книги из ГПНТБ / Смирнов, В. И. Строительные машины учебник

ной), задней и боковой разгрузкой и могут иметь канатно-блочный или гидравлический механизм подъема ковша.

Наиболее распространены на строительстве универсальные фронтальные погрузчики с гидравлическим приводом навесного оборудования, которые кроме ковша имеют комплект дополнитель­ ных рабочих органов (грузовой крюк, челюстный захват, грейфер, вилы и пр.).

Ф р о н т а л ь н ы е п о г р у з ч и к и обеспечивают разгрузку ковша или другого рабочего органа вперед на любой отметке в пределах заданной высоты. Их рабочее оборудование состоит из стрелы 3, системы рычагов 2, ковша 1 и гидродилиндров 4 подъема стрелы и поворота ковша. Некоторые типы погрузчиков сзади имеют рыхлитель для рыхления грунта.

Рабочий процесс погрузчика, оборудованного ковшом, состоит из следующих операций: перемещение погрузчика к штабелю при одновременном опускании ковша; внедрение ковша в материал под действием напорного усилия машины; поворот загруженного ковша и его подъем; передвижение машины к месту разгрузки; разгрузка материала путем поворота ковша и возвращение ма­ шины в исходное положение.

Время рабочего процесса погрузчика составляет 50—60 сек при челночном маневрировании и 60—70 сек при маневрировании с разворотом (только для погрузчиков на пневмоходу).

ширины ковша В или глубины внедрения h:

Рвп = BhpmKK н,

210

Чтобы исключить пробуксовку ходовой части в момент внедре­ ния ковша, сопротивление внедрению не должно превышать вели­ чину силы тяги машины по сцеплению.

Рт ^ ^сц?)

РРвпКк

Мощность, затрачиваемая на привод ковша, складывается из мощности, необходимой для зачерпывания материала Nj, и мощ­ ности N2 для подъема груженого ковша:

q — емкость ковша, м3;

р — плотность материала, кг/м3; Кп— коэффициент наполнения;

t3 — время зачерпывания, сек; тк -— масса ковша, кг;

v — скорость подъема ковша, м/сек; т) — к. п. д. трансмиссии.

Кроме указанных работ данные погрузчики могут перемещать насыпанный материал на небольшие расстояния. При наличии рых­ лителя они разрабатывают грунт до III категории включительно, а также могут производить срезку и погрузку мелкого кустарника.

Емкость ковша фронтальных погрузчиков находится в пределах 0,4—4,5 м3, высота разгрузки составляет 1,5—3,45 м.

П о л у п о в о р о т н ы е о д н о к о в ш о в ы е п о г р у з ч и к и имеют рабочее оборудование, подобное фронтальным, которое мон­ тируется на поворотной платформе в передней части специального шасси. Шасси погрузчика выпускается с увеличенной ходовой ба­ зой для размещения поворотного круга.

Емкость ковша данного типа погрузчиков равна 0,30—1,25 м3, высота разгрузки — 2,1—3,8 м.

Преимуществом полуповоротных погрузчиков является сокра­ щение времени цикла до 35—45 сек за счет поворота платформы, исключающего необходимость маневрирования. К недостаткам их относятся более сложная конструкция машины и меньшие раз­

Подъем ковша осуществляется двумя гидроцилиндрами двойного действия, которые воздействуют на поворотные рычаги. При подъеме ковша происходит его поворот относительно стрелы, а при установке последнего в вертикальном положении ковш опрокиды­ вается назад, разгружая поднятый материал.

Данные погрузчики монтируются только на гусеничных тракто­ рах, способных обеспечить нужную устойчивость машины при под­ нятом ковше. Емкость ковша достигает 2,8 ж3, высота разгруз­ ки — 3,4 ж. Среднее время рабочего цикла равно 50—60 сек.

Одноковшовые погрузчики применяются в основном для по­

деляется по формуле для машин цикличного действия и равна 90—250 м3/ч при средней продолжительности цикла 40—70 сек.

А в т о п о г р у з ч и к и (рис. 11 -8 ) собираются из узлов и агре­ гатов автомобилей. Основным видом их рабочего оборудования является вилочный захват, который подводится под любой груз, установленный на подкладках. Помимо вилочного захвата автопо­ грузчик может иметь ряд съемных грузоподъемных приспособле­ ний, расширяющих область его применения: ковш для насыпных и кусковых материалов, безблочную и блочную грузовые стрелы для подъема грузов на небольшую высоту и монтажа различного тех­ нологического оборудования и др.

