7. 2. Выбор машин для производства земляных работ.

а) Машины для подготовительных работ

Бульдозер т15.01

Бульдозерно-рыхлительный агрегат на базе трактора Т-15.01 предназначен для выполнения комплекса работ в промышленном, нефтегазовом, гидротехническом, дорожном строительстве, мелиорации, горнодобывающей промышленности в различных климатических зонах при температуре окружающего воздуха от +50 до -50 С.

Двигатель бульдозера, трактора Т-15.01Марка двигателя трактора: ЯМЗ-238НД4-1

Завод-изготовитель двигателя: АО "Автодизель" (г.Ярославль)

Тип двигателя бульдозера: Дизельный, 4-х тактный, с непосредственным впрыском топлива, с жидкостным охлаждением, турбонаддувом

Эксплутационная мощность, л.с. (кВт): 240 (176)

Номинальная частота вращения, об/мин: 1900

Количество цилиндров: 8

Диаметр цилиндра и рабочий ход поршня, мм: 130х140

Расход масла на угар от расхода топлива: <0,3%

Рабочий объем двигателя, л: 14,86

Масса двигателя трактора, кг: 1390

Гидротрансформатор на трактор, бульдозер Т-15.01

Гидротрансформатор прозрачный, с диаметром рабочих колес 410мм, максимальным коэффициентом трансформации К=2,9 и максимальным к.п.д.=0,906. Гидротрансформатор обеспечивает использование максимального крутящего момента двигателя трактора и бесступенчатое его регулирование в зависимости от нагрузок на рабочих органах выполнен в едином блоке с редуктором привода насосов.

Бортовые передачи бульдозеров, тракторов Т-15.01

Бортовые передачи двухступенчатые, состоят из цилиндрической прямозубой передачи и планетарного ряда, обеспечивают надежную и долговечную передачи крутящего момента к гусеницам трактора Т-15.01. Плавающие торцевые уплотнения типа "DUO-CONE" обеспечивают герметичность бортовых передач бульдозера.

Трансмиссия трактора, бульдозера Т-15.01

Трансмиссия трактора состоит из планетарной коробки передач (ПКП), согласующего редуктора и главной передачи, выполненных в виде единого силового блока. ПКП - трехскоростная, полностью реверсивная с переключением передач под нагрузкой гидроуправляемыми дисковыми фрикционными муфтами.

Ходовая система тракторов, бульдозеров Т-15.01

Рама тележки с двумя катками, опирающимися на резиновые амортизаторы. Каждая каретка имеет по два опорных катка, прокачивающихся на коленчатообразном рычаге, укрепленном на раме тележки. Направляющее колесо имеет внутреннее подрессоривание через резиновые элементы. Рама тележки прокачивается относительно оси, установленной в раме трактора Т-15.01 и не передает ударные нагрузки от рабочего оборудования бульдозера, от переменного тягового усилия непосредственно на звездочку бортового редуктора. Возможность снижения ударных нагрузок, лучшее сцепление с грунтом обеспечивает ходовой системе трактора с микроподрессориванием лучшие тяговые свойства и повышение рабочих скоростей без ухудшения комфорта оператора.

Число опорных катков гусеницы трактора: 12 (по 6 с каждой стороны)

Число поддерживающих катков гусеницы трактора: 4 (по 2 с каждой стороны)

Механизмы поворота и тормоза трактора, бульдозера Т-15.01

Непостоянно замкнутые бортовые фрикционы и постоянно замкнутые остановочные тормоза тракторов выполнены в виде многодисковых муфт, работающих в масле. Обеспечивают легкое и плановое управление трактором Т-15.01.

Гусеницы на тракторы, бульдозеры Т-15.01

Гусеницы с уплотнением и смазкой шарниров на весь срок эксплуатации, с разъемным замыкающим звеном гусениц.

