3.1 Грузовые автомобили

Достоинства:

- сравнительно большая скорость передвижения (до 90 км/час);

-малый радиус поворота;

- могут преодолевать довольно крутые подъемы и спуски;

- приспособлены для работы с прицепами и полуприцепами;

- могут оснащаются погрузочно-разгрузочными оборудованием.

Применяются как самостоятельно, так и в сцепке с одноосным и двухосным прицепами.

Грузовые автомобили обозначаются колесной формулой: АБ,

где А – общее число колес, Б – число ведущих колес.

Сдвоенные скаты задних мостов считаются за одно колесо.

Отечественные грузовые автомобили выпускаются:

- двухосные - 42; 44;

- трехосные 64 и 66.

Автомобили 42 и 64 – машины ограниченной (дорожной) проходимости, предназначены для дорог с усовершенствованным и грунтовым покрытием.

Автомобили 44 и 66 – машины повышенной и высокой проходимости, могут эксплуатироваться в условиях пересеченной местности и бездорожья.

Грузовые автомобили массового производства имеют единую конструктивную схему и состоят из трех основных частей:

- двигатель;

- шасси;

- кузова.

На базе стандартных шасси с укороченной рамой и укороченным задним свесом рамы промышленностью выпускаются автомобильные тягачи седельного типа, работающие в сцепке с одно-, двух- и трехосными полуприцепами.

На раме шасси такого тягача крепится опорная плита и седельно-сцепное устройство, воспринимающее силу тяжести груженого полуприцепа и служащее для передачи ему тягового усилия, развиваемого автомобилем.

На грузовых автомобилях применяются двигатели внутреннего сгорания – карбюраторные и дизельные.

Шасси автомобиля состоят из:

- механической или гидромеханической трансмиссии (силовой передачи),

- ходовой части;

- органов управления.

Трансмиссия предназначена для передачи крутящего момента от вала двигателя к ведущим колесам, а также приводит в действие различное оборудование, установленное на автомобиле.

23. Тракторы. Назначение. Классификация. Особенности конструкции.

Тракторы

Применяются:

- для транспортирования на прицепах строительных грузов и оборудования по грунтовым, временным дорогам и вне дорог;

- для передвижения и работы навесных и прицепных строительных машин.

Разделяются по назначению:

- сельскохозяйственные;

- промышленные;

- специальные.

По конструкции ходового оборудования различают:

– колесные тракторы (пневмоколесные);

– гусеничные тракторы.

Пневмоколесные тракторы

Обладают:

- сравнительно большими скоростями передвижения (до 40км/ч),

- высокой мобильностью и маневренностью.

По типу системы поворота пневмоколесные тракторы различают:

- с передними управляемыми колесами;

- со всеми управляемыми колесами;

- с шарнирно сочлененной («ломающейся» в плане) рамой.

Рис. Шарнирно-сочлененная («ломающаяся») рама пневмоколесного трактора

Гусеничные тракторы.

Характеризуются:

- значительными тяговыми усилиями;

- надежным сцеплением с грунтом;

- высокой проходимостью;

- малым удельным давлением на грунт (0,03 – 0,06 МПа).

Скорость не превышает 19 км/ч. Минимальная скорость может достигать 1 км/ч и менее.

Применение гидромеханической трансмиссии позволяет обеспечить плавное регулирование скорости и крутящего момента.

Применяется бортовой поворот – за счет различных скоростей бортов.

24. Тяговый расчет автомобилей и тракторов. Условия движения.

Тяговый расчет

При движении автомобиля, трактора или тягача возникает общее сопротивление движению машины:

F₀ – основное сопротивление движению на горизонтальном участке;

F_i – дополнительное сопротивление движению на подъеме (+) и спуске (-)

Основное сопротивление движению:

где F_СК – сопротивление качению колес;

F_ТР – сопротивление трения в трансмиссии.

Для движения автомобиля, трактора или тягача необходимо, чтобы соблюдались следующие условия:

где F_т – сила тяги на ведущих колесах (гусеницах), возникающая в результате работы двигателя;

G_СЦ – сцепной вес, т.е. вес машины, приходящийся на ведущие колеса (гусеницы), Н;

 - коэффициент сцепления колес (гусениц) с поверхностью дороги, равный:

0,3 – 0,6 для пневмоколесных машин;

0,5 – 0,9 для гусеничных машин.

Если второе условие не соблюдается, то возникает … пробуксовывание колес.

25. Пневматический транспорт. Назначение. Классификация. Установки для транспортирования сыпучих грузов.

Пневматический транспорт

Устройство, преимущества и недостатки.

Установки пневматического транспорта применяются для перемещения насыпных и штучных грузов по трубам или желобам при помощи сжатого или разреженного воздуха.

Установки для насыпных грузов могут перемещать пылевид­ные, порошкообразные, зернистые и кусковые материалы

Уста­новки для единичных грузов предназначены для транспортирова­ния по трубам мелких грузов (например, пробы для анализа), уложенных в патроны.

Пневмотранспортные установки для насыпных грузов по прин­ципу действия разделяют:

- транспортирующие груз в потоке воздуха во взвешенном состоянии;

- транспортирующие груз ме­тодом аэрации, т. е. насыщения воздухом сыпучего тела, приоб­ретающего при этом свойства жидкости и текущего по наклон­ному желобу под действием силы тяжести.

