Землеройно-транспортные машины. Страница 1



А. М. ХОЛОЛОВ В В. НИЧКЕ А В НАЗАРОВ зшк&^тт- транспортные машины СПРАВОЧНИК ХАРЬКОВ ИЗДАТЕЛЬСТВО ПРИ ХАРЬКОВСКОМ ГОСУДАРСТВЕННОМ УНИВЕРСИТЕТЕ ИЗДАТЕЛЬСКОГО ОБЪЕДИНЕНИЯ «ВИЩА ШКОЛА» 1983 Землеройно-транспортные машины. Холодов А. М., Инчке В. В., Has а» ров Л. В,— Харьков: Вища школа. Изд-во при Харьк. ун-те, 1982,— 192 с. В справочнике описаны технические характеристики землеройно-транспортных машин (ЗТМ), их тягачей и приводов управления, методы оценки свойств грунтов, необходимые для расчета режимов работы и производительности ЗТМ, методики этих расчетов, рациональные схемы работ, способы повышения производительности. Приведены сведения по технической эксплуатации ЗТМ, данные об отказах машин п способах их устранения, отражены вопросы охраны труда. Для широкого круга механизаторов, инженерно-технического персонала строительных и проектных организаций, заводов строительно-дорожного машиностроения. Табл. 74. Ил. 34. Библиогр.: 30 назв. Рецензент д-р техн. наук, проф. В. И. Баловнев (Московский автомобнльно-дорож аы и институт) Редакция научно-технической литературы Зав, редакцией J1. А. Гаврилова Издательское объединение «Вища школа» 5982 Возрастающие масштабы промышленного, транспортного» гидротехнического строительства вызвали непрерывный рост объемов земляных работ— наиболее тяжелых и трудоемких. Однако уже невозможно наращивать производственные мощности только за счет увеличения количества пыпускаемых машин для земляных работ. XXVI съезд КПСС определил как важную задачу текущего пятилетия освоение производства высокопроизво-лительного оборудования для этих работ на базе мощных, энергонасыщенных тягачей промышленного назначения. В соответствии с решением съезда и промышленности налажен выпуск новых, более совершенных и сложных типов машин, в частности землеройно-транспортных (ЗТМ), которые при известных условиях эффективнее и экономичнее более дорогого и тяжелого экскаваторного оборудования. Вместе с тем необходимый эффект от внедрения в строительное производство новой техники может быть достигнут только при правильном использовании всех ее технических возможностей в разнообразных условиях эксплуатации. Это, в свою очередь, требует расширения технической информации, в настоящее время разрозненной, ограниченной отрывочными и нередко разноречивыми данными о производственных качествах выпускаемых машин. Авторы надеются, что их попытка систематизировать и обобщить в предлагаемом справочнике сведения, знание которых необходимо инженерам, техникам и механизаторам для освоения и правильного использования современных ЗТМ, будет способствовать решению этой задачи. Приведенные в книге данные помогут также при проектировании и организации механизированных работ правильно подойти к выбору типов машин для разработки н перемещения грунтов и дать сравнительную оценку их эффективности. 1-J написании разд. 1.3, 2.1, 4.2 принимал участие инж. В. В. Ермак* 5.2 — ассист. 10. В. Дехнич. Авторы с благодарностью примут все замечания, касающиеся построения книги и содержащихся в ней сведений и рекомендаций. Просим направлять их по адресу: 310078, Харьков-78, ул. Петровского, 25, Харьковский авто-мобилыю-дорожный институт, кафедра строительных и дорожных машин. Глава 1 РАБОЧИЕ ПРОЦЕССЫ ЗЕМЛЕРОЙНО-ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН (ЗТМ) 1.1. Основные свойства грунтов и сыпучих материалов и их оценка полевыми методами Грунты классифицируются по гранулометрическому составу, который упрощенно характеризуется содержанием частиц размером менее 0,005 мм (табл. 1). При эксплуатации землеройно-транспортных машин .(ЗТМ) для объективной характеристики условий работы необходимо оценить свойства грунта I it Л л и ii <i I. Упрощенная классификация грунтов по гранулометрическому составу
11роцен ги<х содержание массы глинистых части (размером менее 0,005 мм)
Диаметр грунтового шнура при достижении предела раскатыпания, мы
Грунт*
Песок Супесь Суглинок Глина
До 3 3—10 10—30 Более 30
Не раскатывается Более 3 1—3 Менее 1
* Если в грунте пылеватых частиц, больше, чем песчаных, к его названию добавляется слово «пылеватый».
