Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами

Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами имеющие вместимость ковша в пределах 0,15…4 м³, обеспечивает максимальную эффективность использования оборудования и высокую производительность при минимальной себестоимости выполняемых землеройных работ.

К землеройным машинам относят одноковшовые экскаваторы ( цикличного действия) и экскаваторы непрерывного действия.Наибольшее применение имеют одноковшовые экскаваторы, которыми выполняется около 45% всего объема земляных работ.
◊ Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами

В промышленном и гражданском строительстве применяют экскаваторы с ковшом вместимостью 0,15…2 м³, реже до 4 м³. Они имеют комплект сменного оборудования, включающий прямую и обратную лопаты, драглайн и грейфер. Кроме того, стрела входящая в комплект драглайна и грейфера, может быть оборудована грузовым крюком или клином -бабой.

Основные рабочие параметры одноковшовых экскаваторов при разработке выемок, котлованов и траншей : максимально возможная глубина копания -Н, высота копания +Н, наибольший и наименьший радиусы копания на уровне стенки экскаватора Rмакс и Rмин, радиус разгрузки Rв,высота разгрузки Нв( рис-1).
Рисунок-1. Рабочие параметры одноковшового экскаватора и профили забоев

а-прямая лопата с канальным приводом ; б-то же, с гидравлическим; в-обратная лопата с канатным приводом ; г-то же,с гидравлическим; d-грейфер с канатным приводом ; е-то же, с гидравлическим; ж-драглайн

Рабочий цикл одноковшового экскаватора состоит из копания ( заполнения ковша), перемещения к месту выгрузки, выгрузки в отвал или в транспортные средства и обратного хода в забой.Забоем называется рабочая зона экскаватора, в которую входят: площадка, на которой находится экскаватор, часть массива грунта, разрабатываемого экскаватором с одной стоянки, и площадка, на которой устанавливается транспорт под погрузку или размещается отвал грунта.

Геометрические размеры и форма забоя зависят от оборудования экскаватора и его параметров, размеров выемки, видов транспорта и принятой схемы разработки грунта. Применение рациональных приемов работы в правильно выбранном забое обеспечивает максимальную эффективность использования оборудования и высокую производительность при минимальной себестоимости выполняемых землеройных работ.

В технических характеристиках экскаваторов любой марки приведены, как правило, максимальные показатели этих машин: радиусы резания,выгрузки, высота выгрузки и другие. Работа на максимальных для данной машины параметрах приводит к ее быстрому износу и, как следствие, к снижению ее производительности. Поэтому для производства земляных работ следует применять оптимальные рабочие параметры, составляющие 0,9 максимальных паспортных данных: Попт=0,9 Пнаибольш.

Оптимальная высота или глубина забоя должна быть достаточной для заполнения ковша экскаватора за одно черпание.Если высота забоя относительно мала ( например, при разработке планировочной выемки) целесообразно использовать экскаватор совместно с бульдозером.Последний разрабатывает грунт и перемещает его к рабочему месту экскаватора.

Здесь бульдозер окучивает грунт, обеспечивая достаточную высоту забоя, что позволяет эффективно применять экскаватор.Экскаватор и транспортные средства должны быть расположены таким образом, чтобы средняя величина угла поворота экскаватора от места заполнения ковша до места выгрузки была минимальной, так как на время поворота стрелы может расходоваться до 70% рабочего времени цикла экскаватора.

Выемка, образующаяся в результате последовательной разработки грунта при периодическом передвижении экскаватора в забое, называется экскаваторной проходкой. Экскаватор с прямой лопатой используют для разработки грунтов, расположенных выше уровня стоянки экскаватора, преимущественно с погрузкой на транспорт. Грунт разрабатывают лобовым и боковым забоями.

В лобовом забое экскаватор разрабатывают грунт впереди себя и отгружает его на транспортное средство , которое подается к экскаватору по дну забоя.В зависимости от ширины проходки лобовые забои ( рис-2, а) подразделяются на узкие ( ширина проходки менее 1,5 размера наибольшего оптимального радиуса резания R0), нормальные ( ширина 1,5…1,9 R0), уширенные ( при ширине 2…2,5R0).

Ширина лобовых проходок В определяется по формулам:

для лобовой прямолинейной В= 2√(R²0-l²п);
для зигзагообразной В= 2√(R²0-l²п) +2Rc;
для поперечно -торцевой В= 2√(R²0-l²п) +2nRc,

где R0-оптимальный радиус резания экскаватора ,м; lп-длина рабочей передвижки экскаватора( обычно разность между максимальным и минимальным радиусами резания),м; Rc-радиус резания на уровне стоянки, м;т-число поперечных передвижек экскаватора.