Шаг звена гусеницы, мм 215,9

Число башмаков гусеницы 40

Высота грунтозацепа гусениц, мм 65

Ширина башмака гусеницы, мм 560

Площадь контакта с грунтом, м2 3,26

Гидравлическая система тракторов, бульдозеров Т-15.01

Насосы тракторов НШ-100/50 двухсекционный, шестеренный

Производительность насосов при номинальной частоте вращения двигателя, л/мин: 235 при 1750 об/мин

Установленное давление предохранительного клапана, кг/см: 2200

Гидроцилиндры подъема/опускания отвала: - диаметр и ход поршня, мм: 2110х1200

Гидроцилиндр перекоса отвала: - диаметр и ход поршня, мм: 160х310

Гидроцилиндры управления рыхлителем: диаметр, ход поршня, мм: 2160х530

Кабина на трактор, бульдозер Т-15.01

Одноместная, установленная на резиновых амортизаторах. Шумопоглащающая обивка, большая, обеспечивающая максимальную обзорность, площадь остекления стеклопакетами, исключающими обледенение стекол, подрессоренное, регулирумое под индивидуальный вес и рост оператора сиденье, вентиляционная установка с калориферным обогревателем обеспечивают оператору комфортные условия труда. Кабина трактора оборудуется независимым отопителем, работающим на дизельном топливе. По заказу потребителя на трактор может устанавливаться кондиционер.

Бульдозерное оборудование тракторов Т-15.01

Тип отвала: Прямой (S)

Ширина отвала, мм: 4 050

Высота отвала, мм: 1 490

Объем призмы волочения, м3: 5,8

Максимальный подъем отвала, мм: 1 150

Наибольшее заглубление отвала, мм: 555

Угол поперечного перекоса отвала в каждую сторону, град.: 10

Масса, кг: 2 980

Заправочные емкости и топливная система тракторов Т-15.01

Топливный бак трактора, л: 450

Система охлаждения, л: 115

Система смазки:

ДВС,: л32

ГТР, КПП, л: 150

БР, л: 2x25

Гидросистема навесного оборудования бульдозера, л: 220

Технические характеристики и габариты бульдозера, трактора Т-15.01

Скорости движения, вперед/назад, км/час:

I передача: 3,9/5,1

II передача: 6,9/9,0

III передача: 11,1/14,2

Масса трактора, кг: 22 220

Масса бульдозера эксплутационная, кг: 28 000

Удельное давление на грунт, кГс/см²: 0,86

Бульдозер-рыхлитель состоит из базового трактора 2, бульдозерного оборудования с отвалом 1 и рыхлительным оборудованием. Рыхлительное оборудование состоит из опорной рамы 3, жестко прикрепленной к заднем мосту базового трактора, тяги 4, рабочей балки 6 с жестко закрепленным сменным зубом 7, нижней рамы 8 и двух гидроцилиндров 5 управления рыхлителем. Зуб состоит из стойки, сменного литого наконечника 9 с износостойкой накладкой. В стойке имеются отверстия, позволяющие изменять вылет зуба относительно рабочей балки при изменении глубины рыхления. На зуб могут быть установлены уширители. Гидроцилиндры управления рыхлителем работают с гидросистемы базового трактора и обеспечивают опускание, принудительно заглубление и фиксацию зуба в определенном рабочем положении, а также его подъем при переводе в транспортное положение.

Расчёт производительность бульдозера

Производительность бульдозера при резании и перемещении грунта (в м³/час) определяют по формуле:

где: - коэффициент использования бульдозера во времени (=0,85); ,

- объем грунта перед отвалом в плотном теле, м³; В – длина отвала, м; Н – высота отвала, м; - коэффициент, учитывающий потери грунта и зависящий от длины перемещения (=0,83); - коэффициент рыхления грунта; - угол естественного откоса грунта(9˚);

- длительность одного цикла, с; , , - длина пути соответственно резания, перемещения, и обратного хода бульдозера, м(11;29;40); , , - скорости движения соответственно при резании, перемещении и обратном ходе, м/с; - время остановок на переключение передачи и поворота, с.

