ТЕМА
Виконанняробіт екскаваторами, обладнаними прямою лопатою
ЗМІСТ
Вступ
1.Загальні відомості проекскаватори
2. Робоче обладнання екскаваторів обладнаних прямоюлопатою
2.1 Робоче обладнання екскаваторів з механічнимприводом
2.2 Робоче обладнання екскаваторів з гідравлічнимприводом
3. Організація екскаваторних робіт
3.1 Грунти та їх властивості
3.2 Земляні споруди
3.3 Параметри робочих положень екскаватора обладнаногопрямою лопатою
3.4 Виконання робіт прямою лопатою 4.Економічна ефективність машин
Перелік використаної літератури
Вступ
Прискореннятехнічного прогресу і зростання продуктивності праці в будівництві значноюмірою залежать від рівня механізації будівельного виробництва. В даний час вУкраїні ведеться робота по наступних основних напрямах: розробка парку машин,що забезпечують підвищення потужності (за рахунок упровадження нових двигунів ігідрообладнання високого тиску); продуктивності (за рахунок використовуванняодного робочого органу в десятках необхідних операцій на будівельномумайданчику); розвиток виробництва спеціальної техніки, що забезпечує швидкіснебудівництво; підвищення технічного рівня і ефективності машин і оснащення їхсистемами автоматизації управління із застосуванням мікропроцесорної техніки,розробки будівельних маніпуляторів і роботизованих пристроїв, що забезпечуютьпідвищення якості і безпеки робіт, зниження енерговитрат, поліпшенняекономічних показників і скорочення кількості обслуговуючого персоналу. Сучаснемісто вимагає малогабаритної, маневреної, потужної техніки. Проте нинішнійекономічний стан України не дозволяє випускати абсолютно нову техніку і робочеустаткування до неї. У зв'язку з цим багато машинобудівних заводів проводятьмодернізацію існуючих машин.
Зданого судження випливає така мета: обгрунтувати і довести важливість процесів організаціїекскаваторних робіт.
Виходячиз нашої мети та враховуючи специфіку предмету нами були визначенні такізавдання :
- охарактеризувати особливості конструкції робочогообладнання екскаваторів;
— навести технічні характеристики екскаваторів;
— описати процеси виконання робіт екскаваторів з прямоюлопатою;
— охарактеризувати правила техніки безпеки при виконанні робітекскаваторами.
Длядосягнення мети і розв'язання поставлених задач був застосований комплексметодів наукового дослідження: теоретичний аналіз літератури та досвіду масовоїпередової практики машиністів екскаватора та досвіду майстрів виробничогонавчання.
1. ЗАГАЛЬНІВІДОМОСТІ ПРО ЕКСКАВАТОРИ
Класифікаціяекскаваторів
Екскаватором називають землерийну машину, що виконує операції по відділенню грунту відмасиву і переміщенню його у відвал або транспортні засоби в межах зонидосяжності робочого устаткування. Екскаватори обладнають одним або декількомаковшами. В першому випадку їх називають одноковшевими, в другому – багатоковшевими.
Одноківшовіекскаватори. Робочийпроцес одноковшового екскаватора (екскавація) складається з послідовновиконуваних операцій: відділення грунту від масиву, заповнення ним ковша,транспортування грунту в ковші до місця розвантаження, розвантаження грунту зковша, повернення останнього в забій на вихідну позицію. Сукупність цихоперацій складає робочий цикл екскаватора, в результаті виконання якоговидається одна порція продукції в об'ємі розвантаженого з ковша грунту. По ційознаці відповідно до прийнятої раніше класифікації будівельних машинодноковшові екскаватори відносять до машин циклічної дії.
Запризначенням одноковшовіекскаватори ділять на будівельні – для виконання земляних робіт, вантаження ірозвантаження сипких матеріалів; будівельно-кар'єрні – для виконання робіт запризначенням будівельних екскаваторів, а також для розробки кар'єрівбудівельних матеріалів і видобутку корисних копалин відкритим способом;кар'єрні – для роботи в кар'єрах; вскришні – для зняття верхнього шару грунтуабо гірської породи перед кар'єрною розробкою; тунельні і шахтні – для роботипід землею при будівництві підземних споруд і розробці корисних копалин.
Одноковшовіекскаватори можуть розробляти ґрунти вище і нижче за рівень своєї стоянкивідповідно робочим устаткуванням прямої і зворотної лопат. Для збільшенняробочої зони, наприклад, при розробці котлованів великих розмірів, на вантажнихі розвантажувальних, а також на вскришних роботах на екскаватори встановлюютьробоче устаткування драглайна. Для уривки глибоких котлованів, ям,колодязів використовують робоче устаткування грейфера, для планувальнихробіт – спеціальне планувальне устаткування і т. п. На екскаватори може бутивстановлене також кран, сваєбійне і інше змінне робоче устаткування – всьогобільше 40 видів. Одноковшовий екскаватор може мати тільки один вид робочогоустаткування або комплектуватися його змінними видами, встановлюваними намашину залежно від виконуваних робіт. В першому випадку екскаватори називаютьспеціальними, а в другому – універсальними. До останніхвідноситься більшість будівельних екскаваторів. В нашій країні більше 90%одноковшових екскаваторів, що випускаються, є універсальними. Щовикористовуються на масових розробках гірських порід відкритим способомспеціальні кар'єрні екскаватори мають тільки один вид робочого устаткування –пряму лопату.
Вскришніекскаватори мають однакову з кар'єрними машинами базу і відрізняються відостанніх головним чином розмірами робочого устаткування – ковшом більшоїмісткості, збільшеним його вильотом – відстанню від осі обертання екскаваторадо центру мас ковша. Це дозволяє більш повно використовувати енергетичніпараметри силової установки, надійнісний ресурс машини і інші характеристики зметою отримання найбільшої продуктивності на розробці вскришних ґрунтів, меншміцних в порівнянні із залягаючою під ними гірською породою. Для роботи вкар'єрах широко застосовують могутні крокуючі драглайни, які використовують якна вантаженні висадженої породи, так і на вскришних роботах. Кар'єрні івскришні екскаватори, а також крокуючі драглайні відносяться до гірських машин.Проте їх широко використовують на будівництві крупних земляних споруд,наприклад дамб, гребель, водосховищ, каналів і т. п.