Установки, транспортирующие насыпной груз во взвешенном состоянии в потоке воздуха, подразделяются:

- всасывающие;

- нагнетательные;

- смешанные.

Рис. Схема всасывающей установки для транспортировки насыпного груза

1 – насыпной груз; 2 – сопло; 3,5 – трубопроводы; 4 - отделитель; 6 – фильтр; 7 – шлюзовой затвор; 8 – эксгаустер (отсасывающее устройство)

Рис. Схема нагнетательной установки для транспортировки насыпного груза

1 – трубопровод; 2 – отделитель; 3 – шлюзовой затвор; 4 – компрессор; 5 – питатель.

Рис. Схема смешанной установки для транспортировки насыпного груза

1- сопло; 2 – всасывающий трубопровод; 3 – отделители; 4 – фильтры; 5 – компрессор; 6 –нагнетательный трубопровод; 7 – шлюзовые затворы.

Давление разряженного воздуха во всасывающих установках:

- низкого вакуума – до 0,01 МПа;

- среднего – до 0,02 МПа;

- высокого – до 0,03 МПа.

Удобны при заборе груза из нескольких мест и передачи его в одно место.

Недостатки всасывающих установок:

- малое значение перепада давления на участке сопло – насос, в связи с чем возможность транспортировать материал на небольшие расстоянии и малые перепады высот;

- небольшая долговечность вакуум-насоса из-за абразивного износа при недостаточной очистке выбрасываемого в атмосферу водуха.

Нагнетательные установки бывают:

- высокого давления – 0,3…0,4 МПа;

- среднего – 0,2…0,3 МПа;

- низкого – 0,15…0,2 МПа.

Удобны при заборе груза из одного места и передачи в несколько мест.

Преимущества:

- герметичность установки, исключающее загрязнение материала;

- компактность оборудования;

- возможность перемещения материала по трассе любой конфигурации на расстояние до 2 км при большом перепаде высот;

- высокая производительность – до 200…300 т/ч и более.

Недостаток – высокий удельный расход энергии (в 3-6 раз больше чем у конвейеров).

26. Способы разработки грунтов. Физико-механические свойства грунтов, влияющие на процесс их разработки.

Разработка грунтов осуществляется тремя способами:

- механический – грунт отделяется от массива режущими органами (ножи, зубья, скребки, клинья, фрезы),

- гидромеханический – разрушение грунта струей воды или всасывание предварительно разрушенного грунта со дна реки или водоема,

- взрывной.

Иногда применяют смешанный способ.

В настоящее время около 95% земляных работ в строительстве осуществляется механическим способом.

При выполнении земляных работ используется широкая номенклатура различных по назначению, конструкции и принципу действия машин, которые разделяются:

- машины для подготовительных работ;

- землеройно-транспортные;

- экскаваторы;

- бурильные машины;

- машины для бестраншейной прокладки коммуникаций;

- машины для гидромеханической разработки грунта;

- машины для уплотнения грунтов.

На процесс взаимодействия рабочего органа землеройной машины с грунтом существенное влияние оказывают:

- физико-механические свойства грунта;

- конструкция и геометрические параметры рабочего органа

- режимы работы.

Физико-механические свойства грунтов характеризуются:

- гранулометрическим составом (процентное содержание по массе частиц разной крупности);

- плотностью (массой единицы объема) для большинства грунтов 1,5…2 т/м³;

- пористостью (выраженным в % объемом пор к общему объему грунта);

- влажностью (выраженным в % количеством воды );

- связностью (способностью грунта сопротивляться разделению на отдельные частицы под действием нагрузок;

- разрыхляемостью (свойством грунта увеличиваться в объеме при постоянстве собственной массы), характеризуется коэффициентом разрыхляемости, чаще Кр=1,1…1,4;

- углом естественного откоса (углом у основания конуса, который образуется при осыпании разрыхленного грунта с некоторой высоты;

- пластичность (способностью грунта деформироваться под действием внешних сил и сохранять полученную форму после снятия нагрузки);

- сжимаемостью (свойством грунта сжиматься в объеме под действием внешней нагрузки;

- прочностью (способностью грунта сопротивляться разрушению под действием внешней нагрузки – удельное сопротивление резанью);

- сопротивлением сдвигу (сцеплением частиц грунта между собой);

- коэффициентами трения грунта о сталь (0,55-0,65) и грунта по грунту (0,3-0,5);

- абразивностью (способность грунта изнашивать взаимодействующие с ним органы машин);

- липкостью (способностью грунта прилипать к поверхности рабочих органов).

Для оценки трудности разработки грунтов пользуются классификацией грунтов, разбитых на восемь категорий в зависимости от удельного сопротивления грунта резанию.

Большинство МЗР, применяемых в строительстве, предназначены для работы с грунтами I – IV категорий.

Различают грунты:

- нескальные (песок, супесь, суглинок, глина и д.р.);

- разборно-скальные (сцементированные глины, гипс, мел, известняк);

- скальные (плотные известняки, доломит, мрамор, песчаник и д.р.).

Кроме того, грунты бывают:

- немерзлыми (талыми), имеющими положительную температуру;

- мерзлыми – если они содержат лед;

- морозными (охлажденными) – если лед в них отсутствует.

