МАШИНЫ ДЛЯ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ
←
→
Транскрипция содержимого страницы
Если ваш браузер не отображает страницу правильно, пожалуйста, читайте содержимое страницы ниже
Федеральное агентство по образованию
Санкт-Петербургский государственный
архитектурно-строительный университет
С. В. Репин А. В. Зазыкин
МАШИНЫ ДЛЯ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ
Учебное пособие по изучению дисциплины
«Машины для земляных работ»
для студентов заочной формы обучения специальности
190205 – подъемно-транспортные, строительные, дорожные
машины и оборудование
Санкт-Петербург
2007
1УДК 69.002.51 ВВЕДЕНИЕ
Рецензенты: д-р экон. наук, профессор Е. И. Зайцев (Санкт-Петербургский
государственный инженерно-экономический университет); В. Н. Ошуркевич Земляные работы характеризуются высокой стоимостью и трудо-
(УМ –РОССТРО) емкостью. Так, в промышленном строительстве их стоимость составля-
ет около 15 %, а трудоемкость – 18…20 % от общего объема работ.
Репин С. В., Зазыкин А. В. На земляных работах занято около 10 % общей численности рабочих
Машины для земляных работ: учебное пособие по изучению строительства. Минимальная стоимость и трудоемкость земляных ра-
дисциплины «Машины для земляных работ» для студентов заочной бот могут быть обеспечены: 1 – при минимальном проектном объеме
формы обучения специальности 190205 – подъемно-транспортные, разрабатываемого грунта; 2 – при такой последовательности выполняе-
строительные, дорожные машины и оборудование / СПб. гос. архит.- мых работ, когда каждый объем грунта, разрабатываемого в проектной
строит. ун-т. – СПб., 2007. – 81 с. выемке, сразу укладывается в предусмотренное для него место в проек-
тной насыпи, что исключает многократную переработку одного и того
Изложены указания для самостоятельной работы по дисциплине, же объекта грунта; 3 – при использовании наиболее эффективных по
выполнению контрольных работ и курсовых проектов, приводятся методики
расчетов машин и механизмов, справочные данные.
стоимости и трудоемкости методов производства работ и их механиза-
ции. Это подразумевает наличие высококвалифицированных инженеров
Табл. 9. Ил. 7. Библиогр.: 43 назв. со знаниями принципов эффективной эксплуатации средств механиза-
ции земляных работ, создания, внедрения и совершенствования перс-
Рекомендовано Редакционно-издательским советом СПбГАСУ в качестве пективных образцов такой техники и методов ее эксплуатации.
учебного пособия Данное пособие предназначено для студентов заочного обучения
специальности 190205 – подъемно-транспортные, строительные, дорож-
ные машины и оборудование и содержит материалы для изучения дис-
циплины «Машины для земляных работ».
По указанной дисциплине студенты сдают экзамен и выполняют
курсовой проект.
Для получения допуска к сдаче экзамена необходимо выполнить
лабораторные и контрольные работы и защитить их. Курсовой проект
также должен быть защищен до сдачи экзамена.
1. САМОСТОЯТЕЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
И ВЫПОЛНЕНИЕ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ
ã С. В. Репин, А. В. Зазыкин, 2007 1.1. Рекомендации по самостоятельному изучению дисциплины
ã Санкт-Петербургский государственный
архитектурно-строительный университет, Для освоения курса в полном объеме следует самостоятельно изу-
2007
чить материал по учебникам и учебным пособиям, выполнить конт-
рольные работы и курсовой проект, читать периодическую литературу,
освещающую последние достижения науки и техники в области строи-
2 3тельных машин, перспективы их развития, и в завершение прослушать 1.2. Рекомендации по выполнению контрольных работ
лекции, обобщающие знания, и посещать практические занятия.
В каждом разделе работы акцентируются наиболее важные вопро- 1.2.1. Общие положения
сы, предлагается разобраться во взаимосвязях различных машин и обо-
сновать выбор машин и их параметров. Контрольная работа помогает усвоить важнейшие теоретические
Контрольные вопросы для самопроверки по наиболее важным по- положения курса «Машины для земляных работ»; изучить конструкции
ложениям изучаемого раздела являются как бы рабочей программой дан- основных машин для земляных работ, особенности их рабочего процес-
ного курса. Ответы на контрольные вопросы обязательно должны со- са; приобрести навыки решения инженерных задач по определению на-
провождаться рисунками со ссылками на них в тексте. грузок на элементы рабочего оборудования, выполнению тяговых рас-
При проработке тем по каждой группе машин следует сосредото- четов, определению производительности и мощности привода и других
чить внимание на следующих вопросах: основных показателей, выбору оптимальных режимов работы основных
· основное назначение машины; машин для земляных работ.
· область применения; Задание на контрольную работу студент получает на установочной
· конструкция и взаимодействие элементов; лекции. Количество вопросов в задании не должно превышать трех, на-
· технико-эксплуатационные параметры; пример:
· основы теории рабочих процессов и факторы, влияющие 1. Произвести тяговый расчет землеройно-транспортной машины.
на рабочий процесс; 2. Начертить принципиальную конструктивную, кинематическую
· определение производительности машин и мощности на привод или гидравлическую схему машины.
основных рабочих органов и машины в целом; 3. Ответить письменно на один теоретический вопрос.
· определение нагрузок на рабочие органы и их элементы; В контрольной работе необходимо написать номер вопроса, пол-
· основы технической эксплуатации, техники безопасности ный его текст, а затем ответ на него.
и охраны окружающей среды. Выполненные контрольные задания высылаются в университет на
При самостоятельном изучении курса рекомендуется вести конс- рецензирование.
пект, излагая в нем основные сведения по перечисленным вопросам. После получения из университета прорецензированных работ нуж-
При изучении конструкции машины полезно составлять упрощен- но исправить все ошибки, отмеченные рецензентом, а если работа не
ную (принципиальную) схему ее устройства, анализировать и записы- зачтена – исправить ее и отослать в университет на повторное рецензи-
вать выводы зависимостей параметров рабочих процессов и рабочих рование.
органов машин. Требования к оформлению контрольной работы те же, что к офор-
При изучении основ расчета следует вычерчивать необходимые млению пояснительной записки курсового проекта (см. разд. 2.3).
расчетные схемы, а затем приводить основные формулы. Контрольные задания, оформленные небрежно и не отвечающие
Для контроля усвоения материала по каждой теме даются вопросы предъявляемым требованиям, не рассматриваются и не засчитываются.
для самопроверки: разд. 1.3 – вопросы для самостоятельного изучения Допуск к экзамену по курсу «Машины для земляных работ» дается
дисциплины и выполнения контрольных работ, разд. 3 – контрольные при получении зачета по результатам проверки контрольной работы.
вопросы для подготовки к экзамену. Перечень вопросов изложен в разд. 1.3.
4 51.2.2. Методические указания по выполнению ответов Ответ на второй вопрос
на контрольные вопросы Ответ дается на основании самостоятельного изучения конструк-
ции машины, ее кинематической или гидравлической схемы по рекомен-
Ответ на первый вопрос дованным учебникам или руководствам.
При выполнении тягового расчета землеройно-транспортной ма- Номер вопроса берут из прил. 2.
шины следует пользоваться методиками, приведенными в учебниках Например, если зачетная книжка имеет две последние цифры ус-
[1, 2]. ловного шифра 26, то номер вопроса по прил. 2 будет 2.2–5. Первая циф-
Тяговый расчет производят для трех толщин стружек (5, 10 и 15 см) ра 2 – обозначает номер раздела «Одноковшовые экскаваторы», вторая
на трех видах грунта (песке, суглинке и глине). Данные для выполнения цифра 2 – номер темы «Устройство и действие передаточных механиз-
тягового расчета бульдозера или скрепера берут из прил. 1 в соответ- мов», третья цифра 5 – номер вопроса для самопроверки.
