ТЕМА 3. ЗЕМЛЕРИЙНО-ТРАНСПОРТНІ Й ЗЕМЛЕРИЙНІ МАШИНИ

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Землерийно-транспортні машини

Землерийно-транспортні машини призначаються для відокремлювання від масиву, захоплювання і транспортування грунту. Особливість їхнього робочого процесу полягає в тому, що копання грунту відбувається за рахунок тягового зусилля, створюваного двигуном машини. Тому ці машини мають розвинену ходову частину з потужним двигуном. Застосування цих машин обмежується дальністю переміщення грунту.

Скрепери з гусеничними тягачами доцільно використовувати при дальності переміщення грунту до 300 м, з колісними тягачами -до 3...5 км.

Бульдозери ефективні в разі транспортування грунту на відстань до 100 м. Робочий процес бульдозерів енергоємніший порівняно з розробкою грунту скреперами. Крім того, частина грунту під час роботи бульдозера губиться, й ці втрати пропорційні дальності транспортування. В разі використання скреперів таких втрат практично немає, оскільки ківш зачиняється заслінкою.

Дальність переміщення грунту грейдерами-елеваторами обмежується довжиною конвеєра.

Дальність раціонального переміщення грунту автогрейдерами, як правило, становить кілька метрів, іноді - кілька десятків метрів.

Вартість розробки 1 м3 грунту землерийно-транспортними машинами у відповідних технологічних умовах нижча за вартість розробки одноківшевими екскаваторами в комплекті з автотранспортом. Однак землерийно-транспортні машини порівняно з одноківшевими екскаваторами менш універсальні й мало­придатні для роботи в грунтах з твердими включеннями, а також на болотистих грунтах.

Скрепери не рекомендується застосовувати на в'язких і липких грунтах. Грейдери-елеватори не доцільні в умовах пересіченої місцевості.

Продуктивність грейдерів-елеваторів істотно зменшується в разі розробки сипких грунтів.

Землерийно-транспортні машини застосовуються переважно в дорожньому, гідротехнічному, аеродромному будівництві для виконання основних земляних робіт, а також для деяких підготовчих робіт. Бульдозери, завдяки їхній універсальності, використовуютьдля всіх видів будівництва.

Бульдозер - це землерийно-транспортна машина, призначена для пошарового зрізання, транспортування і планування ґрунту. Ґрунт зрізується ножем, накопичується перед відвалом і переміщується під час руху трактора.


За способом закріплення відвалу бульдозери поділяються на неповоротні (табл. 3.1) й поворотні. У неповоротних бульдозерах, на відміну від поворотних, відвал установлений перпендикулярно до поздовжньої осі трактора й не може змінювати цього положення. Неповоротні бульдозери пе­реміщують грунт тільки в напрямі свого пересування, а поворотні -при косокутному встановленні - і впоперек напряму руху. Отже, бульдозер більш універсальний.

За типом ходового обладнання бульдозери поділяються на колісні (табл. 3.2) й гусеничні (див. табл. 3.1). Колісні бульдозери мають великі транспортні швидкості й можуть переміщуватися по дорогах з твердим покриттям. Проте колісний рушій забезпечує менше зчеплення з грунтом порівняно з гусеничними.

Механізм керування може бути канатним і гідравлічним. У разі гідравлічного керування робочий орган заглиблюється у грунт примусово, що дає змогу застосовувати бульдозери в міцніших ґрунтах.


За номінальним тяговим зусиллям бульдозери поділяються на легкі (25...35 кН), середні (100...200 кН), важкі (200...300 кН) й надважкі (понад 300

Експлуатаційну продуктивність бульдозера з неповоротним     відвалом
визначають за формулою

де qm.в. - об'єм тіла волочіння перед відвалом; kn - коефіцієнт "нахилу (в разі

роботи на підйомах до 15 % kn = 1...0,4, в разі роботи на схилі  до 15 %

kn = 1 ...2,25); ke - коефіцієнт, що враховує втрати ґрунту (ke = 0,7...0,9);
kp - коефіцієнт розпушення грунту; t4 - тривалість робочого циклу.