и удельное сцепление С0 грунтов Грунт и его состояние Т т/мя С0 кге/см* Глина: твердая полутвердая мягкая Суглинок: твердый 1,75—1,9 полутвердый мягкий 0,15—0,23 Супесь: твердая полутвердая мягкая 0,1—0,05 Песок: с включениями гравия, щебня Сцепление крупный незначи средний тельное или мелкий отсутствует Растительный грунт сухой влажный мокрый
шение массы грунта G к его объему V (т/мя): у — G/V (1.1). Объемная масса скелета б — масса минеральных частиц грунта, заключенного в единице объема (т/м3). Весовая влажность грунта со % — отношение массы воды GB, содержа-щейся в грунте, к массе твердых сухих частиц грунта <?г: со — (?„ 100/Gr (1.2). Указанные характеристики грунта в полевых условиях могут быть получены с помощью прибора Ковалева. Сопротивление сдвигу т — способность грунтов сопротивляться смещению по поверхностям сдвига — оценивается удельными силами Таблица 2. Объемная масса у сцепления и трением частиц грунта друг о друга. Между сопротивлением сдвигу т, удельным сцеплением Сп и силами трения существует связь, приближенно описываемая уравнением т = С0 Ч- о tg р (1.3), где о— нормальное напряжение по плоскости сдвига; р — угол внутреннего трения (табл. 3), тангенс которого численно равен коэффициенту внутреннего трения ц,, = « tg'p (1.4). Удельное сцепление С© и угол внутреннего трения определяются на сдвиговом приборе ПЛЛ-9*. Ориентировочные данные приведены в табл. 2. Угол естественного откоса ср—наибольшее значение угла, заключенного между горизонтальной плоскостью и образующей поверхности свободно отсыпанного на эту плоскость грунта. Для разрыхленного
непосредственно на месте производства работ. К числу физико-механических характеристик, дающих представление о свойствах грунтов, относятся объемная масса, влажность, объемная масса скелета грунта, удельное сцепление, углы внутреннего трения и естественного откоса, коэффициент внешнего трения, а также ряд показателей, используемых для вычисления сопротивлений, которые возникают в процессе работы машин. Объемная масса (табл. 2) представляет собой отно-
* ЛЛЛ-9 — полевая лаборатория системы Литвинова,

или несвязного грунта угол естественного откоса определяют прибором из комплекта ПЛЛ-9. Для ориентировочных расчетов можно полагать угол естественного откоса несвязных и малосвязных грунтов примерно рапным углу внутреннего трения />: (р « р (1.5). Экспериментальные данные для некоторых грунтов приведены в табл. 3. Коэффициенг трения грунта о твердые поверхности (коэффициент внешнего трения) ц2 зависит от типа грунта, его состояния (главным образом влажности), материала и состояния поверхности трения. Различают коэффи-циентвнешнеготрения в покое ц', и в движении }ц. Их определяют с помощью прибора, схема которого приведена на рис. 1. Прибор состоит из горизонтальной плиты 1, на которой крепится лист испытуемого материала. В передней части плиты на кронштейне закреплен блок 3, через который перекинут шпур 4 для подвески к нему чаши с гирями. Другой конец шнура прикреплен к корпусу коробки. В коробку прибора у кладьгвается исследуемы й грунт. Сверху он пригружается с таким расчетом, чтобы нормальное давление на поверхность испытуемого материала примерно соответствовало давлению, которое имеет место в реальных условиях. С помощью описанного прибора вначале определяют необходимую силу для передвижения пустой коробки по направляющим. Для этой цели на чашку добавляют гири до тех пор, пока коробка не начнет перемещаться. Сила тяжести гирь Г?0 соответствует сопротивлению передвижения коробки, в которую укладывают испытуемый грунт, затем пригружа-ют его и снова добавляют гири на чашку до момента начала движения коробки. Если полная масса гирь на чаше коэффициент внешнего трения покоя определяется равенством Рис. 1. Схема прибора для определения коэффициента внешнего трения грунта
Рис. 2. Ударив» ДорНИИ