ствии с последней цифрой условного шифра. Например, студент, у кото- Начертите принципиальную схему зависимого напорного механизма.
рого условный шифр зачетной книжки имеет последнюю цифру 4, берет Принципиальные конструктивные, кинематические, гидравличес-
данные из 4-го столбца прил. 1. Данные о грунтах и машинах, необходи- кие схемы вычерчивают в полном соответствии с ЕСКД:
мые для выполнения тягового расчета, приведены в приложениях. 1. Основные положения – ГОСТ 2.101–68 … 2.109–73.
Результаты тягового расчета сводят в табл. 1. 2. Обозначения условные графические в схемах – ГОСТ 2.770–68,
Таблица 1 2.780–96, 2.782–96, 2.784–96.
Данные тягового расчета 3. Правила выполнения схем – ГОСТ 2.701–84, 2.702–75, 2.703–68,
2.705–70.
Вид грунта и толщина стружки h, см
Под рисунком дают расшифровку цифровых обозначений, приве-
Сопротивления Песок Суглинок Глина
5 10 15 5 10 15 5 10 15 денных на рисунке или схеме, и краткое описание принципа работы ма-
Сопротивление перемещению шины, механизма привода или системы управления.
машины W1, кН
То же резанию грунта W2, кН Ответ на третий вопрос
« перемещению грунта по Для ответа на этот вопрос следует самостоятельно изучить курс
грунту W3, кН «Машины для земляных работ» по учебникам, рекомендованным в на-
« перемещению грунта стоящем учебном пособии. Номер вопроса принимают по прил. 3.
вверх по отвалу W4, кН
« перемещению грунта Например, зачетная книжка имеет две последние цифры 00. Тогда
вдоль отвала W5, кН* вопрос 2.4–3, согласно предыдущей рекомендации, будет следующим:
Суммарное сопротивление «Выведите формулу для определения мощности привода механизма
åW, кН подъема прямой лопаты».
При необходимости в ответе приводят расчетную схему или схему
*Только для бульдозеров с поворотным отвалом.
рабочего органа с указанием основных параметров.
По данным табл. 1 строят графики зависимости суммарного сопро- Дают вывод основных зависимостей с расшифровкой буквенных
тивления от толщины снимаемой стружки для трех видов грунта. обозначений или приводят основные эмпирические зависимости.
На основании графика по тяговому усилию базовой машины выбирают Контрольные работы оформляют в виде сброшюрованной поясни-
оптимальный режим работы. В конце отчета по работе формулируют тельной записки, выполненной в соответствии с требованиями ЕСКД
выводы по результатам расчета. ГОСТ 2.104–68, с необходимыми схемами, расчетами и обоснованием
принятых решений.
6 71.3. Вопросы для самостоятельного изучения дисциплины же их физико-механические свойства (гранулометрический состав, по-
и выполнения контрольных работ ристость, влажность, плотность, связность, сопротивление сдвигу и внеш-
нему трению, абразивность, липкость, разрыхляемость, несущую спо-
Введение собность).
В этом разделе необходимо рассмотреть следующие основные воп- Изучаются особенности свойств мерзлых грунтов, влияние физи-
росы: ко-механических свойств грунтов на работу машин, грунты как объект
1. Общие сведения о дисциплине «Машины для земляных работ», и материал в мероприятиях по охране природы.
ее задачах и целях в подготовке инженеров специальности 190205.
2. Значение механизации земляных работ. Вопросы для самопроверки:
3. Краткий очерк развития землеройных машин. Краткая класси- 1. Классификация грунтов.
фикация машин. 2. Основные физико-механические свойства грунтов.
4. Основные направления развития землеройных машин. 3. Особенности свойств мерзлых грунтов.
5. Требования, предъявляемые к землеройным машинам. 4. Влияние физико-механических свойств грунтов на работу ма-
При изучении требований к машинам следует обратить внимание шин.
на их транспортабельность, мобильность, проходимость, надежность,
универсальность, простоту управления, техническое обслуживание 1.2. Рабочие органы машин и их взаимодействие с грунтом
и ремонт в эксплуатационных условиях.
В этой теме рассматривают способы разработки грунтов, типы ра-
Вопросы для самопроверки: бочих органов землеройных машин и их взаимодействие с грунтом. Осо-
1. Пути совершенствования и перспективы развития машин для бое внимание необходимо обратить на требования к рабочим органам
земляных работ. (технологическое соответствие, минимальная энергоемкость рабочего
2. Требования, предъявляемые к машинам для земляных работ. процесса, прочность и надежность); уяснить зависимость конструкции
рабочего органа от внешних условий, влияющих на рабочий процесс, а
Контрольные вопросы также понятия «сопротивление резанию» и «сопротивление копанию»;
изучить основные закономерности и особенности этих процессов, спо-
1. Общие сведения о машинах собы активизации разработки грунтов, рациональную конструкцию ре-
жущей части рабочих органов землеройных машин, расчет сил копания
При изучении материала раздела необходимо уяснить значение ме- и резания.
ханизации земляных работ; сведения о земляных работах и сооружени- В заключение следует оценить экономическую эффективность –
ях; состав и особенности процесса выполнения земляных работ; класси- важнейший критерий рациональности рабочего органа землеройной
фикацию машин по принципу действия, назначению, приводу и ходово- машины.
му оборудованию; распределение общего объема земляных работ меж-
ду машинами разных типов. Вопросы для самопроверки:
1. Способы разработки грунтов.
1.1. Грунты как объект воздействия в процессе разработки 2. Типы рабочих органов.
3. Сущность понятия «резание грунта».
В этой теме изучают классификацию грунтов по происхождению, 4. Сущность понятия «копание грунта».
состоянию, механической прочности и сопротивлению резанию, а так- 5. Требования к рабочим органам.
8 96. Расчет сил копания и резания грунта. отличительные особенности и сравнительную характеристику основных
7. Рациональная конструкция режущей части рабочих органов. типов.
8. Оценка экономической эффективности рационального рабочего При изучении различных типов ходового оборудования следует
органа землеройной машины. обратить внимание на область их преимущественного использования,
принципиальное устройство и различия, понять суть особенностей
1.3. Особенности приводов машин для земляных работ взаимодействия ходового оборудования с грунтом; изучить колесные
схемы пневмоколесного хода и их влияние на тяговые качества машин,
Тема предусматривает изучение видов привода и систем управления системы опирания гусеничных машин, статически определимые
машин для земляных работ. Необходимо усвоить требования к приводам и и неопределимые; уяснить суть тягового расчета и выбора силовой
системам управления машин для земляных работ; изучить режимы работы установки для привода хода.
машин, особенности использования основных видов привода (теплового,
электрического и гидравлического) и систем управления (механической, Вопросы для самопроверки:
гидравлической и пневматической), механические характеристики приво- 1. Классификация ходового оборудования.
дов; основные виды трансмиссий, применяемых в этих машинах. 2. Область применения гусеничного ходового оборудования.
3. Область использования пневмоколесного ходового оборудования.
Вопросы для самопроверки: 4. Начертите принципиальные схемы гусеничного ходового обору-
1. Виды приводов, применяемых в машинах для земляных работ. дования.
2. Режимы машин для земляных работ. 5. Типы машин, их основные параметры и принцип выбора.
3. Характеристика теплового привода и особенности его использо- 6. Системы опирания гусеничного ходового оборудования, стати-
вания. чески определимые и неопределимые.
4. Характеристика гидравлического привода и особенности его ис- 7. Сделайте вывод тягового расчета для гусеничного или пневмо-
пользования. колесного ходов.
5. Характеристика электрического привода и особенности его ис-
пользования. 2. Одноковшовые экскаваторы
6. Виды трансмиссий, применяемых в машинах для земляных работ.
