V .24. Работа многоковшовых экскаваторов

a — экскаватор с ковшовой цепью;

б — роторный экскаватор;

в, г, д — профи­ли траншей, разрабатываемых многоковшовыми экскаваторами;

/ — базовая машина;

2 — система управления положения рабочего органа;

3 — ковшовая цепь;

4 — ковшовый ротор;

5 — конвейер

2. Разработка грунта землеройно-транспортными машинами

Основные землеройно-транспортные машины — скре­перы и бульдозеры, которые за один цикл разрабаты­вают грунт, перемещают его, разгружают в насыпь и возвращаются в забой порожняком.

Скреперы — наиболее высокопроизводительные зем­леройно-транспортные машины. Эксплуатационные воз­можности позволяют использовать их при отрывке кот­лованов и планировке поверхностей. В настоящее время применяют прицепные (с объемом ковша 3,7 и 8 м³), полуприцепные (4,5 м³) и самоходные (8,15 и 25 м³) скреперы. Применение прицепных и полуприцепных скре­перов наиболее эффективно при транспортировке грунта на расстояние до 1000 м, а самоходных — до 3000 м.

Скреперами ведут разработку, транспортировку и ук­ладку грунтов I и II групп по трудности разработки (песчаных, супесчаных, лессовых, суглинистых, глини­стых и др., не имеющих валунов, с примесью гальки и щебня в объеме не более 10 %). Более плотные грунты необходимо предварительно рыхлить.

Полный цикл работы скрепера состоит из набора грунта, движения нагруженного скрепера, разгрузки ковша и движения порожнего скрепера. Скрепер сни­мает ковшом стружку грунта толщиной 0,12 ... 0,35 и ши­риной 1,65... 2,75 м (для скреперов с объемом ковша 3...8 м³). Толщина отсыпаемого слоя 0,35... 0,5 м. Для обеспечения равномерной толщины отсыпаемого грунта ковш разгружают только при движении скрепера.

Длину пути наполнения ковша скрепера грунтом L_п определяют по формуле

Lп=qKн/( bh1 Kp ), где q — вместимость ковша, м³; Кн—коэффициент наполнения ков­ша (0,8 — для песчаных и 1 — для суглинистых и глинистых грунтов); b — ширина срезаемого слоя, м; h₁ — толщина срезаемого слоя (стружки), м; K_р — коэффициент разрыхления грунта.

Длина пути разгрузки Lp=qKн/ bh2

где h₂ — толщина укладываемого слоя, м.

Набор грунта производят при прямолинейном дви­жении скрепера. Для увеличения толщины стружки, сок­ращения времени и пути наполнения ковша применяют тракторы-толкачи, число которых зависит от типа скре­перов, вместимости ковша и дальности транспортировки (1 толкач на 2... 16 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 необходим при разработке плотных и тяжелых грунтов, когда не хватает усилия тягача скрепера при наборе грунта.

Скреперы набирают грунт (в зависимости от его ви­да) различными способами. Способ набора грунта по­стоянной толщины тонкой прямой стружкой (рис. У.25, а) применяют на любых связных грунтах при работе под уклон; клиновой (рис. У.25, б), т.е. с переменной толщи­ной стружки — при разработке любых связных грунтов

У.27. Траектория движения скреперов

а — эллипс; б — спираль; в — «восьмерка»; г — зигзаг; д — челночно-попереч-ная; е — челночно-продольная

на горизонтальных участках; гребенчатый (рис. У.25, в) с переменным заглублением и выглублением ковша — при разработке сухих суглинистых и глинистых грунтов на горизонтальных участках; клевковый (рис. У.25, г) 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 го­ ризонтальных и наклонных участках.

Последовательность скреперных проходок может быть разнообразна, но в практике чаще всего исполь­зуют схемы разработки грунта последовательными про­ходками (полоса рядом с полосой), проходками через полосу и ребристо-шахматными проходками(рис. У.26). Разработка по схеме «полоса рядом с полосой» не ра­циональна из-за потерь грунта в виде боковых валиков. Разработка грунта проходками через полосу и по реб­ристо-шахматной схемам уменьшает рассыпание при ре­зании и способствует улучшению наполнения 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 (рис. У.27). Эллиптическая схема наиболее простая и применя­ется в большинстве случаев при планировочных работах в промышленном и гражданском строительстве. Наи­больший эффект имеет при возведении насыпей или раз­работке выемок на линейно-протяженном строительстве с высотой насыпи или глубиной выемок не более 2 м, когда не требуется устройство выездов и съездов.

Спиральная схема — разновидность эллиптической, применяется при возведении широких насыпей из двух­сторонних резервов или широких выемок высотой или глубиной до 2,5 м. Так же, как и эллиптическая, она не требует устройства съездов и выездов. Поскольку отсыпка грунта производится перпендикулярно оси возводимого сооружения, сокращается дальность транспортировки и увеличивается производитель­ность.