Производительность бульдозера при планировочных работах (разравнивании грунта) определяется по формуле:

м³/ч.

где L – длина планируемого участка; - угол установки отвала в плане; - величина перекрытия прохода (); n – число проходов по одному месту (n=2); - рабочая скорость движения бульдозера (при резании); - время поворота бульдозера, с.

б) Экскаваторы

Гусеничный Экскаватор, оборудованный обратной лопатой.

Модель: R500LC-7(Hyundai)

Оперативный вес: 48800 кг

Двигатель: 353 л.с/ 1900 об/мин

Объем двигателя: 10800 см3

Ширина гусениц: 600 мм

Длина: 12000 мм

Высота: 3670 мм

Ширина: 3340 мм

Глубина копания (мах): 7790 мм

Сила копания на ковше: 246,2 кН

Сила копания на рукояти:186,3 кН

Объем ковша: от 1,38 до 3,2 м³ (2,15 м³ стандартный)

Удельное давление на грунт: 0,84 кг/см.кв.

Длина стрелы (моно): 7060 мм

Длина рукояти: 3380 мм

Давление рабочего контура: 330 кг/см2

Давление ходового контура: 345 кг/см2

Давление контура сервоуправления: 35 кг/см2

Номинальный расход гидравлики: 2х380 л/мин

Скорость вращения поворотного мотора: 10 об/мин

Скорость передвижения: 3,2/5,3 км/час

Расход топлива – номинальный: 182,5 гр.*л.с/час при 1900 об/мин

Аккумулятор: 2 X 12v X 200AH

Генератор: Delco Remy 21SI(24V-50AMP)

Заправочные емкости: топливный бак 610 л

масло, двигатель 37,9 л

система охлаждения 50 л

гидравлический бак 250 л

Расчет производительности экскаватора.

Технологические схемы проведения одноковшовыми экскаваторами открытых горных выработок делятся на: бестранспортную и транспортную. При работе по бестранспортной схеме экскаватор укладывает породу из выработки в отвал. При работе по транспортной схеме порода грузится в кузова транспортных средств. Возможны различные варианты как бестранспортных, так и транспортных технологических схем сооружения траншей одноковшовыми экскаваторами. По месту расположения на дневной поверхности экскаватора и экскаваторного забоя относительно торца и бортов проходимой выработки различают лобовую и боковую закрытые проходки.

Лобовой проходкой экскаватор ведет разработку забоя по торцу выработки, перемещаясь по дневной поверхности в контуре выработки по ее ширине.

Боковой закрытой проходкой экскаватор разрабатывает забой по одному из бортов выработки, перемещаясь по дневной поверхности вне контура выработки по ее ширине.

Лобовая и боковая закрытая проходка более рациональны при проведении канав и траншей и могут быть осуществлены как по бестранспортной, так и транспортной технологическим схемам.

Процесс периодического перемещения экскаватора вдоль трассы траншеи после выемки заданного объема породы или достижения заданной глубины и профиля выработки называется передвижкой экскаватора. Передвижка экскаватора при лобовой и боковой закрытой проходках производится на поверхности без захода машины в выработку, что обеспечивает мобильность.

Рабочие параметры экскаваторного оборудования, проектные размеры и целевое назначение выработок являются основными факторами, которые определяют выбранную технологическую схему.

Техническая производительность одноковшовых экскаваторов определяется по формуле:

где q – вместимость ковша, м³ (согласно варианта задания);

- коэффициент разрыхления породы (таблица 1.3);

- коэффициент наполнения ковша (таблица 1.2);

- продолжительность цикла (согласно варианта задания).

Техническая производительность является возможной максимальной производительностью для данных условий и технологии работ. Кроме нее следует различать теоретическую и эксплуатационную производительность.