7. Начертите схему пневматической системы управления и назови- При рассмотрении этого раздела необходимо изучить классифика-
те область ее применения. цию машин, обратить внимание на особенности рабочего процесса экс-
8. Начертите схему гидравлической системы управления и назови- каваторов, их использование в строительстве, уяснить конструкцию этих
те область ее применения. машин и методику расчета основных механизмов и рабочего оборудования.
9. Начертите схему механической системы управления и назовите Особое внимание следует обратить на гидравлические экскавато-
область ее применения. ры, а также на различные виды сменного рабочего оборудования.
10. Опишите приборы и устройства, обеспечивающие безопасную
работу машин для земляных работ. 2.1. Конструктивные схемы, процессы работ
и условия применения экскаваторов
1.4. Ходовое оборудование
Целью темы является изучение видов, конструкций и области при-
В этой теме изучают назначение и классификацию ходового менения рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов (прямая и
оборудования для земляных работ, основные требования к нему, обратная лопата, драглайн, грейфер и кран), принципиальной конструк-
10 11ции экскаваторов с одномоторным приводом и гидравлических экскава- 2.3. Основные элементы конструкции рабочего оборудования
торов. При рассмотрении рабочего цикла следует уяснить характерные экскаваторов
траектории резания для различных видов рабочего оборудования, зави-
симость скорости и углов резания от траектории ковша. Целью темы является изучение конструкции элементов рабочего
оборудования (стрелы, рукояти, ковша одноковшовых экскаваторов
Вопросы для самопроверки: с канатно-блочным и гидравлическим приводом), их основного назначе-
1. Основные и дополнительные виды рабочего оборудования. ния, разновидностей, особенностей конструкции, а также конструкций
2. Начертите принципиальные конструктивные схемы одноковшо- поворотных платформ, опорно-поворотных устройств, двуногих и пере-
вого экскаватора с канатным приводом и гидроприводом, опишите его дних стоек.
устройство.
3. Начертите принципиальное устройство основных видов рабо- Вопросы для самопроверки:
чего оборудования одноковшовых экскаваторов с одномоторным при- 1. Начертите конструктивную схему стрелы прямой лопаты экска-
водом. ватора и укажите разновидности стрел.
4. Начертите принципиальное устройство основных видов рабоче- 2. Начертите конструктивную схему стрелы обратной лопаты экс-
го оборудования гидравлических экскаваторов. каватора и перечислите разновидности стрел.
5. Начертите схемы запасовки канатов рабочего оборудования (пря- 3. Начертите конструктивную схему рукоятей прямой и обратной
мая и обратная лопата, драглайн, грейфер и кран). лопат и назовите их разновидности.
4. Начертите конструктивную схему стрелы драглайна.
2.2. Устройство и действие передаточных механизмов 5. Начертите конструктивную схему ковша экскаватора и опишите
разновидности ковшей.
Рассматривая эту тему, необходимо уяснить требования к переда- 6. Начертите принципиальные схемы опорно-поворотных уст-
точным механизмам, кинематическим и гидравлическим схемам одно- ройств.
ковшовых экскаваторов; изучить устройство и принцип работы меха-
низмов подъема ковша и напора, стрелоподъемных механизмов, меха- 2.4. Общий расчет
низмов поворота, реверса и хода, основных агрегатов и элементов гид-
ропривода, используемых на одноковшовых экскаваторах. Рассматривая эту тему, необходимо уяснить методики определения
основных параметров одноковшовых экскаваторов и расчета рабочей
Вопросы для самопроверки: нагрузки (касательной и нормальной составляющих сопротивления
1. Принцип устройства и действия кинематической схемы одно- копанию); методики определения подъемного и напорного усилий для
ковшового экскаватора с одномоторным приводом. рабочего оборудования прямая лопата, тягового и подъемного усилий
2. Принцип устройства и действия кинематической схемы одно- рабочего оборудования обратная лопата и драглайн; расчета
ковшового экскаватора с многомоторным приводом. гидравлических экскаваторов, поворотного механизма для различных
3. Принцип устройства и действия гидравлической схемы одноков- видов рабочего оборудования, ходового механизма и определения
шового экскаватора. мощности привода главных механизмов экскаватора. В этом разделе
4. Начертите принципиальную схему независимого напорного ме- должны быть изучены основные положения статического расчета
ханизма. экскаваторов: уравновешивание поворотной платформы, проверка
5. Начертите принципиальную схему зависимого напорного меха- устойчивости экскаваторов при различных видах рабочего оборудования,
низма. расчет и выбор типа опорно-поворотного устройства. В заключение
12 13следует разобрать методики определения нагрузок на элементы рабочего 3.1. Многоковшовые цепные траншеекопатели
оборудования и характерные металлоконструкции экскаваторов.
В этой теме рассматривают назначение, классификацию и требова-
Вопросы для самопроверки: ния к цепным траншейным экскаваторам, их конструкцию и кинемати-
1. Приведите основные зависимости для определения главных па- ческие схемы механизмов.
раметров одноковшовых экскаваторов. При изучении расчетной части следует уяснить расчет производи-
2. Выведите формулы для определения касательной и нормальной тельности, состав и последовательность общего расчета (определение
составляющих сопротивления грунта копанию для ковшей различной рабочих скоростей, основных размеров и массы машины, мощности при-
конструкции. вода машины, а также особенности статического расчета).
3. Выведите формулу для определения мощности привода меха-
низма подъема прямой лопаты. Вопросы для самопроверки:
4. Выведите формулу для определения мощности привода напор- 1. Начертите принципиальную конструктивную схему и опишите
ного усилия прямой лопаты. устройство цепного траншейного экскаватора.
5. Выведите формулу для определения мощности привода меха- 2. Выведите формулу для определения мощности привода экскава-
низма подъема обратной лопаты. тора.
6. Выведите формулу для определения мощности привода тягового 3. Выведите формулу для определения производительности экска-
механизма драглайна. ватора.
7. Выведите зависимость для определения касательной составляю- 4. Выведите формулу для определения рабочих скоростей рабочего
щей сопротивления грунта копанию для гидравлического экскаватора. органа и самой машины.
8. Выведите формулу для определения мощности поворота одно- 5. Приведите зависимость для определения общих размеров и мас-
ковшового экскаватора. сы машины.
9. Выведите зависимость для определения усилия на штоке цилин-
дра поворота рукояти с ковшом гидравлического экскаватора. 3.2. Многоковшовые роторные траншеекопатели
10. Выполните проверку устойчивости экскаватора для различных
видов рабочего оборудования. Целью темы является изучение назначения, классификации, конст-
11. Выберите массу противовеса экскаватора. рукции и кинематических схем многоковшовых траншейных роторных
12. Рассчитайте и выберите опорно-поворотное устройство экска- экскаваторов. Кроме того, необходимо уяснить методики определения
ватора. производительности и мощности привода основных механизмов экска-
13. Определите нагрузки: а) на ковш; б) на рукоять; в) на стрелу ватора, а также общего расчета и особенности статического расчета.
прямой лопаты.
Вопросы для самопроверки:
3. Многоковшовые экскаваторы 1. Начертите принципиальную конструктивную схему и опишите
устройство роторного траншейного экскаватора.
При рассмотрении этого раздела необходимо изучить классифика- 2. Выведите формулу для определения производительности экска-
цию, особенности рабочего процесса и область применения многоков- ватора.
шовых экскаваторов в строительстве; разработать методики определе- 3. Выведите формулу для определения мощности привода экскаватора.
ния основных параметров различных типов многоковшовых экскава- 4. Выведите формулу для определения скоростей рабочего органа
торов. и самой машины.
14 153.3. Роторные экскаваторы Вопросы для самопроверки:
1. Классификация рыхлителей и область их применения.
Рассматривая эту тему, необходимо изучить назначение, классифи- 2. Определите основные параметры рыхлителя.
