3. Розробка грунту екскаваторами

В процесі влаштування котлованів та планування майданчиків, якщо робочі позначки дають змогу напов­нити ківш за один прийом копання ґрунту, використовують екскаватори з прямою лопатою в комплекті з транспортними засобами.

Найчастіше майданчики планують екскаватором із ковшем місткіс­тю 0,5... 1,0 м³. При розробленні щільних та розпушених скельних ґрун­тів застосовують ковші із зубами, які дають змогу одночасно й розпу­шувати ґрунт.

Для легких та м'яких ґрунтів ефективнішими є змінні ковші трохи більшої місткості з суцільною ріжучою окрайкою. Для розроблення більш міцних ґрунтів (IV —V груп) слід застосовувати екскаватори, оснащені ковшами місткістю понад 1 м³.

Екскаватор з ковшем потрібної місткості вибирають залежно від обсягів робіт, характеристики ґрунту та робочих позначок забою.

Забоєм називають робочу зону екскаватора, яка складається з май­данчика, на якому розміщений екскаватор, частини масиву ґрунту, що розробляється із однієї стоянки, та майданчика для стоянки транспорт­них засобів під час завантаження. Розробляють ґрунт проходками.

Планувати майданчики екскаватором з прямою лопатою краще за все боковими проходками, використовуючи транспорт, розміщений на рівні підошви забою паралельно осі переміщення екскаватора, але назустріч йому.

Екскаватор розміщують у забої так, щоб вісь його переміщення знахо­дилась від бровки внутрішнього укосу на відстані, м,

(6)

де — найбільший радіус копання, м; — довжина робочого пере­сування, м.

Для гідравлічних екскаваторів величина може дорівнювати радіусу копання на рівні стоянки , який значно більший, ніж у канатних екскаваторів.

Відстань, м, від осі до підошви зовнішнього укосу не повинна пере­вищувати

(7)

Екскаватори, оснащені прямою лопатою, розробляють котловани пе­реважно в ґрунтах сухих та нормальної вологості лобовими або бо­ковими проходками із завантаженням ґрунту в транспортні засоби.

Розроблення котлованів лобовими проходками виконують, розміщу­ючи транспортні засоби безпосередньо в забої, рідше — вище рівня підошви забою. Можливість розроблення котлованів тією чи іншою проходкою залежить від характеристики робочого обладнання, глибини копання та ширини котловану.

Якщо глибина котловану перевищує максимальну висоту копання екскаватора, то розроблення ведуть ярусами.

Котловани 1,5 завширшки розробляють лобовою проходкою з однобічним завантаженням транспортних засобів. Котловани 1,5...1,9 завширшки розробляють лобовою проходкою з двобічною подачею транспортних засобів. Найбільша ширина, м, лобової проходки екскаватора, що переміщується по прямій, не повинна перевищувати

(8)

де — довжина робочого переміщення екскаватора, м.

Котловани 1,9...2,5 завширшки розробляють розширеною лобовою проходкою з переміщенням екскаватора зигзагом, а до 3,5 — упоперек котловану. Широкі котловани (більше ніж 3,5 ) розробляють спочатку лобовою, а потім боковими проходка­ми. Максимальна ширина кожної бокової проходки, м,

(9)

де — найбільший радіус копання на рівні стоянки екскаватора, м.

Розроблення прямими лопатами котлованів та траншей здійснює­ться з недобором ґрунту в підошві котловану чи траншеї не більше ніж 5...20 см при місткості ковша 0,25...5 м³.

Розроблення недоборів ґрунту, як правило, виконують механізованим способом: найчастіше бульдозерами, а також авто­грейдерами, екскаваторами-планувальниками, екскаваторами зі спеціаль­ними зачищувальними ковшами.

Для в'їзду в забій улаштовують траншеї з уклоном 0,10...0,15 %. Ширину в'їзних траншей по низу беруть 3...3,5 м за умови, що транспорт рухається в один бік.

Експлуатаційна змінна продуктивність екскаватора, м³/зміну,

(10)

де С — тривалість зміни, год; — тривалість циклу, с; Е — місткість ковша, м³; — коефіцієнт наповнення ковша ґрунтом у щільному тілі; — коефіцієнт використання екскаватора за часом зміни, який врахо­вує допоміжні операції із забезпечення нормальної роботи екскаватора.

Екскаватор з ковшем місткістю до 0,65 м³ обслуговує один маши­ніст, місткістю понад 0,65 м³ — машиніст та його помічник.

Ґрунт від екскаватора найчастіше перевозять автосамоскидами, рід­ше — тракторними причепами, стрічковими конвеєрами, залізницею, гідравлічними засобами.