Одноковшовіекскаватори розрізняють по виконанню робочого устаткування, елементиякого можуть бути сполучені між собою і з базою машини шарнірами і канатами абомати жорсткі шарнірні зчленовування. Останні властиві гідравлічнимекскаваторам. Жорстке зчленовування дозволяє більш повно використовувати масуекскаватора для реалізації великих зусиль на зубах ковша, завдяки чомупредставляється можливим розробляти ґрунти з підвищеними площами поперечнихперетинів зрізів; що істотно підвищує продуктивність цих машин.
Гідравлічнийпривід одноковшових екскаваторів забезпечує робочому устаткуванню великуманевреність, дозволяє вибирати більш раціональні робочі рухи. Завдяки істотнимперевагам перед канатними машинами гідравлічні екскаватори в загальному об'ємівиробництва одноковшових екскаваторів в нашій країні складають більше 80%. В окремугрупу по даній ознаці виділяють екскаватори з телескопічним устаткуванням,вживаним в конструкціях екскаваторів-планувальників 11 (див. мал. 6), задопомогою яких виконують планувальні, зачистні і звичайні экскаваціонні роботи.
Одноковшовіекскаватори виготовляють як самохідні машини, здатні пересуватися в межахбудівельного майданчика, а також при зміні будівельного об'єкту. Дляпересування по ґрунтах із зниженою несучою здатністю застосовують гусеничніходові пристрої із збільшеною опорною поверхнею. При частій зміні будівельнихоб'єктів для додання екскаваторам більшої мобільності їх обладналипневмоколісні ходовими пристроями, використовуючи для цього також автомобільнуабо тракторну базу, або спеціальні шасі автомобільного типу. Кар'єрні і вскришніекскаватори обладнали, як правило, гусеничними ходовими пристроями, а могутнідраглайни – крокуючим ходом з розвиненою поверхнею опорної рами, що дозволяєпонизити питомий тиск машини на ґрунт до допустимих значень.
По можливостіобертання поворотної частини розрізняють повноповоротні (з необмеженими кутовимипереміщеннями) і иеповноповоротні (з обмеженими кутовими переміщеннями)екскаватори. Неповноповоротними виготовляють лише екскаватори на базіпневмоколісних тракторів, всю решту одноковшових екскаваторів виготовляютьповноповоротними.
По числувстановлених двигунів розрізняють одно- і багатомоторні екскаватори. Доодномоторних відносять також екскаватори з декількома двигунами, що працюють наодин вал. Одноковшові будівельні екскаватори обладнають переважно одномоторноюсиловою установкою з механічним, гідромеханічним або гідравлічним приводом.Лише окремі моделі екскаваторів з канатною підвіскою робочого устаткуваннямають багатомоторний привід. Кар'єрні і вскришні екскаватори, а також крокуючідраглайни обладнали багатомоторним електроприводом постійного струму зживленням від мережі високої напруги.
Головнимпараметром одноковшового екскаватора є місткість ковша, яка спільно зтривалістю робочого циклу визначає продуктивність екскаватора. Кожній місткостібудівельного універсального екскаватора відповідає певна розмірна група:
Розмірнагрупа 1 2 3 4 5 6 7 8
Місткість ковша,м3 0,15 0,25 0,4 0,65 1,0 1,6 2,5 4,0
Для інших типівекскаваторів така відповідність не регламентована. Згідно Госту на гідравлічнихекскаваторах встановлюють ковші більше або менше приведених вмістимостей.
2. РОБОЧЕ ОБЛАДНАННЯЕКСКАВАТОРІВ ОБЛАДНАНИХ ПРЯМОЮ ЛОПАТОЮ
2.1 Робоче обладнанняекскаваторів з механічним приводом
Як вженаголошувалося раніше, робоче устаткування прямої лопати застосовують дляекскавації ґрунтів вище за рівень стоянки екскаватора. Будівельні екскаватори зцим видом робочого устаткування мають ковши місткістю до 3,2 м – з канатною ідо 1,6 м3 – з гідравлічною підвіскою, а кар'єрні і вскришніекскаватори – до 20 м3 (Рис. 2. 2).
Робочеустаткування екскаватора включає стрілу, рукоять і ківш з суцільною ріжучоюкромкою у верхній частині його лобової стінки або оснащеної зубами. У канатнихекскаваторів (Рис. 2.1, а).
/>
Рис.2.1. Одноковшовий екскаватор з робочим устаткуванням прямої лопати:
а –конструктивна схема; б, в – схеми напірних механізмів;
г– кінематичнасхема механізму відкриття днища ковша;
д –схема екскаватора з маятниковою підвіскою рукояті до стріли
Стріла 13своєю нижньою частиною (п'ятою) сполучена циліндровим шарніром зповоротною платформою 1 в її передній частині, а верхньою головною частиноювона підвішена канатом 4 стрілопідйомної лебідки 2 до двоногої стійки 3. Задопомогою цієї лебідки змінюють кут нахилу стріли до площини опорної поверхніекскаватора в інтервалі 45…60°. Рукоять 10 із закріпленим на ній ковшом 7спирається на стрілу через пристрій 11, зване сідловим підшипником і дозволяючиїй змінювати свій виліт, а також повертатися щодо стріли в одній з нею площині.Рукояті бувають однобалочними (Рис. 1, б) при двохбалочній стрілі ідвух-балочными (Рис. 1, в) при однобалочній стрілі. Ківш є прямокутною в планімісткістю, що злегка розширяється донизу, з днищем, що відкривається, 8 (Рис.1, а), яке фіксують в закритому положенні підпружиненим засувом, встановленимвнизу лобової стінки ковша. Задньою частиною через проушини ківш кріплять дорукояті, а його нахил до останньої регулюють тягою 9, переставляючи їх зсереднього положення в отвори на рукояті ближче до ковша при роботі в щільнихґрунтах або далі від ковша при роботі в легких ґрунтах і в низьких забоях,відповідно зменшуючи або збільшуючи кут різання. Через зрівняльний блок 18(Рис. 1, б'ючи), встановлений на задній стінці ковша (Рис. 1, б) або накоромислі 24(Рис. 1, е), ківш підвішують до поліспасту 6 підйомної лебідки12.