Схема движения скрепера по «восьмерке» применя­ется при тех же 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, тем самым повышая про­изводительность скрепера на 3 ... 5 %.

Схему движения скрепера по зигзагу применяют при возведении насыпей высотой до 6 м из резервов по дли­не захвата 200 м и более. При этом уменьшается число поворотов и дальность возки грунта и повышается про­изводительность скрепера по сравнению с эллиптической схемой до 15 %.

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

Челночно-продольная схема движения скреперов применяется при возведении насыпей до 5...6 м с за­ложением откосов не круче 72 с транспортировкой грунта из двухсторонних резервов. При этой схе­ме холостой пробег скрепера сокращается до мини­мума.

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

Скреперные работы следует производить в две смены.

Сменную эксплуатационную производительность скре­пера П_э (в м³) определяют по формуле

П_э = Т_см60qК_нК_вК_рТ_ц,

где Тсм — продолжительность смены, ч; 60 — число минут в часе; q — геометрическая вместимость ковша, м³; К_н — коэффициент на­полнения ковша (для песка — 0,8; для суглинка и глины—1); Кв— коэффициент использования сменного времени (0,8...0,9); Кр — ко­эффициент разрыхления грунта в ковше скрепера (для песка 1,12; для суглинка и глины — 1,35); Тц — продолжительность цикла скре­пера, мин.

Продолжительность цикла скрепера Т_ц определяют по формуле

Тц=Lн/V1 + Lгр/Vгр + Lр/Vр + Lп/Vп + Тп

где L— длина пути наполнения ковша, м; Vн— скорость движения при наполнении ковша, м/мин; /L_гр — длина пути груженого скрепера, м; V_Гр — скорость движения груженого скрепера, м/мин (V_Гр=0,5... 0,75 Умакс); L-р — длина пути разгрузки, м; V_р— скорость движе­ния скрепера при разгрузке ковша, м/мин (Vp = 0,75 Vмакс); Lп — длина пути порожнего скрепера, м; V_p — скорость движения порож­него скрепера, м/мин; Т_п — время, затрачиваемое на переключение передач, повороты и др. (1...2 мин).

Тяжелые грунты, а также грунты с примесями, раз­работка которых затруднена, предварительно рыхлят на толщину срезаемой стружки. Для рыхления применяют рыхлители — навесное или прицепное оборудование к гу­сеничному трактору (рис. У.28). Рыхлитель оборудован пятью стойками-ножами, а при рыхлении особо плотных грунтов — тремя (вторую и четвертую снимают).

Бульдозерами разрабатывают грунт в неглубоких и протяженных выемках и резервах для перемещения его в насыпи на расстояние до 100 м (при применении более мощных тракторов можно перемещать грунты и на боль­шие расстояния). Бульдозеры применяют также для окучивания грунтов, обратной засыпки траншей и пазух котлованов, зачистки дна котлованов после экскаватор­ных работ, для разравнивания и планировки грунта. Разработку выемок бульдозером ведут ярусами, соответ­ствующими толщине стружки, снимаемой за одну про­ходку, от начала выемки к середине (рис. У.29). При этом должна быть обеспечена эффективная работа буль­дозера под уклон. В цикл работы бульдозера входят следующие операции: резание и набор грунта путем снятия стружки под уклон; перемещение грунта с на- движкой его отвалом; разгрузка грунта и возвратный холостой ход.

На участке перемещения грунта имеют место его по­тери от осыпания в сторону отвала. Для уменьшения по­терь отвалы оборудуют по бокам открылками ящичного типа.

Планировка площадок бульдозерами выполняется преимущественно двумя способами: траншейным и по­слойным. В первом случае (рис. У.29, в) выемку разби­вают на ярусы глубиной 0,4 ... 0,5 м. Разработка каждого яруса ведется траншеями на ширину отвала с оставле­нием между ними полосы нетронутого грунта шириной 0,4... 0,6 м. Эти валы срезают бульдозером в последнюю очередь. Траншейный способ исключает значительные потери грунта при его транспортировке и поэтому более производительный. При послойном способе выемка раз­рабатывается слоями на толщину снимаемой стружки за один проход бульдозера последовательно по всей ши­рине выемки или отдельным ее частям (рис. У.29, г). Этот способ применяется при сложном очертании пло­щадок и при небольшой глубине срезки.

При перемещениях грунта на расстояние свыше 40 м применяют разработку с промежуточным валом, а так­же спаренную работу двух бульдозеров. Отсыпку грунта ведут послойно, начиная с точки, более удаленной от места забора, путем постепенного подъема отвала. Воз­вращается бульдозер в забой для повторения цикла при дальности перемещения до 70 м задним ходом без раз­ворота машины. При разработке бульдозером особо плотных грунтов их предварительно следует разрыхлять.