кацию, конструкцию, кинематические и гидравлические схемы ротор- 3. Выполните тяговый расчет рыхлителя.
ных экскаваторов; уяснить технологические особенности и отличие ра- 4. Определите силы, действующие на элементы рабочего оборудо-
бочего процесса роторных экскаваторов от рабочего процесса цепных вания рыхлителя.
траншейных экскаваторов; разобрать методики расчета производитель- 5. Рассчитайте производительность и выберите оптимальный ре-
ности, мощности привода и общего расчета (определения рабочих ско- жим работы рыхлителя.
ростей, основных размеров и массы машины, а также особенности ста-
тического расчета). 4.2. Кусторезы и корчеватели
Вопросы для самопроверки: При изучении темы следует рассмотреть особенности рабочего
1. Начертите принципиальную конструктивную схему и опишите процесса, классификацию и конструкцию кусторезов и корчевателей,
устройство роторного экскаватора. порядок определения основных нагрузок и сопротивлений, возникаю-
2. Выведите формулу для расчета производительности экскаватора. щих при работе; научиться определять силы, действующие на элементы
3. Выведите формулу для определения мощности привода ротор- рабочего оборудования, выполнять тяговый расчет, расчет основных эле-
ного экскаватора. ментов рабочего оборудования, а также определять производительность
4. Приведите формулы для определения скоростей рабочего орга- и осуществлять выбор оптимальных режимов работы.
на, основных размеров и массы машины.
Вопросы для самопроверки:
4. Машины для подготовительных работ 1. Классификация кусторезов и корчевателей.
2. Начертите принципиальные схемы рабочих органов кустореза
При изучении этого раздела следует рассмотреть классификации и корчевателя, укажите принципиальное отличие корчевателя от рых-
рыхлителей, корчевателей, каналокопателей, кусторезов и кабелеуклад- лителя.
чиков, их конструкции, особенности рабочего процесса и основные рас- 3. Определите основные параметры кустореза и корчевателя.
четы. 4. Выполните тяговый расчет кустореза и корчевателя.
5. Определите силы, действующие на элементы рабочего оборудо-
4.1. Рыхлители вания кустореза и корчевателя.
6. Рассчитайте производительность кустореза и корчевателя.
При рассмотрении темы следует изучить особенности рабочего
процесса, классификацию и конструкцию рыхлителей, порядок опреде- 4.3. Каналокопатели и кабелеукладчики
ления основных параметров и сопротивлений, возникающих при рабо-
те. Необходимо научиться определять силы, действующие на элементы Рассматривая эту тему, следует изучить классификацию каналоко-
рабочего оборудования рыхлителя; выполнять тяговый расчет, расчет пателей и кабелеукладчиков, особенности их рабочего процесса и прин-
основных элементов рабочего оборудования для различных расчетных ципиальные конструктивные схемы; уяснить особенности тягового рас-
положений; определять производительность и производить выбор опти- чета, определения нагрузок на элементы рабочих органов и производи-
мальных режимов работы. тельности.
16 17Вопросы для самопроверки: 3. Начертите гидравлическую схему бульдозера.
1. Классификация каналокопателей и кабелеукладчиков. 4. Приведите формулы для определения основных параметров от-
2. Начертите принципиальную схему рабочего органа каналокопа- вала бульдозера.
теля и кабелеукладчика. 5. Выполните тяговый расчет бульдозера.
3. Особенности тягового расчета каналокопателя и кабелеукладчика. 6. Определите нагрузки на элементы рабочего оборудования и сис-
4. Определите силы, действующие на элементы рабочего оборудо- темы управления для различных расчетных положений.
вания каналокопателя и кабелеукладчика. 7. Рассчитайте производительность бульдозера и выберите опти-
5. Приведите расчет производительности каналокопателя и кабеле- мальный режим его работы.
укладчика.
5.2. Скреперы
5. Землеройно-транспортные машины
В этой теме необходимо изучить классификацию, особенности ра-
бочего процесса и устройство прицепных, полуприцепных и самоход-
При рассмотрении этого раздела необходимо изучить назначение
ных скреперов с канатно-блочным и гидравлическим управлением; рас-
и классификацию землеройно-транспортных машин, особое внимание
смотреть порядок определения основных параметров ковшей скреперов,
следует обратить на особенности рабочего процесса этой группы машин
сопротивлений, возникающих при копании грунта; тяговый расчет, ди-
и их использование на различных видах строительства.
намику копания грунта скрепером и оценку тяговых качеств скреперов;
Следует научиться определять и анализировать режим работы, силы
определить нагрузки на элементы рабочего оборудования и системы уп-
сопротивления, тяговый и мощностной балансы землеройно-транспорт-
равления. В заключение следует научиться определять производитель-
ных машин, а также строить тяговые, скоростные и динамические ха-
ность скрепера и выбирать оптимальный режим его работы.
рактеристики и с их помощью производить выбор и оценку силовых ус-
тановок, трансмиссий и движителей.
Вопросы для самопроверки:
1. Область применения скреперов и их классификация.
5.1. Бульдозеры
2. Начертите принципиальную конструктивную схему прицепного
скрепера с канатно-блочным управлением.
В этой теме необходимо изучить классификацию, особенности ра-
3. Начертите принципиальную конструктивную схему полуприцеп-
бочего процесса и устройство бульдозеров с канатно-блочным и гидрав-
ного скрепера с гидравлическим управлением.
лическим управлением на базе гусеничных и пневмоколесных тягачей;
4. Начертите гидравлическую схему скрепера.
порядок определения сопротивлений, возникающих при работе, выбор
5. Приведите эмпирические формулы для определения основных
основных параметров рабочего оборудования, тяговый расчет; уяснить
параметров ковша скрепера.
динамику копания грунта и оценку тяговых качеств бульдозеров, опре-
6. Произведите тяговый расчет скрепера.
делить нагрузки на элементы рабочего оборудования, принципы проек-
7. Определите нагрузки на элементы рабочего оборудования и сис-
тирования рабочего оборудования и системы управления отвалом.
темы управления прицепного и полуприцепного скреперов.
В заключение следует научиться определять производительность
8. Рассчитайте производительность скрепера и выберите оптималь-
и выбирать оптимальные режимы работы бульдозеров.
ный режим его работы.
Вопросы для самопроверки: 5.3. Автогрейдеры
1. Область применения бульдозеров и их классификация.
2. Начертите принципиальные конструкторские схемы бульдозеров Рассматривая эту тему, необходимо изучить классификацию, осо-
с гидравлическим и канатно-блочным управлением. бенности рабочего процесса и устройство автогрейдеров с редукторно-
18 19механическим и гидравлическим управлением; научиться определять 3. Произведите тяговый расчет грейдера-элеватора.
основные параметры машины и рабочего оборудования; выполнять тя- 4. Определите нагрузки, действующие на элементы рабочего обо-
говый расчет автогрейдеров с механической и гидромеханической рудования и системы управления.
трансмиссией, оптимальную развеску по мостам; рассчитывать нагруз- 5. Рассчитайте производительность грейдера-элеватора и выбери-
ки на элементы рабочего оборудования, основной и тяговой рам, а также те оптимальный режим его работы.
производить оценку тяговых качеств автогрейдеров, расчет трансмис-
сии, ведущих мостов, ходового оборудования и элементов рабочего обо- 6. Машины и оборудование для уплотнения грунтов
рудования. Кроме того, необходимо уметь определять производитель- и специальных земляных работ
ность автогрейдеров и выбирать оптимальные режимы их работы.
В этом разделе необходимо изучить классификацию, особенности
Вопросы для самопроверки: рабочего процесса, конструкцию машин для уплотнения, буровых ма-
1. Область применения автогрейдеров и их классификация. шин, одноковшовых строительных погрузчиков, машин для разработки
2. Начертите принципиальную конструктивную схему автогрейде- мерзлых грунтов и особенности расчета основных показателей.
