Ресайклеры – машины для реконструкции дорог

С течением времени дороги изнашиваются как физически – на них появляются неровности и выбоины, так и морально – их грузоподъемность становится недостаточной. Восстановление покрытия требует много усилий: нужно удалить и вывезти для повторного использования старую дорожную одежду, и только затем уложить новое покрытие. Но еще сложнее увеличить грузонесущую способность дороги. Ну не вынимать же все ранее уложенные слои для замены их новыми! Между тем, если использовать материал старой одежды непосредственно на полотне дороги, то обе задачи существенно упрощаются.

Если профрезеровать изношенное покрытие на полную глубину, измельчить его, добавить по необходимости каменных материалов и вяжущих, перемешать и уложить ровным слоем, то получается новое основание дороги, которое затем уплотняется катками. Для этого требуются специальные машины большой мощности и производительности, способные фрезеровать на глубину 300 – 600 мм, с ротором диаметром более метра. Такие машины уже выпускаются ведущими зарубежными изготовителями строительно-дорожной техники – Caterpillar (США), Sakai, Niigata и Komatsu (Япония), Wirtgen и Bomag (Германия), Bitelli (Италия). Машины Caterpillar, Bomag и Bitelli построены по одной схеме.

Фирма Wirtgen называет свою технологию реконструкции дорог с использованием материала старой дорожной одежды «холодный ресайклинг», а предназначенные для этой работы машины – «ресайклерами». И хотя другие компании пользуются другими названиями, мы воспользуемся «виртгеновским», как наиболее простым и наглядным. Холодный ресайклинг можно использовать как на сельских и местных дорогах, так и на дорогах федерального значения, с укрепленными (покрытие и основание) и неукрепленными (щебеночными) слоями.

Компания выпускала ресайклеры моделей 1000 CR, 2100 DСR, СR 4500, WR 2500, а также установку WМ 400 (в настоящее время выпускается и модель WM 1000) для приготовления цементно-водной суспензии и работы в комплекте с WR 2500. Основной рабочий орган ресайклеров – фреза с цилиндрическими резцами.

Модель 1000 СR, созданная на базе дорожной фрезы 1000 С, имеет ширину ротора 1 000 мм и дополнительно оборудована роторным смесителем, емкостью и системой для подачи и распределения эмульсии, укладчиком приготовленной смеси с трамбующим брусом и виброплитой.

Основной запас эмульсии находится в цистерне автомобильного шасси, которое ресайклер толкает на жесткой сцепке. Фреза оборудована двигателем мощностью 104 кВт. Привод хода – гидравлический, на все четыре колеса, привод фрезерного барабана механический. Глубина рыхления до 180 мм.

Ресайклер 2100 DCR создан на базе фрезы 2100 DС. Он имеет ширину ротора 2 000 мм и дополнительно оборудован прижимающим устройством, ограничителем величины срезаемых кусков, а также баком для воды, системами дозирования и распределения эмульсии и воды, шнеками для распределения смеси по ширине покрытия, трамбующим брусом и виброплитой. Автоцистерны для эмульсии и воды ресайклер толкает перед собой. Глубина рыхления – до 300 мм, мощность двигателя 448 кВт, привод хода четырех гусеничных тележек – гидравлический, привод ротора фрезы – механический.

СR 4500 создавалась как специальная машина для холодного ресайклинга. Ее ходовая часть – с двигателем мощностью 550 кВт, четырехгусеничная, с гидроприводом на каждую тележку. Рабочая масса этого ресайклера составляет 80 т против 45 т у модели 2100 DCR. Ширина фрезерования – от 3 000 до 4 500 мм. Основную фрезу дополняют: приемный бункер для минеральных материалов (З м³); бункер для цемента (8 м³); водяной бак (3 200 л); вспомогательная фреза с изменяемой шириной резания; расположенный вдоль машины двухвальный смеситель длиной 2 000 мм; растворный узел для получения цементно-водной суспензии; системы дозирования цемента, воды, эмульсии и суспензии; шнек для распределения смеси и раздвижная уплотняющая плита. Площадка оператора расположена над шнеком в конце машины.

При рабочей скорости 4 м/мин и глубине обработки 11 см (слой асфальтобетонного покрытия снимался холодной фрезой 2100 DС) дневная производительность машины составляет около 8 000 м². Запаса материалов в самом ресайклере хватает на 1 000 м². Дозаправка выполняется из автоцистерн, обслуживающих машину.

