4.5 Основные условия обеспечения эффективной работы экскаваторов и автомобилей- самосвалов

При подборе автомобилей-самосвалов к экскаватору руководст­вуются прежде всего соотношением между вместимостью грузовой платформы автомобиля-самосвала и вместимостью ковша экскаватора. От величины этого соотношения зависит число рабочих циклов экс­каватора, необходимое для полной загрузки автомобиля-самосвала, а следовательно, и продолжительности его простоя под погрузкой.

Количество ковшей экскаватора, необходимое для загрузки кузова самосвалов различной грузоподъемности (при полном ее использовании), зависит от вместимости ковша, плотности грунта, грузоподъемности самосвала.

Объем навалочного груза, который может быть перевезен в АТС, необходимо рассчитывать по формуле, учитывающей объем «шапки», образующейся над верхней поверхностью открытого кузова:

,

где – геометрический объем кузова;

– ширина кузова;

– угол естественного откоса груза в движении

Максимальная масса перевозимого груза составит: ,

где ρ – плотность груза.

Если , то объем кузова не может быть использован полностью и в самосвал необходимо загрузить массу груза, соответствующую его номинальной грузоподъемности объемом Vг = qн/ρ.

Если , то объем кузова недостаточен для полной загрузки данного ПС. Степень использования грузоподъемности будет определяться соотношением массы груза и номинальной грузоподъемности АТС.

Время погрузки самосвала зависит от времени цикла экскаватора и соотношения между грузоподъемностью ПС и ковша экскаватора. Для уменьшения времени погрузки желательно, чтобы вместимость ковша была кратной грузоподъемности ПС. При этом необходимо учитывать, что для уменьшения динамической нагрузки на шасси самосвала при ссыпании груза экскаватором его ковш должен находиться на высоте не более 1 м над днищем кузова. Следует соблюдать следующие соотношения между грузоподъемностью ковша экскаватора и ПС:

мягкий грунт – 3,

тяжелый или смерзшийся грунт – 4,

скальный грунт – 5.

Выбор транспортных средств производится с учетом следующих требований:

– технологические параметры самосвала (высота борта кузова и его размеры) должны соответствовать параметрам экскаватора;

– вместимость кузова самосвала должна обеспечивать погрузку не менее трех ковшей грунта (обычно 3-6 ковшей).

В зависимости от плотности в кузове самосвала помещается различный объем грунта, в свою очередь объем грунта в ковше экскаватора также зависит от плотности грунта и наполнения ковша (таблица 2).

Таблица 2 – Коэффициент наполнения ковша Кн

Плотность грунта, т/м3	Группа грунта	Привод экскаватора
		механический	гидравлический
1,2 … 1,5	I … II	0,85	0,85
1,6 … 1,9	III … IV	0,68	0,77
2 … 2,3	V … VI	0,45	0,68

Коэффициент использования вместимости ковша позволяет учесть разницу между геометрическим объемом, соответствующем конструктивным размерам ковша и объемом грунта в том количестве, в котором он фактически наполняет ковш.

Таблица 3 – Классификация грунтов по трудности их разработки

Наименование и характеристика грунта	Группа грунта	Средняя плотность, кг/см2
Галька и гравий размером до 80 мм	I	1700 - 1800
Галька и гравий размером более 80 мм с примесью булыг	II	1900
Гипс мягкий	IV	2200
Глина жирная мягкая или насыпная, слежавшиеся с примесью щебня или гравия до 10%	II	1800
то же, с примесью щебня, гравия или булыг более 10%	III	1950
Глина мореная с примесью до 30% валунов	IV	1950
Глина сланцевая	IV	---
Глина твердая	IV	2000
Глина тяжелая ломовая	III	1900
Грунт растительного слоя без корней и с корнями	I	1200
Грунт растительного слоя с примесью гравия, щебня или строительного мусора	II	1400
Лесс естественной влажности рыхлый с примесью гравия и гальки	I	1600 - 1800
Лесс отвердевший	IV	1800
Мел мягкий	IV	1550
Мерзлые грунты песчаные, предварительно разрыхленные	II	---
Мерзлые грунты глинистые и суглинистые	V	---
Мореные с валунами	IV	2100
Опоки	IV	1900
Песок всех видов, в том числе с примесью щебня, гравия или гальки	I	1600 - 1700
Скальные грунты предварительно разрыхленные	VI	1800
Скальные грунты не требующие разрыхления	IV	1550
Солончак и солонец мягкие	I	1600
Солончак и солонец отвердевшие	III	1800
Суглинок легкий и лессовидный	I	1700
Суглинок с примесью гравия, щебня, булыг или строительного мусора	II	1750 - 1950
Супесок всех видов, в том числе с примесью гравия, щебня или строительного мусора	I	1600 - 1900
Строительный мусор рыхлый и слежавшийся	II	---
Строительный мусор сцементированный	III	1800
Торф без корней и с корнями толщиной до 30 мм	I	600
Торф с корнями толщиной более 30 мм	II	600
Трепел слабый	IV	1500
Чернозем и каштановые земли естественной влажности	I	1300
Чернозем и каштановые земли отвердевшие	II	1200
Щебень всякий, а также с примесью булыг	II	1750 - 1950
Шлак котельный	I	750
Шлак металлургический выветрившийся	II	---
Шлак металлургический невыветрившийся	III	1800