/>
Рис.2.2. Загальний вигляд одноковшового екскаватора з механічним приводом
2.2 Робочеобладнання екскаваторів з гідравлічним приводом
Елементи робочогоустаткування гідравлічної повноповоротної лопати (Рис. 2.3.а) сполученіміж собою і з пілоном 2 поворотної платформи 1 шарнірно. Положеннястріли 3 щодо платформи і рукояті щодо стріли регулюєтьсягідроциліндрами 10 і 9. З'єднання ковша з рукояттю виконують вдвох варіантах: жорстким за допомогою шарніра і тяги 7 і шарнірним (Рис. 2.3.,б). По першому варіанту ківш розвантажують через донну частину після відкриттяднища 6 гідроциліндром 8, а по другому варіанту – поворотом ковша тим жегідроциліндром. Поворотний ківш забезпечує більш ефективну розробку грунту вкінці операції копання, його застосовують також для планування забоїв Рис. 2.4.
/>
Рис.2.3.Конструктивні схеми гідравлічної прямої лопати з неповоротним (а) іповоротним (б) ковшом
/>
Рис.2.4. Загальний вигляд одноковшового екскаватора з гідравлічним приводом
3. ОРГАНІЗАЦІЯЕКСКАВАТОРНИХ РОБІТ
3.1 Грунти таїх властивості
Супіщаніґрунти містять в невеликій кількості глинистих частинки, що додає зв'язністьцим ґрунтам. Значний зміст піщаних частинок створює жорсткість скелета, томусупіщані ґрунти при підвищенні вогкості більше, ніж глинисті, зберігаютьстійкість.
Ґрунти єскладними дисперсними тілами, що полягають при постійній температурі з трьохабо двох фаз: твердої, рідкої і газоподібної або твердої і рідкої. Ґрунти, щоскладаються з твердої і газоподібної фаз, в природних умовах зустрічаютьсярідко. При негативній температурі до складу ґрунту входять не тільки мінеральнізерна, вода і гази, а також і лід.
Властивостікожної з фаз, кількісні співвідношення і взаємодія між ними визначаютьспецифічну фізичну і хімічну природу ґрунтів і їх будівельні властивості.
Для оцінкифазового складу ґрунтів застосовуються характеристики, якими виражаютькількісні відносини між об'ємами твердих мінеральних частинок, води і газу.
Характеристикиґрунтів багато в чому залежать від складу ґрунту, тобто від відносного вмісту вньому частинок різної крупної, а також від густини і вогкості його.
Піщані ґрунти володіють високим коефіцієнтомвнутрішнього тертя, малозв’язані, добре водопроникні, малоущільнені, маютьневелику висоту капілярного підняття, непластичні, при зволоженні трохизнижують опір навантаженням. Рух машин по сипких пісках утруднений.
Піщані пилуватіґрунти можуть характеризуватисяяк малозв'язні, непластичні і водопроникні. Особливістю цієї групи фрунтів єте, що вони легко розріджуються і втрачають несучу здатність при зволоженні.
Супіщані дрібніґрунти містятьвелику кількість пилуватих частинок, що робить їх нестійкими в зволоженомустані. Ці ґрунти малопластичні і при зволоженні легко деформуються.
Пилуваті ґрунти при зволоженніпереходять в стан пливунів і різко знижують опір навантаженням. Легкорозмиваються водою, схильні до комкоутворюванню.
Суглинні ґрунти пластичні, володіють великоюзв'язністю в сухому стані, але швидко втрачають її при зволоженні.
Важкі суглинні ґрунти.Властивості зв'язності, пластичності, стисливості і низької водопроникностівиражені сильніше, ніж у суглинних ґрунтів.
Глини володіють великою зв'язністю,густиною і пластичністю. Практично водонепроникні.
Глини, суглинки ісупіски відносяться до групи глинистих ґрунтів.
Фізичніхарактеристики ґрунтів
В природнихумовах ґрунти можуть мати різний фізичний стан: піщані – від щільного до вельмирихлого, глинисті – від твердого до текучого.
Для оцінкиґрунтів, як середовища для земляних робіт, необхідно знати їх властивості істан.
Пористістюґрунтів називається об'єм пір (зайнятих водою і повітрям), виражений увідсотках від загального об'єму ґрунту:
Коефіцієнтпористості – відношення об'єму пір (зайнятих водою і повітрям) до об'ємутвердих частинок ґрунту:
Ваговавогкість – відношення ваги води до ваги сухого ґрунту:
приякій максимальна густина ґрунту може бути досягнута при якнайменшій витратімеханічної роботи.
Питомою вагоюґрунту А наливається відношення ваги твердих частинок ґрунту до об'єму нимирідини.
Глиниі ґрунти знаходяться в пластичному стані в межах вогкості, характеризуючи межурозкочування і межу текучості. Межею розкочування (межею пластичності)наминають вагову вогкість (у відсотках), при якій тісто, виготовляють з грунтуі води і розкочуване в джгут деякою товщиною, починає кришитися.