Модель WR 2500 фирма относит к самым совершенным ресайклерам, позволяющим использовать новейшие технологии в широком спектре работ – от укрепления слабых грунтов до восстановления асфальтобетонных покрытий. Ходовая часть машины имеет четыре снабженных гидроприводом широкопрофильных колеса. Роторная фреза располагается в базе машины; для его перевода из транспортного положения в рабочее (и обратно) вся рама поднимается или опускается четырьмя опирающимися на оси колес гидроцилиндрами. Привод ротора – механический, с передачей крутящего момента от двигателя через муфту сцепления, ременную передачу, коробку передач и планетарный редуктор.

На двигатель устанавливается автоматический регулятор мощности, который в зависимости от нагрузки изменяет скорость движения и производительность машины. Кожух фрезерного барабана спереди и сзади снабжен щитами, играющими роль дробильных щек. Их с помощью гидроцилиндров можно приближать к резцам фрезы (или удалять от них), изменяя степень измельчения материала.

Рабочий ход машины возможен и при обратном движении. В этом случае оператор разворачивает сиденье и переставляет пульт управления, а фреза работает в режиме не встречного, а попутного резания. Управляемыми являются колеса перед оператором.

Ротор имеет режущую ширину 2 428 мм и может фрезеровать покрытие на глубину до 500 мм. Диаметр окружности резания составляет 1 480 мм, количество резцов – 248, расстояние между ними – 20 мм. Конструктивная масса машины 27,7 т.

Ресайклер оборудован микропроцессорной системой подачи битумной эмульсии и воды. Для распределения жидких материалов по ширине используется труба с 8 соплами. Через нее можно также подавать цементно-водные суспензии. Электроника контролирует расход воды или эмульсии и при необходимости изменяет производительность насосов.

Дисплей на панели управления показывает число работающих сопел, сообщает о запасе воды и эмульсии, процент подачи материалов от массы смеси. В процессе работы с него можно получить данные о скорости движения, глубине обработки покрытия, ширине распределения смеси, а в конце смены – узнать о пройденном пути, площади обработанной поверхности, объеме обработанного материала, общем расходе воды или битумной эмульсии.

Машина снабжена 600-литровым баком для воды и насосом для ее подачи под высоким давлением по гибким шлангам к удочке для мойки.

При восстановлении полотна с использованием цемента его можно подавать непосредственно в ресайклер в виде цементно-водной суспензии из прицепной установки WM 400 (WM 1000). Ее длина – 9,0 м, конструктивная масса – 9,5 т. На установке размещены: емкость (20 м³), бак для воды на 8 500 л, смеситель для приготовления суспензии, системы с микропроцессорным управлением для дозирования и подачи воды (отмеряется расходомером) и цемента (весовой дозатор) в смеситель. Емкость для цемента снабжена датчиками уровня и системой шнеков. Приготовленная суспензия перекачивается специальным насосом из установки в ресайклер, и через распределительное устройство вводится в зону перемешивания. Ее количество также контролируется микропроцессором. Прицепной агрегат для приготовления цементно-водной суспензии оснащен собственным двигателем мощностью 79 кВт.

На WM 400 может устанавливаться микропроцессорная комбинированная система распределения битума, вспененного водой в расширительных камерах и вытесняемого давлением воздуха. Шестнадцать камер установлены на отдельной распределительной трубе, каждая из них имеет пневмоклапан для индивидуального отключения с пульта управления.

Битум и вода для вспенивания подаются отдельными насосами, также управляемыми микропроцессором, обеспечивающим правильное соотношение компонентов. По окончании работы микропроцессор производит механическую очистку расширительных камер путем перемещения штока пневмоклапана сжатым воздухом.

Битумные коммуникации от места ввода до расширительных камер теплоизолированы и оборудованы восемью контурами электрических нагревательных элементов с датчиками температуры. Электропитание – от бортовой электростанции и генератора, имеющего привод от гидромотора.

Caterpillar предлагает семейство машин под общим названием «Смесительные машины для регенерации/стабилизации дорожного полотна».

