Разработка грунта землеройно-транспортными машинами (бульдозерами, скреперами). Область применения, основные схемы работы. Эксплуатационная производительность и пути ее повышения.

Землеройно-транспортные машины относятся к машинам циклического действия. Цикл работы:

набор (резание) грунта;

перемещение к месту выгрузки;

отсыпка грунта;

обратный (холостой) ход в забой.

Основными видами землеройно-транспортных машин являются скреперы и бульдозеры.

Скрепер является землеройно-транспортной машиной цикличного действия, предназначенной для послойного резания грунта, транспортирования его к месту укладки и разгрузки в сооружение или в отвал.

Скрепер представляет собой ковш с передней режущей кромкой, укрепленной на раме с пневмоколесным ходом. Дышлом скрепер присоединяется к гусеничному трактору или пневмоколесному тягачу. При опускании ковш передней режущей кромкой врезается в грунт. При движении скрепер непрерывно срезает слой грунта, заполненный ковш закрывается передней заслонкой. Управление ковшом скрепера может быть канатным или гидравлическим.

Скреперы разделяются на прицепные, полуприцепные и самоходные. Прицепные скреперы обычно работают с гусеничными тракторами, а полуприцепные — с одноосными (реже двухосными) пневмоколесными тягачами. Самоходные скреперы имеют собственную силовую установку. Объем ковша скрепера составляет от 2,7 до 15 м3. Ковши скреперов бывают с принудительной, полупринудительной и свободной разгрузкой. Принудительная разгрузка ковша скрепера осуществляется выдвижением задней стенки ковша. Полупринудительная разгрузка выполняется поворотом днища и задней стенки ковша относительно шарнира. Грунт выгружается под действием собственного веса и давления задней стенки ковша, поворачивающейся относительно шарнира в передней части ковша.

Рациональная дальность продольного перемещения грунта для прицепных скреперов до 1000 м и для самоходных — до 2—3 км и в отдельных случаях — до 5 км.

Скреперы используются при производстве земляных работ по возведению насыпей, устройству выемок, планировке больших площадей. По сравнению с другими землеройными машинами скреперы, особенно самоходные, имеют ряд достоинств:

а) осуществляют тонкослойное резание грунта, что позволяет механизировать мелкие планировочные работы по заданным отметкам;
б) могут послойно отсыпать доставляемый грунт при возведении насыпей, дамб, плотин с уплотнением этих слоев колесами скрепера;
в) значительно снижают стоимость разработки, транспортирования и укладки грунта в насыпях по сравнению с выполнением этих работ одноковшовыми экскаваторами и автосамосвалами при небольшой дальности транспортирования грунта.

Основные схемы работы скреперов

Скреперы набирают грунт при прямолинейном движении.

В зависимости от вида грунта различают следующие способы набора грунта:

а) Способ набора грунта постоянной толщины тонкой прямой стружкой применяют на любых связных грунтах при работе под уклон.

б) Клиновой, т.е. с переменной толщиной стружки, — при разработке любых связных грунтов на горизонтальных участках.

в) Гребенчатый с переменным заглублением и выглублением ковша — при разработке сухих суглинистых и глинистых грунтов на горизонтальных участках. Клевковый с переменным заглублением ковша скрепера на возможно большую глубину и последующим полным его выглублением (разновидность гребенчатого способа) — при разработке сухих песчаных и супесчаных грунтов на горизонтальных и наклонных участках.

Скрепер снимает ковшом стружку грунта толщиной 0,12-0,35 м и шириной 1,65-2,75 м. Толщина отсыпаемого слоя 0,35-0,5 м. Для обеспечения равномерной толщины отсыпаемого слоя грунта ковш разгружают только при движении скрепера.

Для увеличения толщины стружки, сокращения затрат времени и пути наполнения ковша применяют тракторы-толкачи, число которых зависит от типа скрепера, вместимости ковша и дальности транспортировки (1 толкач обслуживает 2-6 скреперов). Длина пути наполнения ковша при совместной работе скрепера и толкача в супесчаных и суглинистых грунтах сокращается до 10-12 м, в глинистых — до 15-18 м при нормальной длине пути наполнения 22-26 м. При этом толщина стружки увеличивается на 20-25%. Трактор-толкач особенно эффективен при разработке плотных и тяжелых грунтов, когда усилия тягача скрепера при наборе грунта не хватает.

Последовательность скреперных проходок может быть разной, на практике чаще всего используют схемы разработки грунта последовательными проходками (полоса рядом с полосой), проходками через полосу и ребристо-шахматными проходками. Разработка по схеме «полоса рядом с полосой» нерациональна из-за потерь грунта в виде боковых валиков. Разработка грунта проходками через полосу (рис а) и по ребристо-шахматной схеме (рис. б) уменьшает рассыпание при резании и способствует лучшему наполнению ковша.

В зависимости от характера возводимого сооружения, взаимного расположения мест разработки и укладки грунта, а также от местных условий применяют следующие траектории движения скреперов:

эллиптическую,

спиральную,

«восьмеркой»,

зигзагообразную,

челночно-поперечную и

челночно-продольную.

