяют скреперные поезда. Два самоходных скрепера соединяют в один агрегат. При наборе грунта первым скрепером второй как бы играет роль толкача. После набора грунта первым скрепером в работу включается второй скрепер. При этом роль первого скрепера сводится к созданию дополнительного тягового усилия, используемого вторым скрепером. Эта система получила название пушпульной (от английского push-pull – толкать-тянуть).

Принципиальное отличие отечественного скреперостроения от зарубежного заключалось в том, что отечественная промышленность не выпускала специализированные одно- и двухосные колесные тягачи тяговой концепции, что существенным образом сказалось на развитии самоходных скреперов. Тем не менее на базе одноосных тягачей МоАЗ и БелАЗ были созданы самоходные скреперы ДЗ-11П, ДЗ-13Б, ДЗ-115А и ДЗ-155-1, а на базе колесного сельскохозяйственного трактора Т-150К Харьковского тракторного завода – скрепер ДЗ-87-1. Прицепные скреперы были созданы к гусеничным тракторам классов 3; 4; 10; 15 и 25 и к колесному трактору К-701.

В конце прошлого века номенклатура отечественных скреперов включала по шесть моделей прицепных и самоходных машин. После распада СССР сократились объемы всех видов строительства. Это привело к прекращению производства скреперов. В конце 1990-х – начале 2000-х годов предпринимались попытки создать некоторые модели скреперов, но дальше изготовления макетных образцов дело не пошло. В настоящее время российское машиностроение не производит скреперного оборудования.

Производство скреперов сохранилось в Белоруссии на Могилёвском автозаводе. Предприятие производит единственную модель самоходного одномоторного скрепера с пассивным способом загрузки ковша МоАЗ-6014 грузоподъемностью 16 т. Скрепер оснащен ковшом геометрической вместимостью 8,3 м³. На переднем одноосном модуле установлен двигатель ЯМЗ-238АМ мощностью 165 кВт (225 л.с.). Угол поворота одноосного модуля относительно продольной оси машины до 85° в каждую сторону. Скреперный ковш имеет ширину резания 2820 мм и обеспечивает максимальную толщину отсыпаемого грунта 450 мм. Эксплуатационная масса скрепера 20 т.

Отечественный парк скреперов по состоянию на начало 2005 г. оценивался на уровне 1400 ед., из них 72,5% с истекшим сроком службы.

В последние годы произошло существенное сокращение производства скреперов среди ведущих зарубежных производителей Komatsu, Terex, WABCO, Fiat-Allis, Michigan, Hancoc, некоторые из которых поглощены вновь образовавшимися транснациональными компаниями.

В настоящее время самую широкую гамму самоходных скреперов производит компания Caterpillar. Ее типоразмерный ряд включает 13 моделей с диапазоном вместимости ковша («с шапкой») от 8,4 до 33,6 м³. Технические характеристики скреперов приведены в таблице.

Анализируя данные таблицы можно придти к выводу, что в этом секторе компанией Caterpillar достигнут достаточно высокий уровень унификации. Есть основания полагать, что между группами одномоторных скреперов с тяговым и шнековым типом загрузки унифицированы моторные модули, а также отдельные узлы скреперных ковшей и задние не моторные мосты. К аналогичным выводам можно прийти, сопоставив двухмоторные скреперы с тяговым и шнековым способом загрузки. Обращает внимание тот факт, что на тринадцати моделях скреперов применяется только пять моделей двигателей: это говорит о продуманности конструкций. Высокий уровень унификации позволяет снизить трудоемкость изготовления машин.

К особенностям конструкции скреперов Caterpillar относится применение двигателей с регулируемой мощностью, которая возрастает на 10% при работе начиная с 3-й передачи переднего хода.

На всех двигателях применена система ACERT, они соответствуют требованиям норм токсичности Tier 3.

Компания Terex сохранила в производстве одну модель самоходного двухмоторного скрепера TS14G с ковшом вместимостью 10,7 м³ («с шапкой» – 15,3 м³), грузоподъемностью 21,8 т. На скрепере применены два двигателя Cummins. Мощность переднего двигателя 131 кВт, заднего – 118 кВт. Двигатели отвечают требованиям норм Tier 2. Трансмиссия гидромеханическая с 7-ступенчатой коробкой передач, переключаемой под нагрузкой. Ковш имеет режущую кромку шириной около 3 м с максимальной глубиной резания 305 мм.

Компания John Deere предлагает прицепные скреперы двух типов с тяговой и с эжекторной системами загрузки. Скреперы предназначены для агрегатирования с тракторами трех моделей – 9430, 9530 и 9630 мощностью соответственно 312, 350 и 390 кВт и массой от 16,1 до 16,9 т. Гамма прицепных скреперов с эжекторной загрузкой включает четыре модели 1512Е, 1810Е, 1814Е и 2112Е с ковшами с геометрической вместимостью соответственно 8,4; 9,5; 10,0 и 11,4 м³ и эксплуатационной массой от 10,0 до 12,3 т. Семейство прицепных скреперов состоит из шести моделей с ковшами вместимостью от 8,4 до 10,6 м³. По-видимому, производство прицепных скреперов к сельскохозяйственным тракторам с высоким уровнем энергонасыщенности предусматривает возможность увеличения годовой загрузки тракторов за счет их использования на легких землеройных работах.

По имеющейся информации, фирма Bell планирует приступить к производству самоходного скрепера модели 4206D с двухосным трактором-тягачом и одноосным безмоторным скреперным модулем. На скрепере предполагается применять дизельный 6-цилиндровый двигатель Mercedes-Benz и 6-ступенчатую автоматическую трансмиссию Allison.

Данные об объемах продаж скреперов в Западной Европе (15 стран), опубликованные в сентябрьском номере за 2007 г. журнала Diesel Progress International, также говорят о низкой потребности в этом виде техники. Среднегодовой объем продаж за последние два-три года составлял 10…12 машин. Данные английской компании по исследованию торговых связей (Off-Highway Research, Ltd.) также говорят о низком спросе на скреперы в Европе: его уровень за период 1998–2000 гг. вырос с 11 до 21 ед. год, а затем поэтапно снизился до уровня 17 машин в 2003-м и 2004 гг., до 11 машин в 2006 г. и 12 машин в 2007 г.

По косвенным данным, спрос на скреперы на рынках стран Северной Америки превышал западноевропейский уровень за последние годы в 5…20 раз.