Вступ

Земляні роботи

Великі об’єми земляних робіт виконуються при:

• будівництві автомобільних доріг;

• зведенні земляного полотна залізниць;

• будівництві аеродромів;

• підготовці котлованів і площадок під будинки та споруди в промисловому та цивільному будівництві;

• спорудженні траншей для прокладання різних підземних комунікацій: ліній зв’язку, електричних кабелів, нафто- та газопроводів;

• гідромеліоративному будівництві у сільському господарстві;

• гідротехнічному будівництві – спорудженні дамб (гребель), судноплавних каналів;

• добування корисних копалин відкритим способом;

• у військово-інженерній справі.

Короткий історичний огляд розвитку машин для земляних робіт (МЗР)

XV століття – розробка Леонардо да Вінчі креслень екскаваторів;

1809 р – під керівництвом інженера Бетанкура розроблена, побудована на Іжорському заводі і випробувана на днопоглиблювальних роботах у Кронштадті землечерпалка;

1834 р – Отіс (США) винайшов паровий екскаватор на рейковому ходу;

1839 р – на будівництві залізниці Москва-Петербург в Росії використовувались чотири з семи, що були на той час в світі екскаватори;

1875 р – побудовано перший грейдер-елеватор на кінній тязі;

1887 р – побудовано перший грейдер на кінній тязі;

1900 - 1917 рр – виробництво екскаваторів на Путилівському заводі в Петрограді. Виготовлено 39 екскаваторів з q = 2,3 м³.

Українські вчені: чл. – кор. АН УРСР Ю. О. Вєтров, проф. А. М. Холодов, А. Г. Маєвський, В. М. Владіміров, Л.А. Хмара, та ін.

Кафедрою дорожніх машин КАДІ виконувались наукові роботи разом з заводами та НДІ України і СРСР, пов’язані з ходовими системами екскаваторів великої продуктивності та робочими органами роторних траншейних екскаваторів.

Останніми роками виконуються роботи по створенню землерийних машин комплексу по капітальному ремонту трубопроводів.

Склад МЗР (Основні елементи МЗР)

Машина для земляних робіт має такі елементи:

• робочий орган (для взаємодії з грунтом);

• силова установка (двигун) – джерело енергії;

• трансмісія (для передачі енергії від двигуна робочому та ходовому обладнанню);

• система керування;

• ходове обладнання (для переміщення машини);

• рама (для розміщення всіх елементів).

Операції робочого процесу МЗР

1 розробка грунту (відділення його від масиву);

2 переміщення грунту;

3 розвантаження або укладання грунту;

4 ущільнення грунту;

5 профілювання земляної споруди.

Окрема машина виконує частину цих операцій, інколи тільки одну з них.

Приклад: скрепер може виконувати операції 1, 2, 3, 4,

а коток – тільки операцію 4.

Класифікація МЗР

1 Технологічною

• машини для підготовчих робіт (кущорізи, корчувачі, розпушувачі). Позначаються як ДП-00 (дорожні), МП-00 (меліоративні);

• землерийно-транспортні машини (ЗТМ), розробляють грунт за рахунок тягового зусилля (бульдозери, скрепери, грейдери, грейдер-елеватори).

Позначаються - Д3. Приклад: Д3-143 (автогрейдер), Д3-126 (бульдозер), Д3-13 (скрепер);

• землерийні машини (різні екскаватори): одноківшові (ЕО), роторні (ЕР), траншейні ланцюгові (ЕТЦ), траншейні роторні ( ЕТР), меліоративні (ЕМ);

• машини для ущільнення грунтів (котки, трамбувальні та вібраційні машини) - ДУ;

• обладнання для гідромеханізації земляних робіт (гідромонітори, земснаряди);

• навантажувальні машини – фронтальні навантажувачі). Приклад: ТО – 18.

2 за періодичністю дії:

• машини циклічної дії (одноківшові екскаватори, скрепери);

• безперервної дії (траншейні екскаватори, грейдер-елеватори).

3 за типом ходового обладнання:

• пневмоколісне;

• гусеничне;

• крокуюче;

• рейкове;

• крокуюче-рейкове;

4 за силовою установкою:

• двигуни внутрішнього згоряння (д. в. з);

• електричні двигуни.

5 за системою керування:

• механічна;

• гідравлічна;

• електрична;

• пневматична;

• комбінована (найчастіше).

Мета курсу “МЗР” – вивчення середовища, з яким взаємодіє машина, конструкцій машин, їх призначення та області раціонального використання, теорії робочого процесу, методів розрахунку та конструювання машин.

Номенклатура машин

Машини для підготовчих робіт

Землерийно – транспортні машини (ЗТМ)

Бульдозери

Автогрейдери

Скрепери

Грейдер - елеватори

ОДНОКІВШОВІ екскаватори (ОЕ)

Одноківшові фронтальні навантажувачі

Екскаватори безперервної дії

Ланцюгові екскаватори поздовжньої дії

Ланцюгові екскаватори поперечного копання

Роторні екскаватори (траншейні і кар’єрні)

Машини для розробки мерзлих та міцних грунтів

Машини для гідромеханізації земляних робіт

Машини для ущільнення грунту

Машини для підготовчих робіт

Призначення – для виконання підготовчих робіт:

• очищення площ від дерев, пнів, кущів, великого каміння;

• розпушування міцних ґрунтів для наступної їх розробки.

Для виконання цих робіт використовують спеціальні машини: кущорізи, корчувачі, корчувачі-збирачі, розпушувачі.

Кущорізи

Призначення – для зрізання чагарників та дерев діаметром до 30 см.

Кущорізи за типом робочого органа можуть бути з активним та пасивним робочим органом.