ра с гидравлическим управлением и опишите его устройство.
3. Начертите гидравлическую схему автогрейдера и опишите его 6.1. Машины и оборудование для уплотнения грунтов
устройство.
4. Произведите тяговый расчет автогрейдера. Рассматривая эту тему, следует изучить основные положения теории
5. Определите нагрузки, действующие на элементы рабочего обо- уплотнения грунтов, классификацию, особенности рабочего процесса уп-
рудования и системы управления. лотняющих машин статического, трамбующего и вибрационного действия.
6. Рассчитайте производительность автогрейдера и выберите опти- При изучении машин статического действия следует установить
мальный режим его работы. рациональную область применения кулачковых, решетчатых и пневмо-
колесных катков; разобрать их конструкцию и рассмотреть методики
5.4. Грейдеры-элеваторы определения основных параметров, тягового расчета, вычисления про-
изводительности и общего расчета катков.
При рассмотрении этой темы необходимо изучить классификацию, Рассматривая трамбующие машины, следует изучить их конструк-
особенности рабочего процесса и устройство грейдеров-элеваторов цию и методику определения основных параметров.
с редукторно-механическим и гидравлическим приводом; уяснить поря- При изучении вибрационных машин необходимо рассмотреть су-
док определения основных параметров машины и рабочих органов, со- ществующие конструктивные схемы и уяснить порядок основных рас-
противлений, возникающих при копании грунта; порядок выполнения четов машин.
тягового расчета, определения нагрузок на элементы рабочего оборудо- В заключение следует обратить внимание на перспективы разви-
вания и машины в целом; научиться определять производительность тия уплотняющих машин, методику технико-экономического выбора
грейдеров-элеваторов и выбирать оптимальные режимы работы. и анализа машин для уплотнения грунтов различных типов и объемов.
Вопросы для самопроверки:
Вопросы для самопроверки: 1. Назовите области применения машин для уплотнения грунтов
1. Область применения грейдеров-элеваторов и их классификация. статического, трамбующего и вибрационного действия.
2. Начертите принципиальную конструктивную схему грейдера- 2. Объясните физическую сущность понятий «степень уплотнения»,
элеватора и опишите его устройство. «оптимальная влажность грунта», «обратимые и необратимые реакции
20 21грунта», «контактные напряжения на поверхности грунта», «предел проч- мы одноковшовых фронтальных и полуповоротных погрузчиков; на-
ности грунта». учиться определять нагрузки, действующие на элементы рабочего обо-
3. Приведите эмпирические зависимости для определения основ- рудования, выполнять тяговый расчет, рассчитывать производительность
ных параметров кулачковых, решетчатых и пневмоколесных катков. и выбирать оптимальные режимы работы.
4. Произведите тяговый расчет катка статического действия.
5. Приведите эмпирические зависимости для определения основ- Вопросы для самопроверки:
ных параметров трамбующих и вибрационных машин. 1. Классификация погрузчиков и область их применения.
6. Рассчтайте производительность машин статического, трамбую- 2. Начертите принципиальную конструктивную схему одноковшо-
щего и вибрационного действия. вого фронтального погрузчика и опишите его устройство.
3. Начертите принципиальную конструктивную схему одноковшо-
6.2. Буровые машины вого полуповоротного погрузчика и опишите его устройство.
4. Определите нагрузки, действующие на элементы рабочего обо-
Рассматривая эту тему, необходимо изучить сущность различных рудования погрузчика.
способов бурения: ударного, вращательного, ударно-вращательного, тер- 5. Произведите тяговый расчет погрузчика.
модинамического, гидравлического и электрофизических (ультразвуко- 6. Рассчитайте производительность погрузчика.
вого, электроимпульсного, высокочастотного); особенности взаимодей-
ствия рабочих органов различных буровых машин с грунтом и скальны- 6.4. Машины для разработки мерзлых грунтов
ми породами. Кроме того, следует изучить конструкцию различных бу-
ровых машин и установок, принцип их работы, порядок определения Цель темы – изучение классификации машин для разработки мерз-
основных параметров, производительности и общий расчет. лых грунтов, особенностей рабочего процесса, конструктивных схем
клин-молотов, баровых и дискофрезерных машин, специальных много-
Вопросы для самопроверки: ковшовых экскаваторов, навесного рабочего оборудования активного
1. Классификация буровых машин и область их применения. действия и области применения различных машин и рабочих органов.
2. Сущность ударного, вращательного, ударно-вращательного, термо- Кроме того, следует уяснить методики определения нагрузок на рабочие
динамического, гидравлического и электрофизических способов бурения. органы, расчета производительности машин и определения мощности
3. Начертите принципиальную схему станка ударно-канатного бу- привода, а также изучить стандарты и технические требования на маши-
рения и опишите его устройство. ны для районов с холодным климатом.
4. Начертите принципиальную схему станка вращательного буре-
ния и опишите его устройство. Вопросы для самопроверки:
5. Начертите принципиальную схему установки термодинамичес- 1. Классификация машин для разработки мерзлых грунтов.
кого бурения и опишите ее устройство. 2. Начертите принципиальную конструктивную схему клин-молота.
6. Выполните расчет мощности станка ударно-канатного и враща- 3. Начертите принципиальную конструктивную схему баровой ма-
тельного бурения. шины и опишите ее устройство.
7. Рассчитайте производительность станка ударно-канатного и вра- 4. Начертите принципиальную конструктивную схему дискофре-
щательного бурения. зерной машины и опишите ее устройство.
6.3. Одноковшовые погрузчики для грунта 5. Начертите принципиальную схему ковша экскаватора активного
действия.
По этой теме следует изучить классификацию, особенности рабо- 6. Определите мощность привода одной из машин для разработки
чего процесса, конструктивные, кинематические и гидравлические схе- мерзлых грунтов.
22 237. Определите производительность любой машины для разработки Vгр yn
мерзлых грунтов. П= ,
kp
7. Машины и оборудование для гидромеханизации
земляных работ где Vгр – объем призмы грунта впереди отвала, м; y – коэффициент,
учитывающий потери грунта, принимается равным 1- 0,005 L
Целью темы является изучение гидромеханизации земляных работ, (L – дальность перемещения грунта, м); n – число циклов за 1 ч работы;
ее эффективности и области рационального применения в строитель- k р – коэффициент разрыхления грунта, т. е. отношение объема рыхлого о
стве, общих схем гидромониторной и земснарядной разработки грунта. грунта к объему того же грунта в плотном теле (1,12 – для песчаных;
При рассмотрении темы необходимо изучить классификацию ма- 1,22 – для суглинистых; 1,3 – для глинистых грунтов).
шин и оборудования для гидромеханизации, конструкции гидромонито- Объем призмы грунта впереди отвала определяют по формуле
ров, землесосов, земснарядов, пульповодов; уяснить методики опреде-
ления основных показателей машин и оборудования для гидромехани-
Н 2В
зации, их производительности и мощности привода, а также расчета ос- Vгр = ,
новных элементов. 2tgl
где B, H – длина и высота отвала соответственно, м; l – угол естественного
Вопросы для самопроверки:
откоса грунта в движении, град.
1. Классификация машин и оборудования для гидромеханизации
земляных работ.
Число циклов за 1 ч работы
2. Начертите принципиальные конструктивные схемы:
а) гидромонитора;
б) землесоса; n = 3600 / tц ,
в) земснаряда. где tц = t1 + t 2 + t3 + t 4 – продолжительность цикла, с.
3. Приведите методику определения основных показателей:
а) гидромонитора; t1 = l1 / v1 , где t1 – время резания грунта, с; l1 – длина пути резания
б) землесоса; (обычно 6...15 м); v1 – скорость движения трактора при резании грунта, м/с.