Під час різання і нагромаджування ґрунту номінальне тягове зусилля бульдозера

Тб = ЧОП + №пер ,

де RpKOn - опір ґрунту копанню; Жпер - опір пересуванню бульдозера.

До робочого обладнання бульдозера з неповоротним відвалом (рис. 3.1) належать відвал, гідроциліндр і штовхальна рама, яку за допомогою шарнірів закріплено на рамі ходового візка трактора.

Для підвищення продуктивності бульдозерів і розширення можливостей їх використання застосовують відвали різноманітних конструкцій (рис. 3.2) і додаткове обладнання.

Скрепер - землерийно-транспортна машина для відокремлення від масиву, захоплювання, транспортування ґрунту й укладання його шарами -становить самохідний або причіпний візок з ковшем (табл. 3.3).

Робочий орган скрепера - ківш, відкритий спереду й згори, -заглиблюється в масив під дією тягового й напірного зусиль. Після заповнення ґрунтом ківш зачиняється заслінкою і переводиться в транспортний стан. Після переміщення до місця укладання грунту ківш розвантажується.

Скрепери класифікують за такими ознаками:

за місткістю ковша - з малою (до 5 м ), середньою (5...15 м ) та великою (понад 15 м ) місткістю;

за способом передавання тягового з у с и л л я - причіпні, напівпричіпні, самохідні;

•за способом завантаження ковша - з вільним і примусовим завантаженням;

•           за способом розвантаження ковша - з вільним (самоскидним), примусовим, напівпримусовим і щілинним розвантаженням;

за видом трансмісії - з гідравлічною, канатною та електромеханічною трансмісією;

за приводом ходового обладнання (для самохідних скреперів) - одно- й багатодвигунні, дизельні й дизель-електричні.

 

(гідравлічна система керування)


Експлуатаційну продуктивність скрепера визначають за формулою

П = 360qk н

1 е       k t '

k р Іц

де q - місткість ковща; kH - коефіцієнт наповнення ковша; ke - коефіцієнт

використання скрепера в часі; Тзм - тривалість зміни; kp - коефіцієнт

розпушення грунту; t4 - тривалість робочого циклу скрепера (складається з

часу копання, переміщення скрепера з грунтом, розвантаження, переміщення з порожнім ковшем, перемикання передач, поворотів і часу підходу тягача). Тягове зусилля скрепера в режимі копання ґрунту

Тск = [°ск.г ± КМкоп № + 1) + КРкоп ,

де Оскг - загальна вага скрепера з ґрунтом; RNKm - нормальна складова опору грунту копанню; f - коефіцієнт опору коліс коченню; i - нахил поверхні грунту; Яркоп - дотична складова опору ґрунту копанню.

Напівпричіпний скрепер (рис. 3.3, а) складається з ковша, який в передній частині має заслінку. Ківш за допомогою передньої навіски прикріплений до базового тягача, задня частина ковша обпирається на колеса.

Механізми керування ковшем працюють від гідросистеми.

У причіпного скрепера (рис. 3.3, б) ківш закріплено на рамі. В транспортному режимі ківш зачинений заслінкою, яка керується важелем. Рама через дишель обпирається на передні колеса, що через тягу приєднані до базової машини.

Скрепери можуть використовуватися для виконання підготовчих робіт -видалення рослинного покриву, а також для ущільнювання грунту. В цьому разі між задніми колесами встановлюють два допоміжних колеса.

Автогрейдер - це землерийно-транспортна машина з ножовим робочим органом для профілювальних і точних планувальних земляних робіт.

Різні за конструкцією й параметрами автогрейдери (табл. 3.4, рис. 3.4) оснащені однаковими за формою і принципом дії робочими органами у вигляді вузького й криволінійного в поперечному перерізі відвалу, прикріпленого до поворотного круга, який установлєний на тяговій рамі. Остання за допомогою універсального шарніра й гідроциліндра приєднана до основної рами, яка передньою частиною обпирається на колеса, а задньою з'єднана з тягачем. Додатково автогрейдер оснащується кількома розпушувальними зуб'ями для руйнування міцних ґрунтів. За допомогою механізмів керування й монтажних перестановок можна змінювати положення відвалу в просторі.

