3.Машины для земляных работ.

Машины для земляных работ используют при разработке выемок — котлованов и траншей; для образования насыпей, плотин, дорожного полотна; при буровых и планировочных работах.

На 1 м³ объема промышленного сооружения выполняется в среднем 1,5—2 м³ земляных работ, а на 1 м³ объема гражданского сооружения — до 0,5 м³.

Одной из основных операций при земляных работах является разрушение грунта. Грунты и породы разрушаются: 1) механическим способом, когда рабочие органы непосредственно отделяют грунт от массива. Энергоемкость его составляет 0,05—0,3 кВт-ч/м³; 2) гидромеханическим способом; при этом способе грунт разрушается, т. е. отделяется от массива механическим рабочим органом (фрезой), а затем транспортируется при помощи воды или грунт сразу разрушается струёй воды высокого давления. В первом случае энергоемкость составляет 0,2—2 кВт-ч/м³, во втором — в 1,5 раза меньше;

3) взрывным способом, когда в породе предварительно пробуривают шпуры, в которые помещают взрывчатые вещества. Газы, выделяющиеся при воспламенении взрывчатых веществ, разрушают породу. Энергоемкость такого бурения составляет 0,8—1,1 кВт-ч/м³.

Применяются также комбинированные способы, когда предварительно разрушение (рыхление) грунта производится рыхлителем, а транспортировка другими машинами. Помимо механических и гидравлических способов разрушения ведутся исследования по термическому и химическим способам.

Машины, выполняющие земляные работы, можно разделить на следующие классы: 1) машины для подготовительных работ; 2) землеройно-транспортные машины; 3) экскаваторы; 4) машины для гидравлической разработки грунта; 5) для бурения скважин диаметром 0,5—3 м; 6) для разработки мерзлого грунта; 7) для уплотнения грунта;

8) для свайных работ.

Машины, отделяющие грунт от массива и перемещающие его на сравнительно небольшие расстояния, называются землеройно-транс-портными. К этому классу машин относятся бульдозеры, скреперы, грейдеры и грейдер-элеваторы. Землеройно-транспортные машины просты по конструкции и высокопроизводительны. Для управления требуется один водитель, дополнительные транспортные средства не нужны. Удельная производительность на водителя достигает 1000 м³/^. Стоимость работ в 3— 4 раза меньше стоимости работ, выполняемых экскаваторами с автосамосвалами.

3.1.Бульдозер представляет собой гусеничный или колесный тягач (базовая машина) с навесным оборудованием, имеющим рабочий орган в виде отвала /, соединенного с толкающими брусьями 2. Для подъема и опускания отвала служит гидроцилиндр 3.

Различают бульдозеры: 1) с неповоротным отвалом; последний закрепляется жестко перпендикулярно продольной оси машины. Такие бульдозеры применяют для устройства выемок, возведения насыпей, планировки площадок, разработки и засыпки траншей; 2) с поворотным отвалом; отвал может поворачиваться на угол <р' в горизонтальной плоскости и на угол а в вертикальной плоскости, что позволяет перемещать грунт не только вперед, но и в сторону. Этими бульдозерами можно нарезать террасы на косогорах, засыпать траншеи, расчищать дороги от снега.

Помимо основного рабочего органа — отвала на раму бульдозера могут быть навешены устройства для толкания скреперов, рыхлители, кусторезы, канавокопатели, корчеватели и другое сменное оборудование, что значительно расширяет область применения бульдозеров.

В начале работы заглубляется режущая часть отвала, при этом бульдозер одновременно перемещается вперед. Отделяемый от массива грунт накапливается впереди ножа, образуя призму волочения. Отделение грунта от массива происходит до тех пор, пока призма волочения не достигнет верхней кромки отвала. Затем отвал на ходу поднимается на поверхность грунта, продолжая перемещать призму волочения к месту отвала. Встречаемые бульдозером углубления засыпаются грунтом призмы волочения; возвышения срезаются режущей частью отвала. Если перемещаемый материал необходимо распределить по поверхности, то отвал при движении бульдозера поднимают.

Главным параметром бульдозера считается номинальное тяговое усилие, основными параметрами — масса и мощность.

Бульдозеры классифицируются по тяговому усилию и по мощности базовой машины: легкие 20—80, средние 80—150, тяжелые 150—300, сверхтяжелые более 300 кВт.

