Дорожные фрезы, «айболит» дорог

Появление в конце 1960-х – начале 1970-х годов первых дорожных фрез стало революцией в сфере ремонта и восстановления дорожных покрытий. Эти высокопроизводительные машины предназначены для снятия старых асфальтобетонных покрытий дорог и аэродромов и подготовки высококачественной поверхности для укладки нового слоя поверх остатков дорожного полотна. Получаемая в результате фрезерования шероховатая поверхность имеет площадь в два раза большую, чем гладкая, и обеспечивает лучшее сцепление с укладываемым слоем. Первые дорожные фрезы представляли собой нечто вроде отбойного молотка, установленного на самоходную тележку. Однако конструкции машин быстро совершенствовались.

Фреза Wirtgen W2100 снимает 30-сантиметровый слой дорожного покрытия с фантастической скоростью – 20 м/мин

Удаление дефектного слоя дорожного покрытия с предварительным разогревом поверхности называется горячим фрезерованием, без разогрева – холодным фрезерованием. Основное преимущество горячего фрезерования – меньшее усилие, затрачиваемое на разрушение снимаемого покрытия. У этого метода есть и недостатки: разрушенный материал склеивается, его сложно использовать повторно или транспортировать, сами машины небезопасны в пожарном отношении и др., а потому наиболее популярны у дорожников машины холодного фрезерования.

Дополнительным преимуществом дорожных фрез является то, что при фрезеровании старый асфальтобетон превращается в сыпучий строительный материал – гранулят, состоящий из кусков строго определенного размера, который можно применять повторно. Как раз в 1960–1970-е годы набирало популярность вторичное использование материалов, и полезное использование строительного мусора оказалось как нельзя кстати. Министерства транспорта и автомобильных дорог многих стран сразу обратили внимание на дорожные фрезы, и в скором времени появились модификации машин, которые были способны снимать слой старого дорожного покрытия, смешивать полученный материал со свежим вяжущим и укладывать подготовленную смесь на фрезерованную поверхность, завершая таким образом процесс восстановления дорожного полотна.

Кабина дорожной фрезы Wirtgen W2100 – это площадка со сквозным проходом и двумя креслами, каждое из которых выдвигается за габариты машины

По мере износа дорожное покрытие становится гладким и скользким, отчего резко увеличивается вероятность аварий. Дорожные фрезы позволяют создавать поверхность с шероховатой текстурой и тем самым повышают безопасность движения.

Основное внимание при совершенствовании конструкции дорожных фрез уделялось увеличению производительности фрезерных барабанов. Рабочие органы – резцы быстро изнашивались, и их приходилось часто заменять, что было серьезной проблемой. Процесс замены занимал немало времени, а фрезы надолго выводились из работы, что резко снижало производительность. Поэтому все изготовители дорожных фрез стремились ускорить процесс замены резцов и увеличить срок службы этих деталей. Подбирали износостойкие стали для их изготовления и улучшали форму режущей кромки.

В современных дорожных фрезах также усовершенствована конструкция крепления резцов. На первых фрезах резцы крепились к барабану сваркой, поэтому для их замены требовалось много времени. В современных машинах резцы закрепляются болтами в резцедержателях разной конструкции, благодаря чему значительно сократилось время, необходимое для их замены. Однако на некоторых барабанах, предназначенных для фрезерования сравнительно мягких асфальтовых покрытий, сохранились привариваемые резцедержатели. Позже появились машины со сменными фрезерными барабанами разной ширины, что позволяло изменять ширину полосы фрезерования дорожного полотна.

Глубину фрезерования можно регулировать из зоны прямой видимости, справа и слева от машины. Отсюда же можно управлять другими функциями машины

Постоянно шел поиск путей повышения производительности дорожных фрез. Один из таких методов – увеличение глубины фрезерования. Следует заметить, что увеличение глубины фрезерования обеспечивает рост производительности, но, конечно, до определенного предела. Например, переход с глубины 30 мм на глубину 60 мм лишь немного замедляет рабочую скорость машины, зато удваивает объем перерабатываемого материала. По мере увеличения глубины фрезерования свыше величины, соответствующей максимальной производительности машины, снижение рабочей скорости начинает сводить на нет выигрыш в объеме снимаемого материала от более глубокого фрезерования. Так, производительность при глубине фрезерования 170 мм и медленной рабочей скорости машины может оказаться не выше, чем при глубине фрезерования 90 мм и намного большей рабочей скорости. Пока дорожная фреза сохраняет высокую скорость движения, увеличение глубины резания будет обеспечивать рост производительности и снижение затрат на резцы.