Наличие льда в мерзлых грунтах значительно повышает их прочность и затрудняет работу землеройной машины.

Эффективно разрабатывать мерзлые грунты можно специально предназначенными для этих целей землеройными машинами.

27. Машины для подготовительных работ. Назначение, виды, конструкция.

Предназначены для предварительной подготовки грунта к разработке другими видами машин.

В зависимости от назначения подразделяются:

- рыхлители;

- корчеватели;

- кусторезы.

Рыхлители

Предназначены:

- для послойного рыхления грунта,

- для удаления из грунта крупных камней,

- взламывания дорожных одежд,

- разработки мерзлого грунта и д.р.

Рабочий органы рыхлителя - стойки-зубья, которые крепятся к раме. Число зубьев бывает от 1 до 5.

Зубья выполняются прямыми или изогнутыми и оснащены наконечником, изготовленным из марганцовистой стали.

Кусторезы

Предназначены для срезания кустарника и мелколесья с диаметром до 20-40 мм на уровне земли при расчистке земельных участков.

По типу рабочего органа различают:

- ножевые;

- фрезерные.

По типу управления:

- гидравлические;

- канатные.

По типу ножей:

- прямые;

- пилообразные.

Рис. Кусторез с ножевым рабочим органом

1 – толкающие брусья, 2 – гидроцилиндры подъема-опускания рабочего органа; 3 – отвал клинообразной формы; 4 – ножи; 5 – клык; 6 - ограждение

Корчеватели

Предназначены для удаления из земли корней деревьев и кустарников, а также крупных камней.

Рис. Корчеватель

1 – толкающие брусья, 2 – гидроцилиндры подъема-опускания рабочего органа; 7 – отвал ; 8 - зубья

28. Землеройно-транспортные машины. Назначение. Классификация и виды.

Это машины с ножевым рабочим органом, выполняющие одновременно послойное отделение от массива и перемещение грунта к месту укладки при своем поступательном движении.

Классифицируются на:

- машины ножевые (бульдозеры и автогрейдеры);

- машины ковшевые (скреперы);

- машины с транспортирующим органом (грейдер-элеваторы).

Бульдозеры, автогрейдеры и скреперы широко используются в промышленном и гражданском строительстве.

29. Бульдозеры. Назначение. Классификация. Параметры бульдозерного оборудования. Определение сопротивления передвижению бульдозера и производительности.

Бульдозеры

Представляют собой навесное оборудование на базовый гусеничный или пневмоколесный трактор, включающее отвал с ножами, толкающее устройство в виде брусьев или рамы и систему управления отвалом.

Применяются для послойной разработки и перемещения грунтов I – IV категорий.

Экономически целесообразная дальность перемещения грунта:

- 60 - 80 м для гусеничных машин;

-100 - 140 м для пневмоколесных машин.

Работы, выполняемые бульдозерами:

- разработка выемок и возведение насыпей продольным перемещением грунта;

- разравнивание грунта, отсыпаемого другими машинами;

- разработка выемок и котлованов;

- засыпка траншей;

- расчистка территорий от снега, строительного мусора.

Классификация бульдозеров

По назначению:

- общего назначения;

- специального назначения (не имеют универсальных приспособлений и сменного оборудования).

Бульдозеры общего назначения предназначены для выполнения основных видов землеройно-транспортных работ в различных грунтовых и климатических условиях. Специальные применяются для выполнения целевых работ в специфических условиях.

По типу систем управления отвалом:

- с механическим канатно-блочным управлением;

- с гидравлическим управлением (с помощью гидроцилиндров).

При канатно-блочной системе управления подъем отвала осуществляется зубчато-фрикционной лебедкой через канатный полиспаст, заглубление по действием собственной силы тяжести отвала(в настоящее время промышленно не выпускаются).

При гидравлической системе управления подъем и опускание отвала производится гидроцилиндрами двустороннего действия. При заглублении отвала часть веса машины передается на режущую кромку.

По конструкции рабочего органа:

- с поворотным отвалом;

- с неповоротным отвалом.

Неповоротный отвал постоянно расположен перпендикулярно продольной оси базовой машины.

Поворотный отвал может устанавливаться перпендикулярно или под углом до 53⁰ в обе стороны.

По типу ходового оборудования:

- колесные;

- гусеничные.

По тяговому классу (номинальному тяговому усилию):

малогабаритные (класс до 0,9 т);

легкие (1,4 – 4 т);

средние (6 – 15 т);

тяжелые (25 – 35 т);

сверх тяжелые (свыше 35 т).

Отвал бульдозера представляет собой жесткую сварную металлоконструкцию с лобовым листом криволинейного профиля. Вдоль нижней кромки отвала крепятся сменные ножи (два боковых и сменные) наплавленные износоустойчивым сплавом.

Рис. Общий вид бульдозера с неповоротным отвалом:

1 – упряжной шарнир; 2 – толкающие брусья; 3 – ножи; 4 –отвал; 5 – раскосы; 6 – гидравлические цилиндры; 7 – гусеничный трактор

К основным параметрам бульдозерного оборудования относятся:

- высота отвала Н и длина отвала В, м;

- радиус кривизны отвала r;

- угол резания, угол заострения ножей, задний угол отвала, угол перекоса;

- угол поворота отвала в плане, , град;

- высота подъема h₁ и глубина опускания h₂ отвала относительно опорной поверхности;

- напорное и вертикальное усилие на режущей кромке;

- скорости подъема и опускания отвала.

