Подбор комплекта строительных машин по типам и назначению для выполнения земляных работ. Изучение бульдозеров

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 5

Перечень объектов контроля и оценки

Наименование объектов контроля и оценки	Основные показатели оценки результата	Оценка
31 технические возможности и использования строительных машин и оборудования;
У1 различать машины и средства малой механизации по типам, назначению, видам выполняемых работ;	Умение выбирать экскаватор на основании технико-экономического сравнения	Работа выполнена в полном объем-2 балла Защита практической работы-1 балл Итого 3 балла

За правильное выполнение практической работы выставляется положительная оценка – 3 балла.

За не правильное выполнение практической работы выставляется отрицательная оценка – 0 баллов.

Учебная цель: ознакомиться с комплектом машин для выполнения земляных работ

Время на выполнение: 2 часа

Образовательные результаты, заявленные во ФГОС третьего поколения:

Студент должен уметь: различать машины и средства малой механизации по типам, назначению, видам выполняемых работ;

Студент должен знать: технические возможности и использования строительных машин и оборудования;

Задачи работы: Изучить работу бульдозера, расчет его производительности.

Обеспеченность занятия (средства обучения):

Учебно-методическая литература:

1. Волков, Д.П. Строительные машины и средства малой механизации [Текст]: Учебн. пособие/Д.П. Волков.-М.: Академия,2010(Гриф) стр.323-331

2. Справочник строителя. Строительная техника, конструкции и технологии. [Текст] / Сб. под ред. Х. Нестле. Издание 2-е, исправленное. - М.: Техносфера, 2008.- 856с.

3. Бадьин, Г.М. Справочник технолога- строителя. [Текст] /Г.М. Бадьин. – СПб: БХВ-Петербург, 2009. – 512 с.: + CD-ROM

Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме практической работы:

Основное назначение бульдозера – послойная разработка грунта с последующим его перемещением перед отвалом по поверхности земли на небольшие расстояния (до 150 м). Бульдозеры применяют для выполнения следующих работ: снятия плодородного поверхностного слоя грунта при подготовке строительных площадок; перемещения грунта в зону действия одноковшового экскаватора при погрузке его в транспортное средство или отвал; разработки неглубоких каналов с транспортированием грунта в отвалы; зачистки пологих откосов; сооружения насыпей из резервов; планировочных работ при зачистке оснований под фундаменты зданий и сооружений и планировке площадей и трасс; по устройству и содержанию в исправности подъездных дорог, устройстве въездов на насыпи и выездов из выемок; для разработки грунта на косогорах; по обратной засыпке траншей и пазух фундаментов; разравнивания грунта в отвалах; штабелирования и перемещения сыпучих материалов; подготовительных работ для валки отдельных деревьев, срезки кустарника, корчевки пней, удаления камней, расчистки поверхностей от мусора, снега; вскрышных работ, а также использования их в качестве толкачей скреперов. Эффективность работы бульдозера в значительной мере зависит от проходимости базового трактора и его тягово-сцепных свойств.

По номинальной силе тяги и мощности двигателей различают бульдозеры малогабаритные с силой тяги до 25 кН и мощностью до 45 кВт, легкие — 25...135 кН и 45... 120 кВт, средние — 135...200 кН и 120... 150 кВт, тяжелые ~ 200...300 кН и 150...225 кВт и сверхтяжелые — более 300 кН и 225 кВт.

Бульдозерные отвалы как вспомогательное рабочее оборудование навешивают на пневмоколесные экскаваторы и другие машины для очистных и планировочных работ в составе рабочих процессов этих машин.

Бульдозер (рисунок 3 ) состоит из базового пневмоколесного или гусеничного трактора 8 и навесного рабочего оборудования в виде отвала 5 с цилиндрической рабочей поверхностью и ножами 4 в его нижней части, соединенного с базовым трактором шарнирами 1 через два толкающих бруса 2 или универсальную раму 3, и гидравлической системы управления отвалом.