Кількість транспортних одиниць (автосамоскидів, автосамоскидів з причепами, поїздів) за умови безперервної роботи екскаватора

(11)

де — тривалість циклу роботи транспортної одиниці, хв:

(12)

де — тривалість завантаження транспортної одиниці, хв; — відстань перевезення ґрунту, км; — середня розрахункова швидкість руху з вантажем та порожняком, км/год; — тривалість розвантаження з маневруванням, хв.

Для ефективного використання екскаватора і транспортних засобів доцільно брати місткість транспортної одиниці рівну 4...10 об'ємам ковша екскаватора.

Екскаватором, оснащеним зворотною лопатою чи драглайном, розробляють котловани торцевими чи боковими проходками з розмі­щенням екскаватора вище рівня дна забою та завантаженням ґрунту в транспортні засоби. Вказані умови дають змогу використовувати ці екскаватори і для розроблення зволожених та мокрих ґрунтів.

Можливість розроблення котлованів торцевою чи боковою проход­ками залежить від характеристики робочого оснащення екскаватора, глибини копання та ширини котловану.

Найбільшу ширину торцевої проходки по верху в разі переміщення екскаватора по прямій та подачі транспорту з двох боків визначають за формулою (8), а по низу — із виразу

(13)

де — глибина котловану; — кут укосу.

Ширина торцевої проходки при двобічному завантаженні транс­портних засобів перебуває в межах 1,6...1,7 . Якщо подача транспорт­них засобів однобічна, ширина зменшується до 1 ,3 , вісь руху екскава­тора переміщується в бік розташування транспорту.

Котловани, ширина яких перевищує максимальну ширину проходки екскаватора, що переміщується по прямій, розробляють зигзагоподібни­ми, поперечно-торцевими або кількома торцевими проходками.

Найбільша ширина, м, кожної наступної торцевої проходки (якщо розробляють один бік виїмки)

(14)

Довжина робочого пересування екскаватора , особливо гідравліч­ного, змінюється в значних межах і залежить від конструктивних розмі­рів екскаватора, глибини котловану , відстані від бровки укосу виїмки до найближчої опори екскаватора та кута робочого укосу виїмки , які визначаються ґрунтовими умовами.

Довжина робочого пересування, м, у всіх випадках має бути не більш як

де — найбільший радіус копання на рівні дна виїмки; — най­менший радіус копання на рівні дна виїмки (змінні величини, що зале­жать від глибини), м.

За поперечно-човниковою схемою розроблення котло­ванів драглайном ґрунт набирається по черзі з кожного боку автоса­москида, розташованого на дні виїмки. Вивантаження ґрунту відбу­вається без зупинки стріли екскаватора в момент перевертання ковша над кузовом автосамоскида.

За поздовжньо-човниковою схемою ґрунт набира­ють перед задньою стінкою кузова і, піднявши ківш, розвантажують його над кузовом. Ця схема доцільна для розроблення широких котлованів.

Багатоківшеві екскаватори – це землерийні машини безперервної дії (рис. 9). Залежно від конструкції робочого органа розрізняють роторні (риття траншей завглибшки до 1,4 – 3 м і завширшки 0,6 – 1,2 м) та ланцюгові (риття траншей завглибшки до 1,7 м і завширшки 0,43 м).

Багатоківшевими екскаваторами розробляють траншеї для укладан­ня трубопроводів значної довжини, якщо ґрунти м'які й щільні. Ними, як правило, розробляють траншеї з вертикальними стінками. У такому разі отримують менший недобір ґрунту і більш чітке окреслення тран­шеї порівняно з іншими землерийними машинами. Потрібне лише не­значне зачищення дна.

У слабких ґрунтах для утворення стійких стінок траншей на екска­ваторі додатково встановлюють легкознімні ланцюгові укосостворювачі, що надають траншеї трапецеїдального профілю. Наприклад, ланцю­говим багатоківшевим екскаватором, комбінуючи складові частини робочого органа, можна створити вісім розмірів траншей: чотири прямо­кутних 2,5 та 3,5 м завглибшки, 0,8 та 1,1 м завширшки та чотири тра­пецеїдальних 2,5 та 3,5 м завглибшки, траншеї зверху 2,8 м завширшки, а знизу 0,8 та 1,1 м.

Експлуатаційна змінна продуктивність багатоківшевого екскавато­ра, м³/зміну,

де n — кількість розвантажуваних ковшів за хвилину, яка залежить від швидкості руху ковшів та відстані між ними.