3.2. Расчет забоя одноковшового экскаватора «обратная лопата»
Расстояние от передней опоры экскаватора до бровки откоса lmin (ширина бермы безопасности) должно исключать опасность обрушения откоса, сползания или опрокидывание в разрабатываемую выемку. Ширина бермы безопасности определяется размерами призмы обрушения и является минимальным расстоянием для установки или движения транспортных, землеройных, грузоподъемных и других машин, укладки кавальера от бровки откоса. При глубине выемки на сухих грунтах до 7 м можно принять:
,
(23)
а на увлажненных это расстояние (рис. 8):
(23а)
где mв=1,35 – заложение откоса на увлажненном грунте.
а)
б)
Рис. 8. Продольный разрез забоя экскаватора «обратная лопата:
а – схема для расчета забоя; б – определение расстояния от передней опоры до бровки откоса на увлажненных грунтах
Расстояние от оси вращения поворотной платформы до бровки откоса Rст должно быть не меньше, чем:
(24)
где lo – расстояние от оси вращения до передней опоры экскаватора.
У гусеничных машин
у
колесных машин
,
где Б – продольная база машины.
Тогда наименьший
радиус копания по дну проходки
:
(25)
Так как технические характеристики экскаваторов в реальных условиях полностью не реализуются, рабочий радиус копания принимается:
(26)
Наибольший радиус копания на глубине H определяется из треугольника nop:
(27)
при этом из Δn1op1:
(28)
Для производительной работы экскаватора шаг его перемещения в забое Lп должен быть не менее рекомендованного (Приложение 2):
(29)
Радиус выгрузки
в транспортное средство
(рис. 9а):
(30)
(31)
где
– необходимая
высота выгрузки; hТ
– высота
транспортного средства;
-
длина ковша; q
– вместимость ковша;
– запас
высоты режущей кромки (зубьев) ковша
над призмой грунта в транспорте.
(31а)
где
- превышение призмы грунта в транспортном
средстве над его бортом,
;
- запас высоты
режущей кромки ковша над призмой грунта;
для гидравлических экскаваторов
,;
для механических
.
Расстояние между кузовом экскаватора и транспортным средством должно быть не менее 1м. (рис. 9а).
а)
б)
Рис. 9: поперечный разрез экскаватора «обратная лопата»:
а – работа в транспорт; б – работа навымет.
При работе
экскаватора навымет необходимые радиус
и высота выгрузки (рис. 9б) зависят от
расположения и размеров кавальера и
его формы.
Для кавальера треугольного сечения:
(32)
а для трапецеидального:
(33)
(33)
где hН – запас высоты выгрузки над кавальером:
для механического
экскаватора
для экскаватора
с гидроприводом
План забоя ( рис.
10) позволяет определить возможное
расположение и наибольшую длину кавальера
и расстояние от торцевой бровки до
ближайшего препятствия, а также наиболее
целесообразную ширину последующих
проходок при известных
и
.
Ширина берм Вб и Вб' зависят от вида грунта и его влажности (см.формулы 23 и 23а).
Угол поворота экскаватора в забое 2γо и положение его первой стоянки в начале работ определяется планом забоя (см. рис. 10).
Для более производительной работы углы поворота на разгрузку γт и γн должны быть выбраны наименьшими из возможных, что достигается расположением экскаватора относительно кавальера и транспортного средства. При этом трасса его перемещения не обязательно должна совпадать с осью траншеи.
Углы поворота γ нормируются (Приложение 2), поэтому при разгрузке на одну сторону он не должен в среднем превышать 135°, а на две стороны - 270°. Если угол поворота в забое 2 γо меньше 55°, то значит, выбран слишком большой экскаватор, в связи с чем возрастает стоимость работ. Из экономических соображений целесообразно принимать 2 γо в пределах:
(34)
На основании вышеизложенного при разработке котлована ширина первой проходки по дну ап, обеспечивающая въезд в него, принимается равной 4 м или 7 м, аз с одной стороны (рис. 11):
,
(35)
но должна быть в пределах:
- при разгрузке на одну сторону:
;
(36)
- при разгрузке на две стороны:
;
(37)
Рис. 10. План забоя экскаватора с рабочим оборудованием
«обратная лопата»
Рис. 11. Схема проходок экскаватора при разработке котлована