книги из ГПНТБ / Полосин-Никитин, С. М. Механизация дорожных работ учебник

Рис. 8.8. Проходки экскаватора:

/ — центр тяжести забоя; 2 — места стоянок экскаватора; 3 — вешка; 4 — направление дви­ жения; 5 — направление рабочего хода экскаватора

Чтобы не оставался грунт после передвижки экскаватора, рассто­ яние от оси его поворота до бокового откоса забоя должно быть не­ сколько меньшим, чем наибольший радиус резания. При наиболь­ шем радиусе резания В р и длине рабочей передвижки /п этот раз­

мер, согласно рис. 8.8, в, должен быть не более Вл = ]/' В2 — l\.

Графически расстояние от оси поворота экскаватора до боково­ го откоса забоя является катетом прямоугольного треугольника с гипотенузой В р и вторым катетом /п. Согласно этой же схеме, наи­ большее расстояние до подошвы бокового откоса забоя

Ал .СТ ~ Ал (Г^СТ • В),

азаложение бокового откоса

Ал А л .ст = В я(D D„):D.

Наибольшая ширина лобового забоя и равная ей наибольшая ширина заходки экскаватора с прямой лопатой в лобовом забое с перемещением экскаватора по прямой линии определяется как уд­ военный размер В л:

В = 2ВЛ= 2 У B 2 — l\,

Dст — радиус резания с уровня стоянки экскаватора. Наибольшая ширина лобового забоя на уровне стоянки экска­

ватора

В сг = 2ВлОсг : В = 2DCT : В В2 — 1\.

Если необходимо увеличить длину заходки по сравнению с ши­ риной, определяемой по последним двух формулам, следует пере­ ходить на работу в уширенном лобовом забое, в зигзагообразном или поперечном лобовом забое. При чрезмерном уширении внешней стороны бокового забоя грунт для экскаватора становится недо­ ступным, т. е. в процессе работы он отодвигается ковшом в выра­ ботанное пространство. Грунт в этой части забоя может быть за­ хвачен ковшом лишь в том случае, если угол поворота экскаватора

210

в сторону выработанного пространства не превышает 30—45°. По­ этому расстояние от оси экскаватора до подошвы откоса со сторо­ ны погрузочного пути должно быть не больше V2 D ст. Размеры ле­ вой части такие же, как и у лобового забоя.

Рабочее оборудование драглайна применяют при разработке глубоких выемок и траншей, погрузке гравия, песка из речных карь­ еров. Он экономичен при работе с перемещением грунта в отвал без вторичной перевалки. При разработке забоя экскаватор стоит близ бровки выемки и работает снизу вверх. Забой разрабатывает­ ся послойно на глубину, определяемую рабочей характеристикой драглайна.

В СССР и за рубежом увеличивается выпуск одноковшовых по­ грузчиков, особенно фронтальных на пневмоколесном ходу. Это вызвано необходимостью шире механизировать трудоемкие погру­ зочно-разгрузочные работы, а также стремлением заменить доро­ гостоящие одноковшовые экскаваторы. Широкая область примене­ ния погрузчиков на пневмоколесном ходу объясняется их сравни­ тельно высокой выработкой и рабочей скоростью, маневренностью, хорошей проходимостью, возможностью переезда на большие рас­ стояния без помощи тягача. В ряде случаев экономически целесо­ образно приблизительно на расстояние до 300 м грунт перемещать в ковше погрузчика для загрузки погрузочных бункеров, транспорт­ ных средств или в отвал.

Оборудование в виде обратной лопаты служит для разработки траншей и котлованов ниже уровня стоянки экскаватора. Приме­ нение грейфера ограничено разработкой глубоких котлованов, ко­ лодцев, грунтов под водой и засыпкой при устройстве фундаментов. Грейферы используют для погрузочно-разгрузочных работ на скла­ дах каменных материалов. При работе экскаватора, оборудованно­ го прямой лопатой и драглайном, ковш во избежание повреждения кузова должен находиться над ним не менее 0,5— 1 м.

Роторные экскаваторы поперечного копания чаще стали приме­ нять для работ, ранее выполняемых одноковшовыми экскаватора­ ми. Ими можно работать без взрывания мерзлых и других тяжелых грунтов в карьерах и совместно с ленточным транспортером при автоматизации всего рабочего процесса.

Для безопасной работы площадка экскаватора должна быть, как правило, горизонтальной (выравнивают бульдозером) или иметь уклон в сторону разгрузки ковша не более 0,9 %'0.

Наиболее характерным является применение экскаваторов на разработке грунтовых карьеров (рис. 8.9), каменных карьеров и глубоких выемок. Экскаватор, работая в комплексе с другими ма­ шинами, обеспечивает высокую выработку.

