Главная страница
Навигация по странице:

  • 13.2. Способы разработки грунтов

  • гидравлическое разрушение грун­ тов

  • электрогидравлический способ

  • нижележа­

  • происхождению, состоянию и механической прочности

  • гранулометрическому составу

  • 13.4. Рабочие органы землеройных машин и их взаимодействие с грунтом

  • Горяч

  • 13.5. Общая классификация машин и оборудования для разработки грунтов

  • Землеройно-транспортные машины

  • Бурильные машины

  • Волков Строительные машины. Среднее профессиональное образование


    Скачать 5.2 Mb.
    НазваниеСреднее профессиональное образование
    АнкорВолков Строительные машины.doc
    Дата28.01.2017
    Размер5.2 Mb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлаВолков Строительные машины.doc
    ТипДокументы
    #205
    страница20 из 37
    1   ...   16   17   18   19   20   21   22   23   ...   37
    Глава 13. МАШИНЫ ДЛЯ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ: ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

    13.1. Виды земляных сооружений

    Земляными сооружениями называют устройства в грунте, полу­денные в результате его удаления за пределы сооружения, или из грунта, внесенного в сооружение извне. Первые называют выем­ками, а вторые — насыпями. В зависимости от формы и размеров |ыемок различают котлованы, траншеи, канавы, кюветы, кана- т, ямы, скважины и шпуры. Котлованы и ямы имеют соизмери­мые размеры во всех трех направлениях. При этом глубина котло- Ьана обычно меньше, а ямы — больше двух других размеров. Кро­ме того, ямы имеют небольшой объем. Длины траншей, канав, кюветов и каналов существенно превышают размеры их попереч­ных сечений.

    Скважины и шпуры — это закрытые выемки, один размер кото­рых (глубина или длина в зависимости от ориентации выемки ртносительно открытой поверхности грунта) существенно пре­вышает размеры их поперечных сечений, весьма узких для шпу­ров. Скважины и шпуры могут быть вертикальными, горизонталь­ными и наклонными.

    При устройстве выемок вынутый из них грунт удаляют за преде­лы рабочей площадки или укладывают рядом в кавальеры для его последующего использования при обратной засыпке. При сооруже­нии насыпей грунт доставляют извне или из боковых резервов.

    Различают временные земляные сооружения (траншеи для уклад­ки в них подземных коммуникаций и т.п.) и земляные сооруже­ния длительного пользования (придорожные кюветы, дорожные йасыпи, дамбы, плотины и т.п.). Временные земляные сооруже­ния отрывают на время строительства, например, на время ук- яадки трубопровода и монтажа трубопроводной арматуры, после *его исходную земляную поверхность восстанавливают. В зависи­мости от вида и состояния грунта, погодных условий, а также Продолжительности существования временных земляных соору­жений, во избежание обрушения, их стенки укрепляют или ос­тавляют без крепления. Боковые откосы земляных сооружений длительного пользования обычно укрепляют дерном, деревян­ными рейками и т. п. Чаще насыпи отсыпают с послойным уп­лотнением грунта.

    К земляным сооружениям относятся также спланированные полосы и площадки, которые могут быть как временными, так и сооружениями длительного пользования. В зависимости от проект­ного уровня по отношению к исходному рельефу, необходимости замены естественного грунта доставленным извне эти земляные сооружения могут выполняться по схеме образования выемок или насыпей, а также комбинированным способом: удалением грунта из возвышенностей и засыпкой им впадин.

    Если при образовании выемок выполняются работы только по отделению части грунта от массива, связанные с разрушением его связности и перемещением, то при сооружении насыпей кро­ме перемещения грунта обычно решается обратная задача — вос­становление прежнего плотного состояния грунта.

    13.2. Способы разработки грунтов

    Наиболее энергоемкой из всех операций по устройству вы­емок является отделение грунта от массива (разрушение грун­та), в связи с чем способы разработки грунтов различаются по способам их разрушения, характеризуемым видом энергетичес­кого воздействия.