в) земснаряда; t 2 = l2 / v2 , где t 2 – время перемещения грунта, с; l2 – путь переме-
г) пульповода. щения грунта, м; v2 – скорость движения трактора при перемещении
4. Определите производительность и мощность привода: грунта, м/с.
а) гидромонитора; t3 = (l1 + l2 ) / v3 , где t3 – время обратного хода трактора, с; v3 – ско-
о-
б) землесоса; рость движения трактора при обратном его ходе, м/с.
в) земснаряда. t4 – дополнительное время, с (в него входят время на переключе-
ние скоростей до 5 с, на подъем и опускание отвала до 4 с, на разворот
1.4. Примеры расчетов трактора до 10 с, на распределение грунта и др.).
Бульдозеры и рыхлители Скорость движения трактора (табл. 2) зависит от сопротивлений,
возникающих при работе бульдозера.
Техническая производительность бульдозера (м3/ч) при разработке
и перемещении грунта
24 25Таблица 2 Усилие, которое необходимо преодолеть трактору при работе с буль-
Основные параметры гусеничных тракторов дозером,
W = å Wi = W1 + W2 + W3 + W4 ,
Показатель ДТ-75 Т-75 Т-4А Т-100М Т-130
Марка двигателя СМД-14 Д-75 Ф-01М Д-10 Д-160 где W1 – сопротивление грунта резанию, Н; W2 – сопротивление трению
Мощность двига-
55 55 100 74 118 грунта по отвалу, Н; W3 – сопротивление волочению призмы грунтаа
теля, кВт
Тяговый класс 3 3 4 10 10 впереди отвала, Н; W4 – сопротивление движению бульдозера с
Скорость движе- трактором, Н.
ния, км/ч:
вперед 5; 5,58; 2,14...10,6 3,47; 4,03; 2,36; 3,78; 3,7; 4,4; W1 = k0 Вh sin j ,
6,21; 6,9; 4,66; 5,2; 4,51; 6,45; 5,13; 6,1;
7,67 6,35; 7,37; 10,15 7,44; 8,87; где k0 – коэффициент удельного сопротивления грунта резанию для
8,53; 9,52 10,27; 12,2 бульдозеров; В – длина отвала, м; h – толщина срезаемого слоя, м; j –
назад 3,42...4,28 1,76...5,86 4,69; 5,47; 2,79; 4,46; 3,56; 4,96; угол поворота отвала в плане относительно оси трактора, град.
6,34; 7,04 5,34; 7,61 7,14; 9,9
Габариты, мм: W2 = m1Gгр cos 2 a ,
длина 3075 3600 4475 4313 4390
ширина 1740 1840 1952 2460 2475 где a – угол резания, град (a = 50...55°); m1 – коэффициент трения грунта
высота 2273 2300 2568 3059 3080 по стали.
Масса трактора, т 5,26 5,9 8 12,1 14
Вес перемещаемого грунта, Н
Марка двигателя Д-180 В-30В ДВ-220 8ДВТ-330 12ДВТ-500 rg
Gгр = Vгр
Мощность двига-
130 220 160 240 370 kp ,
теля, кВт
Тяговый класс 15 25 15 25 35
где r – плотность грунта, град; g – ускорение свободного падения, м/с2.
Скорость движе- W3 = Gгр (m 2 ± i ) ,
ния, км/ч:
вперед 2,86; 5,06; Рабочая 0...17,6 0...16,4 0...16,2 где m2 – коэффициент трения грунта по грунту; i – уклон пути.
6,9; 9,46; 2,3...15;
13,09 Транспорт- W4 = G ( f ± i) ,
ная 3,5...24,5 где G – вес бульдозера с трактором, Н; f – коэффициент сопротивления
назад 3,21...8,19 то же 0...14,6 0...13,7 0...13,5 перемещению бульдозера.
Габариты, мм:
длина 5800 6236 5180 5515 7870 Машина находится в движении без пробуксовывания при условии,
ширина 2740 3160 2795 2950 3150 что сцепная сила тяги больше окружного усилия на ободе ведущего колеса
высота 2800 3180 3020 3130 3385 (звездочки) и общего сопротивления передвижению:
Масса трактора, т 14,35 25 17 25 35
Tсц = Gсц jсц > Pокр > W ,
26 27где Gсц – сцепной вес, Н; jсц – коэффициент сцепления с поверхностью П = 1000 v hp bp z k1 k 2 /(k3 k 4 ) ,
пути (табл. 3); Рокр – усилие на ободе ведущих колес (звездочек), Н.
где v – скорость движения рыхлителя, км/ч; hр – глубина рыхления, м;
bр – ширина полосы рыхления одним зубом, м, равная (2...4) hр , (большие
Сцепной вес определяют как сумму давлений на ведущие колеса значения соответствуют слоистым материалам с горизонтальным
или гусеницы. Сцепной вес бульдозера – общий вес бульдозера; сцеп- расположением слоев); z – число зубьев; k1 – коэффициент, учитывающий
ной вес машины со всеми ведущими колесами – общий вес машины. снижение рабочей скорости ( k1 = 0,7...0,8 ); k2 – коэффициент,,
учитывающий уменьшение толщины разрыхляемого слоя грунта
Таблица 3
Коэффициент сцепления jсц с поверхностью пути
( k 2 = 0,6...0,8 , причем меньшие значения соответствуют грунтам,
образующим крупный скол, глыбы); k3 – число проходов по одному резу;
Железно- Пневмо- Гусеничный ход k4 – число слоев рыхления.
Характеристика пути дорожный колесный
без шпор со шпорами
ход ход
Рельсы: Пример 1. Определить производительность бульдозера при
сухие 0,15…0,2 – – – разработке грунта. Исходные данные: трактор Т-130, длина отвала
влажные 0,1…0,12 – – – В = 3,2 м, высота отвала Н = 1,3 м. Масса трактора с навесным
Грунтовая дорога: оборудованием m = 17280 кг. Разрабатываемый грунт – плотный суглинок
сухая – 0,6 0,9 1 r = 1700 кг/м3. Место работы – горизонтальная площадка. Отвал
мокрая – 0,3 0,8 0,9
Шоссейная мостовая:
перпендикулярен оси трактора j = 90°.
сухая – 0,6 0,4 – Решение. Тяговое усилие, развиваемое трактором при N дв = 118 кВт
мокрая – 0,4 0,3 – (160 л. с.), hм = 0,8 (механический КПД трансмиссии) и скорости дви-
Дорога: жения v = 3,7 км/ч = 1,03 м/с,
сухая – 0,6 0,4 0,7
обледеневшая – 0,18 0,3 0,6
замерзшая – 0,21 0,4 0,8 N дв hм 118 × 0,8
растаявшая – 0,15 0,2 0,4
TN = = = 91,6 кН .
n 1,03
Техническая производительность бульдозеров при планировочных Сила тяги по сцеплению T сц = Gсцjсц . При движении бульдозера
работах, м2/ч по плотному грунту коэффициент сцепления движителей с грунтом
jсц = 0,8 .
1000 Tсц = Gсц jсц = 17280 × 9,81 × 0,8 = 135,6 кН .
П= nbk1¢ sin j ,
k 2¢ Условие движения без буксования T сц > TN > W .
где v – скорость движения бульдозера, км/ч; b – длина отвала, м; j – угол Объем призмы и вес грунта впереди отвала (данные по грунтам
приведены в прил. 13)
поворота отвала в плане относительно оси трактора, град; k1¢ –
коэффициент, учитывающий перекрытие следов (0,8...0,85); k2¢ – число Н 2 В 1,32 × 3,2
Vгр = = = 3,86 м3 ,
слоев планирования. 2tgl 2 × tg35°
Производительность рыхлителей по объему грунта, подготавлива- rg 1800 × 9,81
Gгр = Vгр = 3,86 × = 49,5 кН .
