Контрольные вопросы

1. Какие типы трамбовочных машин Вам известны ?

2. На основе каких характеристик разрушаемой среды выбирается режим работы трамбовочных машин?

3. Как оценить качество уплотняемого грунта и эффективность использования трамбовочных машин в сравнении с другими?

4. Какими параметрами оценивается рабочий процесс трамбовочных машин?

Рекомендуемая литература

1. Строительные машины: Учебник для студ. ВУЗов/Под ред. Д.П.Волкова— М.: Высшая школа, 2010,-стр. 218 -229,

2.Алексеева Т.В., Артемьев К.А. и др. Машины для земляных работ. Изд. 3-е, перераб. и дополн. — М.: Машиностроение, 2005.

3.«Строительные машины. Справочник ». Том 1. «Машины для строительства промышленных, гражданских сооружений и дорог». 5-е изд. перераб. под общей ред. Э.Н.Кузина. М.: Машиностроение, 2007. с. 185-194.

4.Земляные работы: Справочник строителя / Под ред. А.К. Рейша 3-е изд. перераб. и доп., — М.: Стройиздат, 2007. 320с.

Одноковшовые - экскаваторы

Лабораторная работа № 9 «Выбор рационального типа одноковшового гидравлического экскаватора»

Одноковшовый экскаватор – универсальная землеройная машина с рабочим органом в виде ковша, предназначенная для разработки грунтов и перемещения их на определенные расстояния в транспортные средства или отвал.

Одноковшовые экскаваторы относят к числу наиболее распространенных машин: их широко применяют в гражданском, гидротехническом и транспортном строительстве, В рабочем цикле одноковшовых экскаваторов за наполнением ковша следует подъем его и перемещение к месту разгрузки, разгрузка ковша, возврат порожнего ковша к месту забоя, опускание его в исходное положение для следующего цикла. После выполнения нескольких рабочих циклов экскаватор перемещается для копания следующих объемов грунта. Он должен перемещаться также на ее расстояние при смене объектов работ.

Экскаваторы по назначению и мощности можно разделить на несколько групп: это машины цикличного (периодического действия), они бывают одноковшовые. Если же экскаватор может производить все операции одновременно, то его относят к машинам непрерывного действия, они бывают фрезерные, скребковые, многоковшовые.

Много- и одноковшовые экскаваторы могут быть плавучие и сухопутные (с гусеничным, пневмоколесным, рельсовым и шагающим ходовым устройством). В движение механизмы экскаватора приводит двигатель, который может быть электрическим, карбюраторным, дизельным. Выбор двигателя будет зависеть от условий эксплуатации машины. Привод в экскаваторе может быть одно- и многомоторный, а также приводы подразделяют на: гидравлические, механические, гидромеханические, электрические, смешанные.

Одноковшовые экскаваторы бывают строительно-универсальные с емкостью ковша до 3 м³, их используют для земляных работ. У карьерных экскаваторов емкость ковша 2-8 м³ и более, они применяются при разработке угольных и рудных месторождений. И еще одна категория – вскрышные экскаваторы с ковшами более 6 м³, используемые для вскрыши, т.е. для разработки верхних слоев пород. Также одноковшовые экскаваторы применяют с различным дополнительным оборудованием. Это может быть лопата (обратная или прямая), драглайн, крановая стрела с грейфером или крюковой подвеской, копрами для забивания свай и т.п.

Одноковшовый универсальный экскаватор используют для выемки и перемещения грунта и прочих материалов, погрузочных сваебойных и иных работ с помощью навесного оборудования. Высокая проходимость и хорошая устойчивость обеспечиваются за счет гусеничного ходового оборудования.  От того, на какой угол способно поворачиваться в горизонтальной плоскости ходовое оборудование, экскаватор будет полноповоротным (360°) и неполноповоротным. Согласно действующего в РФ стандарта серийно выпускаемые гидравлические экскаваторы 2-7 размерных групп должны иметь не менее 20 видов сменного навесного оборудования (прямая и обратная лопата; грейфер; драглайн; струг; копер; грузовой крюк; отвал бульдозера, гидромолот и др.). Это расширяет технологические возможности экскаватора, обеспечивая его универсальность, что важно для оптимизации состава парка строительной техники в организациях.

Цель работы: ознакомиться с методикой расчета выбора рационального типа гидравлического одноковшового экскаватора.