    Механическое разрушение грунтов нашло наибольшее приме­нение в строительстве. Оно основано на сосредоточенном кон­тактном силовом воздействии рабочего органа машины на грунт, называемым также резанием. Для реализации этого способа рабо­чие органы грунторазрабатывающих машин оснащают клинооб­разными режущими инструментами, перемещаемыми относитель­но грунтового массива. В зависимости от скорости и характера воздействия режущего инструмента различают статическое и ди­намическое разрушение грунтов. При статическом разрушении ре­жущий инструмент движется равномерно или с незначительны­ми ускорениями при скорости до 2... 2,5 м/с. Этот способ приме­няется как основной при разработке грунтов экскаваторами, зем- леройно-транспортными машинами, рыхлителями и буровыми машинами вращательного действия. В машинах, разрабатыва­ющих прочные скальные породы, реализуется как статический, так и динамический способы их разрушения, в частности, удар­ный. Известны также вибрационный и виброударный способы, которые пока еще не получили широкого промышленного при­менения. Энергоемкость механического разрушения песчаных и глинистых грунтов в зависимости от их крепости и конструкции режущих инструментов составляет 0,05...0,5 (кВт ч)/м3. Этим спо­собом выполняют до 85 % всего объема земляных работ в строи­тельстве.

    Рабочий процесс машины для механической разработки грунта может состоять только из операции разрушения грунта, как, на-

    Пример, у рыхлителя при разрушении прочных фунтов, или вклю­чать эту операцию как составную часть рабочего процесса. В по­следнем случае одновременно с отделением от массива грунт захватывается ковшовым рабочим органом или накапливается пе­ред ним — при отвальном рабочем органе, например, при раз­работке бульдозером, автогрейдером. Перемещение грунта ков­шовым или отвальным рабочим органом также является состав­ной частью рабочего цикла машины, а отсыпка грунта, выпол­няемая в конце этой операции, заключается в целенаправлен­ной его выгрузке из рабочего органа. Для увеличения дальности перемещения грунта некоторые машины оборудуют специаль­ными транспортирующими устройствами, как например, экска­ваторы непрерывного действия. С той же целью такие машины как скреперы после отделения грунта от массива и заполнения им ковша перевозят грунт к месту отсыпки на значительные рас­стояния собственным ходом. При экскаваторной разработке для перевозки грунта используют специальные транспортные маши­ны — землевозы, а также автосамосвалы, железнодорожные плат­формы или баржи.

    Для интенсификации разрушения грунта используют комбини­рованные способы. Например газомеханический способ обеспечива­ет импульсную подачу газов под давлением в отверстия на земле­ройном рабочем органе. Выходящие через отверстия газы разрых­ляют грунт, уменьшая этим сопротивление перемещению рабо­чего органа.

    Сопротивляемость разрушению водонасыщенных мерзлых фун­тов может быть понижена путем ввода в них химических реаген­тов с пониженной температурой замерзания (хлористого натрия, Хлористого калия и др.).

    При устройстве гидротехнических земляных сооружений (пло­тин, дамб), а также в некоторых других случаях на водоемах или Йюизи них широко применяют гидравлическое разрушение грун­тов струей воды с использованием гидромониторов и землесосных 'Отрядов. Таким же способом добывают песок, гравий или песчано- 1равийную смесь для их последующего использования. Энергоем­кость процесса достигает 4 (кВт-ч)/м3, а расход воды до 50...60 м3 На 1 м3 разработанного грунта. Тем же способом разрабатывают ФУнты на дне водоемов. Малосвязные фунты при этом разраба­тывают всасыванием без предварительного рыхления, а прочные ^Йунты предварительно разрыхляют фрезами.

    Способ разработки грунтов с использованием напора струи ^оды и землесосных снарядов, которым разрабатывают около 12 % Общего объема грунтов в строительстве, называют гидромехани­ческим.

    Взрывом обычно разрушают крепкие скальные породы и мерз­ее фунты под давлением газов, образующихся при воспламене­нии взрывчатых веществ, которые закладывают в специально про­буренные скважины (шпуры), в прорезные узкие щели или в траншеи.