\h = (0ДВ — Gft)/(Gr + Спр),    (1.6) где Сг, 0пр—соответственно масса грунта и лригрузки. Коэффициент трения движения грунта но поверхности исследуемого материала можно ориентировочно вычислить, пользуясь соотношением р2= 0,75 и.^ (1.7). Число ударов ударника ДорНИИ С — косвенная характеристика прочности грунта по работе, затрачиваемой для погружения в грунт па глубину JOcm наконечника с площадью основания, равной 1 см2. Работа одного удара (падения груза) составляет 1 кгм. Основные параметры ударника показаны на рис. 2. При определении числа ударов С ударник устанавливается ка горизонтальную поверхность грунта так, чтобы его ось располагалась вертикально. Груз поднимается в крайнее верхнее положение и отпускается без толчков. При ударе по нижней опоре наконечник внедряется в грунт. Эту операцию повторяют до тех пор, пока наконечник погрузится на глубину 10 см. Число ударов уточняет классификацию грунтов по трудности разработки (табл. 4). Между числом ударов С и удельным сцеплением Сп имеется корреляционная связь, полученная И. Л. Недорезовым: Со = 0,0й С кгс/см2 (1.8). По его же данным предел прочности грунта при одноосном сжатии а0 определяется равенством о0 = С кгс/см2 (1.9), Таблица 4, Примерное распределение грунтов по группам (категориям) трудности их разработки ЗТМ Грунт Усредненное значение объемной ыпссы :рунта у в естественном состоянии, тс/м5 Группа грунта Количество ударов ударрнком ДорНИИ * Торф без каких-либо включе ний и с незначительными вклю чениями корней диаметром до Растительный грунт без ка ких-либо включений Слабые черноземы и каштано вые грунты Песок без каких-либо включе Лесс чистый в рыхлом состо Мягкий солончаковый и слан цевый грунт Супесь Легкий лессовидный суглинок с включениями гальки по объ ему до 10 % Торф с включениями корней диаметром более 30 мм Растительный грунт с вклю чен и нм и корней кустарников н незначительным" содержа нием щебня, гравия Песок с включениями щебня, 1равия Гравий и галька размером до Легкий сугдщшк_ с _ включе ниями щебня, гальки, гравия по объему до 10 % Лесс с включениями гравия и гальки 1,75—1,8 Супесь с включениями щебня, Iнльки, гравия 1,65—1,85 Тяжелый суглинок без каких- либо пключепий Каштановые и черноземные 1 рунты в отвердевшем состоя Лесс плотный Солончаковый и слапцевын грунты Суглинок тяжелый без вклю чений и с включениями щебня, гравия, гальки по объему бо лее 10 % 1,75—1,95 ■■■■ Окончание табл. 4 Щебень, гравий, галька размером более 80 мм Мягкая глина Тяжелый суглинок без включений и с включениями щебня, гравия, гальки по объему более 10 96 1,75—1,95 Лесс в отвердевшем состоянии Тяжелая ломовая, сланцевая глина 1,95—2,15 * Ориентировочно группу грунта определяют по количеству ударов ударником ДорНИИ. Разрыхляемость грунта — свойство увеличиваться в объеме при разру-шении рабочими органами землеройных машин. Разрыхляемость оценивается коэффициентом разрыхления /Ср, представляющим собой отношение объема разрыхленного грунта Vp к объему того же грунта, но паходящегося в естественном ненарушенном состоянии V". /Ср = V?!V (1.10), Их средние значения следующие: Песок    1,1—1,15 Супесь    1,12—1,17 Гравийно-галечные грунты    1,16—1,2 Мягкий лесс, лессовидный и легкий суглинок    1,18—1,24 Растительный, мягкий солончак    1,2—1,26 Чернозем и каштановый грунт    1,22—1,28 Мягкая глина, тяжелый суглинок, отвердевший лесс    1,24—1,3 Ломовая и сланцевая глина, отвердевший солончак    1,28—1,32 Таблица 5. Значения удельных сопротивлений грунтов резанию острыми ножами К и копанию Группа грунта Удельное сопротивление резанию К. кгс/см1 Удельное сопротивление Кх, кгс/смг копанию АатогреЛ-деры, грейдеры* Бульдо ■ зеры Скреперы Грейдеры- элеваторы Погруз Рыхли 0,15—0,4 Удельное сопротивление резанию грунта Д' (табл. 5) — отношение силы 1'гэания Рр, прикладываемой к ножу рабочего органа ЗТМ в направлении его движения для осуществления процесса отделения грунта от массива к площади поперечного сечения грунтовой стружки F: К — PJF кгс/см2.    (1.11) Удельное сопротивление копанию грунта Ki рабочим органом (табл. 5) - отношение сопротивления копанию WK к площади поперечного сечения стружки F. Сопротивление копанию включает в себя сопротивление резанию, сопротивление движению грунта относительно рабочего органа ЗТМ и сопротивление перемещению призмы волочения грунта перед рабочим органе si: Л'( = WK/F кгс/см2 (1.12). Коэффициент сопротивления нередзнженню машины f (табл. 6,7) па горизонтальной поверхности представляет собой отношение сопротивления передвижению машины Wr к ее силе тяжести G: f — Wj/G(l. 13). На поверхности, наклоненной под углом а к горизонту, коэффициент сопротивления передвижению f — WyG cos я. Коэффициент- сцепления движителей с грунтом фс (табл. 6) — отношение предельной касательной силы, реализация которой возможна по условию сцепления движителей с грунтом Р?, к нормальной нагрузке на движители «Уд фс = P.JNд (1.14). Последняя на горизонтальной поверхности равна сцепному весу Gen, т. е. вертикальной нагрузке на грунт, передаваемой через ведущие элементы ходового устройства — движители. Таблица 6. Коэффициенты сопротивления передвижению/ и сцепления фс гусеничного и пневмоколесного хода ЗТМ Характеристика трацепортного пути Гусеничный ход Пяевмоколесное ходовое оборудование Сухое асфальтобетонное по крытие Наезженная грунтовая дорога, свежеобнаженная поверхность плотного грунта 0,06—0,07 0,03—0,05 Слежавшийся рыхлый грунт С.вежеразрыхленный или на сыпной грунт 0,1—0,12 Песок: влажный сухой Заболоченная поверхность грунта Удельное сопротивление резанию грунта ножом ЗТМ в палевых условиях мчжгг быть получено путем динамометрнроваимя процесса резания с нсполь-к'м.шием, например, эталонного ножа Ветрова (рис. 3). Устройство включает в себя тележку 1, перемещающуюся по направляю-ни п рамке 5. На тележке закреплен нож 2. При неподвижно фиксированной *1111»м нтельно поверхности грунта рамке тележку приводят в движение ручниц I обед кой 3, развивающей усилие на ноже до 500 кгс. Усилие измеряется ......момстрбы, включаемым в тяговый канат 4. Стойка ножа предусматривает н iMi ш ине глубины резания до 200 мм и угла резания от 30 до 70°. Макси-' i.'ii.nufl путь перемещения тележки составляет 0,7 м. Экспериментальное определение удельного сопротивления резанию К, производится в следующем порядке. Выбирается горизонтальная площадка для испытаний размером 2 X 0,5 м. С ее поверхности удаляется растительный слой. На достаточно ровном и характерном участке отрывается приямок для погружения ножа ня требуемую глубину. Рамка неподвижно фиксируется относительно площадки. Первым проходом ножа при весьма незначительной толщине стружки достигается требуемая ровность дневной поверхности грунта. Далее стойку с ножом опускают в приямок на требуемую глубину А. Закрепив стойку относительно тележки, медленным вращением рукоятки лебедки производят резание грунта с одновременной записью показании динамометра в десяти точках. По окончании рсза прибор снимают, из полученной борозды осторожно удаляют разрушенный грунт и в десяти точках замеряют размеры поперечного сечения стружки: глубина среза А, глубина расширяющейся части ЛЛ, ширина борозды в верхней части Вп (рис. 4). По данным замеров определяют средние значения A, Alf В8 и рассчитывают удельное сопротивление резанию, кгс/см2: .....г и
Рис. 4. Схема к определению размеров поперечного сечения стружки
А =