Робочий процес автогрейдера полягає в поперечному щодо напряму його руху переміщенні грунту. Якщо відвал піднятий над поверхнею масиву одним боком, то ґрунт під відвалом укладається клиноподібним шаром.


Автогрейдери можуть також використовуватися для розподіляння по поверхні сипких матеріалів і їх перемішування.

Автогрейдери поділяються на легкі, середні й важкі з потужністю двигунів до 70, від 70 до 100 і понад 100 кВт відповідно.

Тягові можливості автогрейдерів залежать від кількості ведучих осей, потужності двигуна й маси машини. Кількість осей характеризується колісною формулою АхБхВ, в якій А - кількість осей з керованими колесами, Б ­

кількість осей з ведучими колесами, В - загальна кількість осей.

Найпоширеніші автогрейдери з колісними формулами 1x2x3 та 1x3x3.

Експлуатаційна продуктивність автогрейдера в разі профілювальних

робіт визначається за формулою

П = 60квТзм L 1 е  т '

де Тзм - тривалість зміни; кв - коефіцієнт використання машин у часі; L -довжина ділянки, що споруджується; Т - час, необхідний для спорудження ділянки завдовжки L.

Тягове зусилля автогрейдера Тгр має бути більшим за сумарний опір його переміщенню й забезпечуватися, крім того, силою зчеплення Тзч рушія з поверхнею ґрунтового масиву:

&грзч - зчіпна сила ваги (сила ваги, що припадає на ведучі колеса); Р^коп -

частина вертикальної складової опору грунту копанню, що діє на ведучі колеса; j - коефіцієнт зчеплення коліс з поверхнею грунту.

Грейдер-елеватор (табл. 3.5) - землерийно-транспортна машина для різання грунту шарами з плужним робочим органом і транспортувальним пристроєм безперервної дії.

Ґрунт, що зрізується робочим органом, передається на конвеєр чи метальник і далі вкладається у вал чи шар паралельно напряму переміщення машини. Ґрунт може відсипатися й у транспортні засоби, які рухаються поряд з грейдером-елеватором.

Грейдери-елеватори застосовують для зведення лінійних споруд - насипів і виїмок у дорожньому, іригаційному й гідротехнічному будівництві.




За типом робочого органа розрізняють грейдери-елеватори з дисковими, прямими й криволінійними ножами (два останні ще називаються стругами).

За типом ходової частини грейдери-елеватори поділяються на причіпні й напівпричіпні до тракторів, навісні на базі автогрейдерів і самохідні на базі одновісних тягачів.

Землерийні машини

Одноковшевий екскаватор - це землерийна машина для розробки, навантажування й укладання грунту.

Навантажування грунту може здійснюватися в транспортні машини та в спеціальні пристрої (візки для перевезення грунту, на конвеєри, в бункери тощо), вкладання - у відвал або земляну споруду.

Основне робоче обладнання - пряма лопата, зворотна лопата, драглайн.

За призначенням одноковшеві екскаватори поділяються на будівельні, універсальні, кар 'єрні, розкривні й спеціальні.

Одноковшові екскаватори класифікуються також за конструктивними ознаками. За типом ходової частини розрізняють екскаватори гусеничні, пневмоколісні, крокуючі, рейкові, крокуючо-рейкові, плавучі; за силовою частиною привода - одно- й багатодвигунні, електричні, з двигуном внутрішнього згоряння, дизель-електричні; за типом трансмісії - з механічною, гідравлічною та електричною трансмісією; за системою керування - з гідравлічним, пневматичним та електричним керуванням.

Робоче обладнання буває з гнучкою підвіскою (канатне); жорсткою підвіскою й телескопічне.

Експлуатаційна продуктивність одноковшового екскаватора

коефіцієнт використання екскаватора в часі; Тзм - тривалість зміни; кр -

коефіцієнт розпушення грунту; t4 - тривалість робочого циклу екскаватора.