    Для бурения шпуров применяют машины механического буре­ния, а также термо- и термопневмобуры. Щели и траншеи обычно разрабатывают механическим способом. В термобуре реализуется термомеханический способ разрушения грунта: его прогрев высоко­температурной (до 1800...2000°С) газовой струей с последующим разрушением термоослабленного слоя грунта режущим инстру­ментом. При термопневматическом бурении грунт разрушается и выносится из скважины высокотемпературной газовой струей со скоростью до 1400 м/с. Разработка грунтов взрывом наиболее энер­гоемкая, а следовательно, наиболее дорогая из всех рассмотрен­ных выше способов.

    Для дробления валунов и негабаритных камней, образующих­ся в результате разрушения грунтов взрывом, применяют уста­новки, реализующие электрогидравлический способ разрушения грунтов, использующий ударную волну, которая образуется в ис­кровом разряде в жидкости. При этом полученная в разрядном канале теплота нагревает и испаряет близлежащие слои жидко­сти, образуя парогазовую полость с высоким давлением, воздей­ствующим на грунт.

    Реже применяют физические способы разрушения грунтов без комбинирования с другими способами. Они основаны на воздей­ствии на грунт температурных изменений (прожигание прочных грунтов, оттаивание мерзлых грунтов), токов высокой частоты, ультразвука, электромагнитной энергии, инфракрасного излуче­ния и т.д.

    Выбор способа разработки зависит, прежде всего, от прочно­сти грунта, в том числе и от сезонной, связанной с его промерза­нием. При правильной организации плановых (не аварийных) работ можно избежать или свести к минимуму энергетические и другие затраты, связанные с разработкой мерзлых грунтов, выполняя земляные работы преимущественно до наступления зимы. В стро­ительной практике используют также способы предохранения под­лежащих разработке в зимнее время грунтов от промерзания пу­тем их укрытия специальными матами или подсобными материа­лами (опилками, выпавшим до промерзания грунта снегом, раз­рыхленным слоем грунта и т.п.). Так, в трубопроводном строи­тельстве во избежание обрушения траншеи выкапывают перед укладкой в них труб; подлежащие зимней разработке участки вы­капывают до наступления морозов на неполную глубину и тут же их засыпают. Разрыхленный грунт предохраняет нижележа­щие слои от промерзания и позволяет повторно разрабатывать траншеи требуемой глубины при низких температурах окружаю­щего воздуха.

    13.3. Свойства грунтов, влияющие на трудность их разработки

    Грунтами называют выветрившиеся горные породы, образу­ющие кору земли.

    По происхождению, состоянию и механической прочности разли­чают грунты скальные — сцементированные водоустойчивые поро­ды с пределом прочности в водонасыщенном состоянии не менее 5 МПа (граниты, песчаники, известняки и т. п.), полускальные — сцементированные горные породы с пределом прочности до 5 МПа (мергели, окаменевшие глины, гипсоносные конгломераты и т.п.), крупнообломочные — куски скальных и полускальных пород, пес­чаные — состоящие из несцементированных мелких частиц, раз­рушенных горных пород размером 0,05... 2 мм, глинистые — с раз­мером частиц менее 0,005 мм.

    По гранулометрическому составу, оцениваемому долевым содер­жанием фракций по массе, различают грунты: глинистые (с разме­рами частиц менее 0,005 мм), пылеватые (0,005—0,05 мм), песча­ные (0,05...2 мм), гравийные (2...20 мм), галечные и щебеночные (20...200 мм), валуны и камни (более 200 мм). Наиболее часто встречающиеся в строительной практике грунты различают по про­центному содержанию с них глинистых частиц: глины — не менее 30 %; суглинки — от 10 до 30 %; супеси — от 3 до 10 % с преобла­данием песчаных частиц над пылевидными; пески — менее 3 %.

    Грунт состоит из твердых частиц, воды и газов (обычно возду­ха), находящихся в его порах.

    Влажность грунтов оценивают отношением массы воды к мас­се твердых частиц. Она составляет от 1... 2 % для сухих песков, до 200 % и более для текучих глин и илов. В некоторых случаях, на­пример, при оценке степени принудительного уплотнения грун­тов, пользуются так называемой оптимальной влажностью, кото­рая изменяется от 8 — 14% для мелких и пылеватых песков до р0...30 % для жирных глин.