Содержание: определить емкость ковша гидравлического экскаватора и длительность его рабочего цикла с последующим сравнением полученных данных с характеристиками существующих типоразмеров машин; определить усилие копания; определить производительность машины и исследовать влияние условий работы на эффективность применения экскаваторов разных типажей..

Методическая последовательность проведения расчета заключается в следующем:

1. В соответствии с вариантом задания по справочникам (указанным в списке используемой литературы) найти требуемые для расчета параметры рабочего оборудования гидравлического одноковшового экскаватора .

2. Получить у преподавателя задание и наименование программного обеспечения для выполнения расчета гидравлического одноковшового экскаватора.

3.Подготовить ЭВМ для выполнения расчетов и ввести: дату, фамилию, имя, отчество, группу.\

4.Далее вводить данные для расчета в диалоговом режиме, используя подсказки базы данных программы.

5.Выполнить расчеты в соответствии с заданием на исследование влияния условий работы на производительность используемой машины и влияния типажа .

6. Снять с принтера распечатку расчета.

7. Построить графики и дать краткий анализ проведенного исследования по установлению влияния условий производства работ на производительность гидравлического одноковшового экскаватора грунта. Установит влияние типажа гидравлического одноковшового экскаватора на производительность. Написать заключение по расчету, указать марку рационального типажа гидравлического одноковшового экскаватора. Подготовить заключение.

Методика расчета

1. Ориентировочная вместимость ковша, м³

, где

П_эк - производительность экскаватора, м³/ч;

t_ц - время рабочего цикла экскаватора;

К_вр- коэффициент использования экскаватора во времени;

К_разр - коэффициент разрыхления грунта;

K_нап - коэффициент наполнения ковша.

По полученному значению q_op выбрать тип конкретной машины и выписать вместимость ее ковша.

Рис.9.1. Принципиальные схемы устройства ковша одноковшового гидравлического экскаватора

Рис.9.2. Схемы зоны разрушения грунта (в,г) ковшом гидравлического экскаватора (согласно теории Ю.А.Ветрова)

9.1. Варианты индивидуальных заданий
№ п/п	Грунт	Схема работы	tц, с	Пэ, м3/ч	Кразр	Кнап	Квр
1 2 3 4	Влажный песок mсв=0,05 Мпа	а, в	15 16 17 18	40 50 70 80	1,39 1,39 1,39 1,32	0,9 0,9 0,9 0,9	0,7 0,7 0,7 0,8
5 6 7 8 9 10 11 12	Плотная глина mсв=0,3 Мпа	б, г	19 20 21 22 23 24 25 26	95 100 110 120 130 140 160 180	1,2 1,2 1,23 1,23 1,23 1,24 1,24 1,24	0,8 0,8 0,8 0,8 0,9 0,9 0,9 0,9	0,8 0,8 0,6 0,6 0,6 0,9 0,9 0,9
13 14 15 16 17	Супесь mсв=0,1 Мпа	а, г	27 28 29 30 31	200 220 250 280 300	1,2 1,22 1,22 122 1,32	1 1 1 1 1,1	0,6 0,6 0,6 0,8 0,8
18 19 20 21 22 23 24 25	Глина mсв=0,2 МПа	б, в	32 33 34 35 36 37 38 40	320 340 360 380 400 410 420 440	1,3 1,25 1,25 1,26 1,26 1,27 1,28 1,3	1,1 1,1 0,9 0,9 0,9 0,9 1 1	0,8 0,9 0,9 0,9 0,6 0,6 0,6 0,6
26 27 28 20 30	Влажный песок mсв=0,06 Мпа	а, в	35 40 41 42 43	280 300 320 360 400	1,25 1,39 1,39 1,32 1,3	0,8 0,9 0,8 0,9 1	0,7 0,6 0,8 0,8 0,9
31 32 33 34	Супесь mсв=0,2 Мпа	б, г	28 29 30 31	150 180 200 220	1,2 1,22 1,22 1,32	0,9 0,8 0,8 0,9	0,7 0,8 0,6 0,9

Примечание: m_св -удельная сила для разрушения грунта.