Межею(межею) текучості називають вагову вогкість тесту, виготовленого з ґрунту іводи, при якій прилад – «балансирний конус» занурюється під дією власної ваги76 Г. за 5 сік на глибину 10 мм Кут конуса при вершині рівний30°.
Числомпластичності називають різницю між межею текучості і межею розкочування:
Ґрунти вважаютьсясухими, якщо водою заповнено не більше 1/3 об'єму пір; вологими – призаповненні від до 2/3 об'єму пір і мокрими – при більшому заповненні пір водою.
Об'ємна вага –відношення ваги ґрунту при природній вогкості до його об'єму V:
Об'ємнавага ґрунтів звичайно коливається в межах 1,5 – 2,0 Т/м3залежно від мінералогічного складу, пористості і вогкості. Об'ємна вага робитьістотний вплив на витрату енергії при підйомі і транспортуванні грунту.
Об'ємна вагаскелета грунту
Об'ємноювагою скелета звичайно користуються при визначенні ступеня ущільнення грунту.
Найбільша густинагрунту, одержана методом стандартного ущільнення, називається максимальноюстандартною густиною, а відповідна їй вогкість – оптимальною вогкістю.
Консистенціязв'язних ґрунтів залежно від змісту води може мінятися в значних межах – відтекучої до твердої.
Клейкість– здатність грунту прилипати до різних предметів – властива більшостіпластичних ґрунтів при достатній вогкості і малому змісті піску, тобто длясупіску, суглинком і глин.
Фізико-механічні властивості ґрунтів
Розпушуваннямназивають здатність грунту збільшуватися в об'ємі при розробці. Прирозпушуванні зменшується об'ємна вага грунту. Коефіцієнт розпушуванняхарактеризує відношення об'єму розпушеного грунту до об'єму, який він займав вприродному заляганні. З часом розпушений ґрунт ущільнюється, але зберігає деякузалишкову розпушеність.
Середнізначення коефіцієнта розпушування коливаються в межах 1,08–1,32, а коефіцієнтзалишкового розпушування – в межах 1,01–1,09. Великі значення відносяться доважких ґрунтів. Коефіцієнти розпушування мерзлого грунту приблизно відповідаютькоефіцієнтам розпушування висаджених скельних порід і коливаються в межах1,5–1,6. Чим більше при руйнуванні грунту розміри окремих його шматків, тимменше коефіцієнт. Тому величина його зменшується із збільшенням робочого органумашини і залежить від типу органу, що розробляє ґрунт.
Опір грунтузсуву. В розрахунках землерийних машин і їх робочих органів використовуютькоефіцієнт внутрішнього тертя грунту і коефіцієнт зчеплення грунту, обумовлюючіопірність ґрунтів зсуву.
Зв'язність грунтузалежить головним чином від його гранулометричного складу, вогкості і густини.В пісках, навіть вологих, зв'язність виявляється в незначному ступені, і томуґрунти відносять до незв'язних. Супіску можна віднести домалозв'язнихґрунтів. Зв'язність особливо стає помітною у суглинком і глин, тому останнівідносять до ґрунтів зв'язних.
В основу опоруґрунтів зсуву встановлений закон Кулона про прямолінійну залежність граничногоопору грунту Зсуву т від нормальних напруг:
Опір грунту вдавлюванню визначається коефіцієнтом опору тому, що зім'яв –навантаженням на 1 см2, під дією Якого опорна поверхнязанурюється на 1 см. Навантаженням,що допускається, вважаєтьсятаке, яке викликає занурення не більш ніж на 6–12 см. Величина ця дещоміняється залежно від розмірів опорних частин, але ця зміна менше ступеняточності визначення вказаного коефіцієнта.
Опір грунтурізанню звичайнохарактеризується питомим опором чистого різання (в кГ 1м2),тобто зусиллям, віднесеним до одиниці площі поперечного перетинувирізуваного пласта грунту.
Ця величинаміняєтьсяу великих межах, оскільки залежить від режиму роботи, параметрів робочогооргану і наступних параметрів грунту: об'ємної ваги, кутів внутрішнього ізовнішнього тертя, питомої сили зчеплення. Перераховані параметри грунту восновному визначаються його гранулометричним складом, вогкістю, густиною ітемпературою.
А.Н. Зеленинзапропонував оцінювати приналежність грунту до тієї або іншої категорії почислу ударів ударника. Вантаж 2,5 кГ падає з висоти 400 мм іударяється про буртик наконечника, проводячи за один удар роботу, рівну 1 кГ-м.Наконечник зроблений у вигляді циліндрового стрижня заввишки (завдовжки)100 мм з площею поперечного перетину, рівною 1 см2.
Число ударів, необхіднедля занурення наконечника в ґрунт, рівне –30 для немерзлих ґрунтів і 30 – 360для мерзлих суглинних і глинистих ґрунтів в діапазоні температур від –1 до–15°.
3.2 Земляніспоруди
Земляні роботи єскладовою частиною будівництва більшості інженерних споруд. Вони включають:уривку котлованів, траншей і меліоративних каналів; зведення насипів, дамб;пристрій закритих проходок в ґрунті у вигляді шахт і тунелів під різні підземніспоруди; насипи залізних і шосейних доріг, для установки опор паль в щільнихґрунтах, для закладки зарядів вибухових речовин при розробці ґрунтів вибухом іт. п.