3.2.Скреперы. Современные скреперы выпускаются прицепные, полуприцепные, с двухосным тягачом и полуприцепные с одноосным тягачом (самоходные). По способу управления скреперы делятся на машины с канатно-блочным и гидравлическим управлением, а по способу разгрузки ковша — на машины с принудительной, полупринудительной и свободной (самосвальной) разгрузкой. По трудности разработки скреперами грунты делят на 2 группы.

На производстве применяют скреперы различных моделей с ковшами емкостью 2,25—25 м3. Намечается создание скреперов с ковшами емкостью до 80 м3 и скреперных поездов общей емкостью 160—200 м3. Скреперы применяются преимущественно для разработки грунтов I и II групп. Более плотные и твердые грунты требуют предварительного рыхления бороздами по направлению рабочих ходов скрепера. Причем глубина рыхления должна быть несколько больше наибольшей глубины резания ножа скрепера, которым предусматривается выполнение скреперных работ. Мелкое рыхление грунта в процессе скреперных работ вызывает образование призмы волочения перед ковшом скрепера, что замедляет и ухудшает наполнение ковша, значительно снижая производительность скрепера.

Как правило, скреперы не могут быть использованы на заболоченных участках; переувлажненных несвязных грунтах; на связных грунтах при влажности более 25 %; на сыпучих песках. Перед работой участок должен быть очищен от леса, кустарника, пней, корней, камней и т. д.; обеспечен водоотвод; устроены временные дороги от мест разработки грунта к местам его отсыпки; предусмотрено освещение на участках разработки и укладки грунта, а также и по трассе временных землевозных дорог при производстве работ в ночное время. До начала работ выполняют разбивочные работы, обозначают границы разработки выемок и резервов, границы насыпей, отвалов, а также выносят и закрепляют оси возводимых сооружений, устанавливают на местах отсыпки насыпей разбивочные знаки.

Максимальную дальность транспортирования следует принимать, для прицепных скреперов с тракторами на гусеничном ходу при ковше до 6,3 м³ до 300 м; более 6,3 м³ – до 500 м; для полуприцепных скреперов с тракторами на пневмоколесном ходу при ковше до 10 м³ – не более 1500 м; для самоходных скреперов с одноосными автомобильными тягачами при ковше 10 и 15 м³ – не более 3000 м.

Операции, выполняемые скреперами. Наполнение ковша грунтом происходит при прямолинейном движении скрепера по забою с опущенным ковшом и заглубленными ножами. При этом скорость скрепера должна находиться в пределах 2 – 4 км/ч в зависимости от толщины срезаемой стружки грунта. Длина пути наполнения ковша должна быть 15 – 25 м. Обычно стремятся наполнять ковш скрепера возможно более толстой стружкой, используя при этом полную мощность двигателя базовой машины. Срезание тонкой стружки не только снижает производительность скрепера, но и создает трудности заполнения ковша грунтом, так как стружка при этом разрушается на мелкие комья, уходит в призму волочения и растекается в боковые валики

Формы срезаемых ножами скрепера стружек зависят от механических свойств и состояния разрабатываемых грунтов. Стружка мягких и вязких (легкоразрабатываемых) грунтов отделяется от массива, образуя сплошную ленту; стружка твердых сухих (трудноразрабатываемых) грунтов имеет трещины и разломы в нижней части. Малосвязные и песчаные грунты при резании и наполнении ковша распадаются на мелкие частицы.

Время и степень заполнения ковша грунтом зависят не только от глубины резания, но и от сопротивления грунтов продвижению в ковш. Сыпучие грунты, как правило, образуют значительную призму волочения и не дают такой сплошной и прочной стружки, как вязкие плотные грунты. Вследствие этого степень заполнения ковша сыпучими грунтами всегда меньше, чем плотными. При использовании скреперов с принудительной элеваторной загрузкой степень наполнения ковша сыпучим грунтом может быть обеспечена такой же, как и при разработке плотных грунтов, т. е. коэффициентом заполнения, равным или более 1. Для ускорения и улучшения набора грунта в ковш скрепера целесообразно эту операцию, особенно при работе в выемках, выполнять под уклон в 3 – 6°. При большем уклоне трудно обеспечить хорошее наполнение ковша грунтом, так как часть его будет накапливаться перед ковшом, затрудняя работу скрепера. Для увеличения производительности скрепера при разработке сухих песчаных грунтов целесообразно предварительно их увлажнять (до 1,5 % влажности) или выполнять работу на подъем (до 3°).