11. Технология разработки грунтов с рабочим оборудованием «обратная лопата»

Экскаваторы с рабочим оборудованием обратная лопата применяют главным образом для разработки грунта в нешироких каналах, в небольших котлованах, траншеях с крутыми откосами. Обратные лопаты черпают грунт ниже уровня своего стояния, что позволяет использовать их для разработки грунтов, залегающих ниже уровня грунтовых вод. Это свойство обратных лопат дает возможность применять их при устройстве и очистке осушительных каналов.

Разрабатываемый обратной лопатой грунт отсыпают чаще всего в отвал. При необходимости грунт может быть погружен в транспортные средства.

Основные рабочие параметры экскаваторов обратная лопата показаны на рис. 5.6, 5.7, б.

Выгрузка грунта из ковша обратной лопаты с канатной подвеской происходит при поднятии вверх стрелы и одновременном повороте рукояти вперед. Так как крутизна наклона днища ковша увеличивается постепенно, то выгрузка грунта происходит не в одной точке, а на некотором отрезке прямой, лежащей в плоскости подъема рабочего органа.

Рис. 5.6. Схема забоя и основные рабочие параметры гидравлических экскаваторов с рабочим оборудованием обратная лопата.

В связи с этим в характеристиках обратных лопат даются два радиуса выгрузки: начальный и конечный. Так как одновременно происходит изменение и высоты подъема ковша, то высота выгрузки характеризуется также двумя значениями: начальным и конечным.

Рис. 5.7. Рабочее оборудование для земляных работ и рабочие параметры обратных лопат: радиус резания R_р; радиус резания R_р.н при наибольшей

глубине резания; наибольшей глубиной резания Н_{р max} от поверхности земли до дна забоя.

Способы разработки грунта: продольный и поперечный. При продольной разработке экскаватор перемещается по оси выемки и отсыпает грунт на две или одну сторону. Такой способ применяют для разработки траншей нешироких каналов и котлованов.

При разработке связных грунтов откосы временных траншей могут быть получены вплоть до вертикальных. Наименьшая возможная ширина выемки равна ширине ковша обратной лопаты. При продольной разработке сечений в связных грунтах откосы выемок приобретают ступенчатую форму. Наибольшая возможная ширина выемки при продольной разработке зависит от размещения отвалов грунта.

Для получения более ровной поверхности откосов и для устройства траншей с малой шириной по дну применяют специальные профильные ковши.

Выемки большой ширины разрабатываются поперечным способом, при котором обратная лопата размещается и передвигается сбоку от выемки, отсыпая грунт в односторонний отвал или в транспортные средства.

Грунт в котлованах большой ширины разрабатывают только с погрузкой в транспортные средства за несколько проходов.

12. Производительность одноковшовых экскаваторов, методика её расчёта и пути ее повышения

Конструктивная (теоретическая), производительность за час непрерывной работы (м³/ч) в расчетных условиях

П_к = 60·q·n¹,

где q — геометрическая вместимость ковша, м³; п' — число циклов в единицу времени (минуту) при расчетных условиях.

Техническая производительность должна соответствовать конкретным условиям работы в забое:

П_т = 60·q·К_н · К¹_р · n,

где К_Н — коэффициент наполнения ковша; К_р — коэффициент приведения объема рыхлого грунта к первоначальному объему в состоянии его естественной плотности; п — число циклов в минуту в конкретных условиях забоя.

Все величины, входящие в это уравнение, кроме геометрической вместимости ковша, переменные, зависящие от вместимости ковша, грунтовых условий, формы и размера забоя, квалификации машиниста.

Эксплуатационной называется средняя фактическая производительность (м³/ч) экскаватора при работе в конкретных условиях с учетом неизбежных простоев

П_э = П_т · К_в = 60·q·К_н·К¹_р·n·К_в,

где К_в — коэффициент использования рабочего времени машины, представляющий собой отношение времени чистой работы ко всему затраченному.

Нормативная производительность — это объем работ, который должен быть выполнен с помощью машины за единицу времени. По своей сути она соответствует эксплуатационной. Фактически достигнутая производительность может превышать нормативную, приближаясь к технической, за счет совершенствования организации работ и сокращения простоев.

Эксплуатационную производительность используют для организации и планирования экскаваторных работ, выдачи производственных заданий экскаваторным бригадам.

Значение К_Н зависит от вида грунта, его влажности, глубины забоя, вместимости ковшей экскаваторов, вида рабочего оборудования, квалификации машиниста. В легких грунтовых условиях опытные экскаваторщики набирают в ковши грунт с К_н = 0,95...1,20.

Число циклов в единицу времени зависит от конструктивных особенностей экскаватора, грунтовых условий, формы и размеров забоя:

п = 60 / t_ц, ц/мин

где t_ц — продолжительность одного цикла

t_ц = t_к + t_п + t_в + t¹_п, с

t_к — продолжительность копания; t_п — продолжительность поворота на выгрузку; t_в — продолжительность выгрузки; t¹_п — продолжительность поворота в забой.

Продолжительность отдельных элементов цикла в большой степени зависит от плотности разрабатываемого грунта, угла поворота экскаватора в плане, квалификации экскаваторщиков.

Влияние групп грунта и углов поворота в плане можно учесть при определении продолжительности цикла по формуле t_ц= t_э(АК_с+ВК_β)

где t_Э — расчетная продолжительность цикла в условиях, принятых за эталон (грунт I группы, угол поворота в плане β = 90⁰); А — продолжительность копания и разгрузки, в долях единицы от общей продолжительности цикла; В — то же, для продолжительности поворотов (значения А и В колеблются от 0,35 до 0,65. Среднее значение А и В равно 0,5); к_с — коэффициент, характеризующий изменение продолжительности операций копания и разгрузки при переходе от грунта I группы к грунтам других групп; К_в — коэффициент, характеризующий изменение продолжительности операций поворотов при значении угла поворота, не равном 90°.

Разница между технической и эксплуатационной производительностью обусловливается неизбежными перерывами при работе экскаваторов. Коэффициент использования рабочего времени машин и механизмов устанавливают на основании анализа режима их эксплуатации.

Для одноковшовых экскаваторов в условиях строительства значение коэффициента использования рабочего времени за час равно около 0,92...0,96; за смену — 0,75...0,85 (в среднем 0,8), а при работе с погрузкой на транспорт 0,65...0,75 (в среднем 0,7).

Важным резервом снижения стоимости работ, повышения эффективности средств механизации и роста производительности труда служат мероприятия, направленные на повышение производительности строительных машин. Увеличение ее может быть достигнуто следующими путями: конструктивными усовершенствованиями; технологическими приемами; организационными мероприятиями.

При разработке легких грунтов одноковшовыми экскаваторами очень эффективны сменные ковши увеличенной вместимости, в том числе со сплошной режущей кромкой без зубьев.

Сменные ковши для прямых лопат подбирают, исходя из тяговых сопротивлений при экскавации грунта и полного использования мощности двигателя. При использовании ковшей увеличенной вместимости обычно применяют укороченные стрелы. Увеличение ковша не ведет к пропорциональному повышению производительности, так как увеличивается и продолжительность цикла.