Эксплуатационная производительность учитывает потери времени на запланированные простои (профилактика, перерывы при подаче транспортных средств и т.п.), которые не должны превышать 20%, и определяются по формуле:

-при нагрузке в транспортное средство.

- при отсыпке в отвал.

где - коэффициент зависящий от уровня квалификации машиниста экскаватора (0,89 – низкая; 0,94 – средняя; 0,98 - высокая);

- коэффициент использования экскаватора в смену (0,64 – при нагрузке породы в транспортные средства; 0,75 – при отсыпке в отвал).

Теоретическая производительность одноковшовых экскаваторов применяется только как часовая и определяется по формуле:

Производительность экскаваторов находится в прямой зависимости от содержания валунно-галечниковых включений в разрабатываемых породах.

Разработка траншей экскаватором R500LC-7(Hyundai), оборудованным обратной лопатой, с выгрузкой грунта в транспортное средство.

Роторный траншейный экскаватор

Показатели	ЭТР-204А
Наибольшая глубина копания, м	2,0
Ширина копания по дну, м	1,2
Тягач	Тягач с использованием узлов трактора Т-130МГ
Двигатель марки	-
Номинальная мощность, кВт	-
Наибольшая техническая производитель-ность, м3/ч	650
Скорость рабочего хода, м/ч	-
Регулирование скоростей рабочего хода	БЕССТУПЕНЧАТОЕ
Транспортная скорость, км/ч	-
Ротор: диаметр по зубьям ковшей, мм	3550
частота вращения, об/мин	7,8-9,6
число ковшей (зубьев)	14
Вместимость ковша, м3	0,14
КПД рабочего органа	0,79
КПД трансмиссии привода рабочего органа	0,69
Конвейер: ширина ленты, мм	800
скорость ленты, м/с	3,9-5,0
Среднее давление на грунт, МПа	0,06
Размеры в транспортном положении, мм:

H=0,9+D=0,9+0,426=1,326 м,

B=0,4+D=0,4+0,426=0,826 м.

D₀=0,426 м.

h=2/3H=0,884 м.

h₁=1/3H=0,442 м.

l=0,33h₁=0,146 м.

L=B+2l=1,118 м.

Расчет основных рабочих параметров траншейных экскаваторов

Производительность (техническая) траншейного экскаватора определяется возможной производительностью его рабочего органа и мощностью установленного на нем двигателя. Максимально возможная производительность траншейного экскаватора роторного типа в м³/ч составляет:

м³/ч

где q – вместимость ковша, м³;

z – количество ковшей на роторе;

n – частота вращения ротора, об/мин

- коэффициент разрыхления породы;

- коэффициент наполнения ковша.

Эксплуатационная производительность роторного экскаватора () учитывает потери времени на запланированные простои (профилактика, перерывы при подаче транспортных средств и т.п.), которые не должны превышать 20%, и определяются по формуле:

где - коэффициент использования экскаватора в смену (0,75 – при отсыпке в отвал).

На рабочих органах отечественных траншейных роторных экскаваторов устанавливают 10-18 ковшей. На широких роторах (например, ЭТР-254) число ковшей, установленных в два ряда со смещением одного относительно другого на полшага, удваивается.

Мощность двигателя траншейного роторного экскаватора расходуется одновременно на копание и подъем грунта рабочим органом, привод отвального конвейера и передвижение машины.

Мощность, расходуемую на копание грунта, кВт, можно определить по формуле:

где - техническая производительность экскаватора, м/ч; - удельное сопротивление копанию (1,08кПа).

Мощность, расходуемая на подъем грунта до уровня разгрузки, кВт:

где - плотность грунта, 17 т/м³; Н - глубина траншеи, м; g - ускорение свободного падения, (9,8 м/с²); H₀ - высота подъема грунта от поверхности земли до уровня разгрузки.

Мощность, необходимая для привода рабочего органа, кВт:

где - КПД трансмиссии привода рабочего органа; - КПД рабочего органа.