    ' При разработке грунты увеличиваются в объеме за счет обра­зования пустот между кусками. Степень такого увеличения объе­ма оценивают коэффициентом разрыхления, равным отношению Рбъема определенной массы грунта после разработки к ее объе­му до разработки (табл. 13.1). Значения коэффициента разрыхле­ния колеблются от 1,08... 1,15 для песков до 1,45...1,6 для мерз­лых грунтов и скальных пород. После укладки грунта в отвалы и Естественного или принудительного уплотнения степень их раз­рыхления уменьшается. Ее оценивают коэффициентом остаточ­ного разрыхления (от 1,02... 1,05 для песков и суглинков до 1,2... 1,3 ЙЛя скальных пород).

    Уппотняемость грунтов характеризуется увеличением их плот­ности вследствие вытеснения из пор воды и воздуха и компакт-

    Таблица 13.1

    Характеристики грунтов

    Катего­рия грунта

    Плотность, кг/м3

    Число ударов плотномера ДорНИИ

    Коэффици­ент разрыхления

    Удельное сопротивление, кПа,

    резанию

    копанию при работе:

    прямыми и

    обратными лопатами

    драглайнами

    экскаваторами непрерывного действия

    роторными поперечного копания

    цепными поперечного копания

    траншейными

    1

    1200...1500

    1...4

    1,08...1,17

    12... 65

    18... 80

    30...120

    40... 130

    50... 180

    70... 230

    11

    1400... 1900

    5...8

    1,14...1,28

    58... 130

    70... 180

    120...250

    120...250

    150...300

    210. ..400

    111

    1600...2000

    9...16

    1,24... 1,3

    120...200

    160... 280

    220...400

    200... 380

    240...450

    380...660

    IV

    1900...2200

    17...35

    1,26...1,37

    180...300

    220...400

    280... 490

    300... 550

    370...650

    650... 800

    V

    2200... 2500

    36 ...70

    1,3...1,42

    280... 500

    330...650

    400...750

    520...760

    580...850

    700... 1200

    VI

    2200... 2600

    71...140

    1,4... 1,45

    400... 800

    450...950

    550...1000

    700... 1200

    750... 1500

    1000...2200

    VII

    2300... 2600

    141...280

    1,4... 1,45

    1000... 3500

    1200...4000

    1400...4500

    1800... 5000

    2200... 5500

    2000... 6000

    VIII

    2500...2800

    281...560

    1,4... 1,6



    220...250

    230...310





    • —





    ной укладки твердых частиц. После снятия внешней нагрузки сжа­тый в порах воздух расширяется, вызывая обратимую деформацию грунта. При повторных нагружениях из пор удаляется все больше воздуха, вследствие чего обратимые деформации уменьшаются. Сте­пень уплотнения грунта характеризуется остаточной деформацией, основная доля которой приходится на первые циклы нагружения. Ее оценивают коэффициентом уплотнения, равным отношению фактической плотности к ее максимальному стандартному значе­нию, соответствующему оптимальной влажности. При уплотнении грунтов требуемый коэффициент уплотнения назначают в зависи­мости от ответственности земляного сооружения в пределах 0,9... 1.

    Прочность и деформируемость грунтов определяется, в основ­ном, свойствами слагающих их частиц и связей между ними. Проч­ность частиц обусловлена внутримолекулярными силами, а проч­ность связей — их сцеплением. При разработке грунтов эти связи разрушаются, а при уплотнении восстанавливаются.

    При взаимном перемещении частиц грунта между собой воз­никают силы внутреннего трения, а при перемещении грунта относительно рабочих органов — силы внешнего трения. Соглас­но закону Кулона эти силы пропорциональны нормальной на­грузке с коэффициентами пропорциональности, называемыми ко­эффициентами соответственно внутреннего и внешнего трения. Для большинства глинистых и песчаных грунтов первый составляет 0,18...0,7, а второй — 0,15...0,55.

