Различают группы сцементированные и несцементированные

Общие сведения о грунтах. Виды земляных работ.

Занятие № 18, 19.

Тема: «Машины и оборудование для земляных работ».

2. Машины для подготовительных и вспомогательных работ: классификация и область применения.

3. Землеройно – транспортные машины: классификация и область применения.

4. Экскаваторы одноковшовые универсальные: классификация, область применения, устройство, работа. Экскаваторы непрерывного действия: классификация область применения.

1. Грунтами называют породы минерального или частично – органичного происхождения (торф, чернозем), залегающие в верхних слоях земной коры.

Сцементированные – скальные породы с плотной структурой и жесткой связью между частицами. Отличаются высокой механической прочностью.

Несцементированные - состоят из частиц различного размера разрушенных горных пород. В зависимости от размера частиц и их взаимосвязи, различают группы:

– несвязанные –сыпучие, в сухом состоянии (песок, гравий)

– связанные (глины) – несыпучие в сухом состоянии и пластичные во влажном состоянии. Грунты, состоящие из мелких песчаных или пылевых частиц с избытком влаги, называются плывунами.

Основными технологическими и физико – механическими свойствами грунтов являются: плотность, сцепление, пористость, угол естественного откоса, влажность, разрыхляемость, прочность на сжатие и срез, водопроницаемость, размываемость водой, коэффициент трения грунта о грунт и грунта о сталь рабочего органа.

Сцепление зависит от связи между частицами грунта и определяется начальным сопротивлением сдвигу. Увеличение влажности уменьшает сцепление, а промерзание увеличивает.

Сопротивление грунтов резанию и копанию.

При механическом способе разработки грунтов, рабочий орган машины своей режущей частью отделяет слой грунта от массива и перемещает в требуемом направлении. Общий процесс отделения грунта от массива, заполнение им полости рабочего органа, перемещение грунта рабочим органом, называется – копанием.

Самостоятельно: рис. 143 а, б, в –описание.

Определения: силы резания

Силы подачи

Силы трения раб. органа о грунт

сопротивления призмы грунта

Ф –ла проф. Домбровского – общее сопротивление.

Земляные работы являются наиболее трудоемкими и тяжелыми в строительстве и составляют примерно 10 % общей стоимости и трудоемкости.

К земляным работам относят рыхление твердого и скального грунта для последующей разработки, отрыв, котлование траншей, каналов, вскрышные работы, перемещение грунта в отвал, возведение насыпей с уплотнением грунта, зачистка дна и откосов, обратная засыпка котлованов и траншей после возведения фундамента, укладка труб, уплотнение и планировка поверхности.

Разработка грунта производится следующими способами:

- механическим – грунт или горные породы отделяются от массива ножевым или ковшовым рабочим органом.

- гидравлическим – струей воды размывают подошву забоя и вымывают разрушения грунта, при подводной выемки разрушение может осуществляться механическим путем с одновременным всасыванием смеси грунта, с водой, с землесосными снарядами и транспортированием смеси грунта с водой (пульпа) по пульпопроводу.

- взрывным – горные породы и различные грунты разрушаются давлением газов от сгорания взрывчатых веществ.

- комбинированные: механический (рыхление) + гидравлический (захват и транспортировка)

2. К подготовительным работам относятся расчистка площадки от кустарников и леса, корчевание пней, удаление валунов, осушение участка, водопонижение грунтовых вод, рыхление твердых, мерзлых и скальных грунтов.

Для расчистки территории от кустарников, пней, леса применяют следующие машины: кусторезы, корчеватели, корчеватели – собиратели, ценные пилы, древовалы, трелевочные тракторы. Камни и валуны расчищают погрузчиками с челюстными захватами или кранами с грейферным оборудованием.

Кусторез ДП-24 1 - отвал; 2 – гидроцилиндры; 3 - кабина; 4 - нож; 5 - толкающая рама; 6 - шаровая головка; 7 - ограждение

Кусторезы представляют собой один из видов навесного сменного оборудования к гусеничным тракторам или пневмоколесным тягачам. Состоит из базового гусеничного трактора, отвала, ножей, укрепленных на нижней кромке отвала, толкающей рамы гидроцилиндров и кабины. Отвал опирается на лыжи, которые препятствуют сильному заглублению его в грунт. Величина заглубления и подъема отвала регулируется гидроцилиндрами. При срезании мелкого леса и кустарника нож отвала заглубляется на 2…5 см. Ширина расчищаемой полосы за один подход – 3,6 м.