§ 38. ПРОИЗВОДСТВО ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ СКРЕПЕРАМИ

Скреперами возводят насыпи из резервов, разрабатывают выем­ ки с перемещением грунта в насыпь. Они могут копать грунты до III группы включительно, перемещать их на 300— 7000 м и отсы-

211

Скреперы относятся к машинам цикличного действия, рабочий цикл которых включает порожний ход, загрузку, груженый ход и разгрузку.

Скреперы бывают: со свободной (самосвальной) разгрузкой опрокидыванием ковша вперед или назад; с принудительной раз­ грузкой прямолинейным движением задней стенки ковша или за­ слонки назад; с принудительной разгрузкой опрокидыванием задней стенки и днища ковша — опрокидыванием вокруг шарнира подножевой плиты и вокруг шарниров боковых стенок.

По виду тягачей различают скреперы прицепные, полуприценные, самоходные, скреперные поезда. Полуприцепные скреперы с одноосными тягачами большой мощности и скреперные поезда имеют большую перспективу. Самоходные скреперы со всеми веду­ щими колесами быстрее передвигаются по холмистой местности, по дорогам с большим сопротивлением качению. Стремление уве­ личить единичную мощность скрепера приводит к созданию скре­ перных поездов, которым не нужны толкачи. В поезде бывает два скрепера и более, загрузка их происходит поочередно [8.11]. Наи­ более маневренны и быстроходны полуприцепные скреперы с одно­ осными тягачами. Однако их недостаток состоит в том, что на веду­ щую ось тягача передается только 50—55%' массы груженой маши­

212

ны. Это значительно снижает их тяговые возможности и при заполнении ковша заставляет прибегать к помощи одного или не­ скольких тягачей или толкачей. Нужны толкачи и для загрузки самоходных скреперов с моторами-колесами. Применение толкачей усложняет организацию работ. Нередко из-за изменившейся даль­ ности возки приходится уменьшать или увеличивать количество тол­ качей. Скреперы с элеваторной загрузкой находят эффективное применение на разработке несвязных грунтов, песка, загрузка кото­ рых в ковш обычного скрепера затруднительна. Такие скреперы лучше планируют грунт, так как они загружаются равномерно, без рывков. Загрузка элеваторного скрепера без помощи толкача зна­ чительно снижает стоимость разработки грунта. Они не применимы в грунтах с каменистыми включениями и во влажных глинистых грунтах.

На выработку скрепера влияет степень заполнения ковша, кото­ рая характеризуется коэффициентом наполнения — отношением объема рыхлого грунта, фактически содержавшегося в ковше, к геометрической емкости ковша. Лучше всего ковш заполняется в плотных грунтах влажностью 8— 12%'. Скреперы с загрузкой тяго­ вым усилием трактора плохо заполняются песком, так как он не имеет плотности, необходимой для проталкивания срезаемой струж­ ки в ковш. В тяжелых грунтах при работе прицепных и, как прави­ ло, полуприцепных и самоходных скреперов используют толкачи, количество которых можно определить по уравнению

(Nc— 1) tT= ta ,

откуда

Д/с — /ц : /т 4~ 1 ,

где Nc — число скреперов, обслуживаемых одним толкачом; tT— время цикла толкача при наборе; /ц— длительность цикла скрепе­ ра. Применение скреперов ограничивают переувлажненные и за­ болоченные грунты, так как колеса вязнут, возрастает сопротивле­ ние качению, уменьшается сцепление гусениц или колес тягача с грунтом и, следовательно, уменьшается развиваемое им тяговое усилие. Все это приводит к значительному сокращению доли тя­ гового усилия, расходуемого на срезание и проталкивание стружки грунта в ковш, вследствие чего резко уменьшается наполнение ков­

движения при заполнении скрепера; 25 — время на повороты и раз­

213

Сухой и плотно слежавшийся грунт рыхлят дорожными навес­ ными рыхлителями и бульдозерами с зубьями на отвале. Зубьев должно быть столько, чтобы не было чрезмерного измельчения грунта. Нецелесообразно рыхлить сухие и пылеватые суглинки, су­ песи, так как снижается наполнение ковшей. Количество рыхли­ телей зависит от суммарной выработки скреперов 2 Я Э(0);

В цикле большой процент занимают операции рабочего /рх и холостого tXx ходов, длительность которых зависит от дальности перемещения и скорости ирх, vxx, на которых происходит это пере­ мещение:

^ р х = £ р х : и рх> К х = ^ - х х : vx>x •

Чем больше путь Lpx, Lxx, тем ниже выработка скрепера (рис. 8.10). Дальность возки грунта скреперами определяют предвари­ тельным расчетом или по табличным данным; целесообразную — экономическим расчетом на оптимальную в заданных условиях

214

зации [8.16]. Скорость движения зависит от уклона землевозных путей и рельефа местности. Для смягчения уклонов планируют землевозные пути, профилируют и поддерживают их в исправности. Практика применения скреперов установила предельные дальности возки (табл. 10).

