МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
БЕЛОРУССКО-РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
МАШИНЫ ДЛЯ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ
Учебное пособие
Е.И.Чижик
Могилев 2005
Е.И.Чижик
МАШИНЫ ДЛЯ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ
Могилев 2005
СОДЕРЖАНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ. 5
1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МАШИНАХ ДЛЯ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ. 6
1.1 Основные виды земляных работ в строительстве. 6
1.2 Классификация машин для земляных работ. 7
1.3 Краткая историческая справка. 8
1.4. Система показателей для оценки качества и технико-экономической эффективности МЗР. 9
1.5. Основные направления развития машин для земляных работ. 13
2 ГРУНТЫ КАК ОБЪЕКТ ВОЗДЕЙСТВИЯ МАШИН ДЛЯ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ. 15
2.1. Общие сведения о грунтах. 15
2.4. Типы рабочих органов машин для земляных работ. 20
2.5. Сопротивление грунтов резанию и копанию. 22
2.6. Основные способы расчета сил резания грунтов. 26
3 ПРИВОДЫ МАШИН ДЛЯ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ. 28
3.1 Характеристика приводов и предъявляемые к ним требования. 28
3.2 Силовое оборудование. 29
3.3 Трансмиссии. 33
3.4 Системы управления. 36
4 ХОДОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ МАШИН ДЛЯ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ. 40
4.1 Общие сведения. 40
4.3 Пневмоколесное ходовое оборудование. 45
4.4 Тяговые расчеты машин для земляных работ. 51
5.1 Назначение, область применения и классификация одноковшовых экскаваторов. 58
5.2. Основные параметры одноковшовых экскаваторов и порядок их выбора. 60
5.3 Гидравлические одноковшовые экскаваторы. 61
5.4 Канатные одноковшовые экскаваторы. 71
5.5 Статический расчет одноковшовых экскаваторов. 95
5.6 Производительность одноковшовых экскаваторов. 99
6 ЭКСКАВАТОРЫ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕСТВИЯ. 103
6.1. Назначение, область применения и классификация. 103
6.2 Цепные траншейные экскаваторы. 104
6.3. Роторные траншейные экскаваторы. 112
7. МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКИ КОММУНИКАЦИЙ. 119
8.1. Рыхлители. 127
8.3. Корчеватели – собиратели. 138
8.4. Оборудование для открытого водоотлива. 138
8.5. Оборудование для искусственного понижения уровня грунтовых вод. 138
9.2. Машины вращательного бурения. 141
9.3. Станки ударно–канатного бурения. 145
10. МАШИНЫ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ. 148
10.1. Предварительная подготовка забоя. 148
10.2. Рыхлители статического действия. 149
10.3. Рыхлители динамического действия. 151
10.4. Машины для отрыва грунта от массива. 152
10.5. Машины для нарезания щелей в мерзлых грунтах. 153
10.6. Землеройно – фрезерные машины и траншейные экскаваторы. 155
11. ОДНОКОВШОВЫЕ ПОГРУЗЧИКИ. 157
11.1. Назначение, классификация, конструктивные схемы. 157
11.2. Общий расчет. 160
12. ОБОРУДОВАНИЕ ГИДРОМЕХАНИЗАЦИИ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ. 164
12.1. Общие сведения. 164
12.2. Гидромониторы. 166
12.3. Грунтовые насосы, землесосные установки и землеснаряды. 167
13. МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ. 170
13.1. Общие сведения. 170
13.2. Катки статического действия. 171
13.3. Машины динамического действия. 178
14. ЗЕМЛЕРОЙНО-ТРАНСПОРТНЫЕ МАШИНЫ. 185
14.1. Особенности рабочего процесса и классификация. 185
14.2. Бульдозеры. 186
14.3. Скреперы. 207
14.4. Автогрейдеры. 224
14.5.Грейдер-элеваторы. 241
Литература 250
Предисловие.
Настоящая книга является учебным пособием по курсу «Машины для земляных работ» для студентов специальности «Строительные, дорожные, подъемно-транспортные машины и оборудование». Она содержит необходимые сведения по назначению, устройству и рабочим процессам машин для земляных работ. Главное внимание при этом обращено на выбор основных параметров машин, определение нагрузок, возникающих при их эксплуатации.
