книги / Выбор дорожных машин
..pdfСменная производительность экскаваторов при разработке грунта определяется по формуле
_Т -К е -Ук-К„-Кт-Кн
11СМ----------------1---- Тг---------------
Тц-Кр
где Т - продолжительность смены, ч; К» - коэффициент использования внутрисменного времени, Кш-
=0,75 - 0,80;
V' - объем ковша, м3;
К„- коэффициент трудности разработки грунта, принимается по рис. 2.18;
К,- коэффициент перехода от технической производительности к эксплуатационной, Кг = 0,6 - 0,7 - при погрузке грунта в авто мобильные самосвалы, К7= 0,65 - 0,75 при работе на вымет:
Ки~ коэффициент наполнения ковша, Кц = 1,1 - |
1,3; тц - время од |
||||||
ного цикла,ч. Для экскаваторов с емкостью ковша 0,5 м3 - тц |
|||||||
= 0,004/0,006, |
1,0 м3 - 0,005/0,007, |
1,5 м3 - |
0,006/0,008, 2,5 м3 |
||||
- 0,007/0,009 |
(в числителе |
для экскаваторов с прямой лопа |
|||||
той, в знаменателе - драглайна); |
|
|
|
|
|||
Кг- коэффициент разрыхления грунта, ДГР=1,05-1,35. |
|
|
|||||
А'тг |
|
|
Коэффициент |
|
трудности |
||
|
разработки грунтов от их груп |
||||||
|
|
||||||
№ |
|
пы не зависит от емкости ков |
|||||
0,6 |
|
ша |
экскаватора |
и |
системы |
||
|
управления (канатная или гид |
||||||
0,1 |
|
равлическая).1 |
|
|
|||
|
|
Пути повышения произво |
|||||
0,6 |
|
дительности экскаваторов: |
|||||
|
|
1. Увеличение |
емкости |
||||
|
|
|
|||||
0,5 |
|
ковша за счет наполнения его |
|||||
0,4- |
|
грунтом с «шапкой». Разработ |
|||||
|
ка |
грунта |
высокой |
«шапкой» |
|||
0,3 |
|
достигается |
при оптимальной |
||||
/р |
глубине'забоя (табл. 2.14) [4]. |
||||||
Ж Щ |
|||||||
Рис. 2.18. Коэффициенты трудности разра |
|
Оптимальная |
высота за |
||||
ки грунтов экскаватором |
боя должна приниматься всегда |
||||||
|
|
с учетрм параметров забоя, назначенных исходя из технических ха рактеристик экскаваторов, но являются базовыми.
Наиболее эффективно достижение наполнения ковша экскавато ра с «шапкой» при конструктивно возможной высоте забоя за счет регулирования толщины срезаемого слоя.
Таблица 2.14 Зависимость глубины забоя (м)от емкости ковша экскаватора
и группы грунта
Емкость ков- |
|
Группа грунта |
|
IV |
||
ша, м3 |
1 |
и |
. III |
|
||
0,65-0,80 |
2,5 |
2,5 |
4,5 |
|
5,5 |
|
1,0-1,25 |
3,0 |
3,0 |
4,5 |
] |
6.0 |
|
1,0-2,50 |
3,0 |
3,0 |
4,5 |
|
6,0 |
|
Толщина срезаемого слоя определяется по формуле |
|
|||||
|
|
|
ук к н |
|
|
|
|
|
|
^сл ~' |
|
|
|
|
|
|
/?заб 'в* ' |
|
|
|
где 8Мтолщина срезаемого слоя, м; |
|
|
|
|||
\\ |
- объем ковша экскаватора, м3; |
|
|
|
||
К„ - коэффициент наполнения ковша; |
|
|
|
|||
Л,а3. |
высота |
забоя, |
назначаемая исходя из конструктивных осо |
|||
|
бенностей экскаватора, м; |
|
|
|
||
в%- ширина ковша экскаватора в чистоте, м; |
|
|
||||
Кр- коэффициент разрыхления грунта. |
|
|
|
2.Применение сменного набора ковшей различных групп грун тов. Грунты четвертой группы оказывают большое сопротивление ре занию и разработка их сопряжена с расходованием предельнЬй мощ ности, а при разработке первой группы грунтов - с недоиспользова нием.