Затяжные дожди в летне-осенний период могут привести грунт в состояние, исключающее (кроме песчаного) работу скрепера изза буксования гусениц и колес. В случае дождя лучше приостано-

215

Рис. 8.12. Способы резания грунта скреперами:

а — г р е б е н ч а т а я ; б — ш а х м а т н о - р е б р и с т а я ; в — р е з а н и е п о д у к л о н . Ц и ф р а м и п о к а з а ­ н а о ч е р е д н о с т ь п р о х о д о в

вить работы, даже если езда скреперов возможна. На промерзших грунтах скреперы, как правило, не работают. Выработку скреперов можно повысить, если использовать толкачи для прицепных и полуприцепных скреперов, сократить время на цикл.

Энергоемкой операцией является загрузка ковша грунтом, в про­ цессе которой сопротивление движению скрепера, сопротивление призмы волочения и сопротивление продвижению грунта в ковш увеличивается по мере его заполнения при практически неизмен­ ном усилии, развиваемом тягачом и толкачом. Увеличение сопро­ тивления, которое может вызвать буксование тягача, компенсирует­ ся уменьшением толщины стружки (глубины резания). Машинист визуально регулирует величину заглубления ковша, что влияет на колебания времени наполнения и коэффициента наполнения ковша грунтом. Точно уловить момент, когда надо выглублять ковш, ма­ шинист не всегда может. Это зависит от его опыта и приводит к тому, что за ножами скрепера почти всегда остается несрезанная полоса земли.

Ступенчатое резание применимо только в связных и несыпучих грунтах. На песчаных, особенно сухих, грунтах принята «гребенча­ тая схема» (рис. 8.12, а), при которой после прохода скрепера на поверхности остается полоса чередующихся гребней и впадин. При этом способе в начале загрузки переднюю заслонку поднимают до отказа, а ковш опускают до максимального заглубления ножей. Движение продолжается до полного буксования тягача (и толка­ ча). Затем заслонку опускают на образовавшуюся призму волоче­ ния, а ковш поднимают настолько, чтобы прекратилось буксование трактора. В момент резкого заглубления ножей грунт поступает в ковш лучше, чем при непрерывном движении без изменения глу­ бины резания или с постепенным ступенчатым уменьшением глу­ бины. При шахматно-гребенчатой схеме резания грунта (рис. 8.12, б) достаточно широкий забой разрабатывают параллельными пцо-

216

приложена к срезаемому грунту и наполнению ковша. Уклон срезки грунта 3—8°; так как меньшее

значение не сокращает длительность загрузки скрепера. На уклоне более 8° песчаные грунты начинают интенсивно осыпаться перед ножами и плохо поступают в ковш, что снижает выработку скре­ пера.

Скреперы, начав работу на горизонтальной поверхности, могут при достаточной глубине выемок подготовить забой с полезным для заполнения ковша уклоном. Очень важно соблюдать правила раз­ грузки скрепера. Вначале заслонку поднимают до отказа. Грунт, находящийся на заслонке в передней части ковша, ссыпается, во­ лочится по поверхности и планируется ножами. После разравнива­ ния высыпавшегося грунта приступают к выгрузке остального. Если грунт липкий, влажный, движение заслонки повторяют 2—3 раза до полной разгрузки ковша.

где /н — длина пути, на котором происходит наполнение ковша; vc— скорость скрепера, зависит от его емкости qc и коэффициента рых­ ления кр. Время разгрузки грунта tp = lp--vp, lp = qcKK\ha (где а — ширина ковша).

Длина пути /р, на котором разгружается скрепер, зависит от толщины слоя hp разравниваемого грунта. При назначении величи­ ны hp учитывают технологические условия и, в частности, толщину слоя уплотняемого грунта машинами.

217

Наибольшие уклоны землевозных дорог для прицепных скрепе­

для рабочего хода и 0,15—0,25 для холостого. Как правило, земле­ возные дороги устраивают с наименьшим числом поворотов, а ми­ нимальную ширину площадок для поворота на обратный ход при­ нимают не менее:

§ 39. ВОЗВЕДЕНИЕ НАСЫПЕЙ ГРЕЙДЕР-ЭЛЕВАТОРАМИ

Грейдер-элеватором можно послойно срезать грунт и отсыпать его в отвал или на транспортные средства. Рабочими органами грейдер-элеваторов служат ножи дисковые, прямые или сфериче­ ские, ленточные транспортеры. По ходовому оборудованию грей­ дер-элеваторы разделяются на прицепные, полуприцепные навес­ ные и самоходные. Стружка, отделяемая от массива грунта, с ножа попадает на ленточный транспортер и направляется в насыпь или на транспортные средства. Грейдер-элеваторы могут отсыпать на­ сыпи из боковых резервов глубиной до 4—5 м, но СНиПы запре­ щают разрабатывать боковые резервы глубже 1— 1,5 м. Это в ос­ новном и ограничивает высоту отсыпаемой из резерва насыпи. Для отбрасывания грунта на расстояние большее, чем позволяет лен­ точный транспортер, вместо транспортера используют метатели. Как правило, такие машины применяют на мелиоративных работах.