В него входят две машины для регенерации полотна – RR-250B и RМ-350, и две – для укрепления (стабилизации) грунта – SS-250B и SМ-350. «Двести пятидесятые» модели базируются на одноосном тягаче мощностью 250 кВт, а «триста пятидесятые» – на тягаче мощностью 321 кВт. К шаровой опоре тягача крепится рама, опирающаяся сзади на два колеса. Между опорами на раме подвешен рабочий орган – в зависимости от назначения машины им может быть ротор с быстросменными резцами, конический режущий барабан с регенерационными резцами или держатель дробящего типа. Все они имеют механический привод и одинаковую рабочую ширину.

Ротор с быстросменными резцами, имеющий 58 режущих лопаток шириной 38 мм (по четыре в каждом сечении), предназначен для фрезерования грунтов на глубину до 381 мм при мощности двигателя 250 кВт и до 508 мм при мощности 321 кВт. Вращение – навстречу движению машины.

Модели SS-250В и RR-250В с таким ротором рекомендуется использовать для смешивания материала дорожной одежды с битумной эмульсией или другими вяжущими, вводимыми под ротор специальными системами. В этом случае вращение ротора – попутное (сверху вниз).

Ротор регенерационного типа имеет 190 цилиндрических резцов, установленных по винтовым линиям, и предназначен для вскрытия асфальтобетонной дорожной одежды на глубину до 381 мм при мощности двигателя 321 кВт. Вращение – встречное. Ротор устанавливается на моделях RМ-350 и SМ-350.
Ротор комбинированного типа имеет 108 держателей, в которые устанавливаются либо цилиндрические резцы для фрезерования асфальтобетонных покрытий, либо быстросъемные режущие лопатки для разработки грунта или смешивания материалов. Монтируется он на все модели машин. Вращение – встречное. При мощности двигателя 250 кВт глубина фрезерования – до 381 мм, при мощности 321 кВт она увеличивается до 457 мм.

Ротор с коническим режущим барабаном или с держателем дробящего типа имеет 188 резцов и рыхлит дорожную одежду на глубину до 330 мм. Направление вращения – навстречу движению. Этими типами роторов оборудуется модель RR-250В.

Для привода ротора все модели имеют трехступенчатую механическую коробку передач, обеспечивающую частоты вращения: для RR-250В и SS-250В – 123, 188 и 284 об/мин; для RМ 350 и SМ-350 – 115, 180 и 215 об/мин. Привод ротора защищен фрикционной муфтой, ограничивающей передаваемый крутящий момент. Для увеличения тягового усилия машины на всех передачах по заказу устанавливается привод на задние колеса. Он состоит из двух нерегулируемых гидромоторов мощностью 51 кВт, которые питаются от гидронасоса, установленного на привод хода.

Модели RR-250В и SS-250В оборудуются системами стабилизации нагрузки, уменьшающей или увеличивающей скорость движения и соответственно толщину срезаемого за оборот ротора слоя, а также системами контроля и управления глубиной резания. RМ-350 и SМ-350 оснащены микропроцессорным блоком собственного производства, контролирующим скорость, управляющим поворотом передних и задних колес, заглублением ротора, работой двигателя, сцепления и тормозной системы.

Он также выдает оператору информацию о температуре двигателя, давлении масла, уровне топлива в баке, зарядном напряжении, частоте вращения коленчатого вала. Девять светодиодов и индикатор отражают состояние различных систем машины, оповещают об ошибках, допущенных оператором в последовательности действий.

Машина оснащается датчиками скорости и системой подачи битумной эмульсии и воды, содержащей насос производительностью до 830 л/мин, предохранительный клапан на 689 кПа, расходомер, распределительную трубу с 16 соплами и шаровыми клапанами для индивидуального подключения каждого из них. Предлагается выбор из трех типов сопел: на общий расход до 193, 671 и 834 л/мин. Привод насоса от гидромотора с частотой вращения до 640 об/мин.

Дозированием вяжущих с учетом скорости машины управляет электронный блок, который принимает входные сигналы с датчиков скорости и расходомера, воспроизводит их значения и значение нормы розлива на экране, управляет производительностью насоса и дает световой предупреждающий сигнал в случае, когда скорость машины не соответствует подаче. При остановке работ подача через сопла автоматически перекрывается шаровыми клапанами, что исключает передозировку.