Мощность привода ротора определяется по формуле:

Время, затрачиваемое на отрывку траншеи заданной длины, определяется по формуле:

где l – длина участка, м;

F – площадь поперечного сечения траншеи (для прямоугольного сечения ).

в)Канатно-скреперная установка.

КОНСТРУКЦИИ КАНАТНО-СКРЕППЕРНЫХ УСТАНОВОК

Канатно-скрепперная установка предназначена для рытья траншей на заболоченных и обводненных участках трассы, строительства переходов через небольшие реки и водоемы, а также в горной местности на уклонах более 20⁰.

Установка состоит из силового оборудования, двухбарабанной лебедки, комплекта скреперных ковшей и якорного приспособления с блоком (рисунок 3.1)

Рисунок 3.1 – Схема работы канатно-скрепперной установки с двумя ковшами

При работе силовая установка с лебедкой устанавливается на одной стороне заболоченного участка или водоема, а якорь устанавливается на другой его стороне. На якоре имеется обойма с неподвижным блоком, через который пропускают канат. Канатов два. Каждый из них крепится одним концом к своему барабану лебедки, а вторым к ковшу. Канат, прикрепленный к передней части ковша, называется тяговым, а к задней – холостым.

Тяговый канат непосредственно соединен с барабаном лебедки и подтягивает ковш к лебедке, а холостой сначала перекинут через неподвижный блок якоря, а потом идет на барабан и подтягивает ковш к якорю. Попеременно включая барабаны лебедки на наматывание и сматывание каната, перемещают ковш к лебедке – рабочий ход (скрепирование) или к якорю – холостой ход.

Ковш – волокушного типа не имеющего дна. Это необходимо для разгрузки ковша в начале холостого хода без его подъема и опрокидывания. При рабочем ходе ковш врезается зубьями в грунт - разрушает его, наполняется грунтом и транспортирует его к лебедке. На некотором расстоянии от лебедки ковш останавливается и начинает перемещаться назад – холостой ход, освобождаясь от грунта.

ЛЕБЕДКИ СКРЕППЕРНЫЕ ЛС302.

Лебедки предназначены для использования в качестве тягового средства при скрепировании траншей и протаскивания трубопроводов при строительстве переходов через водные преграды. Силовая установка, трансмиссия и два барабана лебедки ЛС302 смонтированы на общей раме. Для осуществления автоматического изменения скорости выбирания каната в зависимости от требуемого усилия в трансмиссию лебедки встроен трансформатор, который ограничивает усилие в канате без отключения двигателя, предохраняя канат и трансмиссию лебедки от перегрузок.

Лебедка скреперная ЛС302.

Для расширения диапазона скоростей лебедка имеет двухскоростной редуктор. Управление лебедкой осуществляется из кабины или с выносного пульта (у ЛС1001).

Схема монтажа КСУ

Технические характеристики

Параметры	ЛС302
Тяговое усилие, кН (тс)	294 (30)
Максимальное тяговое усилие на 1 слое, кН (тс)	490 (50)
Скорость выбирания каната, м/мин	0-68
Канатоемкость каждого барабана, м	500
Диаметр тягового каната, мм	32,5
Транспортная скорость, км/ч	2,2-9,8
Двигатель
тип	А41
Мощность, кВт (л.с.)	70 (100)
Частота вращения, об/мин	1750
Габаритные размеры, мм: длинаширинавысота	401522002605
Масса, кг	14200

По требованию дополнительно к лебедкам может поставляться комплект скреперного оборудования КСО232 (или КСО1001) в состав которого входят собственно скрепер, а также направляющая, установка блока и костыли. Объем ковша – 3 (8) м³, максимальный объем грунта в ковше – 3,6 м³, производительность 18 (25) м³/час. Ширина разрабатываемой траншеи – 1,6 м, длина – 200 (500) м.