По характеруробочого процесу, складу операцій і послідовності їх виконання земляні спорудиділять на виїмки і насипи. Виїмка утворюється в результаті видалення надлишківгрунту за її межі, а насип – шляхом відсипання грунту, внесеного ззовні, з йогопошаровим ущільненням. Остання операція обумовлена необхідністю відновленнящільного стану грунту в насипі, який був їм втрачено при відділенні від масивуунаслідок розпушування. Видалений з виїмок ґрунт укладають у відвали, а длявідсипання насипів його доставляють з кар'єрів або резервів, розташованихпоблизу споруджуваному насипу. Якщо виїмки чергують з насипами, як, наприклад,в дорожньому будівництві, то витягуваний з виїмок ґрунт звичайно використовуютьдля відсипання насипів. Для кожної з перерахованих технологічних схемвиробництва земляних робіт – виїмка-відвал, резерв-насип – характерні операції відділеннягрунту від масиву, його переміщення і відсипання. При зведеннінасипів додається операція ущільнення грунту, а загальною для насипів івиїмок є планувальна операція, якої ці інженерні споруди доводяться допроектних розмірів. При плануванні зрізаються виступи і засипаються западиниподібно розробці резервів і відсипанню насипів, але тільки в розмірахмікрорельєфу планованої поверхні. Ту ж структуру робочого процесу має розробкакар'єрів будівельних матеріалів (піску, гравію і т. п.), а також видобутоккорисних копалин відкритим способом. Відмінність полягає в тому, що ні забій,ні відвал не є інженерними спорудами, а планування дна кар'єру (підошви забою)виконують лише для зручності пересування по ньому машин і підготовки стійкоїпідстави для їх роботи.
Відділення грунтувід масиву – руйнування – є основною операцією процесу його розробки. Найбільшепоширення в будівництві (близько 85%від загального об'єму землянихробіт) набув механічний спосіб руйнування ґрунтів, при якому ґрунт відділяєтьсявід масиву унаслідок контактної силової дії на нього землерийного робочогооргану. Енергоємність цього способу складає, 0,05…0,6 кВт-ч/м3.Міцні ґрунти і гірські породи руйнують вибухом з використанням вибуховихречовин, які закладають в спеціально пробурені свердловини. Цей спосібнайдорожчий, але дозволяє істотно скоротити терміни виробництва робіт. Близько12% ґрунтів розробляють гідромеханічним способом шляхом відділення грунту відмасиву струменем води під високим тиском або в поєднанні з механічним способом.Енергоємність процесу складає 0,15…2 кВт-ч/м3.
Робочі органи машин,призначені тільки для відділення грунту від масиву механічним способом,використовують лише у разі розробки вельми міцних ґрунтів на стадії їхпопереднього розпушування. Переважно робочі органи також переміщають івідсипають ґрунт у відвали, насипи або транспортні засоби, виконуючи ціоперації після відділення грунту від масиву і його захоплення або суміщаючиповністю або частково перераховані операції в часі. Ґрунт може переміщатися домісця відсипання тільки за рахунок рухів робочого органу або за рахунокпереміщення всієї машини. В конструкціях землерийних машин безперервної діїзавершальну стадію транспортування грунту виконує спеціальний транспортуючийорган, наприклад, типу стрічкового конвеєра. Відсипають ґрунт шляхом звільненнявід нього робочого або транспортуючого органу в кінці транспортної операції. Уразі гідромеханічної розробки ґрунт переноситься до місця намивання в потоціводи, а при вибуховому способі він відкидається в сторони розширяються газами,що утворюються унаслідок вибуху. Грубе планування земляних поверхонь виконуютьтими ж землерийними робочими органами шляхом більш чіткої координації їх руху,а для точного планування застосовують спеціальні робочі органи або машини. Взагальному комплексі робіт на будівельному об'єкті земляні роботи частіше завсе виконують раніше інших. В цьому випадку їм передує підготовка будівельногомайданчика – видалення каміння, зрізає чагарника, корчування пнів, планування ізасипка ям і т. п. Велику частину цих робіт виконують землерийними машинами,обладнаними спеціальними робочими органами. У зв'язку з цим машини дляпідготовчих робіт розглядають разом з машинами для земляних робіт. Допідготовчих робіт також відносять попереднє розробці спушення міцних і мерзлихґрунтів.
3.3 Параметриробочих положень екскаватора обладнаного прямою лопатою
Робочі рухиканатних одноковшових екскаваторів в режимі екскавації грунту забезпечуютьсямеханізмами підйому ковша, натиску, повороту і відкриття днища ковша. Длявироблення вимог, що пред'являються до цих механізмів, розглянемо робочийпроцес екскаватора.
Для початкуекскавації машину установлюють ближче до забою і опускають ківш до рівнястоянки (Рис. 3.1., положення І). Далі, при спільній роботі механізмів підйомуі натиску ковша останній переміщають по траєкторії, має вид трохоїди,заповнюючи його ґрунтом, відокремлюваним від забою.
/>
Рис.3.1. Схема розробки грунту одноковшовим екскаватором з робочим устаткуваннямпрямої лопати
По заповненнюковша напірний рух замінюють на поворотне, трохи відсовуючи ківш від забою, щобпри подальшому його бічному переміщенні виключити зачіпання за забій. Даліповоротом платформи переміщають ківш з ґрунтом до місця розвантаження. Залежновід взаємного того, що розташовує екскаватора і відвала або транспортногозасобу звичайно одночасно з поворотним рухом наводять ківш на мету, після чоговідкриттям днища його розвантажують. Далі включають поворотний рух поворотногоі напірного механізмів, а барабан підйомної лебідки розгальмовують, даючи ковшуможливість вільно опуститися до рівня стоянки екскаватора. Механізмиперемикають на початок копання, коли ківш займе вихідну позицію для виконаннянаступного робочого циклу. Нове початкове положення ковша не співпадає зпопереднім. Воно залежить від прийнятої схеми копання. Так, при роботі віяловоюсхемою кожне нове положення б (Рис. 3.1., б) вибирають як суміжне з попереднім.Цього досягають зсувом поворотного руху по відношенню до попереднього накут 6. Після відробітку першого шару забою по всьому фронту, визначуваномукутом р\ початкове положення ковша 11 (див. Рис. 3.1, а) наближають дозабою, переміщаючи далі ківш з цього положення по траєкторії 2, і т.д. Післявідробітку забою в межах досяжності робочого устаткування (елемента забою)екскаватор переміщають на нову стоянку.