емого для транспортирования, м3/ч kp 1,3
28 29Сопротивление от трения грунта по отвалу Продолжительность элементов цикла
W2 = m1Gгр cos 2 a = 0,4 × 49,5 × cos 2 55° = 6,5 кН . ti = li / vi ,
Сопротивление волочению призмы грунта впереди отвала на где li – длина участка, м; vi – скорость движения машины, м/с.
горизонтальной площадке 3,6 × 14
Продолжительность набора грунта t1 = = 13,6 с , транспорти-
W3 = Gгр (m 2 ± i ) = 49,5 × (0,6 + 0) = 29,7 кН. 3,7
Сопротивление движению бульдозера 3,6 × 40
рования грунта t 2 = = 32,8 c, движения задним ходом
м
W4 = G ( f ± i ) = 17280 × 9,81 × (0,12 ± 0) = 20300 Н = 20,3 кН. 4,4
Свободная сила тяги (запас тягового усилия) по сцепному весу 3,6 × 52,7
t3 = = 38,2 c, дополнительное время на переключение скорос-
4,96
Т1 = Т сц - (W2 + W3 + W4 ) = 135,6 - (6,5 + 29,7 + 20,3) = 79 кН ;
тей, разгрузку и распределение грунта t 4 = 30 c.
по мощности Продолжительность цикла tц = å ti = 13,6 + 38,2 + 30 = 81,8 с.
Т 2 = Т N - (W2 + W3 + W4 ) = 91,6 - (6,5 + 29,7 + 20,3) = 20 кН . 3600 3600
Число циклов за один час работы n = = = 44 .
Для дальнейших расчетов следует принимать меньшие значения tц 81,8
(20 кH). Расчетная глубина резания (толщина стружки грунта) из фор-
Коэффициент, учитывающий потери грунта,
мулы для W1 (разрабатываемый грунт – глина, k0 = 180 кПа ) в конце на-
бора грунта y = 1 - 0,005L = 1 - 0,005 × 40 = 0,8.
hmin = T2 /( Bk0 sin j) = 20 /(3,2 × 180 × sin 90°) = 0,03 м. Техническая производительность бульдозера
В начале копания, когда все тяговое усилие расходуется только на Vгр yn 3,86 × 0,8 × 44
П= = = 104,5 м 3 /ч.
резание грунта и перемещение бульдозера, отвал бульдозера может быть kp 1,3
опущен на глубину
Пример 2. Определить сменную производительность бульдозера-
hmax = T1 /( Bk0 sin j) = 79 /(3,2 × 180 × sin 90°) = 0,14 м. рыхлителя на рыхлении и перемещении грунта. Разрабатываемый грунт –
Средняя толщина срезаемого слоя глинистые сланцы. Базовая машина – трактор Т-100М. Число проходов по
0,03 + 0,14 одному резу k3 = 1 . Глубина рыхления hp = 330 мм . Толщина
hср » 0,085 м.
2 разрабатываемого слоя h = 1м . Количество зубьев z = 3. Дальность
Длина участка набора грунта транспортирования грунта бульдозером L = 20 м. Длина пути набора грунтаа
бульдозером l1 = 12 м . Размеры отвала В = 3,97 м, Н = 1 м.
Vгр 3,86
l1 = = = 14 м. Решение. Скорость трактора v = 2,36 км/ч. Ширина полосы
hср В 0,085 × 3,2
рыхления bр » (2...4)hр , для сланцев bр = 4 × 0,3 = 1,2 м. Количество слоев
ев
Выбираем скорости движения на участках набора грунта v1 = 3,7 км/ч,
рыхления k 4 = h / hp = 1 / 0,33 » 3.
транспортирования v2 = 4,4 км/ч, движения задним ходом v3 = 4,96 км/ч .
30 31Техническая производительность рыхления Время, необходимое для рыхления данного объема грунта рыхли-
телем,
1000 × 2,36 × 0,3 × 1,2 × 3 × 0,8 × 0,6 t р = П эб / П эр = 56 / 30,9 = 1,8 ч.
П р = 1000nhрbp zk1k 2 /(k3k 4 ) = = 38,6 м 3 /ч.
1× 3 За смену бульдозер-рыхлитель выполнит следующий объем работ:
Эксплуатационная производительность рыхления при коэффици-
енте использования машины в течение смены kв = 0,8 П см = 56 × 8,2 /(1,8 + 1) = 164 м 3 /с.
П эр = П р kв = 38,6 × 0,8 = 30,9 м3/с. Скреперы
Время набора грунта бульдозером при скорости n1 = 2,36 км/ч =
Скреперы – самоходные или прицепляемые к гусеничным тракто-
= 0,66 м/с рам (колесным тягачам) землеройно-транспортные машины, предназна-
ченные для послойной срезки, транспортирования и выгрузки грунта.
12
t1 = l1 / n1 = = 18,2 с. Они могут выполнять весь комплекс земляных работ: резание грунта,
0,66 перемещение его к месту укладки, разравнивание и частичное уплотне-
Время перемещения грунта на второй скорости трактора ние. Рабочий орган скрепера – ковш на пневматических колесах, снаб-
женный механизмами опускания, подъема и разгрузки, приводимыми
20 × 3,6 в действие гидроприводом. На передней кромке днища ковша на всю его
t 2 = L / v2 = = 19 с.
3,78 ширину помещен нож для срезания слоя грунта.
Рабочий процесс – резание и набор грунта, транспортирование
Время возвращения бульдозера задним ходом
к месту укладки, выгрузка и возвращение к месту набора – представляет
3,6(12 + 20) собой ряд последовательно повторяющихся операций. Ковш опускается
t3 = 3,6(l1 + L) / v3 = = 33,7 с. на грунт, врезается в него под действием силы трактора (тягача) или соб-
3,42
ственного двигателя и снимает слой грунта. Наполненный ковш подни-
Дополнительные затраты времени t 4 = 30 с . мается на ходу в транспортное положение и перемещается к месту выг-
Продолжительность цикла tц = 18,2 + 19 + 33,7 + 30 = 100,9 с. рузки, которая также осуществляется на ходу путем выталкивания грун-
Число циклов за один час работы та подвижной задней стенкой ковша, а в некоторых моделях – опроки-
дыванием ковша.
3600 3600
n= = = 35,7. Техническую производительность скреперов (м3/ч) определяют по
tц 100,9 формуле
Коэффициент, учитывающий потери грунта при транспортирова- 1
нии, П = nqkн ,
kр
y = 1 - 0,005L = 1 - 0,005 × 20 = 0,9. где n – число циклов за 1 ч работы; q – геометрическая вместимость
Производительность бульдозера ковша скрепера, м3; kн – коэффициент наполнения ковша грунтом м
k
(0,8 ...1,2); р – коэффициент разрыхления грунта (1,1...1,3).
kв 12 × 3,97 0,8
П эб = Vгр yn = × 0,98 × 35,7 × = 56 м 3/ч . Количество циклов
kр 2 × tg35° 1,3
n = 3600 / tц ,
32 33где tц – продолжительность цикла, с. W2 = y (m 2 ± i ) BH 2rg / k p ;
tц = t1 + t 2 + t3 + t 4 + t5 , W3 = BHhrg / k p ;
где t1 , t 2 , t3 , t 4 – соответственно время набора грунта, груженого хода,
W4 = xBH 2rg / k p ;
загрузки, холостого хода, с; t5 – продолжительность поворота,
переключения передач скоростей и другие затраты времени, с. W5 = (Gс + Gгр )( f ± i ),
где k0 – удельное сопротивление грунта резанию (принимать значения
Продолжительность каждого элемента цикла, с
k0 больше 0,1...0,12 МПа не рекомендуется, более плотные грунты
ti = li / vi , следует предварительно рыхлить); H – высота ковша, м (табл. 4);
где li – длина соответствующего участка, м; vi – скорость движения y – отношение высоты призмы волочения к высоте грунта в ковше
(0,5...0,7, большие значения для – сыпучих грунтов); x – коэффициент,,
скрепера на этом участке, м/с.