Система подачи воды включает в себя центробежный насос производительностью до 1 137 л/мин, расходомер и распределительную трубу с 16 соплами. Потребителю предлагается два типа сопел: на общий расход до 671 и 1 137 л/мин. Насос приводится во вращение шестеренным гидромотором с частотой вращения до 4 000 об/мин. Включение и выключение насоса, регулирование расхода воды осуществляется с пульта, отображающего количество поданной жидкости и ее мгновенный расход.

Компания «Сакаи» (Япония) выпускает самоходные машины для стабилизации дорожных покрытий двух моделей РМ170 и РМ200. которая имеет двигатель большей мощности и сдвоенную заднюю ось (над ней расположен двигатель). Модель РМ170 – двухосная, с передним расположением двигателя.

Машины имеют рабочий орган одинаковой ширины и обеспечивают глубину рыхления до 430 мм. Большая мощность РМ200 позволяет разрабатывать асфальтобетонное покрытие на глубину до 80 мм против 50 мм для РМ170. Кроме того, РМ200 имеет большее тяговое усилие и может преодолевать уклон до 18%. Обе машины оборудованы емкостями для воды и системами ее подачи к рабочему органу.

Фирмой «Ниигата» (Япония) на базе гусеничного трактора «Комацу» был создан ряд машин для стабилизации дорожных покрытий с навесным фрезерным барабаном шириной 2 000 мм и глубиной рыхления 600 и 400 мм.

«Комацу» (Япония) делает дорожные фрезы на гусеничном и колесном ходу, предназначенные для восстановления дорожного покрытия, с глубиной рыхления также до 600 и 400 мм.

Гусеничные фрезы – навесные, на базе серийных тракторов фирмы. Колесная машина – самоходная, со сдвоенной задней осью и рабочим органом в базе.

Фирма «Бомаг» (Германия) в 90-е годы на базе колесного трактора выпускала несколько машин с навесным рабочим органом: для восстановления – модели MРН 100R (14,8 т) и МРН 120R (19,8 т) и стабилизации дорожных одежд – модели МРН 100S (13 т) и МРН 120S (19 т). Машины имели гидромеханический привод хода и гидравлический привод рабочего органа.

МРН 100 имела следующие основные параметры: мощность двигателя 224 кВт, рабочую скорость до 1,1 м/с, транспортную – до 23 км/ч, ширину роторной фрезы 2 м и ее диаметр – 1 219 мм, глубину фрезерования – 368 мм. Также возможна установка роторов диаметром 1 542 и 1 956 мм, обеспечивающих глубину фрезерования до 434 мм. Частота вращения фрезы от 0 до 150 об/мин. На роторе устанавливалось 70 дисков, имеющих четыре лопасти с режущими элементами – лопатками с износостойкой наплавкой.

В настоящее время фирма выпускает универсальную машину МРН 121 для восстановления дорожных покрытий, представляющую собой одноосный тягач, шарнирно-сочлененный с рамой, опирающейся на ось задних колес. Рабочий орган располагается в базе машины. Он имеет гидростатический привод. В отличие от предшествующих моделей ротор снабжен цилиндрическими резцами.

МРН 121 управляется поворотом задних колес и изломом рамы. Кожух рабочего органа оборудован щитами, подъем которых позволяет изменять объем камеры перемешивания. На машине имеются системы подачи жидких материалов, и она может оснащаться системами автоматического управления технологическими операциями.

Фирма «Бителли» (Италия) выпускает модели ST 200 RS для восстановления дорожных покрытий и ST 200 для стабилизации. Машины базируются на одноосном колесном тягаче мощностью 265 кВт.

Рабочий орган подвешен к шарнирно-сочлененной с тягачом раме, опирающейся на задние колеса. На SТ 200 монтируется фреза (ширина 2 м, диаметр 1 350 мм), обеспечивающая глубину рыхления до 480 мм при частоте вращения 160 об/мин. Рабочий орган SТ200RS имеет диаметр 1 120 мм и глубину рыхления до 350 мм. Масса машин составляет 16 – 17 т, рабочая скорость до 50 м/мин, транспортная – до 11 км/ч.

Более универсальными и экономически выгодными являются машины с одним рабочим органом фрезерно-роторного типа на базе одноосных тягачей или спецмашин, оснащенных системами автоматического управления рабочими операциями.