Одноківшові екскаватори мають систему індексації, яка складається з літерно-цифрових позначень (рис. 3.5). Наприклад, індекс ЕО-3322АТ означає: екскаватор одноковшовий універсальний, 3-ї розмірної групи, на пневмоколісному ходу, з жорсткою підвіскою робочого обладнання, друга модель, яка пройшла першу модернізацію, тропічне виконання; індекс ЗО­

5113БХЛ: екскаватор одноківшевий універсальний, 5-ї розмірної групи, на гусеничному ходу, з канатною підвіскою робочого обладнання, третя модель, яка пройшла другу модернізацію, північне виконання.

Одноковшовий екскаватор «пряма лопата» (рис. 3.6, а, б) застосовується для розробки грунту вище за рівень стоянки. Його можна використовувати також для розробки грунту на невелику глибину нижче за рівень стоянки.

До основних робочих розмірів екскаватора з прямою лопатою належать (рис. 3.6, в): максимальна висота копання Н; максимальна глибина копання Е; максимальна висота розвантаження С; радіус розвантаження R на максимальній висоті; мінімальний Rmin та максимальний Rmax радіуси копання на рівні стоянки; довжини стріли й рукояті; кут нахилу стріли g максимальний радіус різання Ср. Положення І екскаватора відповідає початку копання, ІІ -плануванню, ІІІ - копанню нижче за рівень стоянки; IV - розвантаженню ковша в транспорт, V - найбільшій висоті копання.

Канатні екскаватори «пряма лопата» поділяються на безнапірні та з висувною рукояттю. В безнапірних екскаваторах робочий рух відбувається за одночасного повертання стріли за допомогою каната 2 й повертання рукояті відносно стріли в шарнірі за допомогою каната 3 (рис. 3.7, а). В екскаваторах із висувною рукояттю копання грунту відбувається за одночасного повертання й висування рукояті відносно стріли в результаті дії підйомного й напірного механізмів.

Напірні механізми за способом надання рукояті поступального руху бувають незалежні, залежні та комбіновані. В разі незалежного напірного механізму (рис. 3.7, б) рукоять висувається і втягується незалежно від підйомного руху. При залежному напірному механізмі (рис. 3.7, в) поступальний рух рукояті передається тільки водночас із її підніманням. Це забезпечується тим, що напірний барабан з'єднаний із підйомним барабаном за допомогою підйомного каната. У комбінованому напірному механізмі (рис. 3.7, г) зусилля напору створюються частково за допомогою двигуна, як у разі


незалежної напірної системи, й частково натяганням підйомного каната, як у разі залежної.



Останнім часом найбільше застосовуються одноковшові екскаватори з жорсткою підвіскою робочого органа (гідравлічні), які порівняно з канатними мають вищу надійність, забезпечують більші зусилля на робочому органі, зручніші в керуванні й регулюванні (табл. 3.6). Крім того, їх можна оснащувати також різним змінним обладнанням як для земляних робіт, так і для інших (рис. 3.8, 3.9).

Це змінне навісне обладнання на екскаватор 30-2621 встановлюється або замість ковша, або замість робочого обладнання. До нього належать:

віброущільнювач (рис. 3.8, а), що забезпечує глибину ущільнювання незв'язних грунтів до 0,6 м; монтажна вишка (рис. 3.8, б); роторні розпушувачі грунту (рис. 3.8, в, д) продуктивністю 180...250 м /год; бур (рис. 3.8, г) для копання ям завглибшки до 3 м під стовпи діаметром 0,3...0,85 м; траншеєкопач безперервної дії (рис. 3.9) із продуктивністю в грунтах  груп до 350 м3/год.

У Дніпропетровському інженерно-будівельному інституті розроблено змінне навісне обладнання, до якого входять: розсувний ківш (рис. 3.10, а), що може, крім копання, захоплювати окремі шматки грунту, бетонні уламки тощо; ковші різного призначення (рис. 3.10, б-д); бульдозерний відвал (рис. 3.10, е); розпушувач (рис. 3.10, є); захват для різних вантажів (рис. 3.10, ж); ножиці для різання арматури (рис. 3.10, з).

У КІБІ створено універсальний перехідний модуль (рис. 3.11), який установлюється на рукояті екскаватора й слугує для приєднання різноманітного змінного обладнання (рис. 3.12).

Одноковшові навантажувачі призначаються для виконання різноманітних завантажувальних операцій із сипкими, кусковими й штучними вантажами, а також для деяких допоміжних робіт.