    При взаимном перемещении грунта и землеройного рабочего органа происходит царапание твердыми грунтовыми частицами рабочих поверхностей режущего инструмента и других элементов рабочего органа и, как следствие, изменение его формы и разме­ров, называемое изнашиванием. Разработка грунтов изношенным режущим инструментом требует больше затрат энергии. Способ­ность грунтов изнашивать рабочие органы землеройных машин называют абразивностью. Большей абразивностью обладают более твердые грунты (песчаные и супесчаные) с частицами, закреп­ленными (сцементированными) в грунтовом, например, замерз­шем массиве. Абразивная изнашивающая способность мерзлых грунтов в зависимости от их температуры, влажности и грануло­метрического состава может быть в десятки раз выше, чем у тех Же грунтов немерзлого состояния.

    Грунты, содержащие глинистые частицы, способны прилипать К рабочим поверхностям рабочих органов, например, ковшовым, Уменьшая тем самым их рабочий объем и создавая повышенные сопротивления перемещению отделенного от массива фунта внутрь Ковша, вследствие чего увеличиваются затраты энергии на разра­ботку грунта и снижается производительность землеройной маши­ны. Это свойство грунтов, называемое липкостью, усиливается при Отрицательных температурах. Силы сцепления примерзшего к ра­

    бочим органам грунта в десятки и сот­ни раз больше, чем в немерзлом состо­янии. Для удаления прилипшего к рабо­чим органам грунта приходится делать вынужденные остановки машины, а в ряде случаев, например, для очистки от примерзшего грунта, принимать специ­альные меры, в основном, механичес­кого воздействия.

    Грунты, разрабатываемые машина­ми, классифицируют по трудности раз­работки по 8 категориям (см. табл. 13.1). В основу этой классификации, предло­женной проф. А.Н.Зелениным, поло­жена плотность измеряемая в килограм­мах на кубический метр, по показани­ям плотномера конструкции ДорНИИ (рис. 13.1). Последний представляет со­бой металлический стержень круглого поперечного сечения площадью 1 см2 с двумя шайбами-упорами, между ко­торыми свободно перемещается груз массой 2,5 кг. Полный ход груза состав­ляет 0,4 м, длина нижнего свободного конца стержня — 0,1 м. Для измерения плотности прибор нижним концом устанавливают на грунт, поднимают груз до упора в вер­хнюю шайбу и отпускают его. При падении груз ударяет о ниж­нюю шайбу, заставляя внедряться в грунт нижний конец стержня. Плотность грунта оценивают числом ударов, соответствующим вне­дрению в грунт стержня до упора в нижнюю шайбу.




    ДорНИИ
    Согласно классификации проф. А.Н.Зеленина грунты распре­делены по категориям следующим образом: I категория — песок, супесь, мягкий суглинок средней крепости влажный и разрых­ленный без включений; II категория — суглинок без включений, мелкий и средний гравий, мягкая влажная или разрыхленная глина; III категория — крепкий суглинок, глина средней крепости влаж­ная или разрыхленная, аргиллиты и алевролиты; IV категория — крепкий суглинок, крепкая и очень крепкая влажная глина, слан­цы, конгломераты; V категория — сланцы, конгломераты, отвер­девшие глина и лесс, очень крепкие мел, гипс, песчаники, мяг­кие известняки, скальные и мерзлые породы; VI категория — ра­кушечники и конгломераты, крепкие сланцы, известняки, пес­чаники средней крепости, мел, гипс, очень крепкие опоки и мер­гель; VII категория — известняки, мерзлый грунт средней крепо­сти; VIII категория — скальные и мерзлые породы, очень хорошо взорванные (куски не более 1/3 ширины ковша).
    13.4. Рабочие органы землеройных машин и их взаимодействие с грунтом

    Рабочие органы, с помощью которых грунт отделяют от мас­сива (экскаваторные ковши, бульдозерные отвалы, зубья рыхли­телей) называют землеройными. В конструкциях землеройных и зем- леройно-транспортных машин, рабочий процесс которых состо­ит из последовательно выполняемых операций отделения грунта от массива, его перемещения и отсыпки, землеройные рабочие органы совмещают с транспортирующими — ковшами (экскава­торы, скреперы) или отвалами (бульдозеры, автогрейдеры). Пер­вые называют ковшовыми, а вторые — отвальными. Зубья рыхлите­лей (рис. 13.2, а) отделяют грунт от массива без совмещения с другими операциями.

