Файл: Полосин-Никитин, С. М. Механизация дорожных работ учебник.pdf

д

Рис. 8.7. Экскаваторный забой:

ра, забоя и землевозных путей, освещение места работы в туманное и темное время суток.

Э к с к а в а т о р н ы й з а б о й и ег о п р о е к т и р о в а н и е (рис. 8.7). Под забоем экскаватора подразумевают его рабочую зону: площадку, на которой размещается экскаватор, часть поверхности массива, с которой производится выемка грунта или полезного иско­ паемого, площадку для установки транспортных средств. Когда разработка ведется в отвал, к забою относят также площадку, на которую выгружают из ковша грунт или полезное ископаемое. Раз­ меры и форма забоя зависят от рабочего оборудования экскавато­ ра, его размеров, вида транспортных средств (если разработку ве­ дут с погрузкой на эти средства), от назначения проводимых работ. Если земляные работы ведут .для устройства или образования зем­ ляного сооружения (котлована, траншеи, выемки), размеры забоя зависят также от размеров земляного сооружения. Забой должен быть запроектирован так, чтобы создавались условия для наилуч­ шего использования экскаватора, высокой производительности тру­ да и снижения стоимости работ (см. стр......).

Для эффективной работы экскаватора величина усилия на ре­ жущей кромке (зубьях) ковша должна быть не менее сопротивле­ ния грунта копанию Рк= В к к , где В — ширина ковша, h — толщина срезаемой стружки, к — удельное сопротивление резанию грунта, кгс/см2 (для жирной глины— 1,6, для тяжелой — 2,5, для копания взорванных скальных пород — 3,5).

Повышение усилия Р к на зубьях ковша позволяет увеличить толщину стружки h и тем самым сократить путь ковша при взятии грунта и время его загрузки. При работе с не полностью выдвину­

208

той рукоятью на 2/з увеличивается усилие резания на 30—40%' по сравнению с наибольшим вылетом, что позволяет увеличить толщи­ ну стружки и уменьшить путь резания грунта. Чем плотнее грунт, тем больше должна быть высота копания. Минимальная глубина забоя для наполнения ковша грунтом за одно копание зависит от грунта (Н 0 — высота напорного вала экскаватора):

Для ускорения подъема и опускания ковша предельная высота подъема ковша не должна быть более 1,2 Н 0. Минимальная высота забоя в связных грунтах определяется высотой резания. В песча­ ных, гравелистых грунтах и значительно разрыхленной взрывом скале высота забоя практически не ограничена.

В целях снижения энергоемкости копания и значительного уве­ личения выработки экскаватора применяют ковши без зубьев с полукруглой режущей кромкой (ЦНИИС, проф. Д. И. Федоров). Уширенные боковые стороны ковша позволяют хорошо отрабаты­ вать откосы, что также снижает трудовые затраты на земляные ра­ боты. Ковши надежны при работе в пластичных грунтах.

Экскаватор с прямой лопатой разрабатывает грунт впереди себя и выше уровня стоянки ковша снизу вверх, а затем по мере разра­ ботки на величину принятого хода рукояти вперед. Основные виды проходок и забоев при работе прямой лопатой: боковая и лобовая или тупиковая (рис. 8.8, а я б ). Боковые проходки широко применя­ ют при разработке выемок и карьеров с погрузкой грунта в транс­ портные средства, лобовые — для первой проходки в выемках и карьерах, при коротких выемках на крутых склонах местности, для разработки скальных выемок, а также котлованов под фундаменты зданий, если размеры котлована не позволяют применять лобовые забои.

При боковых забоях (см. рис. 8.8, б) экскаватор выгружает грунт в транспортные средства, стоящие сбоку, или реже в отвал, расположенный параллельно ходу экскаватора. Боковые забои мо­ гут быть одно- и двухъярусными в зависимости от уровней распо­ ложения транспортных средств. Боковой забой по сравнению с ло­ бовым более выгоден: значительно меньше угол поворота экскава­ тора, удобнее подача и загрузка транспортных средств, возможно сквозное движение автомобилей, благодаря чему увеличивается выработка экскаватора, но уменьшается объем грунта, вынимаемый с одной стоянки, и возрастает число передвижек. У лобового забоя много отрицательного: автомобили-самосвалы приходится подавать задним ходом. Установка транспортных средств сзади экскаватора значительно увеличивает угол поворота и удлиняет цикл, уменьшает выработку экскаватора. Однако с одной стоянки разрабатывается больший объем грунта и число передвижек уменьшается. Улучше­ ние схемы разработки лобовым забоем достигается в расширенном забое (см. рис. 8.8, а).

Размеры забоя определяются рабочими размерами экскаватора.

209

Рис. 8.8. Проходки экскаватора:

/ — центр тяжести забоя; 2 — места стоянок экскаватора; 3 — вешка; 4 — направление дви­ жения; 5 — направление рабочего хода экскаватора

Чтобы не оставался грунт после передвижки экскаватора, рассто­ яние от оси его поворота до бокового откоса забоя должно быть не­ сколько меньшим, чем наибольший радиус резания. При наиболь­ шем радиусе резания В р и длине рабочей передвижки /п этот раз­

мер, согласно рис. 8.8, в, должен быть не более Вл = ]/' В2 — l\.