Універсальні одноковшові навантажувачі на пневмоколісному й гусеничному ходу (рис. 3.13, а, в, г) призначаються для навантажування й розвантажування сипких і дрібнокускових матеріалів, а також можуть використовуватися для розробки піщаних і гравійних грунтів, планування, монтажних і такелажних робіт.

Грейферний навантажувач (рис. 3.13, б) пристосований для роботи із сипкими матеріалами.


є          ж з

Багатоківшеві навантажувачі (рис. 3.14, а) призначаються для навантажування нерудних матеріалів у транспортні засоби. За допомогою спеціального щелепного навантажувача (рис. 3.14, в) можна завантажувати в транспортні засоби окремі камені, стовбури дерев, а снігонавантажувачем (рис. 3.14, б) - сніг та лід. Автонавантажувач (рис. 3.14, г) призначений для робіт із різними штучними матеріалами та контейнерами.

Багатоківшевий екскаватор - це землерийна машина з робочим органом у вигляді ківшевого ланцюга чи ківшевого колеса, призначена для відокремлення грунту від масиву, його захоплення й транспортування.


Головна особливість цих машин полягає в безперервності робочого процесу, який відбувається за одночасного переміщення базової машини й робочого органа.


У будівництві багатоковшові екскаватори застосовують для утворення траншей і щілин під трубопроводи та лінії зв'язку, а також для виконання гідротехнічних і меліоративних робіт.

Переваги багатоковшових екскаваторів над одноковшовими полягають у їхній вищій продуктивності й меншій вартості виконання робіт. Однак багатоківшеві екскаватори поступаються одноковшовим у роботах на важких грунтах, особливо з включеннями каменів.

У будівництві найчастіше використовують ланцюгові й роторні траншеєкопачі.

Ланцюговий багатоковшовий траншеєкопач (рис. 3.15, табл. 3.7) має робочий орган у вигляді ківшевого ланцюга, що рухається у вертикальній площині, яка може збігатися з напрямом руху всієї машини або дещо відхилятися від нього. Ґрунт відокремлюється від масиву, потім піднімається в зону розвантаження біля верхнього кінця ківшевого ланцюга й за допомогою стрічкового конвеєра розміщується уздовж траншеї. Для копання вузьких траншей на ланцюзі замість ковшів установлюють плуги або скребки. Для прорізування щілин у замерзлих і напівскельних грунтах робочий орган має один чи два паралельних ланцюги із зуб'ями (бари).



Продуктивність ланцюгового траншеєкопача можна визначити так:

П = ВНисек,

де В і Н - відповідно ширина й глибина траншеї; исек - швидкість руху екскаватора або так:

де - - геометрична місткість ковша; ак - крок ковшів; кн - коефіцієнт наповнення ковша; kpр - коефіцієнт розпушення грунту; і)л - швидкість руху

ковшового ланцюга.

Роторний траншейний екскаватор (рис. 3.16, табл. 3.8) має робочий орган у вигляді роторного колеса з ковшами, що обертається в площині, яка збігається з напрямом робочого пересування всієї машини чи дещо відхиляється від неї. Роторне колесо за допомогою підйомного механізму з'єднане з тягачем. Для транспортування грунту передбачено стрічковий конвеєр. Дно траншеї підрівнюється за допомогою зачисного обладнання. Ґрунт відокремлюється від масиву й захоплюється ковшами, потім піднімається в зону розвантаження - у верхню частину ротора й укладається у відвал стріч­ковим конвеєром або метальником.

2 - ланцюг; 3 - ковші; 4 - рама         4 - ковші; 5 - зачисне обладнання

Для утворення вузьких траншей та щілин у замерзлих ґрунтах замість ковшового ротора застосовують фрезерний. Для копання траншей і каналів із відкосами екскаватор оснащується додатковими шнеками - фрезами й профілювальними ножами або двома похилими роторами.


де q - місткість ковша; кн - коефіцієнт наповнення ковша; kp - коефіцієнт розпушення ґрунту; сор - кутова швидкість ротора; пк - кількість ковшів на роторі.


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я