Рисунок 3 – Бульдозер

а – вид сбоку; б – вид в плане на бульдозер с неповоротным отвалом; в – то же, с поворотным отвалом; г – перекос отвала; д – сменные рабочие органы

Отвал на толкающих брусьях имеет боковые стенки и установлен режущей кромкой ножей перпендикулярно продольной оси машины. Наклон отвала в вертикальной плоскости регулируют раскосами 6 либо путем изменения их длины, либо положения места их крепления к отвалу или толкающим брусьям. Управляют отвалом при его переводе из транспортного положения в рабочее и наоборот одним (малогабаритные бульдозеры) или двумя гидроцилиндрами 7, питаемыми рабочей жидкостью от гидравлической системы базового трактора. Бульдозеры с таким отвалом, называемым неповоротным, используют, в основном, на послойной разработке грунтов. У некоторых моделей бульдозеров предусмотрена регулировка наклона отвала в верти­кальной плоскости (перекос) гидроцилиндром, изменением длины одного раскоса или места его крепления.

Рабочий цикл бульдозера с неповоротным в плане отвалом состоит из операций копания грунта (его отделения от массива и накопления перед отвалом — образования призмы волочения), его транспортирования волоком перед отвалом к месту укладки, разгрузки отвала и возвращения машины на исходную позицию следующего рабочего цикла.

При копании бульдозер перемещается на рабочей скорости, обычно соответствующей первой передаче, с целью получить воз­можно большее тяговое усилие. Для сокращения продолжитель­ности копания желательно предельно сокращать путь копания, для чего грунт следует разрабатывать с возможно большей толщиной стружки которая в слабых грунтах обычно ограничена ходом поршня гидроцилиндра заглубления отвала, а в прочных грунтах - буксованием движителя. Желательно иметь постоянную толщину стружки на всем пути копания, что обычно реализуется только при разработке слабых грунтов. С повышением прочности грунта тяговая способность бульдозера может быть исчерпана в середине пути копания или недостаточной еще в начале копания. С учетом того, что по мере накопления грунта перед отвалом растут сопротивления формированию призмы волочения и ее передвижению волоком по ненарушенному грунту, грунт разрабатывают клино­вым или гребенчатым способами.

При разработке весьма плотных грунтов, например, уплотненных транспортом или другими способами, внедрение ножа отвала в грунт оказывается практически невозможным. В этих случаях применяют отвалы с выступающим средним ножом или грунт предварительно разрыхляют. Весьма эффективно для таких условий применять навешенный в задней части базового тракто­ра рыхлитель (рисунок 4), или специальные сменные отвалы. От­вал 13 оборудован одним передним и двумя зад­ними зубьями. При движении машины задним ходом задние зубья прорезают в грунте прорези, а при последующем движении пере­дним ходом грунт дополнительно разрыхляют передним зубом и захватывают отвалом. Для взламывания асфальтовых покрытий при ремонте дорог применяют отвалы 14, оборудованные киркой в передней части. Мерзлые грунты разрабатывают отвалами 15 с гре­бенчатыми ножами или с установленными на ножах зубьями.

Рисунок 4 – Бульдозер-рыхлитель

По завершении операции копания отвал устанавливают ножами на уровень земли и в таком положении бульдозер перемещают передним ходом на возможно большей скорости к месту отсыпки грунта. Во время транспортирования грунта часть его теряется по пути, ссыпаясь по сторонам отвала. Доля потерь зависит от вида грунта (наибольшие потери у несвязных, например, песчаных грун­тов) и от дальности транспортирования. Эти потери не сказываются на производительности бульдозера, разрабатывающего выем­ку, поскольку производительность в этом случае определяют по объему вынутого из выемки грунта. В случае сооружения насыпи ее определяют по объему доставленного в насыпь грунта. Влияние потерь грунта при его транспортировании на производительность бульдозера в этом случае ощутимо. Так, при транспортировании грунтов I—III категории (кроме сухого песка) на расстояние 40 м сменная производительность бульдозера примерно в 2,2 раза выше, чем при транспортировании тех же грунтов на расстояние 100 м.

Эффективным средством снижения потерь грунта является со­кращение дальности транспортировки. На большие расстояния грунт перемещают с устройством промежуточных валиков, тран­шейным способом или с применением нескольких бульдозеров. Способ транспортирования грунта с устройством промежуточных валиков заключается в том, что сначала грунт перемещают на 40...50 м, накапливая его в первом валике, из которого его пере­мещают во второй валик на такое же расстояние — к месту укладки.

При транспортировании грунта траншейным способом на всех рабочих циклах бульдозер перемещают по одной и той же трассе. Ссыпающийся по бокам отвала грунт образует валики, которые уменьшают потери грунта при последующих проходах бульдозера. Лучший эффект достигается при незначительном заглублении от­вала в грунт вдоль трассы транспортирования и образовании та­ким образом неглубокой траншеи.