Корчеватель ДП - 25 1 – толкающая рама; 2 – отвал; 3 - гидроцилиндры; 4 – базовый трактор

Корчеватели – сменное навесное оборудование к гусеничным тракторам или пневматическим тягачам – применяется для корчевания пней после пилки и валки деревьев, расчистки площадок от крупных корней и камней массой до 25 т, а т.ж срезанных кустарников и деревьев кусторезом.

Состоит из базового трактора, универсальной толкающей рамы и корчевательного оборудования, отвала 4 –мя зубьями и гидроцилиндров. Отвал – балка, на которой сверху закреплен лобовой лист с литыми башмаками, в которые вставляются зубья и закрепляются клиньями. Ширина отвала корчевателя – 1,38 м.

При небольшом залегании вод на основании новых строительных площадок, необходимо до начала земляных работ провести работы по водопонижению и водоотливу. Для этого используют машины и оборудование для водоотлива и водопонижения. Используют центробежный водоотливной насос и водопонизительные установки – служат для понижения и поддержания уровня грунтовых вод ниже подошвы разрабатываемых котловин. Применяют установки с вакуумными иглофильтрами, с эжекторными иглофильтрами и артезианскими глубинными насосами.

3. Землеройно – транспортные машины предназначены для послойного отделения грунта от массива и транспортировки его к месту укладки на небольшие расстояния, а т.ж для выполнения планировочных работ. К ним относят бульдозеры, скреперы, грейдер – элеваторы и струги – метатели.

Бульдозерами выполняют следующие виды работ: расчистка территории от растительного слоя грунта, остатков пней, коней, планировку территории со срезкой неровностей, засыпку впадин и удаление излишнего грунта с его перемещением на 100…150 м, сооружение насыпи и выемок при строительстве железных и шоссейных дорог, разработку широких котлованов и траншей, возведение дамб и другие тяжелые бульдозеры применяют при работе на любых грунтах, включая взорванные скальные породы, а так же для разработки мерзлых грунтов.

Рабочее оборудование бульдозера состоит из широкого отвала, оснащенного ножами, толкающих брусьев с рамой и системы управления отвалом. При поступательном движении бульдозера вперед отвал опускается, при этом ножи опускаются в грунт срезают слой толщиной 15…25см, который затем отвалом перемещается к месту укладки.

По способу установки отвала относительно базовой машины различают бульдозеры с неповоротными поворотными отвалами.

Бульдозер с канатным управлением отвала 1 – толкающий брус; 2 – отвал; 3 - канатно-блочная система; 4 - рукоятка управления; 5 - гусеничной трактор; 6 - лебедка

Бульдозер с неповоротным отвалом (установлен под углом 90 градусов к продольной оси трактора) может перемещать грунт только вперед. Бульдозер с поворотным отвалом может перемещать грузнее только вперед, но и непрерывно сдвигать его в ту или иную сторону.

В зависимости от системы управления раб. органом различают бульдозеры с канатным управлением (практически не используются) и с гидравлическим управлением.

Бульдозер с гидравлическим управлением отвала 1 - отвал; 2, 5 -гидроцилиндры; 3 - опора; 4 - толкающий брус

Бульдозеры с гидравлическим приводом имеют отвал, который поднимается и опускается с помощью одного или двух гидроцилиндров. Отвал может устанавливаться в определенное неизменное положение, что позволяет вести планировочные работы. Бульдозер на гусеничном ходу с гидравлическим управлением (ДТ – 75) имеет поворотный и неповоротный отвалы. Оборудование состоит из отвала с ножами, толкающих брусьев с опорой, гидроцилиндров управления. Недостатком бульдозера такого типа является небольшая транспортная скорость и недопустимость движения на дорогах с асфальтовым покрытием.