3.Совершенствование конструкции, усиление боковых граней с установкой режущих зубьев, внедрение разработанных и применяе мых на строительстве способов повышения эксплуатационных ка честв ковша.
4.Сокращение продолжительности цикла посредством выгодно
го размещения экскаватора в забое, совмещения операций, искусст венного формирования поперечного уклона в забое и использования силы инерции, внедрения рациональной схемы передвижения.
5. Повышение профессиональной подготовки машинистов экс каватора. Изучение, обобщение и распространение передовых мето дов труда. Конкурсный выбор машинистов экскаватора и подбор, по мощника экскаваторщика по принципу их психологической совмес
тимости.
1
3. УПЛОТНЕНИЕ ГРУНТОВ И МАТЕРИАЛОВ
ЗЛ. Катки и трамбующие машины
Уплотнение грунтов и дорожно-строительных материалов осу ществляется катками и трамбующими устройствами. По принципу воздействия катки подразделяются на статические, вибрационные и импульсные [9,10,11].
Катки статического действия по конструктивному признаку подразделяются на пневматические, металлические гладковальцовые, кулачковые, решетчатые.
Вибрационные катки выпускаются с металлическими гладкими вальцами с вынуждающей силой от 57 до 227 кН.
Уплотняющими средствами импульсного действия являются трамбующие плиты, навешиваемые на экскаваторы драглайн или ав томобильные краны, и самоходные машины на базе трактора Т-130.
По размерам трамбующие плиты подразделяются на 0,6; 1,0 и 1,5 м2, а по массе 1,0; 1,5 и 2,5 т.
Широкое распространение получили комбинированные катки, оказывающие статическое и вибрационное воздействие на уплотняе мый слой грунта или материала
По способу перемещения катки делятся на прицепные и само ходные.
Технические характеристики уплотняющих машин приведены в табл. 3.1
|
|
|
|
|
|
Таблица 3.1 |
Технологические характеристики катков [7,8,11] |
||||||
Типораз |
Масса, т |
|
Ширина |
Ско |
Двига |
|
мер катка |
без |
с бал |
Тип |
уплот |
рость, |
тель |
|
бал |
лас |
|
няемого |
км/ч |
|
|
ласта |
том |
|
слоя, м |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
ДУ-31А |
8,44 |
16,0 |
Пневмо- |
1,92 |
1,8- |
А-41Д |
|
|
|
колесный |
2,22 |
18,0 |
А-01МД |
ДУ-29 |
15,5 |
30,0 |
Пневма |
1,5- |
||
|
|
|
тический |
2,50 |
23,0 |
А-01МД |
ДУ-55 |
20,0 |
20,0 |
Пневма |
1,5- |
||
|
|
|
тический |
|
15,0 |
|
1 |
2 |
ДУ-16В |
7,95 |
ДУ-37Б |
5,7 |
ДУ-39А,Б |
7,0 |
ДУ-26,А |
4,7 |
ДУ-47А-1 6,0 |
|
ДУ-50 |
6,5 |
ДУ-48Б |
9,0 |
ДУ-51 |
10,0 |
ДУ-49А |
11,0 |
ДУ-54А |
1,5 |
ДУ-47А,б |
6,0 |
ДУ-52 |
16,0 |
ДУ-63 |
10,5 |
3 |
|
4 |
5 |
6 |
7 |
25,0 |