Транспортирование грунта одновременно несколькими буль­дозерами применяют при достаточно широком фронте работ. При этом способе несколько бульдозеров передвигаются рядом с ми­нимальными (до 0,5 м) зазорами между отвалами. Этот способ требует четкой координации движения всех машин с одинаковой скоростью, так как рассогласование скоростного режима равно­ценно по потерям грунта раздельной работе бульдозеров.

При разработке слабых грунтов производительность бульдозе­ров можно увеличить за счет использования дополнительных уст­ройств к отвалам, изменяющих форму и объем последних (в 1,7— 1,8 раз) в виде лобовых щитков, закрепляемых в верхней части отвала, уширителей и открылков на его боковых стенках.

Производительность можно повысить за счет правильного вы­бора трассы транспортирования грунта, отдавая предпочтение дви­жению под уклон. Влияние уклона на объем перемещаемого перед отвалом грунта иллюстрируется схемой (рисунок 5), из которой сле­дует, что при движении по пересеченной трассе переход от укло­на 7 к горизонтальному участку 2 или последнего к подъему 3 при одном и том же естественном откосе 4 связан с неизбежными потерями грунта. При перемещении под уклон 10... 12° можно повысить выработку бульдозера по сравнению с движением по горизонтальной трассе на 30...40%, и наоборот, при движении на подъем 10° производи­тельность бульдозера снижа­ется почти вдвое.

Рисунок 5 – Влияние рельефа местности на объем грунта перед отвалом бульдозера при его транспортировке

Отсыпают грунт совмест­но с планировкой поверхно­сти или без нее. В первом слу­чае отвал несколько подни­мают над землей, и при дви­жении бульдозера на малой скорости вперед грунт высы­пается в зазор ниже режущей кромки отвала, а в дальней­шем, после выхода машины на отсыпанную возвышен­ность — вперед, наращивая последнюю. Частично отсыпанный грунт уплотняется перемещаемыми по нему движителями. Осво­бождение отвала от грунта без его планировки заключается в от­ходе от него бульдозера задним ходом. Так, в частности, засыпают траншеи и пазухи фундаментов.

Возвращают бульдозер на исходную позицию следующего ра­бочего цикла на максимально возможной скорости задним (при небольших расстояниях передвижения) или передним ходом с разворотами.

Техническую производительность бульдозеров на послойной разработке грунтов определяют в зависимости от вида земляного сооружения. При разработке выемок она равна объему грунта, вынутого из выемки за 1 ч непрерывной работы, приведенному к плотному состоянию:

П_тв = 3600 V_np / (t_ц k_p),

где V_np — объем призмы волочения в конце копания в разрыхлен­ном состоянии, м³;

t_ц — продолжительность цикла, с; k_p — коэф­фициент разрыхления грунта.

Объем призмы волочения является функцией ширины В и вы­соты H отвала:

V_np = ВH² k_пр,

где k_пр — коэффициент пропорциональности, зависящий от кру­тизны откоса в призме волочения и от отношения Н/В. При Н/В = 0,15...0,45 он изменяется в пределах 0,65...0,6 для связных (гли­ны, суглинки) и 0,45...0,35 для несвязных (пески, супеси) грунтов. Продолжительность рабочего цикла (в секундах) при движе­нии бульдозера передним ходом с разворотами на концах участка передвижения

t_ц=3,6[l_к/v_p+ l_r/v_r+(l_к+ l _т )/ v_n.x]+ t _п+ t_у,

а при возвратном движении задним ходом

t_ц=3,6[l_к/v_p+ l_r/v_r+(l_к+ l _т )/ v_з.x]+ t_у,

где l_к и l _т — длины участков копания и транспортировки (не совмещенной с копанием), м;

v_p, v _т, v_n.x и v_з.x ^— скорости рабочего, транспортного, возвратного вперед и возвратного назад ходов, км/ч; t _п и t_у — время, затрачиваемое на повороты и управление машиной в течение рабочего цикла, с.

Все скорости определяют расчетом исходя из условий полного использования тягово-сцепных свойств базового трактора и с уче­том буксования, особенно в режиме копания, уменьшая рабочие скорости на 20...30% против расчетных. Так же, на основании расчета определяют продолжительность поворота бульдозера, а зат­раты времени на управление машиной принимают 7...8 с.