С

хема кущоріза з пасивним робочим органом

1 – базова машина; 2 – огородження трактора; 3 – гідроциліндр керування;

4 – універсальна рама (оскільки змінне робоче обладнання, як і бульдозерний відвал);

5 – робочий орган – клиноподібний відвал; 6 – колун (наконечник) для розколювання пнів, стовбурів дерев, що лежать; 7 – боковий ніж.

Основний параметр кущоріза – номінальне тягове зусилля базового трактора.

Корчувачі та корчувачі-збирачі Призначення: для корчування пнів діаметром до 50 см, розчищення площ від каміння, коріння, повалених дерев та зрізаного чагарника (можна також розпушувати грунт).

Конструкція. Є навісним (змінним) робочим обладнанням до трактора, являє собою решітчастий відвал з зубами.

1 – базовий трактор; 2 – гідроциліндр; 3 – зуби; 4 – відвал; 5 – універсальна рама.

Кількість зубів: - корчувача 3-6, корчувача-збирача – 6-10.

Класифікація:

• за типом робочого органу – активні та пасивні;

• за типом керування – з канатною та гідравлічною системою;

• за типом агрегатування РО з трактором – з переднім та заднім начіплюванням та причіпні;

• за способом корчування – зубові (важільні, гакові) з комбінованим вертикально-горизонтальним рухом РО, з гідроповоротними РО та віброкорчувачі.

Робочий процес Корчувач може працювати трьома способами:

1 штовхальним зусиллям трактора;

2 підйомним зусиллям гідроциліндра чи лебідки;

3 комбінація 1 та 2 способів.

Розпушувачі

Призначення. Для пошарового розпушення щільних, мерзлих і скельових грунтів з наступною розробкою їх землерийними та землерийно-транспортними машинами.

Використання розпушувачів у комплексі з бульдозерами, скреперами, навантажувачами, екскаваторами збільшує продуктивність останніх при розробці грунтів III - IV категорій у 3…5 разів.

Класифікація

1 За призначенням:

• загального призначення h до 1 м (3 рідко 5 зубів);

• спеціального призначення h до 2,5 м – 1 зуб.

2 За тяговим номінальним зусиллям тягача (класом): 40, 100, 150, 250, 350, 500, 750, 1000 кН.

3 За типом робочого обладнання (навіски):

• триланкове;

• чотириланкове.

К

онструктивні схеми

1 – базовий трактор;

2 – гідроциліндр;

3 – робочий орган (зуб з наконечником);

4 – рама розпушувача.

I – триланкова з закріпленням до корпусу заднього мосту;

II – триланкова з закріпленням до рами гусениць;

III – чотириланкова (паралелограмна) з закріпленням до корпусу заднього мосту.

Тип II схеми використовують при не досить міцному корпусі заднього мосту.

Землерийно – транспортні машини (ЗТМ)

Бульдозери

Бульдозер – землерийно-транспортна машина, яка складається з базового тягача та бульдозерного (навісного) устаткування, призначена для різання, переміщення грунту та планування поверхні, яка розробляється.

Бульдозери можуть виконувати такі види робіт:

• зрізати рослинний шар грунту;

• розчищати будівельні площадки від чагарників, пнів та ін.;

• споруджувати насипи із бокових резервів;

• розробляти виїмки з переміщенням грунту у кавальєри;

• профілювати земляне полотно на косогорах;

• розрівнювати та планувати площадки після інших робіт;

• засипати траншеї;

• виконувати розкривні роботи (при невеликих об'ємах);

• штабелювати сипучі матеріали;

• штовхати скрепери під час завантаження ковша грунтом;

• розчищати шляхи переміщення скреперів;

• виконувати допоміжні роботи при експлуатації великих роторних комплексів на відкритих розробках;

• очищати від снігу дороги та площадки.

Класифікація

1 За тяговим класом базової машини 30, 40, 60, 100, 150, 250, 350, 500, 750 (1000) кН.

2 За типом робочого обладнання:

I тип	– з неповоротним відвалом
II тип	– з неповоротним відвалом і з гідрофікованим перекосом відвалу
III тип	з неповоротним відвалом і з гідрофікованими перекосом та нахилом відвалу
IV тип	– з поворотним відвалом

Бульдозери з неповоротними відвалами використовують для розробки зв’язних грунтів з непорушеною структурою, а з поворотними – для розробки незв’язних грунтів, планувальних та снігоприбиральних робіт, засипання траншей, ровів, котлованів та інших виїмок.

3 За типом ходового обладнання:

• гусеничні;

• пневмоколісні.

У першому випадку базовими машинами є трактори, у другому пневмоколісні тягачі чи колісні трактори.

Бульдозери на гусеничному ходу мають високу прохідність, тягове зусилля у них більше, ніж у колісних в однакових умовах (оскільки коефіцієнт зчеплення  різний у гусениць і коліс).

Бульдозери на пневмоходу – мобільніші. Зворотний рух при розробці грунту можуть робити на більшій швидкості.

4 За типом системи керування відвалом:

• з канатно-блочним;

• з гідравлічним.

У бульдозерів гідравлічне заглиблення відвалу в грунт примусове, завдяки гідроциліндру. Це дозволяє зменшити масу відвалу, полегшити умови роботи машиніста, зменшити затрати часу на набір грунту, підвищити продуктивність машини.

К

онструктивна схема (плакати)

Бульдозер з неповоротним відвалом (тип 1)

1 – базовий тягач; 2 – відвал; 3 – ніж; 4 – гідроциліндри; 5 – штовхальна рама; 6 – упряжний шарнір; 7 – підкіс.

Бульдозер з поворотним відвалом (тип 11)