Графически расстояние от оси поворота экскаватора до боково­ го откоса забоя является катетом прямоугольного треугольника с гипотенузой В р и вторым катетом /п. Согласно этой же схеме, наи­ большее расстояние до подошвы бокового откоса забоя

Ал .СТ ~ Ал (Г^СТ • В),

азаложение бокового откоса

Ал А л .ст = В я(D D„):D.

Наибольшая ширина лобового забоя и равная ей наибольшая ширина заходки экскаватора с прямой лопатой в лобовом забое с перемещением экскаватора по прямой линии определяется как уд­ военный размер В л:

В = 2ВЛ= 2 У B 2 — l\,

Dст — радиус резания с уровня стоянки экскаватора. Наибольшая ширина лобового забоя на уровне стоянки экска­

ватора

В сг = 2ВлОсг : В = 2DCT : В В2 — 1\.

Если необходимо увеличить длину заходки по сравнению с ши­ риной, определяемой по последним двух формулам, следует пере­ ходить на работу в уширенном лобовом забое, в зигзагообразном или поперечном лобовом забое. При чрезмерном уширении внешней стороны бокового забоя грунт для экскаватора становится недо­ ступным, т. е. в процессе работы он отодвигается ковшом в выра­ ботанное пространство. Грунт в этой части забоя может быть за­ хвачен ковшом лишь в том случае, если угол поворота экскаватора

210

в сторону выработанного пространства не превышает 30—45°. По­ этому расстояние от оси экскаватора до подошвы откоса со сторо­ ны погрузочного пути должно быть не больше V2 D ст. Размеры ле­ вой части такие же, как и у лобового забоя.

Рабочее оборудование драглайна применяют при разработке глубоких выемок и траншей, погрузке гравия, песка из речных карь­ еров. Он экономичен при работе с перемещением грунта в отвал без вторичной перевалки. При разработке забоя экскаватор стоит близ бровки выемки и работает снизу вверх. Забой разрабатывает­ ся послойно на глубину, определяемую рабочей характеристикой драглайна.

В СССР и за рубежом увеличивается выпуск одноковшовых по­ грузчиков, особенно фронтальных на пневмоколесном ходу. Это вызвано необходимостью шире механизировать трудоемкие погру­ зочно-разгрузочные работы, а также стремлением заменить доро­ гостоящие одноковшовые экскаваторы. Широкая область примене­ ния погрузчиков на пневмоколесном ходу объясняется их сравни­ тельно высокой выработкой и рабочей скоростью, маневренностью, хорошей проходимостью, возможностью переезда на большие рас­ стояния без помощи тягача. В ряде случаев экономически целесо­ образно приблизительно на расстояние до 300 м грунт перемещать в ковше погрузчика для загрузки погрузочных бункеров, транспорт­ ных средств или в отвал.

Оборудование в виде обратной лопаты служит для разработки траншей и котлованов ниже уровня стоянки экскаватора. Приме­ нение грейфера ограничено разработкой глубоких котлованов, ко­ лодцев, грунтов под водой и засыпкой при устройстве фундаментов. Грейферы используют для погрузочно-разгрузочных работ на скла­ дах каменных материалов. При работе экскаватора, оборудованно­ го прямой лопатой и драглайном, ковш во избежание повреждения кузова должен находиться над ним не менее 0,5— 1 м.

Роторные экскаваторы поперечного копания чаще стали приме­ нять для работ, ранее выполняемых одноковшовыми экскаватора­ ми. Ими можно работать без взрывания мерзлых и других тяжелых грунтов в карьерах и совместно с ленточным транспортером при автоматизации всего рабочего процесса.

Для безопасной работы площадка экскаватора должна быть, как правило, горизонтальной (выравнивают бульдозером) или иметь уклон в сторону разгрузки ковша не более 0,9 %'0.

Наиболее характерным является применение экскаваторов на разработке грунтовых карьеров (рис. 8.9), каменных карьеров и глубоких выемок. Экскаватор, работая в комплексе с другими ма­ шинами, обеспечивает высокую выработку.

§ 38. ПРОИЗВОДСТВО ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ СКРЕПЕРАМИ

Скреперами возводят насыпи из резервов, разрабатывают выем­ ки с перемещением грунта в насыпь. Они могут копать грунты до III группы включительно, перемещать их на 300— 7000 м и отсы-

211

Скреперы относятся к машинам цикличного действия, рабочий цикл которых включает порожний ход, загрузку, груженый ход и разгрузку.

Скреперы бывают: со свободной (самосвальной) разгрузкой опрокидыванием ковша вперед или назад; с принудительной раз­ грузкой прямолинейным движением задней стенки ковша или за­ слонки назад; с принудительной разгрузкой опрокидыванием задней стенки и днища ковша — опрокидыванием вокруг шарнира подножевой плиты и вокруг шарниров боковых стенок.

По виду тягачей различают скреперы прицепные, полуприценные, самоходные, скреперные поезда. Полуприцепные скреперы с одноосными тягачами большой мощности и скреперные поезда имеют большую перспективу. Самоходные скреперы со всеми веду­ щими колесами быстрее передвигаются по холмистой местности, по дорогам с большим сопротивлением качению. Стремление уве­ личить единичную мощность скрепера приводит к созданию скре­ перных поездов, которым не нужны толкачи. В поезде бывает два скрепера и более, загрузка их происходит поочередно [8.11]. Наи­ более маневренны и быстроходны полуприцепные скреперы с одно­ осными тягачами. Однако их недостаток состоит в том, что на веду­ щую ось тягача передается только 50—55%' массы груженой маши­

212