212

По расположению рабочего оборудования автопогрузчики бы­ вают с передним и боковым (для работы с длинномерными гру­ зами) подъемниками, с приводом от двигателя внутреннего сгора­ ния или от электродвигателя, питающегося током от аккумулятор­ ных батарей.

Подъемная часть погрузчика имеет основную раму 6 , установ­ ленную шарнирно на раме шасси. С помощью двух гидроцилинд­ ров 7 двойного действия она может отклоняться от вертикали на 3° вперед и 1 0 ° назад для подвода вилок 1 под груз и удержания груза от падения при его транспортировании.

В основной раме размещается выдвижная рама 3, поднимаю­ щаяся вверх гидроцилнндром 5 одностороннего действия. Вдоль выдвижной рамы в свою очередь передвигается грузовая каретка с рабочим оборудованием.

Грузовая каретка подвешена на двух грузовых цепях 2, переки­ нутых через ролики 4 верхней поперечины выдвижной рамы и дру­ гим концом закрепленных на поперечнике основной рамы грузо­ подъемника. Таким образом, для подъема непосредственно каретки применяется полиспаст обратного действия, дающий выигрыш

ввысоте подъема. При перемещении в цилиндре поршня со што­ ком последний поднимает выдвижную внутреннюю раму с роли­ ками, которые, воздействуя через них на цепи, поднимают каретку на высоту, вдвое превышающую расстояние перемещения поршня

вцилиндре.

Масло подается в гидроцилиндры из бака шестеренчатым насо­ сом через гидрораспределитель, установленный в кабине. Для управления поворотом ковша, навешиваемого вместо вилочного за­ хвата, автопогрузчик снабжается дополнительным гидроцилнндром.

Ведущими колесами шасси являются передние сдвоенные, а зад­ ние выполнены управляемыми. Для уменьшения усилия на поворот задних колес погрузчик оборудуется гидроусилителем поршневого типа. В задней части рамы шасси имеется противовес для обеспе­ чения устойчивости машины.

Производительность автопогрузчиков определяется по обычной формуле для машин цикличного действия.

Коэффициент запаса продольной (с передним расположением подъемника) или поперечной (с боковым) статической устойчи­ вости автопогрузчика К должен быть не менее 1,4—1,5. Он под­ считывается следующим образом:

где G„ — вес погрузчика;

а — расстояние центра тяжести погрузчика до точки опроки­ дывания;

Gr — вес груза;

I — расстояние центра тяжести груза до точки опрокиды­ вания.

213

Раздел IV

МАШИНЫ ДЛЯ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ И ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ

Земляные работы в строительстве являются наиболее массо­ выми и относятся к числу трудоемких. Они могут выполняться механическим, гидравлическим или взрывным способами.

Средства механизации подготовительных и земляных работ делятся на пять основных классов:

—машины для подготовительных работ;

—землеройно-транспортные машины;

—экскаваторы;

—машины для разработки мерзлых грунтов;

—грунтоуплотняющие машины (гл. 26).

Производство зе'мляных работ в общем случае включает сле­ дующие операции: рыхление и копание грунта, его перемещение или транспортирование, отсыпку (разгрузку), планировку и уплот­ нение.

Для понимания рабочего процесса машин для земляных работ необходимо познакомиться с основными закономерностями реза­ ния и копания грунтов.

Глава 12

ОСНОВЫ ТЕОРИИ РЕЗАНИЯ И КОПАНИЯ ГРУНТОВ

Грунты представляют собой сложные дисперсные системы, со­ стоящие, как правило, из трех фаз: твердых частиц, жидкости и газа.

Из многочисленных свойств и характеристик грунтов на работу машин наиболее существенное влияние оказывают следующие.

Г р а н у л о м е т р и ч е с к и й с о с т а в , определяющий процент­

215

Различают плотность грунта в условиях естественного залега­

колеблется от 1,08 (для песков) до 1,32 (для глин) и достигает 1,5 для горных пород.

В л а ж н о с т ь — отношение массы воды, содержащейся в грун­ те, к его массе в сухом состоянии, выраженное в процентах.

Для уплотненных глин естественной влажности Со=12 н/см2,

конуса, который образуется при отсыпке разрыхленного грунта с некоторой высоты. Этот угол зависит от коэффициента внутрен­ него трения и связности грунта, определяемой удельной силой сцепления С0 частиц грунта между собой.