Наиболее простая — эллиптическая схема, она применяется в большинстве случаев при планировочных работах в промышленном и гражданском строительстве. Наибольший эффект дает при возведении насыпей или разработке выемок на линейно-протяженном строительстве с высотой насыпи или глубиной выемок не более 2 м, т.е. когда не требуется устройство выездов.

Спиральная схема представляет собой разновидность эллиптической, она применяется при возведении широких насыпей из двухсторонних резервов или широких выемок высотой или глубиной до 2,5 м. Не требует устройства съездов и выездов. Поскольку отсыпка грунта по этой схеме производится перпендикулярно оси возводимого сооружения, сокращается дальность транспортировки, что увеличивает производительность.

Схема движения скрепера по «восьмерке» применяется в подобных условиях, что и эллиптическая. Отличием является то, что скрепер при движении по «восьмерке» чередует правые и левые повороты, что улучшает технико-эксплуатационные показатели и почти вдвое сокращает время на повороты. Производительность скрепера повышается на 3-5%.

Схема движения скрепера по зигзагу применяется при возведении насыпей высотой до 6 м из резервов по длине захвата 200 м и более. Уменьшается число поворотов и дальность возки грунта, до 15% повышается производительность скрепера по сравнению с организацией работы по эллиптической схеме.

Челночно-поперечную схему применяют на возведении насыпей высотой менее 1,5 м при работе из двухсторонних резервов. Движение скреперов аналогично движению по эллиптической схеме, но по сравнению с эллиптической схемой производительность скрепера в этом случае выше на 20-25%.

Челночно-продольная схема движения скреперов применяется при возведении насыпей до 5-6 м с заложением откосов не круче 1:2 с транспортировкой грунта из двухсторонних резервов. Холостой пробег скрепера при этой схеме сокращается до минимума.

При вертикальной планировке площадей рекомендуются эллиптическая, спиральная и челночно-поперечная схемы движения скреперов.

Транспортирование грунта скрепером должно осуществляться с наибольшей скоростью, которая зависит от состояния землевозных путей, мощности и конструкции тягача.
Временные землевозные дороги, особенно в грузовом направлении, должны иметь минимальное число поворотов и подъемов. Разгрузка грунта производится при движении скрепера на прямых участках пути. При послойной укладке грунта разгрузка ведется на минимальных скоростях, а при разгрузке грунта опрокидыванием ковша — на скоростях транспортирования. Продолжительность груженого и холостого ходов скрепера, даже (при незначительной дальности перемещения грунта, составляет до 70% от времени цикла, поэтому особенно важно добиться экономии времени на этих операциях. Выбирая схему движения скреперов, необходимо стремиться к сокращению количества разворотов, уменьшению углов подъема, особенно при движении скрепера при загруженном состоянии, увеличению скорости движения. Желательно, чтобы длина забоя и фронт разгрузки позволяли обеспечить полную; загрузку и разгрузку ковша. Места укладки и разработки грунта рекомендуется выбирать таким образом, чтобы путь загруженного скрепера был кратчайшим и не имел крутых поворотов.

Бульдозеры представляют собой навесное оборудование на ба­зовый гусеничный или пневмоколесный трактор (двухосный колес­ный тягач), включающее отвал с ножами, толкающее устройство в виде брусьев или рамы и систему управления отвалом.

Современные бульдозеры являются конструктивно подобными машинами, базо­вые тракторы и навесное оборудование которых широко унифици­рованы. Главный параметр бульдозеров — тяговый класс базового трактора (тягача).

Бульдозеры применяют для послойной разработ­ки и перемещения грунтов I...IV категорий, а также предварительно разрыхленных скальных и мерзлых грунтов. С их помощью выпол­няют планировку строительных площадок, возведение насыпей, раз­работку выемок и котлованов, нарезку террас на косогорах, разрав­нивание грунта, отсыпаемого другими машинами, копание траншей под фундаменты и коммуникации, засыпку рвов, ям, траншей, кот­лованов и пазух фундаментов зданий, расчистку территорий от сне­га, камней, кустарника, пней, мелких деревьев, строительного мусо­ра и т.п. Широкое использование бульдозеров в строительном производстве определяется простотой их конструкции, надежно­стью и экономичностью в эксплуатации, высокими производитель­ностью, мобильностью и универсальностью.

Бульдозеры классифицируют:

по назначению:

общего назначения, используемые для выполнения основных видов землеройно-транспортных и вспомога­тельных работ в различных грунтовых и климатических условиях, и

специальные, применяемые для выполнения целевых работ в специ­фических грунтовых или технологических условиях (бульдозе­ры-толкачи, подземные и подводные бульдозеры);

в зависимости от тягового класса (номинальному тяговому усилию) базовых машин:

малогабаритные (класс до 0,9),

легкие (классов 1,4...4),

средние (классов 6...15),

тяжелые (классов 25...35) и

сверхтяжелые (класса свыше 35);

по типу ходового устройства — гусеничные и пневмоколесные;

по конструкции рабочего органа:

с неповорот­ным в плане отвалом, постоянно расположенным перпендикулярно продольной оси базовой машины, и

с поворотным отвалом, кото­рый может устанавливаться перпендикулярно или под углом до 53° в обе стороны к продольной оси машины;

по типу системы управления отвалом — с гид­равлическим и механическим (канатно-блочным) управлением.