Если работы по копанию и транспортированию грунта полно­стью совмещены, как, например, при засыпке грунтом траншей, то последняя зависимость преобразуется к виду:

t_ц = 3,6 l_к (l/ v_p + 1/ v_з.x) + t_у.

При возведении насыпей техническую производительность вы­числяют по объему отсыпанного грунта, приведенного к плотно­му состоянию, с учетом потерь при его транспортировании через края отвала в боковые валики, которые составляют 3...6 % от те­кущего объема призмы волочения:

П_тн = П_тв + k_п,

где k _п — коэффициент потерь грунта.

Отвал 5 бульдозера с поворотным в плане отвалом не имеет боковых стенок. Он соединен с рамой J универ­сальным шарниром 12 в ее центральной части, который позво­ляет отвалу поворачиваться в плане в каждую сторону на угол 30...36° гидроцилиндрами 11 с последующим закреплением тол­кателей 10 на раме 3. Наклон отвала в вертикальной плоскости, а также его перекос осуществляется рассмотренными выше спо­собами для неповоротного отвала. Для одновременной плани­ровки откосов и их подошвы отвал дополнительно оборудуют наклонной наставкой 16 с жестким или шар­нирным соединением с основным отвалом. В последнем случае наклон наставки регулируют специально установленным гидро­цилиндром. Наставка 17 соответствующего профиля предназна­чена для очистки и планировки канав. Для перемещения грунта от стен зданий применяют отвальную приставку 18, двигаясь при этом задним ходом. Эффективность работы бульдозера на расчи­стке поверхностей от кустарника и мелких деревьев существенно повышается за счет установки в средней части отвала кусторез­ного ножа 19.

Поворотные отвалы, применяемые как вспомогательное рабочее оборудование на машинах иного назначения, обычно устанавливают с постоянным углом захвата (углом наклона режущей кромки к направлению движения машины), жестко закрепляя на подъемном ремне.

Бульдозеры с поворотным отвалом, выполняющие планировочные работы, а также очистку поверхностей от строительного мусора, снега, работают в непрерывном режиме. Отдельный от массива грунт (или другие материалы) перемещается по отвалу вверх и в сторону его наклона в плане по винтовым траекториям 1 (рисунок 6). При этом призма волочения, увлекаемая потоками грунта, непрерывно перемещается в сторону наклона отвала (направление 2) за его край и укладывается в виде валика параллельно направлению движения машины. Такое взаимодействие рабочего органа с грунтом, которое приводит к сдвигу вдоль режущей кромки, называют косым резанием. При косом резании возникают дополнительные сопротивления перемещению грунта вдоль отвала.

Рисунок 6 – Схема формирования призмы волочения на поворотном в плане отвале

Техническая производительность бульдозера на планировочных работах

П_т = 3600 L[Bn – b(n-1)]/t_∑

где П_т - техническая производительность бульдозера, м²/ч;

L - длина планируемого участка, м;

В - ширина захвата, м; n - чис­ло полос планировки;

b - ширина полосы перекрытия между смежными полосами планировки;

t_∑ - суммарная продолжительность планировки участка, с.

При движении для последующих проходов с разворотами ма­шины

t_∑ = [3,6L/ v_p + t _y) n+t _п (n-1)]z

а при холостом заднем ходе (челночная схема) -

где z - число повторных проходов по одному следу.

Из сравнения этих выражений следует, что работа по челноч­ной схеме производительней работы с разворотами машины при условии L < t_п(n-1)/(3,6n).

Бульдозеры также используют на грузоподъемных работах, для чего их отвалы оборудуют грузовыми вилам 20 (см. рис. 3, д) или траверсами с подъемными крюками 21.

Вопросы для закрепления теоретического материала к практической работе:

1. Для чего предназначены бульдозеры? Какие виды работ они могут выполнять?

2. Как устроен бульдозер с неподвижным отвалом?

3. Рабочий цикл бульдозера.

4. Какими способами разрабатывают грунт бульдозерами?

5. Для чего в качестве одного из рабочих органов бульдозера – рыхлителя используют рыхлительное оборудование.

6. Какими сменными рабочими органами оборудован бульдозер?

7. Какими мерами снижают потери грунта при его транспортировании бульдозерами?

8. Как определяют техническую производительность бульдозера?

Домашнее задание:1. Подготовиться к защите по контрольным вопросам

Дата добавления: 2014-11-18