Полное сопротивление движению бульдозера кН:

W = Wр + Wпр + Wвв + Wвд + Wп ,

где Wр – сопротивление грунта резанью;

Wпр – сопротивление волочению призмы грунта впереди отвала;

Wвв – сопротивление трению грунта при движении вверх по отвалу;

Wвд – сопротивление трению грунта при движении вдоль по отвалу;

Wп – сопротивление движению трактора.

Рис. Схема действия сил сопротивления движению бульдозера

Эксплуатационная производительность бульдозера при резании и перемещении грунта м³/ч:

где V_гр – геометрический объем призмы волочения грунта впереди отвала, м³:

где В, Н – соответственно длина и высота отвала, м;

 - угол естественного откоса грунта в движении (35…45⁰);

К_н – коэффициент наполнения призмы волочения грунтом (0,85…1,05);

К_р – коэффициент разрыхления грунта (1,1…1,3);

К_п – коэффициент, учитывающий потери грунта при транспортировки

(К_п=1-0,005l_п), l_п – длина пути перемещения.

К_у – коэффициент, учитывающий влияние уклона местности на производительность (до 0,4 – на подъемах и до 2,25 на уклонах;

К_в – коэффициент использования бульдозера по времени (0,8…0,9);

Т_ц – продолжительность цикла, с

где l_р, l_п и l_о – длины соответственно участков резания, перемещения грунта и обратного хода бульдозера, м;

v_р, v_п, v_о – скорости трактора при резании, перемещении грунта и обратном ходе, м/с;

t_п – время на переключение передач в течении цикла (15-20 с).

30. Автогрейдеры. Назначение. Конструкция. Колесная формула автогрейдера. Определение производительности автогрейдера.

Самоходные грейдеры (автогрейдеры)

Представляют собой самоходные планировочно-профильные машины, основным рабочим элементом которых служит полноповоротный грейдерный отвал с ножами, установленный под углом к продольной оси автогрейдера и размещенный между передним и задним мостами пневмоколесного ходового оборудования.

Автогрейдеры применяют для:

- планировочных и профильных работ при строительстве дорог, насыпей и профильных выемок;

- отрывки дорожного корыта и распределения в нем каменных материалов;

- зачистки дна котлованов;

- планировки территорий;

- засыпки ям, траншей и рвов;

- очистки дорог и строительных площадок от снега зимой.

Автогрейдеры используются на грунтах I – IV категорий.

Современные автогрейдеры конструктивно подобны и выполнены в виде самоходных трехосных машин с полноповоротным грейдерным отвалом с гидравлической системой управления.

Автогрейдеры классифицируют по конструктивной массе, типу трансмиссии, колесной схеме и типу бортовых передач.

По конструктивной массе различают:

- легкие (до 12т);

- средние (до 15 т);

- тяжелые (более 15 т).

По типу трансмиссии различают автогрейдеры:

- с механической трансмиссией;

- с гидромеханической трансмиссией.

Колесная схема автогрейдеров определяется формулой вида: А  Б  В,

где А – число осей с управляемыми колесами;

Б – число осей с ведущими колесами;

В – общее число осей.

Колесная схема отечественных автогрейдеров легкого и среднего типов 123, тяжелого типа 133.

Бортовые передачи автогрейдеров выполняют двух типов:

- в виде бортовых редукторов (у легких и средних);

- в виде раздельных ведущих мостов (у тяжелых).

Основной рабочий орган автогрейдера – полноповоротный грейдерный отвал.

Кроме основного оборудования автогрейдеры могут быть снабжены дополнительными сменными рабочими органами – бульдозерным отвалом, кирковщиком (рыхлителем) и д.р.

Рис. Схема автогрейдера

1 – рыхлитель; 2 – гидроцилиндр подъема - опускания рыхлителя; 3 – базовая машина, 4 – кабина машиниста; 5 – гидроцилиндр подъема – опускания отвала; 6 – гидроцилиндр выноса тяговой рамы; 7 – тяговая рама; 8 – продольная рама; 9 - механизм управления бульдозерным отвалом ; 10 – бульдозерный отвал; 11 – передний мост с управляемыми колесами; 12 – поворотный круг; 13 – грейдерный отвал; 14 – гидроцилиндр регулировки угла резанья; 15 – продольно-балансирная опора; 16 - задние неуправляемые колеса. шарнир крепления тяговой рамы; – передняя балка;

Рис. Автогрейдер со сменным рабочим оборудованием корчевателя

1 – гидроцилиндры подъема – опускания отвала; 2 – продольная рама; 3 – рабочее оборудование корчевателя; 4 – передний мост с управляемыми колесами; 5 – тяговая рама; 6 – грейдерный отвал; 7 – поворотный руг; 8 – задние неуправляемые колеса

Эксплуатационная производительность автогрейдера при резании и перемещении грунта, м³/ч, определяется:

где В – ширина захвата отвала, м;

l – длина участка, м;

h – толщина срезаемой стружки, м;

t_р – время, затрачиваемое на один проход, с;

t_п – время, затрачиваемое на один поворот, с;

n – число проходов по одному участку;

К_в – коэффициент использования машины по времени (0,8…0,9).