Потребное количество автомобилей самосвалов в составе авто­мобильного отряда, обслуживающего экскаватор, рассчитывают, руко­водствуясь принципом оптимального использования рабочего времени. Соответственно работа отряда должна быть организована так, чтобы ни один автомобиль-самосвал не простаивал в ожидании освобождения экскаватора, занятого погрузкой грунта на ранее прибывший автомо­биль; естественно, что и экскаватор не должен простаивать из-за не­своевременного прибытия самосвала под погрузку. Для осуществления этого требования необходимо, чтобы первый автомобиль-самосвал, - входящий в состав отряда, совершил полный оборот, возвратился и мог вновь стать под погрузку в тот момент, когда экскаватор будет заканчивать погрузку грунта на последний автомобиль-самосвал из состава этого же отряда.

Математически это может быть выражено в виде формулы

где – суммарная продолжительность ездки одного автомобиля самосвала, ч

– продолжительность простоя автомобилей самосвала под погрузкой, ч

Но слагаемых в левой части уравнения столько, сколько авто­мобилей в отряде; поэтому уравнение может быть представлено следующим образом:

А отсюда

Образцовая организация движения автомобилей-самосвалов на всем пути их следования от экскаватора до места разгрузки и на об­ратном пути к экскаватору совершенно необходима для того, чтобы гарантировать ритмичную подачу автомобилей-самосвалов под по­грузку, при которой потребное количество автомобилей-самосвалов в составе автомобильного отряда является оптимальным. Четкий ритм подачи авто­мобилей-самосвалов для погруз­ки под экскаватор легче всего обеспечить в тех случаях, ког­да автомобильное движение ор­ганизовано по сквозному коль­цевому маршруту. При кольце­вом движении исключается вст­реча груженых и порожних ав­томобилей-самосвалов, упроща­ется маневрирование автомоби­ля-самосвала.

Кольцевое движение чаще всего организуют тогда, когда экскаватор типа .«прямая лопа­та» ведет разработку грунта в карьере боковыми уступами. При этом методе раз­работки автомобили-самосвалы движутся параллельно оси за­боя, вдоль которой постепенно продвигается и экскаватор, ме­няя места стоянок. Машинист экскаватора имеет возможность работать, обеспечивая поворот платформы экскаватора на срав­нительно небольшой угол (обыч­но 60—90°); соответственно со­кращается продолжительность рабочего цикла.

При разработке экскаватором скальных породе узких траншеях ' сквозное движение автомобилей при подаче под погрузку затруднено. В этих случаях автомобили-самосвалы обычно приходится подавать под погрузку задним ходом, прибегая к так называемой маятниковой системе, располагая автомобили-самосвалы поочередно то по одну, то по другую сторону от оси забоя (траншеи). Соответственно, экска­ватор ведет разработку то в левой, то в правой части забоя и не преры­вает своей работы на время подсмены автомобилей-самосвалов.

Но, как бы ни подавались автомобили-самосвалы под погрузку — передним или задним ходом — место их остановки под экскаватором должно быть строго постоянным, пока экскаватор ведет разработку грунта не. меняя своей стоянки. Соблюдение этого правила позволяет машинисту экскаватора заканчивать поворот в сторону автомобиля для опорожнения ковша в одной и той же точке, сокращая благодаря этому продолжительность рабочего цикла.

Место фиксированной остановки автомобилей-самосвалов полезно обозначить вешками, выставляемыми возле кабины водителя.

Машинист экскаватора и водитель находящегося под нагрузкой автомобиля-самосвала обязаны следить за тем, чтобы опоражнивание ковша экскаватора производилось не на очень большой высоте, чтобы при этом не заваливалась грунтом кабина автомобиля и распре­деление грунта по площади грузовой платформы автомобиля было рав­номерным.