Таблица 9.2. Параметры одноковшовых экскаваторов

Показатель	30-3322А	30-5015А	30-4123	30-4321	30-5122
Мощность двигателя Nдв, л.с.	75	75	80	80 (130)	170
Тип ходового оборудования	гусени чный	гусени чный	гусени чный	пневм околе сный	гусени чный
Скорость передвижения, Vд, км/ч	ДО 22	1,87-2,51	2,8	До 19,5	ДО 2,9
Вместимость ковша q, м3	0,5	0,5	0,65	0,65	2,25
Ширина ковша B, м	0,9	0,9	1,2	1,2	1,4
Масса экскаватора, Мэ, т	14,8	11,5	17,8	17,8	36,4
Усилие на зубьях Рз, кН	91	62,2	115	115	188
Продолжительность рабочего цикла, tц, с	18	16	16	16	24
Наибольшая глубина забоя (для котлована), Нв, м	4,3	4,3	2,5	4,3
Наибольшая высота загрузки Нв, м	5,2	3,9	5,9	6,2	5,5

2. Уточненная продолжительность цикла

Определить для значения q конкретной машины при заданных К_разр, К_нап, К_вр.

3. По полученным данным вторично выбрать вместимость ковша экскаватора

,

где для экскаватора с рабочим оборудованием обратная лопата длина копания Н принимается равной наибольшей глубины забоя Н_к.

4. Толщина срезаемой стружки грунта

, где

В - ширина режущей части ковша.

5. Площади лобовых частей поперечного, сечения среза

F_св= b*h*n, где

b= 6..8 см - ширина зуба;

h - глубина резания, см;

n=3…4 см - количество зубьев на режущей части ковша.

6. Площади боковых частей поперечного сечения среза

F_бok = F - F_св .

7. Суммарная длина линий бокового среза грунта, см

L_бок.ср = 2h * (1 - К_бок) * n

где К_бок=0,8 - коэффициент глубины расширяющейся части прорези.

8. Среднемаксимальная касательная составляющая силы резания острыми зубьями, Н:

Р = m_св*(у * F_св + n_бок * F_6ok + n_бок.ср * L_бок.ср), где

m_св - удельная сила для разрушения грунта перед лобовой гранью зуба при угле резания 45 градусов, МПа:

у=1 - коэффициент, учитывающий влияние угла резания:

n_бок=0-4 - коэффициент, характеризующий отношение удельных сил

резания в боковой и лобовой частях прорези;

n_бок.ср=6. 5 - коэффициент, характеризующий отношение удельных сил резания боковыми ребрами ножа и в лобовой части прорези для

условий упражнения.

9. Среднемаксимальная нормальная составляющая силы резания острыми зубьями, Н:

N = Р * ctg(δ + m), где

δ = 360 градусов угол резания;

m = 18..20 градусов угол трения грунта по стали.

10. Для затупленных рабочих органов возникает дополнительная сила сопротивления грунта, II:

Р_пл.изн = m_св * Fпл.изн * h * L_пл.изн * n * 100 , где

Fпл.изн - коэффициент, учитывающий затупление рабочих органов и зависящий от ширины площадки износа а=0,5b и толщины среза h). (табл.9.3).

Таблица 9.3. Параметры площадки износа режущих элементов ковша экскаватора F и рекомендуемая толщина среза h

h	2	5	10	20
Fпл.изн.	0,35b	0,18b	0,11b	0,065b I I

L _пл.изн= b - длина изношенной режущей кромки зуба ковша.

11. Средняя касательная составляющая силы резания, Н

Р_ср = Р* К_э + Р_пл.изн.,

где К_э=0. 8 - коэффициент энергоемкости процесса резания.

12. Средняя нормальная составляющая силы резания, Н:

N_cp = N * К_э - Р_пл.изн. * ctg(δ₁ + m)

где δ₁=0.17 - угол между траекторией резания и площадкой износа, рад.

13. Средняя удельная касательная силы резания, МПа:

14. Коэффициент удельной силы резания

, где

Р_коп.о - удельная сила копания для условного грунта с нулевым сопротивлением резанию, МПа;

К₁- безразмерный коэффициент.

С достаточной точностью для практических расчетов для экскаваторов Р_коп.о=0,025МПа, К₁=0,08.

15. Касательная составляющая силы копания, Н:

16. Нормальная составляющая силы копания, Н:

N_кon=N_cp+(P_кon-P_cp) * у, где ,

у = 0,58 - коэффициент, характеризующий соотношение составляющих полной силы копания грунта.