При канатно-блочной системе управления подъем отвала осуще­ствляется зубчато-фрикционной лебедкой через канатный поли­спаст, опускание — под действием собственной силы тяжести отва­ла. При гидравлической системе управления подъем и опускание отвала осуществляются принудительно одним или двумя гидроци­линдрами двустороннего действия. Бульдозеры с механическим управлением в настоящее время промышленностью не выпускаются.

Рабочий цикл бульдозера: при движении машины вперед отвал с помощью системы управления заглубляется в грунт, срезает ножами слой грунта и перемещает впереди себя образовавшуюся грунтовую призму волоком по поверхности земли к месту разгрузки; после от­сыпки грунта отвал поднимается в транспортное положение, машина возвращается к месту набора грунта, после чего цикл повторяет­ся. Максимально возможный объем призмы волочения современные бульдозеры набирают на участке длиной 6...10 м. Экономически це­лесообразная дальность перемещения грунта не превышает 60...80 м для гусеничных бульдозеров и 100... 140 м для пневмоколесных машин. Преимущественное распространение получили гусеничные бульдозеры, обладающие высокими тяговыми усилиями и проходимостью. Чем выше тяговый класс машины, тем больший объем земляных работ она способна выполнять и разрабатывать более прочные грунты.

Производительность бульдозеров зависит от выбора рациональной схемы резания и перемещения грунта и сокращения рабочего цикла. Во всех случаях, когда это позволяет рельеф местности, резание и перемещение грунта надо вести под уклон. Для сокращения потерь грунта при перемещении на расстояние свыше 50 м применяют спаренную работу бульдозеров.

Разработку грунта бульдозерами ведут послойно или по траншейной схемам, при этом, возможны (подобно скреперу, см. рис. выше) следующие способы срезания стружки:

-стружкой постоянной толщины – для всех видов грунта при их наборе на подъеме или для грунтов со значительным сопротивлением копанию;
-клиновым, т.е. с переменной толщиной стружки – для грунтов с малым сопротивлением копанию;
-гребенчатый, с попеременным заглублением отвала – для плотных и сухих грунтов.

Послойный способ работы бульдозера предполагает последовательную срезку грунта по всей площадке с рабочим ходом в одном направлении, холостой ход располагается под углом к рабочему, и бульдозер сдвигается на ширину отвала

Траншейный способ предполагает разработку грунта траншеями на ширину отвала. Работа бульдозера может быть организована по маятниковой иличелночной схемам. При маятниковой схеме (Lср ≥ 50…70 м) бульдозер возвращается к месту набора грунта передним ходом с разворотами. При челночной схеме (Lср < 50…70 м) бульдозер возвращается к месту набора задним ходом.
Движение бульдозера по одному и тому же следу позволяет образовать после двух-трех проходов боковые валики достаточной высоты. Благодаря этому уменьшаются боковые утечки грунта и объем призмы волочения возрастает.

Траншейный способ разработки грунта увеличивает объем призмы волочения, так как боковые стенки траншеи удерживают материал перед отвалом.

Боковой способ работы бульдозера применяется при обратной засыпке.

В процессе перемещения грунта бульдозер поворачивается на угол до 90о, такой способ работы требует от машиниста особой точности, чтобы боковые потери грунта были как можно меньшими.

Спаренная работа двух-трех бульдозеров способствует увеличению массы перемещаемого грунта, так как ограничивается высыпание грунта в боковые валики между машинами. Спаренная работа также требует внимательности и взаимопонимания машинистов.
Работа бульдозера под уклон (угол β) увеличивает скорость движения и объем призмы волочения. Этот способ следует чаще использовать при уклоне рабочей местности и на ровной площадке во время отрывки котлованов.Дополнительное оборудование рационально применять и на планировочных работах. Оборудование бульдозеров открылками и предварительное рыхление плотных грунтов повышает производительность бульдозера на 10…15%. Уширители с жестким креплением к отвалу при работе в легких грунтах повышают производительность на 20…30%. Дополнительное оборудование позволяет машине работать более эффективно только на разработке легких грунтов и насыпных штабелированных материалов. В противном случае перегружаются двигатель, трансмиссия, ходовая часть и снижается надежность машины. Важные факторы увеличения производительности машин – повышение коэффициента использования машины по времени, снижение потерь времени по организационным причинам (определение фронта работ, перемещение с объекта на объект), уменьшение простоев машин из-за поломок и неисправностей путем своевременного проведения профилактических мероприятий и технического обслуживания машин.

Дата добавления: 2015-08-03