Грейдер-элеваторы можно использовать при возведении насы­ пей высотой до 1,2 м из односторонних резервов и до 1,5 м из дву­ сторонних. Консольное расположение транспортера делает грейдерэлеваторы пригодными для работы в равнинной или слабопересе­ ченной местности с небольшим продольным уклоном (до 50—70%’о) • Ими целесообразно разрабатывать выемки, боковые и сосредото­ ченные резервы, грунтовые карьеры с погрузкой в транспортные средства. При возведении насыпей из боковых резервов разность отметок не должна сильно колебаться. Выработка грейдер-элева­ торов резко меняется в зависимости от вида разработок: в отвал из односторонних, двусторонних резервов или в транспортные средства. Выработка прицепного грейдер-элеватора (в м3/ч) при работе из двустороннего резерва подсчитывается по формуле

П э = Ш Л Ь к пг ц к в) : [L : wp.x Н- 7П0В] ,

где L, h, b — длина разрабатываемого участка, глубина и ширина

конце участка (1,0— 1,2 мин).

При работе в отвал из одностороннего резерва выработка соста­ вит:

77э = 60Z,ft^&n7)iKB:(Z ,: и р.х) -Ь (L : i/xx) -Ь 2^110в.

218

При работе с погрузкой грунта в транспортные средства в дву­ стороннем резерве выработка определится по формуле

П" = 60 (LhbKnt\fl2KB):[L : v + (гаа.с — 1) tc + *n0B],

где n а-с — число автомобилей, загруженных на разрабатываемом участке; tc — время для смены автомобилей под погрузкой (0,20—- 0,25 мин); г\2 — коэффициент потери грунта при передаче с транс­ портера в автомобиль (0,9—0,95).

Продолжительность загрузки автомобиля-самосвала или землевоза зависит от длины пути Ln, проходимом грейдер-элеватором, рабочей скорости машины vp.x и потери времени tU0B на подъезды и отъезды автомобиля. Обычно при отъезде груженого автомобиля грейдер-элеватор останавливают для ожидания порожнего автомо­ биля. Когда он становится под выгрузочный конец транспортера, грейдер-элеватор начинает вновь двигаться и включается транс­ портер. При этой схеме создается холостой ход и становится небез­ опасной работа автомобиля, так как кабина иногда находится под транспортером.

* % “Г ^п.о*

Снижение времени на погрузку можно достичь применяя схему подачи автомобилей, показанную на рис. 8.14, по которой после за­ грузки грунтом автомобиль № 1, развернувшись вправо, отъезжа­ ет, а автомобили № 2, 3 и т. д. ожидают погрузки.

Продолжительность цикла работы автомобиля-самосвала

^а-с = (^р-х '•^р.х) + Рр + ( £ х.х '■v x .x ) + Ci] I

где Vp.x, vx.x — скорости движения груженого и порожнего пробега автомобиля; tM— продолжительность маневрирования автомобиля (0,5—0,8 мин); Lpx и Lx.x — путь груженого и порожнего пробега ав­ томобиля, м/мин tp — время на разгрузку (0,3— 1,2 мин).

Точно выработку грейдер-элеватора можно рассчитать, применяя графо-аналитический метод. Этим методом можно также анализи-

.ровать режимы машины, тягача, тяговых качеств колесного дви­ жителя, сопротивление грунта копанию и факторов, определяющих эффективность использования грейдер-элеватора, удельный расход топлива на 1 м3 вырезанного грунта [8.3].

Чтобы повысить выработку грейдер-элеватора, вначале с по­ мощью автогрейдера или бульдозера устраивают забой с вертикаль­ ными стенками высотой 40 см, грунт режут стружкой шириной 25—30 см. Регулируя плужную систему применительно к Д-437А (рис. 8.15), получают нужные углы резания ножа у, захвата а, вы­ соту расположения ножа Н и расстояние LR. Угол резания регули­ руют при помощи наклона кронштейна с ножом в нужную сторону за счет изменения крепления подкоса. Угол резания у может быть от 20 до 55°. Меньшие значения рекомендуются для тяжелых грун­ тов, большие — для легких. Угол захвата может иметь три значения: 40, 47, 30 и 55°. (рис. 8.15, а). Меньшие величины рекомендуются для тяжелых грунтов, большие — для легких. Для того чтобы диск

219