Рисунок-2. Схемы экскаваторных проходок с рабочим оборудованием » прямая лопата»

а-лобовая(торцевая) проходка; б-то же, с двухсторонним расположением транспорта; в-уширенная лобовая проходка с движением экскаватора «зигзаг»;г-поперечно-торцевая проходка;d-боковая проходка ; е-разработка котлована по ярусам ; I, II, III, IV- яруса разработки; 1-экскаватор; 2-автосамосвал; 3-направление движения транспорта

Разработка выемок способом лобового забоя затрудняет работу транспорта.Кроме того,средний угол поворота платформы экскаватора для погрузки грунта в транспортные средства, особенно при работе в узких забоях, может достичь 180°, что увеличивает время рабочего цикла и снижает производительность экскаватора.

Поэтому способ лобового забоя используют ограниченно. Более эффективна разработка грунта способом бокового забоя ( рис-2,d). Транспорт подается под погрузку сбоку выработки, благодаря чему значительно уменьшается угол поворота стрелы экскаватора при погрузке грунта в транспортные средства. В боковых забоях транспортные пути проходят параллельно оси перемещения экскаватора и, как правило, на уровне его стоянки.

Забои с расположением транспортных средств выше уровня стоянки экскаватора принимают лишь при заглублении прямой лопаты на более низкий рабочий горизонт-во время устройства глубоких выемок. Ширину боковой проходки В определяют по формуле В= √(R²0-l²п) +0,7 R0;Выемки, глубина которых превосходит максимальную высоту забоя для данного типа экскаватора, разрабатывают в несколько ярусов ( рис-2,е).

При этом нижний ярус разрабатывают аналогично верхнему, а автомашины подают к экскаватору таким образом, чтобы ковш наводился на кузов сзади.Трасса движения автомобиля в этом случае должна быть параллельной оси проходки экскаватора, но направлена в противоположную сторону. Для въезда в котлован устраивают траншею с уклоном 10…15°, шириной до 3,5 м при одностороннем движении и до 8 м при двустороннем движении.

Разработанный экскаватором грунт перевозят самосвалами , тракторами с прицепами, железнодорожными составами, гидравлическим транспортом , реже-ленточными конвейерами. В промышленном и гражданском строительстве грунт преимущественно перевозят автосамосвалами.Обычно в автосамосвал входят 3…6 ковшей грунта .

Допустимый недогруз -10%, перегруз-5%. Массу грунта, погружаемого за один цикл работы экскаватора,Gопределяют по формуле : G=qΥKpKв; где q-геометрическая вместимость ковша, м³;  γ-плотность грунта, т/м³;  Кр-коэффициент разрыхления;  Кв-коэффициент использования вместимости ковша

( отношение объема грунта в плотном состоянии, разрабатываемого за один цикл, к геометрической вместимости ковша).Число автомобилей или автопоездов, необходимых для обеспечения бесперебойной работы экскаватора, рассчитывают по формуле:

N=(Ту.н+Тн+Тпр+Ту.р+Тр+Тм)/(Ту.н+Тн)=1+(Тпр+Ту.р+Тр+Тм)/(Ту.н+Тн)

где Ту.н, Тн, Тпр-продолжительность соответственно установки машины под нагрузку, пробега машины в оба конца при заданном расстоянии, мин; при L, км и средней скорости движения V, км/ч, Тпр=2L60/V; Ту.р, Тр, Тм-продолжительности соответственно установки машины под разгрузку, разгрузки машины, технологических перерывов, возникающих во время рейса ( маневры, пропуск встречного транспорта на разъезде, ожидание),мин.

Продолжительность нагрузки Тн автосамосвала колеблется в широких пределах в зависимости от числа ковшей, погружаемых в кузов, рода грунта, среднего угла поворота машины при погрузке и типа экскаватора: Тн=nkТц, где n-число ковшей грунта, погружаемого в кузов; Тц-продолжительность одного цикла экскавации, мин; Тц= l/n; где n-число циклов экскаватора в 1 мин при работе с погрузкой в транспортные средства.

Продолжительность остальных операций для автосамосвалов различной грузоподъемности определяют на основе статистической обработки данных по выборочным замерам времени на объекте.

Продолжение здесь