Товщина зрізу, аотже, опір грунту копанню і поточне значення силовою установкою, щорозвивається потужності залежать від напірного переміщення, яке не залишаєтьсяпостійним при переході від однієї траєкторії до іншої, а також при відробіткурізних по висоті забоїв. При постійній швидкості цього руху, реалізовуванійекскаваторним приводом, необхідних напірних переміщень добиваються періодичнимвиключенням цього руху протягом копання.
Висловленедозволяє сформулювати наступні вимоги до механізмів екскаватора. Механізмпідйому ковша повинен забезпечувати підйом ковша, утримувати його у фіксованомуположенні, а також забезпечувати гравітаційне опускання ковша. З цією метою дляодномоторних екскаваторів його виконують у вигляді нереверсивної, а длябагатомоторних екскаваторів у виді – «реверсивних лебідок, обладнаних гальмами.
Механізм напоруповинен забезпечувати переміщення рукояті в прямому (на забій) і поворотному(від забою) напрямах, а також її фіксація на певному вильоті при тимчасовомувідключенні натиску в процесі копання грунту і для утримання рукояті віддовільного опускання під час транспортної операції. Цей механізм виконують вдвох варіантах: при однобалочній рукояті – у вигляді реверсивної лебідки, придвохбалочній рукояті – у вигляді реверсивної зубчато-рейкової передачі. Попершому варіанту барабан 14 напірної лебідки, що приводиться в пряме абоповоротне обертання від силової установки за допомогою ланцюгової передачі 15,встановлюють співісний з шарнірами п'яти стріли. Напірні канати 19, огнувшиблоки 16, встановлені на стрілі в її середній частині, закріплюються вхвостовій частині рукояті, а канат поворотного руху 20– в її передній частині,у ковша. Ця канатна система забезпечує переміщення рукояті у напрямі збільшенняїї вильоту і в поворотному при відповідних обертаннях барабана в прямому (загодинниковою стрілкою) і поворотному напрямах.
В більшостівипадків на екскаваторах з канатним натиском вільну гілку 17 підйомногоканата закріплюють на напірному барабані, забезпечуючи цим монотонну залежністьнапірного зусилля від підйомного – із збільшенням опору грунту копанню зростаєтакож зусилля в підйомному поліспасті, а отже, і в гілці 17, внаслідокчого збільшується той, що крутить, момент на напірному барабані.
Цимдосягається плавна робота підйомного і напірного механізмів, легкістьуправління робочими рухами ковша при копанні.
При урізуванніковша в твердий грунт з поверхні землі, а також для висунення максимальнопідтягнутої до головних блоків 5 рукояті з навантаженим ковшом, колизусилля в канаті 17 недостатньо для її висунення, додаткововикористовують той, що крутить момент, передаваний напірному барабануланцюговою передачею 15. По другому варіанту (див. мал. 6, в) незалежнийвід підйомного напірний рух рукояті передається від силової установки черезсистему двох ланцюгових передач 15 і 22 і пара шестерні. 23 –зубчаті рейки 21, встановлені на нижніх полицях балок рукояті. Вбудь-кому варіанті напірні механізми обладнали гальмами для фіксації положеннярукояті щодо стріли.
Механізм поворотуповинен забезпечувати пряме (на розвантаження) і поворотне (в забій) обертанняповоротної платформи. З метою зниження непродуктивних витрат часу на поворотнірухи, які в середньому складають більш 2/3 тривалості робочого циклу,використовують режими прискореного розгону і гальмування. В режимі копанняплатформа повинна бути зафіксована в заданому положенні з метою запобігання їїмимовільного обертання від неврівноважених щодо осі обертання сил, для чого вкінематичну схему приводу вводять гальмо.
Для відкриттяднища ковша застосовують канатні механізми. На Рис. 1, г представленасхема такого механізму для екскаватора з канатним натиском. Засув днища 8 ковшасполучений тяговим ланцюгом 32 з важелем 31, шарнірно закріпленимна рукояті 10. До важеля прикріплений канат 30, який, огинаючиблоки 29, 27 і 25, навивається на компенсуючий (напірний) барабан14. Блоки 25 і 27 встановлені на важелі 26, який задопомогою пневмотовкача 28 може повертатися проти годинникової стрілкищодо шарніра А, натягуючи канат 30 і відкриваючи цим рухом днищековша. Закривають днище в кінці опускання ковша на вихідну позицію різкимгальмуванням підйомної лебідки.
Ходовий механізмвключається в роботу рідко – тільки для пересування екскаватора на нову стоянкупісля відробітку елемента забою і у разі перебазування Екскаватора на новийбудівельний майданчик. При цьому звичайно обмежуються малими швидкостямипересування. Більш високі швидкості використовують на машинах, часто міняючихробочі місця. Ще рідше працює стрілопідємний механізм. Його виконують у виглядіреверсивної лебідки з черв'ячним або іншим приводом, до складу якого входитьспеціальна обгінна муфта, що оберігає від різкого падіння стріли, що можепривести до аварії машини.
У разіодномоторного приводу передача руху окремим робочим механізмам здійснюється задопомогою зубчатих і ланцюгових пар. Для включення окремих кінематичнихланцюгів використовують фрикційні і кулачкові муфти. Наприклад, дисковоюфрикційною муфтою 22 підключають до дизеля 21 головну передачу,що складається з ланцюгової передачі 23 і системи зубчатих коліс 24,27 і 35. Для включення барабана 39 механізму підйому ковша іланцюгової передачі 38 напірного механізму застосовують стрічковіфрикційні муфти 41 і 36 відповідно. Ківш фіксують на заданійвисоті гальмом 40, а на заданому вильоті – гальмами 37. Опускаєтьсяківш гравітаційно після розгальмовування барабана 39. Для поворотногоруху рукояті при відключеній муфті 36 спочатку кулачковою муфтою двосторонньоїдії 31 включають ланцюгову передачу 30, а потім конусноюфрикційною муфтою 28 – вал 29 підключають до головної передачі.Тими ж муфтами включають барабан 32 для підйому стріли. Утримують стрілув заданому положенні гальмом 33, а опускають за рахунок гравітаційнихсил після розгальмовування барабана 32 при включеній головній передачі.Частота обертання барабана 32 і, отже, швидкість опускання стрілиобмежуються при цьому обгінною муфтою 42, з якою барабан 32 зв'язанийланцюговою передачею 34.