31. Скреперы. Назначение. Классификация. Конструкция. Рабочий процесс скрепера.

Скреперы

Скрепер – самоходная или прицепная (к гусеничному или колесному трактору, колесному тягачу) землеройно-транспортная машина, рабочим органом которой служит ковш на пневмоколесах, снабженный в нижней части ножами для срезания слоя грунта.

Скреперы предназначены для послойного копания, транспортирования, послойной отсыпки, разравнивания и частичного уплотнения грунтов I-IV категорий при подготовке территорий под застройку, планирование кварталов, возведение насыпей, разработке широких траншей и выемок.

Классификация.

По вместимости ковша:

- машины малой вместимости (до 5 м³);

- средней вместимости (5 – 15 м³);

- большой вместимости (свыше 15 м³).

По способу загрузки ковша:

- с пассивной загрузкой движущим усилием срезаемого слоя;

- с принудительной загрузкой с помощью скребкового элеватора.

По способу разгрузки ковша:

- со свободной (самосвальной) разгрузкой опрокидыванием ковша вперед по ходу машины;

- с принудительной разгрузкой при выдвижении стенки ковша вперед (основной способ).

По способу агрегатирования с тяговыми средствами:

- прицепные к гусеничным тракторам и двухосным колесным тягачам;

- самоходные, агрегатируемые с одноосными и двухосными колесными тягачами.

По способу управления рабочим оборудованием:

- с канато-блочным (механическим) управлением;

- с гидравлическим управлением;

- с электрогидравлическим управлением.

Рис. Самоходный скрепер

1 – гидроцилиндры поворота; 2 – ножи; 3 –продольная тяговая рама; 4 – шарнир крепления ковша; 5 – ковш; 6 – гидроцилиндр подъема-опускания заслонки; 7 – пневмоколеса ковша; 8 – толкающий брус (буфер); 9 – гидроцилиндры выдвижения задней стенки ковша; 10 – задняя стенка ковша; 11 – заслонка; 12 – гидроцилиндры подъема-опускания ковша; 13 – арка-хобот; 14 – сцепное устройство; 15 – одноосный тягач.

Рабочий процесс скрепера состоит из следующих последовательно выполняемых операций:

- резание грунта и наполнение ковша, - транспортирование грунта к месту укладки, - выгрузка и укладка грунта, - обратный холостой ход машины в забой.

32. Определение сопротивления передвижению и производительности скрепера.

Эксплуатационная производительность скрепера в плотном теле, м³/ч:

где Т_ц – продолжительность одного рабочего цикла скрепера, с;

Q – вместимость ковша скрепера, м³;

Кн – коэффициент наполнения коша грунтом (0,6 – 1,2);

Кр – коэффициент разрыхления грунта в ковше скрепера (1,1 – 1,3);

Кв – коэффициент использования машины по времени (0,8 – 0,9).

Продолжительность цикла, с:

l_з, l_т, l_рз, l_пх – длины участков соответственно заполнения коша, транспортировки грунта, разгрузки ковша, порожнего хода скрепера, м;

v_з, v_т, v_рз, v_пх – скорости скрепера соответственно при заполнении грунта, транспортировки грунта, разгрузке и порожнем ходе, м/с;

t_п – время на переключения передач тягача, с;

t_пов – время на один поворот ( 15 – 20 с).

Полное сопротивление движению скрепера при загрузке, кН:

W = W_р + W_пр + W_вг + W_вт + W_п ,

где W_р – сопротивление грунта резанью;

W_пр – сопротивление волочению призмы грунта впереди ковша;

W_вг – сопротивление от веса срезаемого слоя грунта, движущегося в ковше;

W_вт – сопротивление от внутреннего трения грунта в ковше;

W_п – сопротивление движению скрепера с трактором.

33. Экскаваторы. Назначение. Классификация. Рабочий цикл одноковшового экскаватора.

Экскаваторы

Представляют собой самоходные землеройные машины, предназначенные для копания и перемещения грунта.

Различают:

- одноковшовые экскаваторы периодического (циклического) действия с основным рабочим органом в виде ковша;

- экскаваторы непрерывного действия с многоковшовыми, скребковыми и фрезерными (бесковшовыми) рабочими органами.

Одноковшовые экскаваторы осуществляют работу отдельными многократно повторяющимися циклами.

Операции копания и перемещения грунта выполняются раздельно и последовательно.

Экскаваторы непрерывного действия копание и перемещение грунта осуществляют одновременно.

Одноковшовые экскаваторы

По назначению одноковшовые экскаваторы делятся:

- строительные универсальные для земляных и погрузочно-разгрузочных работ в строительстве;

- карьерные для разработки карьеров строительных материалов и месторождений;

- вскрышные для разработки для разработки полезных ископаемых открытым способом.

В промышленном и гражданском строительстве преимущественно используются одноковшовые строительные и траншейные экскаваторы.

Одноковшовые строительные экскаваторы

Строительными называются одноковшовые универсальные экскаваторы с основными ковшами вместимостью от 0,25 до 4,0м³, оснащенные различного вида сменным оборудованием, предназначенные для земляных работ в грунтах I – IV категорий.