Износ резцов зависит от твердости материала и объема работы. С увеличением глубины фрезерования объем работы для резцов растет непропорционально. Резцы устанавливаются на круглом барабане и режут материал по дуге. Но при глубине фрезерования 102 мм длина траектории резца приблизительно в два раза длиннее, чем при меньшей глубине фрезерования, – 25 мм (разница по глубине в 4 раза).

Дорожные фрезы используются и для снятия верхнего слоя почвы

Дорожное полотно должно иметь боковой уклон для надежного отвода воды, одинаковую толщину по всей ширине дороги. Чтобы эти условия обеспечивались, профиль подготовленной для укладки материала базовой поверхности должен быть очень точно выдержан. Поэтому далее производители фрез стали работать над увеличением точности процесса фрезерования. Разрабатывались системы контроля поперечного и продольного уклона фрезеруемой поверхности, глубины и скорости фрезерования. К настоящему времени большинство этих систем автоматизировано. Мощность, надежность, долговечность и точность – результат упорных поисков и разработок – вот что характеризует конструкции современных дорожных фрез. А теперь познакомимся подробней с некоторыми современными дорожными фрезами, представленными на рынке.

В основном фрезы холодного режима подразделяются на малые и большие. Ширина фрезеруемой зоны у малых фрез составляет от 300 до 1200 мм, глубина фрезерования – до 100 мм. Они отличаются небольшими размерами и высокой маневренностью. Особенность этих машин – расположение фрезерного барабана между колесами заднего моста.

Сменные резцедержатели НТЗ фрезерного барабана Wirtgen W2100 защищены патентом. Через разбрызгивающую рампу сверху подается вода, которая охлаждает резцы в процессе работы, что значительно увеличивает срок их службы

Ширина фрезеруемой зоны у больших фрез составляет от 1300 до 4200 мм, максимальная глубина фрезерования – от 150 до 300 мм. Они рассчитаны на большую производительность. Характерные их особенности – наличие отгрузочного транспортера и расположение барабана между передним и задним мостами.

Пожалуй, наибольшее развитие в современных машинах получили органы и системы управления. В их конструкциях теперь применяются достижения современной микроэлектроники, и фрезы не являются здесь исключением. Так, обе дорожные фрезы американской компании Caterpillar (компания называет эти машины «холодными планировщиками») РМ-465 и самая новая – РМ-565В оснащены электронным оборудованием, увеличивающим их производительность. РМ-565В оснащена двумя электронными датчиками и системой контроля и регулирования поперечного уклона фрезерования. Датчики способны регистрировать опорные точки на расстоянии от 300 до 1400 мм по вертикали под собой. Каждый датчик может быть настроен и отрегулирован либо непосредственно с земли, либо с панели управления машины. Положение фрезерного барабана по высоте относительно уровня грунта постоянно отслеживается обоими датчиками и центральным электронным блоком управления. Кроме органов управления положением фрезерного барабана по высоте имеется переключатель «Все точки выше/ниже», который используется при фрезеровании поверхностей вблизи препятствий. Как и в других машинах Caterpillar, электронный блок управления дорожной фрезы отслеживает и регулирует работу всех основных систем машины, включая ходовую часть, рулевое управление, привод рабочих органов и др. При нарушении нормального режима работы система контроля оповещает оператора.

РМ-565В полностью гидрофицирована. У этой машины автоматическая система контроля нагрузки на двигатель, две рабочие скорости и даже при стандартной комплектации резиновые гусеницы

РМ-465 предназначена для работы в городских условиях, но производительность ее высокая. Размеры и масса машины позволяют без дополнительных разрешений перевозить ее на одном грузовом автомобиле. Машина оснащена несложной в эксплуатации системой контроля продольного и поперечного уклонов фрезерования, которая имеет три различных рабочих меню. Электронная система контролирует глубину и профиль обрабатываемого слоя с точностью до 3 мм. Как и на РМ-565В, на РМ-465 электронное оборудование регулирует скорость, рулевое управление и работу привода рабочих органов; имеется встроенная функция самодиагностики.

Компания Wirtgen (Германия) выпустила 12 моделей дорожных фрез. В их конструкции используется ряд новых технических разработок, повышающих точность работы. Одна из самых интересных новаций – система круиз-контроля Tempomat. Она встроена в электронную систему управления машины, «запоминает» скорость, с которой двигалась машина, и автоматически устанавливает ее снова после смены самосвала под ленточным конвейером, когда оператор нажимает кнопку выключателя. Затем автоматическая система выравнивания рабочих органов устанавливает заданную глубину фрезерования. Обрабатываемая зона сканируется датчиками, которые регистрируют отклонения от заданной глубины, и машина сразу же исправляет отклонения.

Еще одна интересная система – WIDIS 32 (Информационно-диагностическая система Wirtgen). Она непрерывно контролирует состояние двигателя и гидравлических систем и в случае обнаружения неисправностей предупреждает оператора звуковым и световым сигналами. На мониторе указываются текущие рабочие параметры.