Для обертанняповоротної платформи щодо центральної цапфи 11 приводять в обертанняшестерню 12, яка, оббігаючи навкруги жорстко сполученого з нижньою рамоюзубчатого вінця 10, захоплює за собою поворотну платформу. Для цьоговключають кулачкову муфту 19 і відповідно напряму обертання платформиодну з конусних фрикційних муфт 25 або 26. Поворот платформи нарозвантаження ковша звичайно виконують на зниженій швидкості, встановивши блокзубчатих коліс 15 і 16 у верхнє положення і ввівши в зачіпляючезубчаті колеса 16 і 17, а поворот в забій – на підвищенійшвидкості при зачіпляюче зубчатих коліс 15 і 14. Для роботи вгальмівному режимі використовують гальмо 18.
/>
Рис. 3.2.Кінематична схема екскаватора:
а – одномоторного четвертоїрозмірної групи;
б…д – багатомоторногодизель-електричної сьомої розмірної групи.
Уразі прямолінійного руху включають обидві кулачкові муфти 3 і 6 навалу 5, забезпечуючи передачу руху зірочкам гусеничних ланцюгів 1 і8 за допомогою ланцюгових передач 2 і 7. Для зміни напряму рухуодну з кулачкових муфт 3 або 6 відключають, унаслідок чого рухпередаватиметься тільки одній зірочці гусеничного візка при зупиненій другійзірочці. Ходовий механізм обладнаний гальмом 4 і керованим стопорнимпристроєм 9, що використовується як гальмо стоянки для утримуваннямашини на похилих стоянках і запобігання її відкатування під час екскаваціоннихробіт.
Прибагатомоторному приводі, особливо у разі індивідуального приводу кожногомеханізму окремим двигуном, кінематичні схеми істотно спрощуються. Наприклад,на дизель-електричному екскаваторі сьомої розмірної групи тільки два механізми– підйому ковша і підйому стріли – приводяться від одного електродвигуна (Рис.3.2., б), вся решта механізмів має індивідуальний привід. Всі електродвигуни –реверсуючі, завдяки чому відпадає необхідність в механічному реверсі.Об'єднання механізмів підйому ковша і стріли в одну приводну групу обґрунтовановельми рідкісним використовуванням стрілопідйомного механізму. Барабани цихмеханізмів посаджені на один вал і включаються роздільно фрикційними муфтами.Весь привід напірного механізму із зубчато-рейковими парами (Рис. 3.2. е)вмонтовується на стрілі, чим забезпечується його компактність.
Так самокомпактно, в зоні шестерні, що оббігає зубчатий вінець, встановлений наплатформі механізм її повороту (Рис. 3.2., г). Ходовий механізм (Рис.3.2., д) виконаний у вигляді двох чотириступінчастих редукторів,швидкохідні вали яких за допомогою кулачкових муфт підключені доелектродвигуна, а тихохідні вали – до провідних зірочок гусеничного візка. Припрямолінійному русі екскаватора до електродвигуна підключають обидва редуктори,а при поворотах один редуктор відключають і стопорять його гальмом.
Кожний з візківходового пристрою може також приводитися в рух незалежно від іншої власнимдвигуном. В цьому випадку підвищується маневреність машини. Так, при включенніодного двигуна на пряме, а іншого на поворотний рух можна забезпечити розворотекскаватора на одному місці відносно власної осі. Недоліком роздільного приводуходових візків є підвищена сумарна настановна потужність електродвигунів впорівнянні з приводом від одного двигуна. Цю потужність призначають з умовизабезпечення поворотного руху тільки одним двигуном, тоді як другий двигун, щослужить для приводу зупиненої гусениці, в цьому русі не бере участь. У разі жприводу обох гусеничних візків одним електродвигуном при зупинці однієїгусениці вся його енергія прямує на привід другої, рухається гусениці.
3.4 Виконанняробіт прямою лопатою
Структураробочого циклу гідравлічних прямих лопат така ж, як і у канатних екскаваторів зцим видом робочого устаткування, але робочі рухи істотно простіше: підйомнийрух ковша забезпечується поворотом рукояті, а напірне – опусканням стріли. Похарактеру робочих рухів гідравлічні екскаватори мають аналоги серед канатнихмашин третьої розмірної групи, у яких рукоять 33 сполучена із стрілою 13шарнірно (маятникова підвіска).
Поворотниймеханізм гідравлічної лопати приводиться в рух від низько-або високомоментнихгідромоторів. Перший варіант структурно схожий з приводом від індивідуальногоелектродвигуна з тією відмінністю, що замість електродвигуна в цій схемізастосований гідромотор. У разі приводу від високомоментного гідромотора йоговал сполучають з провідною шестернею поворотного механізму безпосередньо абочерез зубчату передачу з невеликим передавальним числом. Недолікомвисокомоментних гідромоторів в порівнянні з низькомоментними є велика маса, аперевагою – велика надійність через менше число структурних елементів і меншаінерційність через відсутність швидкохідних ланок, завдяки чому поліпшуютьсяумови розгону і гальмування поворотної платформи.
Гусеничніходові пристрої повноповоротних гідравлічних екскаваторів обладнають, якправило, роздільним приводом на кожний гусеничний візок. Оцінка експлуатаційнихякостей такого приводу була дана вище. Привід пневмоколісних ходових пристроїввиконують як одномоторним від низькомоментного гідромотора через коробкупередач на задній і передній мости, так і роздільним на кожне колесо відвисокомоментних гідромоторів. В останньому випадку ходові якості машини істотнопідвищуються.