Рабочий цикл состоит из следующих операций:

- копание грунта (заполнение ковша грунтом);

- подъем ковша с грунтом из забоя;

- поворот ковша к месту разгрузки;

- разгрузка ковша в отвал или в транспортное средство;

- поворот ковша к месту забоя,

- опускание ковша в забой.

34. Одноковшовые экскаваторы. Назначение и классификация. Основные параметры.

Одноковшовые строительные экскаваторы

Строительными называются одноковшовые универсальные экскаваторы с основными ковшами вместимостью от 0,25 до 4,0м³, оснащенные различного вида сменным оборудованием, предназначенные для земляных работ в грунтах I – IV категорий.

Рабочий цикл состоит из следующих операций:

- копание грунта (заполнение ковша грунтом);

- подъем ковша с грунтом из забоя;

- поворот ковша к месту разгрузки;

- разгрузка ковша в отвал или в транспортное средство;

- поворот ковша к месту забоя,

- опускание ковша в забой.

Классификация

По типу ходового устройства:

- гусеничные;

- пневмоколесные;

- на специальном шасси автомобильного типа

- на шасси грузового автомобиля или трактора.

По типу привода:

- с механическим приводом;

- с гидравлическим приводом;

- с электрическим приводом.

По исполнению опорно-поворотного устройства:

- полноповоротные (угол поворота рабочего оборудования не ограничен);

- неполноповортные ( угол поворота в плане ограничен 270⁰).

По способу подвески рабочего оборудования:

- с гибкой подвеской на канатных полиспастах;

- с жесткой подвеской с помощью гидроцилиндров.

По виду исполнения рабочего оборудования:

- с шарнирно-рычажным оборудованием;

- с телескопическим оборудованием.

Основные параметры одноковшовых экскаваторов:

- вместимость ковша;

- радиусы копания и выгрузки;

- высота и глубина копания;

- колея и база;

- среднее давление на грунт или нагрузка на ходовое колесо;

- продолжительность рабочего цикла,

др.

35. Система индексации одноковшовых экскаваторов.

Индексация

Одноковшовые строительные экскаваторы, выпущенные до 1971 г.

В индексе указывается номинальная вместимость основного ковша, порядковый номер модели и модернизация.

Например, Э-652Б:

- вместимость ковша 0,65 м³;

- модель 2;

- прошедшая вторую модернизацию – Б.

Действующая система индексации по ГОСТ 17343-83*.

Рис. Структура индексов одноковшовых универсальных экскаваторов

Номер размерной группы одноковшовых строительных экскаваторов в зависимости от вместимости основных ковшей:

2-я размерная группа – 0,25 - 0,28 м³;

3-я размерная группа – 0,4 - 0,65 м³;

4-я размерная группа – 0,65 - 1,0 м³;

5-я размерная группа – 1,0 - 1,6 м³;

6-я размерная группа – 1,6 - 2,5 м³;

7-я размерная группа – 2,5 - 4,0 м³.

36. Назначение и конструкция одноковшового экскаватора с рабочим оборудованием прямая лопата.

Экскаватор с рабочим оборудованием прямая лопата разрабатывает грунт в забое, расположенном выше уровня стоянки.

37. Назначение и конструкция одноковшового экскаватора с рабочим оборудованием обратная лопата.

Экскаватор с рабочим оборудованием обратная лопата предназначается для рытья траншей и котлованов, расположенных ниже уровня стоянки.

Рис. Одноковшовый экскаватор на пневмоколесном ходу с рабочим оборудованием обратная лопата: 1 – бульдозерный отвал; 2 – передние управляемые колеса; 3 – ходовая рама; 4 – задние колеса; 5 – выносные опоры; 6 – поворотная рама; 7 – опорно-поворотное устройство; 8 – шарнир крепления стрелы; 9, 11, 12 – гидроцилиндры подъема стрелы, поворота рукояти и поворота ковша; 10 – стрела; 13 – ковш; 14 - рукоять

Рис. Одноковшовый экскаватор на гусеничном ходу с рабочим оборудованием обратная лопата: 3 – ходовая рама; 6 – поворотная рама; 7 – опорно-поворотное устройство; 19, 11, 12 – гидроцилиндры подъема стрелы, поворота рукояти и поворота ковша; 10 – стрела; 13 – ковш; 14 – рукоять; 15 – кабина машиниста; 16 – гусеничные тележки; 17 – режущая кромка; 18, 19 – кулиса

38. Назначение и конструкция одноковшового экскаватора с рабочим оборудованием драглайна.

Экскаватор с рабочим оборудованием драглайна разрабатывает грунт ниже уровня своей стоянки и применяется для рытья котлованов, водоемов, траншей, для разработки выемок под водой. Имеет только гибкую подвеску рабочего оборудования.

Рис. Экскаватор с рабочим оборудованием драглайна: 1 – головные блоки; 2 - подъемный канат; 3, 4, 8, 9 – элементы подвески ковша; 5 – ковш; 6 – тяговый канат; 7 – кабина

39. Назначение и конструкция одноковшового экскаватора с грейферным рабочим оборудованием.