Полупри- |
2,60 |
1,5- |
МоАЗ- |
|
|
цепной |
|
11/25 |
546П |
|
|
пневмати |
|
|
|
|
|
ческий |
2,60 |
1,5- |
Т-158 |
|
15,5 |
Полупри- |
||||
|
цепной |
|
11/25 |
|
|
|
пневмати |
|
|
|
|
|
ческий |
2,60 |
|
Трактор |
|
25,0 |
Прицеп |
1,5- |
|||
|
ной |
пнев |
|
6/30 |
кл. тяг |
|
матиче |
|
|
10 т.с. |
|
|
ский |
|
|
|
Тракт, |
|
Прицеп |
|
|
||
8 |
ной ку |
1,80 |
1,2- |
класс |
|
|
лачковый |
|
5,0 |
тяги |
|
|
|
|
|
|
3,4,5 т.с |
8,0 |
Двухваль |
1,20 |
1, 7, |
Д-144 |
|
|
цовый |
|
3, 15 |
|
|
8,0 |
Трехваль |
1,80 |
2,73 |
Д-144 |
|
12,0 |
цовый |
|
|
|
|
Трехваль |
1,85 |
0,8- Д-144 |
|||
13,0 |
цовый |
|
6,55 |
|
|
Трехваль |
1,85 |
1,2- Д-37Е |
|||
18,0 |
цовый |
|
8,0 |
|
|
Трехваль |
1,29 |
1,1- |
Д-37Е |
||
2,2 |
цовый |
|
7,8 |
|
|
Двухвал. |
0,83 |
1,8- УД-25 |
|||
8,0 |
вибрац. |
|
3,0 |
|
|
Двухвал. |
1,2 |
1,7, |
Д-144 |
||
|
вибрац. |
|
3,0, 15 |
|
|
|
Комбин. |
|
|
|
|
|
б=2,0 м, |
2,0 |
0-108 ЯАЗ- |
||
|
пневмо |
|
|
М206А |
|
|
шин |
- |
|
|
|
|
4 шт. |
|
|
|
|
|
Вибраци |
1,7 |
0,5- Д-144 |
||
|
онный |
|
10,1 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
5 |
6 |
7 |
ДУ-96 |
7,0 |
|
Вибраци |
1,5 |
0-12 |
У=48 |
|
ДУ-97 |
7,0 |
|
онный |
|
|
|
кВт |
|
Вибраци |
1,5 |
0-12 |
48 кВт |
|||
'ДУ-98 |
10,5 |
|
онный |
|
|
|
|
|
Вибраци |
1,7 |
0-15 |
N-13,6 |
|||
ДУ-99 |
9,5 |
|
онный |
|
|
|
кВт |
|
Вибраци |
1,7 |
0-12 |
N=13,6 |
|||
ДУ-.100 |
14 |
|
онный |
|
|
|
кВт |
|
Вибраци |
1,95 |
0-16 |
N=13,6 |
|||
|
13 |
|
онный |
|
|
Г |
кВт |
ДУ-85 |
|
Комбин., |
|
2,0 |
; 0-15 |
N=14 |
|
|
|
|
вибрац. |
|
|
|
кВт |
ДУ-84 |
14 |
|
Комбин., |
|
2,0 |
0-15 |
N=13,6 |
|
|
|
вибрац. |
|
|
|
кВт |
ДУ-74 |
9 |
|
Комбин. |
|
1,7 |
0-12 |
Д-144 |
|
|
|
вибрац. |
|
|
|
|
Технические характеристики трамбующей машины |
|||||||
Марка |
|
|
|
|
|
ДУ-128 |
|
Масса плиты, т |
|
|
|
|
|
1,4 |
|
Базовая,маш(ина |
|
|
|
|
трактор Т-130 |
||
Ширина уплотняемого слоя, м .......................... |
2,5 |
||||||
Рабочая скорость, км/ч |
‘ |
|
|
0,14 |
|||
Двигатель |
|
|
|
|
|
Д-144 |
Технологическая схема работы катков при уплотнении зависит от их конструкции. Прицепные катки работают по «кольцевой» схе ме, как показано на рис. 3.1.
Самоходные катки работают по челночной схеме (рис. 3.2). Уплотнение грунтов катками начинается от бровки земляного
полотна с последующим перемещением к оси. Предыдущий след пе рекрывается последующим на 20-25 см для катков с металлически ми вальцами и на след одного колеса-для катков на пневматических шинах. Последний проход осуществляется по оси земляного полотна.