    ; Ковшовый рабочий орган представляет собой емкость с режу- г .щей кромкой, оснащенной зубьями (рис. 13.2, 6— г, е) или без них ;(рис. 13.2, д, ж, з). Ковши с режущими кромками без зубьев чаще применяют для разработки малосвязных песков и супесей, в ков-

    • ши с зубьями — в основном для разработки суглинков, глин и ■^прочных грунтов. При разработке грунта ковш перемещается от-

    • носительно грунтового массива так, что его режущая кромка или 1,' зубья внедряются в грунт, отделяя его от массива. Разрыхленный




    а



    б






    г



    з

    Рис. 13.2. Рабочие органы машин для разработки фунтов



    вследствие этой операции грунт посту­пает в ковш для последующего пере­мещения в нем к месту разгрузки.

    Отвальные рабочие органы (рис. 13.2, г, и) оснащают в нижней части ножа­ми. В этом случае их еще называют но­жевыми. Для разрушения более проч­ных фунтов на ножи дополнительно устанавливают зубья. Рабочий процесс отвального рабочего органа отличает­ся от описанного выше способом пе­ремещения фунта к месту укладки — волоком по ненарушенному фунту перед отвалом.

    Режущая часть землеройного рабочего органа имеет форму зао­стренного клина (рис. 13.3), офаниченного передней 1 и задней 2 фанями, линию пересечения которых называют режущей кром­кой. Угол 5, образованный направлением движения режущего клина его передней гранью, называют углом резания, а угол 0, образо­ванный с тем же направлением задней фанью, — задним углом. Разрушающая способность режущего клина тем больше, чем боль­ше реализуемого рабочим органом активного усилия приходится на единицу длины режущей кромки. При одном и том же усилии узкий режущий клин эффективнее широкого. Поскольку суммар­ная длина режущих кромок всех зубьев, установленных на ковше или отвале, всегда меньше длины кромки того же рабочего органа без зубьев, то рабочий орган с зубьями обладает большей разруша­ющей способностью по сравнению с рабочим органом без зубьев.


    Направление движения



    Рис. 13.3. Параметры режущего клина
    В процессе взаимодействия с фунтом, обладающим абразивны­ми свойствами, режущий клин затупляется, его режущая кромка становится все менее выраженной, а энергоемкость разработки им фунта возрастает. Для повышения износостойкости режущих инст­рументов землеройных рабочих органов переднюю фань упрочняют твердым сплавом в виде наплавок износостойкими электродами или напаек из металлокерамических твердосплавных пластин (рис. 13.4). Последние более эффективны по сравнению с наплавками. Они обладают высокой твердостью (немного выше оксидов кремния, содержащегося в песчаных фунтах), но подвержены хрупкому раз­рушению при встрече с валунами. Упрочненный по передней фани режущий инструмент обладает эффектом самозатачивания, кото­рый проявляется в том, что державка 1, имеющая более низкую твердость по сравнению с упрочняющим слоем (пластинкой) 2, изна­шивается быстрее последнего (формы износа показаны на рис. 13.4 тонкими линиями), так что режущий инструмент во время работы остается практически острым с затуплением лишь по толщине уп­рочняющего слоя. Такой режущий инструмент обеспечивает менее энергоемкую разработку грунта, чем неупрочненный.
    Реализуемые режущим клином усилия на отделение грунта от массива (усилия резания) почти стабильны при разработке плас­тичных глинистых грунтов. Во всех других случаях имеет место колебание усилия резания от минимальных значений до макси­мальных с определенным периодом (см. рис. 3.6, б). Амплитуда Этих колебаний возрастает по мере увеличения прочности и хруп­кости грунтов. Процессу резания сопутствует перемещение грунта перед рабочим органом, внутри его (при ковшовом рабочем орга­не) или по нему (при отвальном органе). Совокупность этих пере­мещений вместе с резанием называют копанием.