Экскаватор с грейферным оборудованием применяют:

- при погрузке и выгрузке сыпучих материалов;

- при очистке траншей и котлованов от обрушившегося грунта и снега;

- для рытья колодцев, узких глубоких котлованов;

- для рытья траншей под водой.

Преимущество экскаваторов оснащенных грейферным оборудованием с жесткой подвеской – способность передавать на режущую кромку ковша усилие от веса базовой машины.

У экскаваторов оснащенных грейферным оборудованием с гибкой подвеской ковш внедряется в грунт только за счет собственного веса ковша.

Экскаватор оборудованный гидравлическим молотом с рабочим инструментом в виде клина, пики и трамбовки можно применять при рыхлении мерзлого грунта, дроблении негабаритов, взламывании дорожных покрытий, уплотнении грунта и д.р.

Рис. Схема экскаватора с рабочим оборудованием гидромолота

Экскаватор с крановым рабочим оборудованием предназначен для выполнения погрузочно-разгрузочных работ

Рис. Экскаватор с крановым рабочим оборудованием

40. Определение эксплуатационной производительности одноковшового экскаватора.

Эксплуатационная производительность одноковшового экскаватора, м³/смен; м³/мес; м³/год:

,

где q – емкость ковша, м3;

t_р – длительность периода работы,

К_н – коэффициент наполнения ковша (1…1,3);

К_в – коэффициент использования машины по времени;

Т_ц – продолжительность рабочего цикла, с;

К_р – коэффициент разрыхления (1,15…1,4).

41. Траншейные экскаваторы. Применение. Классификация. Основные параметры.

Траншейные экскаваторы

Применяются:

- на строительстве линейных подземных коммуникаций открытым способом для рытья траншей прямоугольного и трапецеидального профиля под газо нефте-, водо- и продуктопроводы, канализационные и теплофикационные системы, кабельные линии связи и электроснабжения;

- для рытья траншей под протяженные ленточные фундаменты зданий и сооружений;

- для оконтуривания котлованов и выемок;

- могут использоваться для разработки мерзлых грунтов.

Представляют собой самоходные землеройные машины непрерывного действия с многоковшовым или бесковшовым (скребковым) рабочим органом, которые при своем поступательном перемещении разрабатывают позади себя за один проход траншею определенной глубины, ширины и профиля с одновременной транспортировкой грунта в сторону от траншеи.

Преимущества:

- производительность траншейных экскаваторов, постоянно передвигающихся во время работы и отделяющих грунт от массива с помощью группы непрерывно движущихся по замкнутому контуру ковшей или скребков, в 2- 2,5 раза выше, чем у одноковшовых машин, при более высоком качестве работ и меньших энергозатратах на 1 м³ разработанного грунта;

- траншейные экскаваторы способны эффективно разрабатывать как немерзлые, так и мерзлые грунты при установки специально предназначенного рабочего органа.

Главным параметром траншейных экскаваторов является -

номинальная глубина отрываемой траншеи.

Траншейный экскаватор состоит из трех основных частей:

- базового пневмоколесного или гусеничного тягача, обеспечивающего посту­пательное движение (подачу) машины;

- рабочего оборудования, включающего рабочий орган для копания траншей и поперечное (к продольной оси движения машины) отвальное устройство для эвакуации разработанного грунта в отвал или транспортные средства,

- вспомогательного обору­дования для подъема-опускания рабочего органа и отвального устройства

Классификация траншейных экскаваторов.

По типу рабочего органа:

- цепные (ЭТЦ);

- роторные (ЭТР).

По способу соединения рабочего оборудования с базовым тягачом:

- с навесным рабочим оборудованием;

- с полуприцепным рабочим оборудованием.

По типу ходового устройства базового тягача:

- гусеничные;

- пневмоколесные.

По типу привода:

- с механическим приводом;

- с гидравлическим приводом;

- с электрическим приводом;

- с комбиниро­ванным приводом.

Наибольшее распространение получили гусеничные траншейные экскаваторы с комбинированным приводом.

42. Система индексации траншейных экскаваторов.

Индексация траншейных экскаваторов

Рис. Система индексации траншейных экскаваторов.

В индексе траншейных экскаваторов

- первые две буквы ЭТ означают – экскаватор траншейный;

- третья буква — тип рабочего органа (Ц — цепной, Р — роторный);

- первые две цифры индекса обозначают наибольшую глубину отрываемой траншеи (в дм);

- третья – порядко­вый номер модели;

- первая из дополнительных букв после цифрового индекса (А, Б, В и т д ) означает порядковую модернизацию машины;

- последующие буквы обозначают вид специального климатическо­го исполнения (ХЛ—северное, Т—тропическое, ТВ—для работы во влажных тропиках).

Например, индекс ЭТЦ-252А обозначает экскаватор траншейный цепной, глубина копания 25 дм, вторая модель — 2, прошедшая первую модерни­зацию — А.

43. Цепные траншейные экскаваторы. Конструкция. Определение эксплуатационной производительности.

Рабочим органом цепных экскаваторов является однорядная или двухрядная свободно провисающая бесконечная цепь 5, огибающая наклонную раму 7 и несущая на себе ковши 6 или скребки.

Для разработки мерзлых грунтов цепные экскаваторы оборудуют специальными сменными рабочими органами.