1 1 |
1 . 1 , |
I 1.1 я! |
.. 1, 1 |
|
|
--. |
3 ^ |
|Г |
|
|
I1— |
: |
ь |
|
г г т г 1 4 ' 1 . ' I М 1 1 4 |
|
|||
Рис. 3.1. Схема движения прицепно |
Р ис.3.2. Схема движения сам оход |
|||
го катка (1-4 - |
последователь |
ного катка (7 -5 - последователь |
||
|
ность прохода катков) |
ность прохода катков) |
Рис. 3.3. Схема уплотнения трамбованием: а - трамбующей маш и ной; б - трамбующей плитой, навешенной на экскаватор
Толщина уплотняемого слоя грунта катками на пневматических шинах определяется по формуле [4]
|
^пн —0,18Е - |
тк -Рт)* |
|
|
|
|
|
|
IV,о V, 1 4 |
|
|
|
|
где IV- фактическая влажность уплотняемого грунта, доли ед.; |
|
|||||
Шо - оптимальная влажность уплотняемого грунта, доли ед.; |
|
|||||
тк - масса катка, приходящаяся на одно колесо, кг; |
|
|
||||
Рт- давление в шинах, кг/см2; |
|
|
|
|
||
£ - коэффициент жесткости шины, зависящий от давления в ней: |
||||||
Рт, кг/см3 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
$ |
0,6 |
0,5 |
0,4 |
0,3 |
0,2 |
0,15 |
Толщина слоя грунта при уплотнении кулачковыми катками оп* ределяется по формуле [10]
^кул = 0,65(/,к +2,5(7—Ир|
где Л* - длина кулачка, см; с1 наименьший поперечный размер опорной поверхности кулач
ка, см; И? - глубина разрыхляемой верхней части слоя грунта, образующе
гося в период выхода кулачка из слоя, см. Зависит от длины кулачка и принимается равной 3 - 4 см.
Вибрационные катки оцениваются критериями отношения воз мущающей силы к их весу РЮ = К. По данным Н.Я. Хархуты [8], при определенном соотношении Р и О наступает критическое состоя ние Ко, когда качественно меняется колебание вибрирующей массы плиты или круглого металлического вальца. Когда К< Кй, поверх ность вибрирующей массы не отрывается от уплотняемого слоя, но: тем не менее грунт или материалы слоев дорожной одежды испыты вают знакопеременное воздействие и происходит виброуплотнение.
В случае К>К0 поверхность вибрирующей массы отрывается от поверхности грунта или слоя дорожной одежды и уплотнение проис ходит вибротрамбованием.
Вибротрамбующие машины на поверхности уплотняемого слоя грунта создают напряжение 0,05 - 0,08 МПа, однако за счет проявле ния тиксотропных превращений в уплотняемом материале достигает ся высокая эффективность их работы.
Вибрирование способствует поднятию ;водь1 из нижней части уплотняемого слоя вверх. Лучшие результать1 виброуплотнением и вибротрамбованием достигаются, когда влажность грунта превышает оптимальную, определенную стандартным уплотнением, на 10-20 %.
Масса вибротрамбующей машины выбирается по удельному
статическому давлению:
Р = 0/{У Щ
где Р - удельное статическое давление, МПа;
О- масса уплотняющей машины или масса, приходящаяся на виб ровалец, кг;
У- площадь контакта вальца с грунтом, см2
Наибольшие глубины уплотнения достигаются для грунтов при удельных статических давлениях, МПа: переувлажненные пески 0,003 - 0,004; пески оптимальной влажности - 0,006 - 0,01; супески оптимальной влажности - 0,01 - 0,02.
Толщина уплотняемого слоя зависит от коэффициента уплотне ния и массы вибрационного агрегата (табл, 3.2) [10].
При уплотнении связных грунтов виброкатками эффективность их применения снижается. В зависимости от физико-механических
свойств и влажности связных грунтов толщина уплотняемого слоя составляет 35 - 60 см для катков массой 6 - 12 т.