    Усилие Р, с которым режущий клин воздействует на грунт (рис. 13.5) называют усилием копания, а равное ему по модулю, но противоположно направленное усилие Р0 — сопротивлением грунта копанию. Каждое из этих усилий может быть разложено По трем взаимно перпендикулярным направлениям — вдоль (ка­сательно) траектории движения режущей кромки (соответственно Л и Р01), нормально к этой траектории в плоскости движения (Д и Р02) и нормально из этой плоскости (Р3 и Р03). Усилия пер­вой пары называют касательными составляющими силы копания {сопротивление грунта копанию), вторые — нормальными состав­ляющими тех же сил (сопротивлений), третьи — боковыми со­ставляющими. Последние имеют место обычно в случае косоус- Тановленной режущей кромки, например, у экскаваторов не­прерывного действия поперечного копания, при косо установ­ленном (в плане) бульдозерном отвале при выполнении им пла­нировочных работ.


    , Режущий клин

    Направление движения




    Рис. 13.4. Схема самозатачивания Рис. 13.5. Схема силового взаимодей- йемлеройного режущего инстру- ствия землеройного режущего инстру­мента, упрочненного по пере- мента с фунтом дней грани


    Одним из наиболее распространенных методов расчета сил со­противления грунта копанию является метод Домбровского — Горяч кина, согласно которому касательная составляющая этого сопротивления измеряемая в килоньютонах, принимается про­порциональной площади поперечного сечения грунтового среза (стружки):
    P0i = kxbc,

    где — коэффициент пропорциональности, называемый удель­ным сопротивлением грунта копанию, кПа (см.табл. 13.1); Лис- ширина и толщина стружки, м.

    Согласно этому методу нормальную составляющую сопротив­ления грунта копанию определяют в долях от P0i /^02 = V Ли- Ко­эффициент пропорциональности у зависит от прочности и одно­родности разрабатываемого грунта, заднего угла 6, степени за­тупления режущего инструмента, размеров и формы его износа. При заднем угле не менее 5...8° для однородных фунтов III—IV ка­тегории при режущих кромках средней затупленности ц/ = 0,15...0,3. Для более прочных неоднородных полускальных и мерзлых грун­тов v = 0,3 ...0,6.

    Большую долю в составе сопротивления грунта копанию со­ставляет сопротивление грунта резанию, которое, в соответствии с изложенной выше методикой, определяется как

    fp = к\Ь с,

    где к\ — удельное сопротивление грунта резанию, кПа (см. табл. 13.1).

    Заметим, что сопротивление грунта резанию зависит только от вида грунта и параметров режущего инструмента, в то время как сопротивление копанию, кроме того, зависит от способа разра­ботки (типа землеройной машины) (см. табл. 13.1).

    13.5. Общая классификация машин и оборудования для разработки грунтов

    Машины и оборудование для разработки грунтов классифици­руют по назначению — землеройные, землеройно-транспортные, бурильные, оборудование гидромеханизации.

    Землеройные машины разрабатывают грунт либо позиционно (одноковшовые экскаваторы и роторные экскаваторы поперечно­го копания), либо в процессе перемещения всей машины (экска­ваторы непрерывного действия, кроме указанных выше ротор­ных). Продукт их деятельности — разработанный грунт. Он укла­дывается в отвал рядом с отрытой выемкой или карьером или погружается в транспортные средства для его перевозки.

    Землеройно-транспортные машины (бульдозеры, скреперы) работают в двух следующих друг за другом режимах — землеройном и транспортном. Сначала машина в процессе своего перемещения разрабатывает грунт, накапливая его перед отвалом (бульдозер) или заполняя им ковш (скрепер), а затем перемещает его воло­ком по земле — в случае отвала или в ковше подобно транспорт­ной машине. Отвальные землеройно-транспортные машины (буль­дозеры, автогрейдеры), занятые на планировке земляных поверх- гостей, работают в режиме землеройной машины непрерывного (ействия: снимаемый слой грунта непрерывно перемещается по угвалу и укладывается рядом с полосой планировки. В таком же >ежиме работают землеройно-транспортные машины, называемые •рейдер-элеваторами — разработанный ими грунт либо погружает- ;я специальным транспортирующим органом в транспортные сред­ства, либо укладывается рядом с полосой разработки.