В отличие от других учебников и учебных пособий по этому курсу в отдельных главах приведены более подробные сведения о возможных конструктивных решениях, направленных на повышение производительности машин, рассмотрена система показателей оценки эффективности машин и основные направления их развития.
Учебное пособие может быть использовано также студентами, обучающимися по специальности «Промышленное и гражданское строительство» и «Строительство автомобильных дорог и аэродромов» и инженерами, занимающимися усовершенствованием и эксплуатацией землеройной техники.
1 Общие сведения о машинах для земляных работ.
1.1 Основные виды земляных работ в строительстве.
Земляные работы выполняются с целью строительства земляных сооружений и добычи ископаемых строительных материалов.
Земляные сооружения создаются вырезанием их в грунтовом массиве с удалением излишнего грунта или отсыпкой из грунта, добываемого в специальных резервах или карьерах, доставляемого на место возведения сооружения и уплотняемого до необходимой степени.
К земляным сооружениям относятся (рис. 1.1) : а – траншея; б – канал; в – дамба; г – плотина; д – канал в насыпи; е – дорожная выемка; ж - котлован под фундамент мачты; з – система фундаментов под колонны сооружения; и – котлован под фундамент здания; к, л, м, н – подземные выработки ( для штольни, трубы, канализационного коллектора, тоннеля метрополитена); о – площадка; п – выемка для спускного колодца; р – буровая скважина; с – полувыемка-полунасыпь; т – подводная траншея; 1 – дно (траншеи, канала, котлована, спускного колодца); 2 – боковая стенка траншеи; 3 – боковой откос (канала, дорожной выемки, котлована, насыпи, плотины, дамбы); 4 – водоотводный кювет.
Рис. 1.1 Виды земляных сооружений.
Рабочий процесс машины для земляных состоит в основном из следующих операций: разрушение (или рыхление) грунта в его естественном залегании и извлечение разрушенной части грунта; перемещение грунта к месту укладки в насыпь или отвал; разравнивание (планировка) и уплотнение его в целях придания необходимой механической прочности и устойчивости; профилирование и отделка земляного сооружения в целях придания выемкам и насыпям строго определенного поперечного и продольного профиля.
1.2 Классификация машин для земляных работ.
Машина для земляных работ (МЗР) – это устройство, выполняющее механические движения для изменения форм, свойств и состояния грунта при строительстве земляных сооружений.
По своему технологическому назначению машины для земляных работ разделяют на землеройные, землеройно-транспортные, для подготовительных и вспомогательных земляных работ, для уплотнения грунтов, специальные, для гидромеханической разработки грунтов, погрузочные.
Землеройные машины предназначены для отделения грунта от массива и перемещения его на расстояние, определяемое размерами конструктивных элементов рабочего оборудования (экскаваторы различных типов).
Землеройно-транспортные машины не только отделяют грунт от массива, но и перемещают его (бульдозеры, скреперы, автогрейдеры, грейдер – элеваторы и струги).
Машины для подготовительных и вспомогательных работ расчищают территории, на которых должны производиться земляные работы, от кустарника, валунов, пней, предварительно рыхлят грунт повышенной плотности (кусторезы, корчеватели-собиратели, рыхлители и другие машины.)
Грунтоуплотняющие машины уплотняют грунт в насыпи или в его естественном залегании для придания грунту в сооружении достаточной плотности и прочности (катки, трамбовки, виброуплотнители и др.).
К специальным относятся мелиоративные, буровые машины, кабелеукладчики, машины для бестраншейной прокладки трубопроводов, устройства ям под столбы линий связи, выполнения подводных земляных работ.
Машины для гидромеханической разработки грунта, разрушают и перемещают грунт с помощью энергии воды.
Погрузочные машины, к которым относятся прежде всего фронтальные погрузчики, соединяющие в себе черты землеройных и землеройно-транспортных машин; они могут копать грунт как стоя на месте, так и в движении.
Машины для земляных работ классифицируются по режиму работы (циклического и непрерывного действия), по виду привода (электрический, внутреннего сгорания, гидравлический, комбинированный), по числу двигателей (однодвигательные, многодвигательные), по мощности (малой, средней и большой), по ходовому оборудованию (гусеничные, пневмоколесные, шагающие, рельсовые). По системам управления - с ручным и автоматическим управлением, а по средствам управления – с механическим, электрическим, гидравлическим, пневматическим и комбинированным).