5. Влияние свойств грунта на производительность машины.
По физико-механическим свойствам грунты влияющие на производительность машины различают в зависимости от признаков петрографии и условий залегания, физического состояния, содержащейся в них воды и механических свойств. Разрыхляемость – способность грунта увеличивать сбой объем при разработке. Характеризуется коэффициентом разрыхления. Величина первичного коэффициента разрыхления составляет: для песчаных грунтов – 1,08-l,17, для глинистых – l,24-l,32 и для лёссовых – 1,50-1,60.
Гранулометрический состав грунта характеризуется процентным содержанием по весу частиц различной величины.
Рисунок 5. Разрыхленный грунт после срезания отвалом бульдозера.
Свойства грунтов оказывают существенное влияние на характер их разработки и производительность машин. В связи с этим при выборе типа машины для земляных работ надо учитывать характерные свойства и состояние разрабатываемых грунтов. Наиболее важные с этой точки зрения свойства грунтов — сопротивление разработке и устойчивость их как основания, на котором установлена машина, определяются в основном гранулометрическим составом и физико-механическими свойствами грунта
Влажность грунта оказывает значительное влияние на способ разработки грунта и на способность грунтов к уплотнению. В практике принято грунты влажностью до 5% считать сухими (или маловлажными), свыше 30%— мокрыми, а от 5 до 30%— нормальной влажности. С повышением влажности до определенного предела плотность грунта увеличивается. При дальнейшем увеличении влажности плотность уменьшается.
Влажность, которая соответствует наибольшей (оптимальной) плотности грунта при наименьших затратах труда на уплотнение, называется оптимальной влажностью wonr-
Для повышения производительности машин, снижения трудоемкости работ, а также повышения их качества (уплотнение грунта, устройство насыпей и др.) грунты доводят до оптимальной влажности, которая определяется гранулометрическим составом грунта.
При значительной влажности пылевато-глинистых грунтов появляется липкость, которая усложняет выгрузку грунта из ковша или кузова машины, усложняет работу конвейера и ухудшает условия передвижения машин и транспорта.
Липкость грунтов обнаруживается обычно только в присутствии рыхло связанной воды. По мере увеличения влажности липкость быстро растет и достигает максимального значения, когда силы притяжения воды к грунтовым частицам и к предметам, соприкасающимся с ними, становятся одинаковыми. При дальнейшем увеличении влажности липкость резко уменьшается. Липкость связана с консистенцией грунта. Начало прилипания наблюдается при мягкоплас-тичной консистенции; при текуче-пластичной консистенции прилипание резко уменьшается.
6. Пути повышения производительности.
Современные тенденции увеличения производительности бульдозеров – увеличение единичной их мощности, что не только повышает производительность этих машин, включая выработку на единицу установленной мощности базовой машины (трактора), но и несколько снижает себестоимость бульдозерных работ. С этим связано также и увеличения мощности и давления гидропривода управления рабочим органом бульдозера: требуемая мощность гидропривода составляет в среднем 50 МПа мощности двигателя базовой машины, а давление в системе достигает 20 МПа. Повышенная мощность и давление гидропривода обеспечивают значительное заглубление отвала в грунт, что дает возможность вести разработку более толстыми пластами, тем самым повышать и производительность бульдозеров.
К числу особо эффективных методов повышения производительности бульдозеров относится использование уклонов местности разрабатываемых участков, выполняя работу под уклон, обеспечивающую повышение производительности машин в 1,5 раза, а в отдельных случаях в 2 раза.
При выполнении одинакового вида работ производительность бульдозеров меняется в зависимости от группы и состояния разрабатываемого грунта. Так, при разработке песчаных грунтов сопротивление их перемещению. увеличивается и на преодоление этого сопротивления затрачивается значительная мощность двигателя. Во время транспортировки песчаного грунта большая часть его теряется по пути, ссыпаясь по сторонам отвала. При разработке тяжелых глинистых и переувлажненных пылеватых грунтов производительность бульдозера снижается вследствие значительного сопротивления этих грунтов резанию и большой плотности. Наиболее производительно бульдозеры работают в супесчаных и суглинистых грунтах, имеющих нормальную влажность (10… 15%). Объем одновременно перемещаемого супесчаного или суглинистого грунта нормальной влажности примерно в 1,5 раза превышает объем глинистого или сухого песчаного грунта при прочих равных условиях.
Потери перемещаемого бульдозером грунта возрастают с увеличением расстояния, на которое грунт транспортируется. Следовательно, с увеличением расстояния транспортировки снижается производительность бульдозеров.
Так, при транспортировке грунтов I-III групп (кроме сухого песка) на расстояние 40 м сменная производительность бульдозера в 2,2 раза выше, чем при транспортировке этих грунтов на 100 м.