Таблица 3.2 Зависимость толщины уплотняемого слоя от массы катка
и коэффициента уплотнения, см
Масса катка, |
Коэффициент уплотнения для несвязных грунтов |
|||
|
т |
1,0 |
1,1 |
|
|
3’ |
40 - 50 |
25 |
- 30 |
6 |
- 8 |
60 - 70 |
35 |
- 40 |
10 |
- 12 |
80-100 |
40 |
- 50 |
Толщина уплотняемого слоя трамбованием определяется по формуле, предложенной Н.Я. Хархутой [10],
уу ( |
-м ’-у |
Лтр =и-Янаим ттг |
’ |
где Л1р - толщина уплотняемого трамбованием слоя (глубина актив ной зоны) грунта, см;
Вмн - наименьший размер трамбовки в плане, см;
IV, IV» - фактическая и оптимальная влажность грунта, доли ед.;
/, - удельный и предельный импульс трамбовки [10], кг с/см2,
м-1?«ь„Гк
£./Г.Т
где М - масса трамбовки, кг;
g - ускорение силы тяжести, см/с2; Иг. - высота падения трамбовки , см;
К - коэффициент, учитывающий опережающее развитие напряже ния относительно развития деформации и нелинейности из менения напряжения;
И - площадь основания трамбовки, то есть контакта с грунтом, см2;
т - время удара, с. По Н.Я. Хархуте [10] время удара зависит от массы трамбовки и разновидности грунта (табл.3.3).
Экспериментально определенные значения предельных удель ных импульсов трамбовки /„ для разных грунтов составляют: пески,
супеси пылеватые 0,005 - 0,007; суглинки 0,007 - 0,012; суглинки тяжелые 0,012 - 0,020; глины 0,020 - 0,027
Величина коэффициента разности развития напряжения и де формации зависит от скорости движения трамбовки в период удара и величины удельного импульса; для средних условий К = 1,7 - 2,0.
Таблица 3.3
|
Время удара трамбовки, с |
|
|
||
Состояние |
|
Масса трамбовки, кг |
|
|
|
грунта |
500 |
500 |
950 |
1200 |
1500 |
|
|||||
Рыхлое |
Несвязные грунты |
Связные грунты |
0,110 |
||
0,024 |
0,035 |
0,065 |
0,076 |
||
Плотное |
0,012 |
0,017 |
- |
- |
- |
Число ударов трамбовок по одному месту для достижения необ ходимой плотности при расчетной толщине уплотняемого слоя опре деляется по формуле
где п - необходимое число ударов; А0оптимальная толщина слоя, И0= 60 - 80 см;
К - коэффициент, учитывающий степень уплотнения грунта и его разновидности (табл. 3.4).
Таблица 3.4 Зависимость К от степени уплотнения грунта и его разновидностей
Требуемая плотность грунта |
|
Связный грунт |
|
Несвязный грунт |
0,95 |
|
4 |
1 |
2 |
0,98 |
|
7 |
|
4 |
1,0 |
Г |
14 |
|
10 |
Наибольшие толщины уплотняемых слоев дорожной одежды оп ределены СНиП [6] и приведены в табл.3.5
Сменная производительность катков и трамбующих машин оп ределяется исходя из толщины уплотняемого слоя, полученной рас четом или принятой по нормативным материалам.
Вид материала |
с гладким |
вальнем |
|
|
массой Ют |
|
и более |
Трудноуплот- |
|
няемые(из из |
|
верженных и |
|
метаморфиче |
|
ских пород |
18 |
марки по проч |
|
ности 1000 и |
|
более, гравий |
|
прочный» хо |
|
рошо окатан |
|
ный, шлаки ос |
|
теклованной |
|
структуры) |
|
Легкоуплот- |
|
няемые (из из |
|
верженных и |
|
метаморфиче |
|
ских пород |
|
марки по проч |
22 |
ности менее |
|
1000, осадоч |
|
ные, гравий не |
|
окатанный, |
|
шлаки с порис |
|
той структурой) |
|
Катки |
|
|
решетчатые и на |
вибрационные и |
|
пневматических |
комбинирован |
|
шинах массой |
ные массой |
|
15 т и более |
до 10 т |
16 т |
|
|
и более |
-24 |
18 |
24 |
30 |
22 |
30 |
3.2. Расчет производительности уплотняющих маш ин
Производительность катков в смену зависит от их типоразмера. Для катков на пневматических шинах