Практическое занятие №3

Тема: «Выбор комплекта машин при вертикальной планировке площадки с уплотнением насыпных грунтов».

Третье практическое занятие выполняется на основе полученных результатов в первом и втором практических занятиях при сохранении номера варианта индивидуального задания.

Земляные работы следует выполнять комплексно механизированным методом, когда все основные и вспомогательные процессы осуществляются комплектом машин, увязанных между собой по рабочим параметрам и в первую очередь по производительности основной (ведущей) машины, во избежание её простоя. При этом следует учитывать, что все грунты по трудности разработки делятся на 6 групп, а группа одного и того же грунта может быть разной, в зависимости от способа разработки и средств механизации (табл. 3.1).

Таблица 3.1

Классификация грунтов по трудоемкости разработки

Тип грунта	Способ разработки грунта Группа грунта
	Вручную	Одноковшовыми экскаваторами	Скрепером	Бульдозером
Растительный	I	I	I	I
Песок	I	I	II	II
Супесь	I	I	II	I
Суглинок	II	I	I	I
Глина	II	II	II	I
Лесс	I	I	I	I

Вертикальная планировка строительных площадок осуществляется обычно с использованием в качестве ведущих землеройно-транспортных машин (бульдозеров, скреперов).

Бульдозер – универсальная и высокопроизводительная землеройно-транспортная машина, обладающая большой маневренностью. Приблизительно 35% объема земляных работ в строительстве выполняется бульдозерами.

Рабочим органом бульдозера является щитовой отвал с закрепленным в нижней части ножом (Рис 3.1).

1-лебедка; 2-трактор; 3-полиспаст; 4-направляющий блок; 5-передний стояк; 6-отвал;7-винтовой раскос; 8-толкающая рама; 9-опорный шарнир.

В зависимости от конструкции, установки и способа крепления отвала к раме, бульдозеры бывают двух типов: с неповоротным отвалом, жестко закрепленным под углом 90⁰ к продольной оси машины (Рис. 3.1), и поворотным, когда отвал можно устанавливать под острым углом к продольной оси машины в горизонтальной (угол захвата) и вертикальной (угол врезания) плоскостях, и грунт смещается в бок от оси перемещения. По способу управления рабочим органом бульдозеры подразделяют на канатно-блочные (Рис.3.1), гидравлические и смешанные. При наиболее распространенной канатно-блочной системе управления отвал заглубляется в грунт лишь под действием собственного веса; гидравлическая система обеспечивает принудительное заглубление отвала, что особенно важно при работе в плотных грунтах. Зато обслуживание гидравлической системы сложнее канатно-блочной.

Основные технико-эксплуатационные характеристики гусеничных бульдозеров приведены в приложениях П1.1 и П1.2.

На земляных работах бульдозеры используют как самостоятельные машины, так и в комплекте с другими типами машин. Их применяют при возведении невысоких насыпей, рытье котлованов, срезании растительного слоя грунта, засыпке пазух и траншей, зачистке недобора грунта в котлованах, вертикальной планировке площадок и др. Бульдозерами разрабатываются грунты I, II и III групп (последняя группа – с предварительным рыхлением).

Цикл работы бульдозера состоит из рабочего хода при копании и перемещении грунта и обратного (холостого) хода. При наборе призмы волочения в зависимости от вида грунта, ровности и уклона поверхности применяют три схемы:

• на ровной поверхности резко заглубляют отвал на возможную глубину резания и постепенно его выбирают по мере роста призмы волочения;

• при работе под уклон набор призмы волочения осуществляют с почти постоянной глубиной резания;

• на неровной поверхности набор призмы волочения выполняют по ступенчатой схеме с частым выглублением и повторным заглублением отвала;

П ри работе бульдозера на ровной поверхности применяют клиновый и гребенчатый способы резания грунта, а на уклонах – прямоугольный способ (Рис.3.2).

К способам, обеспечивающим повышение производительности бульдозеров при перемещении грунта, относятся:

• работа бульдозера по одному следу;

• работа в траншее, глубина которой не должна превышать высоту отвала бульдозера;

• спаренная работа бульдозеров;

• при послойной отсыпке грунта разравнивание его передним и задним ходом слоями толщиной 0,25…0,35м, в зависимости от грунтоуплотняющего механизма.

Коэффициент сохранения грунта во время транспортирования бульдозером можно выразить формулой

К_с = 1 - 0,005 L_n (3.1)

где L_n - дальность перемещения грунта в м.