Бульдозер на пневмоколесном ходу 1 – нож; 2 – отвал; 3,7 – кронштейны; 4,9 – гидроцилиндры; 5 – балласт; 6 – трактор; 8 – толкающий брус

Бульдозер на пневмоколесном ходу (К - 702) состоит из отвала с ножами,

2 –х толкающих брусьев, 2 –х кронштейнов крепления бульдозерного оборудования, гидроцилиндров для изменения угла поперечного отвала, 2 –х гидроцилиндров подъема и опускания отвала, его перенос в поперечной плоскости осуществляют из кабины машиниста. Отвал можно устанавливать в 4 –е положения:

- опускание

- подъем

- нейтральное

- плавающее

Для повышения работы бульдозеров и улучшения условий работы, он может быть оборудован системой «Автоплан» - обеспечивает автоматическую стабилизацию положения отвала независимо от положения его ходового устройства на планируемой поверхности. При переходе на автоматический режим, с помощью блока управления задается необходимый угол отвала.

Производительность бульдозера при разработке и перемещении груза определяется по формуле:

где, a,b,h – геометрические размеры призмы волочения грунта перед отвалом (м)

n – число циклов за 1 час работы, n=3600 /т; - коэффициент наполнения геометрического объема призмы грунтом, =0,9…1,2; - коэффициент разрыхления грунта, = 1,05…1,35; Т – продолжительность цикла:

+: - время резания грунта

где, - длина пути резания, = 6…10м; - скорость трактора;- время перемещения грунта: ;, где - длина пути транспортировки грунта, - скорость движения груженого бульдозера;- время холостого хода трактора (обратно): =(+L) $

- Скорость движения на обратном ходе.

- дополнительные затраты на подъем и опускание отвала, на переключение скоростей, разворот трактора.

Скреперы – применяют для послойного разрезания грунта, транспортировки его к месту укладки и выгрузки в сооружение или отвал. С их помощью возводят земляные насыпи и плотины, осуществляют выемки и вертикальную планировку больших площадей.

Скрепер представляет собой агрегат, состоящий из тяговой машины (трактор гусеничного или пневмоколесный) и прицепного или полуприцепного оборудования в виде ковша установленного на колесах и системы его управления.

Скреперы различают по вместимости ковша, способу передвижения, способам загрузки и разгрузки ковша, типу передней заслонки и системе управления.

По вместимости ковша:

- малой вместимости – до 3

- средней вместимости – з…10

- большой вместимости – свыше 10

По способу передвижения:

- прицепные

- полуприцепные

- самоходные

-самоходные скреперные поезда (2-3 скрепера)

По способу загрузки ковша:

- загрузка от силы тяги

- с механизированной элеваторной загрузкой

По способу загрузки:

- скрепер со свободной (самосвальной) разгрузкой вперед или назад

- с полупринудительной разгрузкой

По системе управления:

- с гидравлическим и – канатным управлением.

	Полуприцепной скрепер 1 - трактор: 2 - седельно-сцепное устройство; 3 - рама; 4 - рукав и трубопроводы; 5 - гидроцилиндр управления заслонкой ковша; 6 - механизм управления заслонкой ковша; 7 - гидроцилиндр подъема и опускания ковша; 8-заслонка ковша; 9 - ковш; 10 - задняя стенка ковша; 11 - гидроцилиндр управления задней стенкой ковша
	Самоходный скрепер ДЗ – 11П 1 – одноосный тягач; 2 – седельно-сцепное устройство; 3,4,8,11 – гидроцилиндры; 5 – трубопроводы; 6 - передняя рама; 7 - передняя заслонка; 9-задняя рама; 10 - задняя стенка; 12 — буфер; 13 - нож
	Самоходный двухмоторный скрепер ДЗ-115 1 - тягач; 2 - седельно-сцепное устройство; 3 – хобот; 4 - гидроцилиндр поворота; 5 – гидроцилиндр ковша; 6 - заслонка; 7 – ковш; 8 - гидроцилиндр заслонки; 9 – задняя стенка; 10 - дополнительный двигатель; 11 – заднее колесо

Грейдеры и автогрейдеры применяют в строительстве для профилирования земляного дорожного полотна, возведения небольших дорожных насыпей высотой до 0,6 м, планировки площадей, очистки территории от снега.

4. Экскаваторы служат для рытья котловин и траншей, отсыпки насыпи из резервов, выполнение вскрышных работ при всех категориях грунтов, включая взорванные скальные породы. С их помощью выполняется примерно 40...50 % всего объема земляных работ.

Одноковшовый экскаватор представляет собой землеройную машину циклического действия, оснащенную рабочим органом, которым является ковш с режущей кромкой или зубьями, осуществляющими резание грунта. Рабочий цикл экскаватора состоит из последовательных операций копания грунта, подъема и поворота ковша из забоя, выгрузки грунта на транспортные средства или в отвал и обратного поворота и опускания в забой.