Эффективным средством борьбы с потерями грунта является сокращение расстояния его транспортировки. Практика эксплуатации бульдозеров показывает, что наиболее производительно они работают при перемещении грунта на расстояние до 70 м. При перемещении грунта на большее расстояние работы ведут методом устройства промежуточных валиков, траншейным способом или применяют для перемещения грунта одновременно несколько бульдозеров.
Траншейный способ разработки грунта имеет две разновидности: перемещение грунта по траншее, устроенной между валиками ранее осыпавшегося грунта, и устройство траншей в материковом грунте. Перемещение грунта по траншее между валиками применяется в тех случаях, когда бульдозеры транспортируют грунт, разработанный ранее другой землеройной машиной. При этом не производится срезание грунта по пути следования бульдозера. Захватывая грунт из отвала или насыпи, бульдозеры перемещают его постоянно по одному пути между валиками, образовавшимися из грунта, потерянного при первых рейсах.
Повышение производительности бульдозеров за счет уменьшения потерь грунта достигается также увеличением объема отвалов. К отвалам крепят дополнительные лобовые щитки, уширители и открылки. Лобовые щитки приваривают к верхней части отвала для увеличения его высоты, что предотвращает ссыпание грунта через отвал. Установка на отвал щитков высотой 300…350 мм позволяет увеличить объем отвала на 10… 15%.
Уширители и открылки, изготовляемые в виде щитков, крепят к боковым стенкам отвала болтами, устанавливая их параллельно или под некоторым углом к продольной оси трактора. Применение уширителей и открылок позволяет увеличить объем перемещаемого грунта почти в 1,7… 1,8 раза.
Значительного повышения производительности бульдозеров можно добиться при правильном использовании рельефа местности. Перемещая грунт под уклон 10…120, бульдозер может на 30…40% повысить выработку по сравнению с работой на горизонтальном участке, и, наоборот, при перемещении грунта на подъем 10° производительность бульдозера снижается почти вдвое.
Производительность бульдозеров резко снижается при разработке плотных грунтов, так как в этих условиях затрачивается много времени на рыхление грунта ножами. В отдельных случаях, особенно если разрабатывается грунт, предварительно уплотненный транспортом или другими способами (разработка грунта на дорогах и на дворах действующих предприятий, разработка слежавшихся насыпей и т. п.), врезание ножа отвала в грунт оказывается практически невозможным. Для повышения производительности бульдозеров в этих условиях применяют предварительное рыхление грунтов специальными прицепными и навесными рыхлителями или установленными на отвал бульдозера рыхлительными зубьями. Последний вариант целесообразен только в тех случаях, когда в строительной организации отсутствуют специальные рыхлительные машины или их применение экономически невыгодно вследствие малого объема работ.
Одним из важнейших направлений повышения производительности бульдозеров является совершенствование рабочего органа. Так, например, оснащение отвалов бульдозеров выступающим средним ножом дало положительные результаты. На рис. 25, а показано увеличение производительности при различной дальности транспортировки грунтов – мореных глин и различных конструкциях отвалов. Рациональная ширина выступающей части отвала составляет 0,33…0,16 ширины отвала.
На малосвязанных грунтах (сыпучих и переувлажненных) применение бульдозера с выступающим ножом не дает преимуществ по сравнению с обычным. Полученное ДорНИИ уравнение позволяет прогнозировать эффективность применения выступающего ножа непосредственно на строительном объекте, зная прочность грунта в зоне проведения работ, которую можно определить экспресс-методом ударником ДорНИИ.
Большой эффект достигается при разрушении старых асфальтобетонных покрытий и особенно при устройстве лотков, траншей под дренажные трубы, сточных и нагорных канав, для устройства корыта при расширении проезжей части автомобильных дорог за счет обочин и под временные колейные пути лесовозных дорог. Применение бульдозеров с выступающим ножом можно рекомендовать для гражданского, промышленного, дорожного, гидромелиоративного строительства, в горнодобывающей промышленности и других отраслях народного хозяйства.
Рисунок 6 . Способы повышения производительности бульдозеров.
Список использованной литературы.
Алексеева Т.В., Артемьев К.А., Бромберг А.А. и др. «Машины для земляных работ». М., «Машиностроение», 1972.
Холодов А.М. «Проектирование машин для земляных работ». Изд ВШ., 1986г.
Бородачев И.П и др., «Справочник конструктора дорожных машин». М., «Машиностроение», 1965.
Н.Н. Живейнов, Г.Н. Карасев, И.Ю.Цвей, «Строительная механика и металлоконструкции строительных и дорожных машин.», М, «Машиностроение», 1988.
Бромберг А.А. «Дорожные машины», Атлас конструкций. Машиностроение 1969г.