Величина Ка^> 1 является следствием способности грунта за­ полнять ковш с «шапкой», объем которой для данного ковша за­ висит от угла естественного откоса <ре.

К о э ф ф и ц и е н т ы т р е н и я г р у н т а о с т а л ь / г/с и грун­ та о грунт / г/г; величина их зависит от вида грунта, его состояния

грунта и поверхности стали. В среднем его значение составляет 0,73 для песка и 1 , 0 для сухой глины.

Данных о значениях коэффициентов / г/г еще очень мало, по­

этому для расчетов их величину принимают равной коэффициенту внутреннего трения.

216

Л и п к о с т ь — способность грунта прилипать к другим поверх­ ностям, являющаяся, как правило, отрицательным свойством, за­ трудняющим разгрузку грунта из ковшей.

А б р а з и в н о с т ь — способность грунтов оказывать истирающее действие на элементы машин. Особенно интенсивному воздействию подвергаются элементы рабочих органов (режущие кромки, зубья), что приводит к их изнашиванию и затуплению и вызывает увеличе­ ние сопротивлений разработке до трех и более раз. Для повыше­ ния износостойкости режущие элементы наплавляют специальными сплавами ферромарганца, феррохрома и других составов.

е — фрезерный орган

Основными типами рабочих органов машин для земляных ра­ бот (рис. 1 2 -1 ) являются зуб, отвал, ковши экскаваторного и скре­ перного типов, а также фреза. Они характеризуются следующими параметрами: шириной Ь, высотой ho, глубиной резанья h, радиусом кривизны г и углами <рзх, а, р, 6 .

Угол срзх, образованный в плане режущей кромкой зуба или ножа и направлением движения, называется углом захвата. Рабо­ чие органы, у которых угол <рзх постоянный равен прямому, назы­ ваются неповоротными.

При копании происходит ряд явлений, создающих общее сопро­ тивление: отделение грунта от массива (резание); трение ниж­ ней части рабочего органа о грунт; трение о поверхность грунта призмы волочения, которая образуется при накоплении грунта перед рабочим органом; трение призмы волочения о рабочий орган у отвальных рабочих органов и сопротивление проталкиванию грунта в ковш, особенно значительное у скреперных ковшей.

217

Таким образом, сопротивление копанию Як, направленнное про­ тив движения рабочего органа, является суммой составляющих:

для рабочих органов типа неповоротный отвал

Режущими элементами всех рабочих органов машин для земля­ ных работ являются элементы клиновидной формы (зубья и ножи). На сопротивление копанию существенное значение оказывают углы, характеризующие режущий элемент рабочего органа (рис. 1 2 -1 ): угол заточки р — угол между передней и задней гранями элемента-,!

ные силы на направление движения, получаем силу сопротивления резанию

Минимальное значение а ограничивается условиями внедрения, т. е. стремлением исключить контакт задней грани клина с грун­ том. Среднее значение а равно 0,12 рад. Величина р определяется прочностью и колеблется обычно в пределах 0,35—0,45 рад.

Таким образом, минимальное значение угла 6 составляет око-

/ло 0,5 рад.

Учитывая, что при.резании и особенно при копании происхо­ дит не только деформация, но и разрушение грунтов, сопровож-

218

дающееся рядом сложных явлений, для определения сопротивляе­ мости грунтов разрушению обычные критерии прочности (пределы прочности при различных видах деформации) не пригодны.

Для определения сил взаимодействия рабочих органов с грун­ том потребовалась разработка теории резания и копания грунтов.

В 1938 году Н. Г. Домбровский^ на основе исследований академика Горячкина, предложил формулу определения силы ко­ пания ковшом экскаватора

типа рабочего органа и для каждого вида грунта. В соответствии со значением Кк все грунты разделены Домбровским на восемь групп; величина Кк для ковшей экскаваторов с прямой или обрат­

бину 1 0 см, является показателем условной плотности грунтов числом С.

Зеленин установил, что

Рр 5jC,

где В\ — постоянная для данного элемента величина.

Эта закономерность нашла свое отражение в ГОСТ, в соответ­ ствии с которым все грунты делятся на восемь групп.

К первым четырем группам относятся грунты, которые харак­ теризуются следующими значениями: I группа С =1—4; II С= 5—8 ; III С= 9—15; IV С= 16—35.

219