Рис. Схема цепного траншейного экскаватора:

1 – гидроцилиндр, 2 - рычажная система, 3 – ленточный конвейер, 4 – приводная звездочка, 5 – бесконечная цепь, 6 – ковши или скребки, 7 – наклонная рама, 8 – наклонные цепи с резцами откосообразователя

Определение эксплуатационной производительности

Цепного траншейного экскаватора с ковшовым рабочим органом, м³/ч:

где q – емкость одного ковша, м³;

v_ц – скорость движения цепи;

t_к – шаг расстановки ковшей, м;

К_н, К_в, К_р – коэффиц. наполнения, использования по времени, разрыхления.

44. Роторные траншейные экскаваторы. Конструкция. Определение эксплуатационной производительности.

Рабочим органом роторных экскаваторов является жесткий ротор (колесо) 12 с ков­шами или скребками, вращающийся на роликах 8 рамы 9

Рис. Схема роторного экскаватора

1 – базовая машина; 2,3 – гидроцилиндры; 4 – рычажная система; 5 – цепь; 6 – донный щит; 7 – транспортер; 8 –ролик; 9 – рама; 10 – зачистное устройство; 11 – ковш; 12 – ротор; 13 – пассивный откосообразователь

Эксплуатационная производительность роторного траншейного экскаватора, м³/ч:

n – частота вращения ротора, с^-1;

m – число ковшей.

45. Машины для разработки мерзлых грунтов. Классификация и конструкция.

Машины для разработки мерзлых грунтов

При механическом способе разработки используются специальные машины, условно подразделяющиеся на две группы:

- машины для предварительной подготовки и последующей окончательной разработки;

- машины, самостоятельно выполняющие весь комплекс разработки и эвакуации мерзлого грунта из забоя.

К первой группе относятся:

- машины ударного действия,

- навесные рыхлители,

- землерезные машины.

Ко второй группе относятся:

- землеройно-фрезерные машины,

- траншейные цепные и роторные экскаваторы с приспособленными рабочими органами.

Машины ударного действия

Воздействуют на разрушаемую среду ударными импульсами свободнопадающих или забиваемых рабочих органов.

Рис. Рабочие органы машин ударного действия: а – с ненаправленными ударами, б - с направленными ударами, в – с забиваемым клином.

1 – стрела, 2 – подъемный канат, 3- клин-молот, 4 – амортизирующие элементы, 5 – жесткие направляющие, 6 – груз.

Гидромолоты и пневмомолоты – распространенное и эффективное оборудование в настоящее время.

При работе машин ударного действия возникают динамические нагрузки, вредно влияющие на базовую машину и расположенные поблизости сооружения.

Землерезные машины.

Предназначены для нарезки щелей в мерзлом грунте.

Мерзлый грунт нарезается блоками а затем эти блоки эвакуируются из забоя с помощью одноковшовых экскваторов.

Рис. Двухбаровая щеленарезная машина

1- баровый рабочий орган; 2 – гидроцилиндры подъема –опускания; 3 – базовая машина

46. Машины для уплотнения грунта. Виды уплотнения. Степень уплотнения грунта.

Машины для уплотнения грунта

После отсыпки грунта в насыпь вслед­ствие его естественной осадки, а также от воздействия внешних нагрузок, переда­ваемых насыпи наземными сооружениями, движущимися по ней транспортными средствами и в других случаях, с течением вре­мени грунт частично изменяет свою плотность, вызывая осадку земляного сооруже­ния.

Для получения проектных размеров земляного сооружения в процессе строи­тельства и обеспечения достаточной устойчивости основания при установке поверхностных сооружений или движении транспортных средств после отсыпки грунта его необходимо уплотнять.

Уплотнение грунта это процесс его необратимого деформирования путем внешнего силового воздействия или за счет гравитационных сил, в результате которого определенная масса грунта уменьшается в объеме, а его плотность повышается.

В процессе уплотнения частицы грунта смещаются и укладываются более компактно за счет вытеснения жидкой и газообразной фаз.

В строительстве применяются следующие виды уплотнения:

- укатка (статическое уплотнение);

- трамбование;

- виброуплотнение;

- виброукатка (вибростатическое уплотнение)

- вибротрамбование.

Степень уплотнения грунтов оценивается коэффициентом уплотнения:

где _упл – фактическая (или требуемая) плотность;

_ст – максимальное стандартное значение плотности, определяемое на специальном приборе.

В зависимости от ответственности земляного сооружения коэффициент уплотнения назначают из пределов от 0,9 до 1.

Степень уплотняемости грунта зависит от типа грунта и его влажности, способа уплотнения, режима работы уплотняющей машины.

47. Статический метод уплотнения грунта. Назначение. Виды машин.

Процесс статического уплотнения (укатка)

Укаткой уплотняются грунты с напряжением _max=0,6-1,0 МПа.

Рис. Процесс статического уплотнения

Глубина уплотнения:

h = h₁+h_обр

где h_обр – релаксация грунта – обратимая деформация;

h₁ – необратимая деформация.

Максимальное напряжение в грунте (давление) в процессе укатки:

,

где Е – модуль деформации грунта;

r – радиус катка;

P – величина линейного давления;

P = G/B;

G – вес катка;

B – ширина катка.