учитывающий влияние вида грунта (0,24...0,31 – глина; 0,37...0,44 –
Длина участка набора грунта, м
суглинок; 0,46...0,5 – песок); r – плотность грунта, кг/м3; g – ускорение
l1 = qkн /(k р Вh), свободного падения, м/с2; m2 – коэффициент трения грунта по грунту
где В – ширина срезаемой полосы, м; h – толщина срезаемого слоя грунта (прил. 13); Gc – вес скрепера, H; Gгр – вес грунта в ковше, H; f – удельноее
(0,04...0,2), м. сопротивление колес скрепера качению (0,15...0,2 – для плотных грунтов,
0,25...0,3 – для сыпучих песков); i – уклон местности.
Скрепер набирает грунт на участках длиной 12...30 м. Разгружают- Таблица 4
ся скреперы на участках длиной 5...15 м. Скорость движения скрепера Зависимость высоты грунта в ковше скрепера от объема ковша
зависит от сопротивления грунтов и мощности трактора.
Объем ковша, м3 3 6 10 15
Наибольшее усилие, требуемое для перемещения скрепера, возни-
Высота ковша, м 1...1,13 1,25...1,5 1,8...2 2,4
кает во время набора грунта. Это усилие определяют по формуле
W = W1 + W2 + W3 + W4 + W5 , Вес грунта в ковше
Gгр = qkнrg / k p .
где W1 – сопротивление грунта резанию, H; W2 – сопротивление
движению призмы волочения впереди скрепера, H; W3 – сопротивление Пример 3. Определить производительность прицепного скрепера с
от веса срезаемого слоя, движущегося в ковше, H; W4 – сопротивление тягачом – трактором Т-130. Геометрический объем ковша q = 7 м 3 ,
от внутреннего трения грунта в ковше, H; W5 – сопротивление движению
вместимость ковша с «шапкой» V = 9 м 3 . Дальность транспортирования
скрепера, H.
L = 400 м . Ширина ковша B = 2,65 м , грунт разрабатывается под уклон
3
Сопротивления определяются по формулам: i = 0,03 . Разрабатываемый грунт – легкий суглинок, r = 1400 кг/м ,
W1 = ВНk0 ; k0 = 0,06 МПа . Масса скрепера mс = 7000 кг . Масса трактора
mт = 14000 кг .
34 35Решение. Сила тяги по сцеплению при движении по грунту Уточнение скоростей движения скрепера на отдельных участках,
Т сц = Gсц f сц = mт g f сц = 14000 × 9,81 × 0,8 = 110 кН. км/ч: набор грунта v1 = 3,7; груженый ход v2 = 7,44 ; разгрузка ковша
v3 = 4,4 ; холостой ход v4 = 8,87 .
Сопротивление грунта резанию при толщине срезаемого слоя 0,1 м В начале набора грунта толщина срезаемого слоя может достигать
300 мм, что позволяет принять среднее значение толщины срезаемого
W1 = 2,65 × 0,1 × 0,06 × 106 = 15800 Н = 15,8 кН .
слоя h = 200 мм. Толщина слоя грунта при разгрузке hp = 0,25 м.
Сопротивление движению призмы волочения
Длина участка набора грунта
W2 = 0,5(0,65 - 0,03) × 2,65 × 1,4 2 × 1400 × 9,81 / 1,2 = 18,4 кН. qkн 7 × 1,28
l1 = = = 15 м.
Сопротивление передвижению слоя грунта в ковше k p Bh 1,2 × 2,56 × 0,2
W3 = 2,65 × 1,4 × 0,1 × 1400 × 9,81 / 1,2 = 4,3 кН. Длина участка разгрузки ковша
Сопротивление от внутреннего трения грунта в ковше qkн 7 × 1,28
l2 = = = 14,4 м.
2
W4 = 2,65 × 1,4 × 0,38 × 1400 × 9,81 / 1,2 = 22,7 кН. Bhp 2,56 × 0,25
Вес скрепера Gc = mс g = 7000 × 9,81 = 69000 Н = 69 кН . Время набора грунта
Вес грунта в ковше скрепера 15 × 3,6
t1 = = 15 с.
Gгр = 9 × 1400 × 9,81 / 1,2 = 85,8 кН. 3,7
Сопротивление движению скрепера Время груженого хода
W5 = (69 + 85,8)(0,1 - 0,03) = 10,6 кН. 400 × 3,6
t2 = = 193 с.
Суммарное сопротивление при наборе грунта 7,44
W = å Wi = 15,8 + 18,4 + 4,3 + 22,7 + 10,6 = 71,8 кН. Время разгрузки ковша
Тяговое усилие трактора при скорости v = 3,7 км/ч = 1,05 м/с 14,4 × 3,6
t3 = = 12 c.
4,4
N дв hм 118 × 0,82
TN = = = 91,2 кН. Время холостого хода
v 1,05
(15 + 400 + 12) × 3,6
Условие движения без буксования тягача t3 = = 174 с.
8,87
Tсц = 110 кН > TN = 91,2 кН > W = 71,8 кН.
Дополнительное время, затрачиваемое на развороты и переключе-
ние скоростей, t5 = 60 с .
При невыполнении требований условия движения необходимо из- Продолжительность цикла
менить толщину срезаемого слоя грунта и скорость движения или при-
менять толкач при наборе грунта. tц = å ti = 15 + 193 + 12 + 174 + 60 = 454 c.
36 37Число циклов за 1 ч работы Ориентировочные значения продолжительности цикла одноковшо-
вого экскаватора показаны в табл. 5.
3600 3600
n= = = 8.
tц 454 Таблица 5
Ориентировочная продолжительность цикла работы одноковшового
Производительность скрепера экскаватора, с
1 1 В отвал В транспорт
П = qnkн = 7 × 8 × 1,28 = 60 м 3 /ч . Вместимость ковша
Прямая Прямая
kр 1,2 экскаватора, м3 Драглайн Драглайн
лопата лопата
0,15 13,6...15 17...18 14...16 18...20
0,3 11...15 15...18 11,5...16 17...21
Одноковшовые экскаваторы
0,65 12...15 14...21 12,5...18 26...25
1 20...22 23...25 21...23 24...26
Производительность экскаватора зависит от конструктивных ка- 1,25 14...20 17...27 15...21 18...28
честв машины, уровня организации производства земляных работ, со- 2 22...24 25...27 24...26 27...29
стояния и качества грунта и забоя, квалификации машиниста, качества 2,5 22...23 32...34 23...25 34...36
системы управления экскаватора и др.
Примеры некоторых расчетов одноковшового экскаватора приве-
Техническая производительность экскаватора – это максимально
дены в разделе по курсовому проектированию.
возможная производительность при непрерывной работе в определен-
ных условиях, которые учитываются коэффициентами наполнения ков-
ша ( kн ), влияния разрыхления грунта ( k р ) и влияния продолжительнос-
с-
ти цикла ( tц ).
Техническую производительность (м3/ч) одноковшового экскава-
тора определяют по формуле
1
П т = q n kн ,
kр
где n = 3600 / tц – число циклов за 1 ч работы; tц – продолжительность
цикла по хронометражным наблюдениям, с; kн – коэффициент наполнения
ковша грунтом (0,6...1,2); k р – коэффициент разрыхления грунтаа
(1,1...1,3).
Эксплуатационную производительность (м3/ч) того же экскаватора
вычисляют по формуле
П э = П т kв ,
где kв – коэффициент использования машины по времени (0,8...0,85).
38 39Вы также можете почитать