    Бурильные машины предназначены для бурения скважин, вклю- 1ая шпуры. Обычно это машины позиционного действия, что оп- >еделяется местоположением скважины.

    Средства гидромеханизации предназначены для разработки грун­тов с использованием скоростного напора струи воды или водя- того потока. Они представляются как машинами, так и аппарата­ми, не имеющими машинного привода.

    По характеру рабочего процесса только одноковшовые экска- иторы и скреперы являются машинами цикличного действия. Экскаваторы же непрерывного действия, автогрейдеры, грейдер- шеваторы и оборудование гидромеханизации работают в непре- >ывном режиме. Бульдозеры могут работать как в цикличном (при тослойной разработке грунтов), так и в непрерывном (на плани- ювочных работах) режимах.

    Землеройные машины, называемые экскаваторами, могут быть )борудованы одним ковшом (одноковшовые экскаваторы) или не­сколькими ковшами или заменяющими их рабочими органами — жребками, комбинированными органами для раздельного отде- гения грунта от массива и выноса его к месту отсыпки, зубьями 'без ковшей) и т.п., закрепленными на рабочем колесе (роторе) 1ли на замкнутой рабочей цепи (экскаваторы непрерывного дей­ствия). Каждый рабочий орган, как и в случае одноковшового экс- саватора, работает в цикличном режиме, но со сдвигом во време- w выполнения одноименных операций различными рабочими орга- 1ами, вследствие чего грунт отсыпается непрерывным потоком.

    По сравнению с одноковшовыми экскаваторы непрерывного действия имеют меньшие материалоемкость и энергоемкость, чриходящиеся на единицу их технической производительности, гго обусловлено более равномерным нагружением этих машин во зремени. В то же время экскаваторы непрерывного действия име­ет более низкий коэффициент использования во времени из-за Золее частых отказов многозвенной структуры этих машин. Они шеют узкую область применения по сравнению с одноковшовы­ми экскаваторами.

    Контрольные вопросы

    1. Перечислите виды земляных сооружений и охарактеризуйте их. Как >ни образуются? Приведите примеры временных земляных сооружений. 1ем они отличаются от сооружений длительного пользования?

    1. Перечислите способы разработки фунтов и охарактеризуйте их. Что такое резание грунта? В чем различие статического и динамического раз­рушения грунтов? Какой из этих способов реализуется в рабочих про­цессах землеройных и землеройно-транспортных машин?

    2. Из каких операций состоит рабочий цикл землеройной машины? Охарактеризуйте эти операции. С помощью каких рабочих органов они выполняются?

    3. Приведите основные свойства грунтов. Какими показателями их оценивают?

    4. Приведите основные положения классификации грунтов по Зеленину. Как устроен плотномер конструкции ДорНИИ и как с его помощью определяют плотность грунта?

    5. Перечислите основные виды рабочих органов землеройных машин. Как они устроены? Назовите основные элементы режущего инструмента землеройного рабочего органа. Обоснуйте большую разрушающую спо­собность ковшей с зубьями по сравнению с ковшами без зубьев.

    6. Какими способами повышают износостойкость режущих инстру­ментов? Что такое самозатачивание, какова его природа?

    7. Как изменяются во времени сопротивления различных фунтов от­делению от массива?

    8. Что такое копание фунта, чем оно отличается от резания? Охарак­теризуйте силовое взаимодействие землеройного рабочего органа с фун­том. Как определяют составляющие сопротивления грунта копанию и резанию (метод Домбровского—Горячкина)? Каков физический смысл удельного сопротивления грунта копанию?

    9. Приведите общую классификацию машин и оборудования для раз­работки грунтов.

    10. Как различаются между собой одноковшовые экскаваторы и экс­каваторы непрерывного действия по материалоемкости, энергоемкости и использованию во времени?

    1   ...   16   17   18   19   20   21   22   23   ...   37


    написать администратору сайта