Значения эмпирического коэффициента 0,005 можно уменьшить, работая по одному следу, в траншее, спаренными бульдозерами, а также оснастив отвал боковыми щитами.

Нормативная сменная производительность бульдозера рассчитывается по формуле:

П_н = (Е_О Х С_см) : Н_мв , м³ (3.2)

Где Ео – единица измерения работы в м³ или м²;

Нмв – норма машинного времени (маш.-час) на единицу работы Ео;

См = 8.0 час – продолжительность рабочей смены.

Значения Ео и Нмв и берутся по [1], §2.1.22, с.166-170; или по приложениям П1.3; П1.4; П1.5; П1.6.

Эксплуатационную производительность бульдозера можно рассчитать по формуле,

м³ /смену:

Пэ = 3600  См  V  Kc  Кукл  , (3.3)

где V – объем грунта в плотном теле, срезанного отвалом, м³, определяется формулой:

V  (a_от  h_от) : (2 tg   К_п.р.) (3.4)

a_от и h_от – соответственно длина и высота отвала в м (берется по приложению П1.1 или П1.2);

φ – угол естественного откоса грунта (приложение П 1.7);

К_п.р. – коэффициент первоначального разрыхления грунта (приложение П1.8);

К_с – см. формулу 3.1;

К_укл - коэффициент уклона (приложение П1.9);

Кв - коэффициент использования по времени, см. [1], Додаток Р, С.689 – 690. При вертикальной планировке бульдозерами на базе трактора ДЭТ – 250 значение Кв = 0,75, других марок Кв=0,8;

t_ц – длительность цикла, с:

t_ц = t_р + t_n + t_об.х + t_пов , (3.5)

t_пов =10…12с, при работе челночным способом t_пов = 0;

t_р , t_n , t_об.х - соответственно время резания, перемещения грунта и возврата бульдозера порожняком, значения которых можно определить по формуле:

t_{р (n, об.х )} = 3,6  L _{р (n, об.х )}  К_уск / V, с (3.6)

L – длина пути соответственно резания, перемещения и обратного хода в м;

К_уск – коэффициент, учитывающий ускорение, замедление, переключение передач (приложение П1.10);

V – скорость движения, км/ч. Резание и перемещение грунта осуществляются на первой передаче, возврат порожняком – на третьей и четвертой передачах или задним ходом. Скорости движения тракторов на разных передачах приведены в приложении П 1.11.

Скрепер является универсальной машиной для земляных работ, выполняющей операции по разработке и погрузке грунта, перемещению и разгрузке его почти ровными слоями по толщине, необходимой для уплотнения принятым грунтоуплотняющим механизмом. Применяют скреперы на планировке площадок, отсыпке насыпей, плотин, дамб, а также при разработке грунта I и II групп в выемках. Однако, скреперы плохо работают, если грунт сильно переувлажнен или засорен крупными камнями и корнями деревьев.

Скреперы классифицируют по способу перемещения – прицепные, полуприцепные, самоходные (рис.3.3.), по ёмкости ковша (малой ёмкости – до 3м³, средней – более 3 до 11 м³ и большой – 12… 18 м³ и более).

Рис. 3.3. Схемы скрепера: а) прицепного; б) полуприцепного; в) самоходного.

По способу разгрузки скреперы бывают со свободной, принудительной, полупринудительной и щелевой разгрузкой, а по способу управления рабочим органом – с канатно-блочным, гидравлическим или комбинированным управлением.

Основные технико-эксплуатационные характеристики скреперов приведены в приложении П2.1.

Схемы движения скреперов зависят от вида земляных сооружений или работ. При вертикальной планировке и устройстве насыпей применяют эллиптическую и наравне с ней схему по «восьмерке», которая производительнее эллиптической на 3…5%, а также спиральную и челночно-поперечную схемы (Рис.3.4).

Рис.3.4. Схемы движения скреперов:

а – эллипс; б – восьмерка; в – спираль; г – челночно-поперечная

Эксплуатационную производительность скрепера в м³ / смену рассчитывают по формуле:

Пэ = 3600  Ссм  q  К₁  (Кв : t_ц) (3.7)

Где q – вместимость ковша скрепера в м³; К₁ = К_Н / К_ПР

К_Н – коэффициент наполнения ковша рыхлым грунтом (табл. 3.2)

Таблица 3.2