Гідроциліндриробочого устаткування і гідромотори поворотного і ходового механізмівхарчуються робочою рідиною від насосів, встановлених на поворотній платформі іщо приводяться в обертання двигуном внутрішнього згоряє, звичайно дизелем.Останній розташовують в задній частині платформи, скорочуючи за рахунок цьогомасу противаги. До складу гідравлічної системи входять також масляні баки,розподільна, регулююча і контрольна апаратура. Існують деякі особливостіекскавації грунту прямими лопатами, впливаючі на продуктивність останніх.Поєднання операцій поворотного руху екскаватора на розвантаження з маневровимирухами підйомного і напірного механізмів у канатних екскаваторів, а такожповоротом стріли і рукояті – у гідравлічних, поворотного руху з розвантаженням,а також поворотного поворотного руху з опусканням ковша скорочує тривалістьциклу, збільшуючи тим самим продуктивність машини. Можливість цих поєднаньзалежить від кваліфікації машиніста. За інших рівних умов розвантаження увідвал завжди розвантаження в транспортний засіб. В першому випадку розмірсмуги розвантаження не має строгих обмежень, у зв'язку з чим цю операцію можнапочинати ще до закінчення поворотного руху і, не зупиняючись, перемикати йогона поворотне. В другому випадку розвантаження можна починати тільки після того,як ківш буде встановлений у відповідне положення, а починати поворотний поворотнийрух – після закінчення розвантаження інакше неминучі втрати (розсип) ґрунту.Щоб не пошкодити ресорну підвіску і кузов транспортного засобу, ґрунтрозвантажують з невеликої висоти.
При розвантаженніскелястих ґрунтів спочатку ківш плавно опускають на дно кузова, а потім,відкривши днище, також плавно піднімають його. При відробітку низьких забоїв,коли до кінця копання ґрунт заповнює менше половини місткості ковша, доцільнодоповнити його повторенням операції копання, а при більшому заповненні необхіднодоводити цикл до кінця з неповним ковшом. Для оцінки експлуатаційнихможливостей прямих лопат разом з такими параметрами, як продуктивність,максимальне зусилля на зубах ковша і ін., користуються робочими розмірами.
Радіусивідлічують від осі обертання екскаватора, а висоти – від рівня його стоянки.Максимальною висотою копання оцінюють, зокрема, граничну висоту забою, якийздатний розробляти екскаватор, а максимальною висотою розвантаження – граничнувисоту транспортних засобів, які можуть працювати в комплекті з екскаватором.4.ЕКОНОМІЧНА ЕФЕКТИВНІСТЬ МАШИН
Забезпеченняпоказників і правильна експлуатація є основою досягнення гарнихтехніко-економічних показників роботи будівельних машин.
Вартість робіт,зроблених за допомогою машини, складається з ряду витрат, які умовнопідрозділяються на постійні, одноразові й експлуатаційні.
Постійні витратиПр включають три групи відрахувань: на погашення вартості машини; накапітальний ремонт; на зміст бази механізації, гаражів, а також на зміст іремонт шляхів і доріг у межах будівельного майданчика. Перші дві групиназиваються амортизаційними
Постійні витратипідраховують на рік роботи машини
Одноразовівитрати Ер ураховують витрати, вироблені в разовому порядку й призначені дляпідготовки машини до роботи на її робочім місці, а також для демонтажу всьоговстаткування по закінченню робіт
У загальномувипадку одноразові витрати включають:
* доставку машиниіз заводу або з бази механізації, переміщення машини на майданчику до робочогомісця, підготовку тимчасових подорожніх і будівельних конструкцій для машинноїустановки (фундаменти, естакади, навіси й т.п.);
* монтаж машини,включаючи підводку й приєднання мереж для подачі електроенергії, трубопроводівдля води й т.п.;
* пробний пуск івипробування змонтованої машини;
* демонтаж машиний розбирання тимчасових будівельних конструкцій;
* зворотнудоставку машини на базу механізації
Сюди ставлятьсятакож витрати по перестановках машини, якщо вона повинна працювати на декількаробочих місцях будівельного майданчика, причому перестановка вимагає у своючергу демонтажних, транспортних і монтажних робіт
Одноразовівитрати підраховують за час роботи машини на даному майданчику. Дляавтомобілів, тракторів, скреперів і подібних самохідних машин, які не вимагаютьмонтажу й демонтажу, одноразові витрати невеликі.
В експлуатаційнівитрати Ер входять: заробітна плата робітників, керуючих машиною, витрати навсі ремонти машини ( крім капітального); вартість енергії або палива, води,мастильних і обтиральних матеріалів; витрати по заміні зношеного робочогоінструмента, тросів і т. п.
Усі витратипідраховують для однієї години змінного робочого часу машини (машино-година)або для однієї робочої зміни, машини ( машиноозміна).
Застосуваннясучасних високопродуктивних будівельних машин вимагає, щобінженерисбудівельники особлива увага приділяли підвищенню ефективностіексплуатації: збільшенню використання машин у часі і їх корисного навантаження,удосконалюванню технологічного обслуговування й ремонту, зменшенню трудових іматеріальних витрат
Перелік використаної літератури
1. Беркман И. Л., Раннев А. В.,Рейш А. К.Одноковшовые строительные экскаваторы: Учеб. для сред. ПТУ — 3-е изд., перераб.и доп. — М.: Высш. шк., 1986. — 272 с: ил. — (Профтехобразование) 75 к.
2. Лауш П.В. Техническоеобслуживание и ремонт машин. – К.: Висшая школа, 1989. – 350с.
3. Полянський С.К.Будівельно-дорожні та вантажопідіймальні машини. – К.: Техніка, 2001. – 624с.