Дорожная фреза РМ-465 компании Caterpillar оснащена упращенной системой контроля продольного и поперечного профиля фрезерования, с тремя рабочими меню. Электронное оборудование машины также регулирует рулевое управление, скорость движения фрезы и привод фрезерных барабанов

Помимо электронных систем, контролирующих точность работы дорожных фрез, совершенствуются рабочие органы машин. Наиболее значительной находкой последнего времени стали конструкции, позволяющие быстро заменять фрезерные барабаны для того, чтобы изменять ширину обрабатываемой полосы. Это весьма выгодно: используя одну машину, можно выполнять фрезерование различного типа и в разных условиях. Специалисты Wirtgen разработали систему FCS (Система замены фрезерных барабанов). Компания утверждает, что эта конструкция позволяет заменять фрезерные барабаны всего за 2...3 ч.

Независимо от того, какова ширина зоны, обрабатываемой машиной, базовая кромка всегда располагается с правой стороны по ходу фрезы. В настоящее время предлагается восемь фрезерных барабанов разной ширины: от 300 до 2000 мм. Предельная глубина фрезерования у всех барабанов равна 300 мм.

В состав системы FCS также входит зачистной отвал, состоящий из двух частей. Правая часть располагается позади фрезерного барабана и очищает рабочую зону, а левая часть движется поверх существующего дорожного покрытия во время фрезерования. Положение отвала регулируется в зависимости от ширины зоны фрезерования, которая в свою очередь зависит от типоразмера установленного барабана. Конструкция системы позволяет поднимать с помощью гидравлического механизма обе части отвала независимо друг от друга, регулируя, таким образом, количество загружаемого на транспортер материала.

Дорожная фреза PR-800 мощностью 860 л. с. одинаково успешно справляется как с асфальтовым покрытием, так и с бетонным

У компании Roadtec (США) широкий диапазон моделей – от машин, предназначенных для коммунальных нужд, до фрез шириной во всю полосу проезжей части. Их отличает оптимальное соотношение мощности, производительности и экономичности работы. Ширину фрезерования позволяют изменять сменные секторы барабанов. Все шесть моделей универсальны, поскольку отдельно изготавливаются тягачи и прицепные фрезы. Благодаря этому покупатель может выбрать по своему усмотрению механизмы разного типа и ширины. Конструкция прицепной фрезы позволяет быстро заменять барабаны разных типов и размеров.

Машины Roadtec также способны выполнять фрезерование в двух направлениях, благодаря чему удается осуществить фрезерование различного типа. Обычно фрезерование производится навстречу движению машины. Но Roadtec предлагает также фрезерные механизмы, у которых рабочий ход совпадает с направлением движения машины. Специалисты компании утверждают, что при фрезеровании второго типа проще контролировать процесс снятия дорожного покрытия, увлажнять фрезеруемую зону, перемешивать материалы и удобнее укладывать новый материал поверх увлажненного основания. Такая организация фрезерования позволяет также осуществлять загрузку снятого материала на автомобили позади машины. Применение фрезерования с направлением по ходу движения машины – несложный способ превращения дорожных фрез Roadtec в машины для холодного восстановления на месте дорожного покрытия.

Обычно свои технические проблемы производители дорожных фрез решают, предлагая оригинальные идеи. Например, чтобы уменьшить количество пыли и остатков материала, скапливающихся внутри корпуса машины и в бороздках после фрезерования, компании CMI Terex (США) даже пришлось разработать специальную конструкцию корпуса машины. Работу двигателя, привод хода и нагрузки контролирует электроника. Фрезы этой компании отличаются оптимальным соотношением массы и мощности.

Немецкая компания Dynapac выпустила три модели дорожных фрез. Все они оснащены двигателями Cummins мощностью от 60 до 600 л.с. и программируемым электронным управлением.

Известны также фрезы итальянской компании Bitelli (четыре базовые модели с двигателями мощностью от 68 до 340 кВт), Ingersoll-Rand (США), Gehl (США–ФРГ, навесная фреза, монтируемая на погрузчик), Marks (Германия, гамма фрез мощностью от 24 до 559 кВт и эксплуатационной массой от 2,5 до 53 т), Martimex Alfa (Словакия).
Сегодня дорожные фрезы – не просто механизмы для разрушения изношенного дорожного полотна, это высокотехнологичное оборудование, каждая функция которого не случайна. За сорок лет развития эта техника революционно изменила технологию обновления дорожных покрытий, но, по всей видимости, впереди нас ждут не меньшие открытия.

www.monarchtt.ru – строительная техника напрямую от зарубежных продавцов