Одноковшовые экскаваторы классифицируются по следующим направлениям:

1) По назначению и области применения:

- универсальные строительные общего назначения (ЭО), оснащаются ковшами объемом 0,15…5.

- специализированные:

· Экскаваторы карьерные гусеничные (ЭКГ)- для добычи полезных ископаемых; объем ковша – 5…20 .

· Экскаваторы вскрышные гусеничные (ЭВГ) –для работы в угольных разрезах и горно – рудовой промышленности; объем ковша – 6…80

Шагающие экскаваторы – драглайны (ЭШ) – с большим вылетом крюка. Для разработки и отсыпки в отвал грунтов I…IVгрупп. В угольной, горно – рудовой промышленности: объем ковша – 4…200

2) По типу подвески рабочего оборудования:

- одноковшовые экскаваторы с гибкой (канатной)подвеской

- одноковшовые экскаваторы с жесткой подвеской (с гидроцилиндрами)

3) По роду привода:

- с механическом приводом

- с гидравлическим приводом (сейчас изготавливают только с дизель – гидравлическим приводом и жесткой подвеской, т.к более высокий КПД, меньше затраты времени и средств на тех. обслуживание, простота управления, меньше масса)

4) По виду силовой установки:

- с ДВС

- с электродвигателем (экскаваторы большей мощности).

5 ) По ходовому устройству:

- гусеничные

- пневмоколесные

- шагающие

Строительным экскаваторам общего назначения присваивается следующая индексация; состоящая из букв «ЭО» и 4 – е последующие цифры:

1 – я цифра – размерная группа экскаватора, характеризующая эксплуатационную массу и объем ковша. Всего 7 размерных групп:

Группа экскаватора. Номин. объем ковша,
0,15	0,25	0,4	0,65		1,6	2,5
Эксплуатационная масса	3-6	5,5-9,5	12-17	19-30	36-40	50-60	88-95

2 – я цифра – вид ходового устройства:

1 –гусеничное

2 – гусеничное уширенное

3 – пневмоколесное

4 –спец. шасси автомобильного типа

5 – шасси грузового автомобиля

6 – трактор

7 – прицепное.

3 –я цифра – конструктивное исполнение рабочего органа:

1 – с канатной подвеской рабочего органа

2 – с жесткой подвеской (или опирание) на гидроцилиндры

3 – телескопическую стрелу.

4 – я цифра – порядковый номер модели (1, 2, 3, 4 и т.д)

После цифры в марке экскаватора ставятся дополнительные буквенные обозначения.

А, Б, В – порядковая модернизация

С – северное исполнение

Т – тропическое исполнение

ТВ – исполнение для тропических влажных районов.

ЭО – 3122АС – экскаватор одноковшовый с ковшом объемом 0,4 на гусеничном ходу с гидроприводом и жесткой подвеской раб. оборудования, 2 – ой модели, 1 – ой модернизации, в северном исполнении.

Производительность экскаваторов определяется из формулы:

- техническая производительность:

Где, n - число циклов за 1 ч работы: ; - продолжительность цикла (сек); - коэффициент наполнения ковша грунтом; – коэффициент разрыхления грунта

Коэффициент наполнения ковша прямой лопатой принимают: 1,05…1,2.Для драглайна - = 0,9…1,15

- эксплуатационная производительность:

Где, - коэффициент использования машины по времени, ; – коэффициент влияния качества системы управления и квалификации машиниста

- для ручного управления 0,81

- с сервомеханическими 0,86

- для мощных систем 0,98

В строительном производстве экскаваторы непрерывного действия применяют для рытья траншей, каналов, разработки грунта на вскрышных работах, для добычи строительных материалов в карьерах. Рабочим органом экскаваторов непрерывного действия являются ковши, укрепленные на бесконечной двойной цепи, облегчающей ковшовую раму или же укрепленные по периметру вращающегося ротора.

6) По назначению и способу работ экскаваторы подразделяются на траншейные и роторные продольного копания; карьерные цепные поперечного копания и роторные радиального копания. У экскаватора продольного копания рабочий орган расположен в плоскости движении машины, а у экскаваторов поперечного копания расположен перпендикулярно плоскости движения машины.

Самостоятельно изучить Барсов «Строительные машины и оборудование» стр. 267-300.

Дата добавления: 2014-01-07