где Рр — сопротивление резанию грунта, измеренное динамометром, кгс; В — ширина ножа, см. Удельное сопротивление копанию грунта Д'л< коэффициенты сопротивления передвижению / и сцепные качества движителей оцениваются динамо- mi i рированием ЗТМ в естественных условиях по методике работы [I]. Если по каким-либо причинам нельзя экспериментально определить описанные р.тнее свойства грунта в эксплуатационных условиях, для ориентировочных расчетов сопротивлении движению ЗТМ используются данные табл. I—7. Соответствие свойств разрабатываемого ЗТМ грунта табличным данным можно проверить путем постановки простейших опытов с ударником Дор НИИ I! прибором Ковалева. По числу ударов оценивается группа грунта (табл. 4), .1 по последней судят об удельном сопротивлении резанию или копанию (габл. 5). Предельную несущую способность грунтов Vo (кгс/см2) для групп I —IV можно принимать следующей: I — 3,2; II — 5; III — 8; IV — 12. Таблица 7. Характеристика поверхностей, на которых обычно происходит т-редвижение ЗТМ в рабочем процессе Характеристика поверхности Вид операций рабочего процесса
Машина
Резаиие грунта Автогрейдер, грейдер
и перемещение разравни-
Перемещение и вание груита Планировка и профилирование земляного полотна Ремонт грунтовых дорог Копание грунта, подталкивание скрепера Перемещение и разравнивание грунта Холостой ход бульдозер Г рейдер-е.чеватор Погрузчик Рыхлитель Vкрепер
Копание грунта Наполнение ковша Транспортирование груза, холостой ход Рыхление грунта, холостой ход Копание грунта Транспортирование грунта Свежеобнаженная поверхность грунта То же, рыхлый насыпной грунт Насыпной грунт различной степени уплотнения Наезженная грунтовая дорога Свежеобнаженная поверхность грунта То же, рыхлый грунт То же, грунтовая дорога, рыхлый грунт То же и частично разрыхленный грунт То же, рыхлый грунт, сыпучий материал Грунтовая дорога, рыхлый грунт, сыпучий материал Свежеобнпженпая поверхность грунта, рыхлый грунт То же То же, грунтовая дорога, насыпной грунт различной степени уплотнения 1.2. Рабочий процесс рыхлителей Рыхлители предназначены для послойного рыхления тя-л ■ lux грунтов (включая мерзлоту) и слабых осадочных горных пород (слабые известняки, песчаники и др.). Применяются в транспортном, гидротехническом строительстве, в горнорудной промышленности. В транспортном гI|н>и 1ельстве рыхлители обеспечивают работу землеройно-транспортных м.шиш и грунтах групп III—IV. При этом существенно увеличивается про-н ню in гельность бульдозеров, скреперов и автогрейдеров (в отдельных слу-•1.1 н ч и 4—5 раз). С помощью рыхлителей также удаляются из грунтового M.m-iiiu корни растений и другие включения (валуны, пнл). При ремонте I in of............ дорог с их помощью взламывают старые покрытия. В дорожном строительстве чаще всего используются многостойковые рыхлители общего назначения к тягачам класса 3—15 тс. На объемных земляных работах хорошо зарекомендовали себя навесные рыхлители с задней навеской и гидравлическим управлением. Для очистки грунта от включений предпочтительны бульдозеры-рыхлители и корчеватели-собиратели с перед* ней навеской. Применение гидропривода способствует надежному и быстрому Рис. 5. Схемы движения рыхлителя; а — челночная, 0 — круговая, в — зигзагообразная vkxZ/
S
заглублению рабочего органа в грунт. Послойно грунт рыхлится на низших рабочих скоростях. Проходы выполняются обычно параллельно друг другу. В отдельных случаях, если это необходимо, работа выполняется продольными и поперечными либо диагональными проходами (рис. 5). Глубина рыхления назначается не более чем на 20—30 % больше толщины слоя, снимаемого в дальнейшем землеройно-транспортной машиной за один проход, так как Рис. 6. Схема установки наконечников рыхлителя движение по толстым слоям рыхлого грунта сопровождается значительным буксованием. Работа рыхлителя осуществляется тремя способами: челночным, круговым и зигзагообразным (см. рис. 5). Первый из них применяется лишь тогда, когда невозможно выполнить разворот рыхлителя в конце хода или когда длина пути рыхления мала. Энергоемкость процесса рыхления, а следовательно, и сопротивление рыхлению грунта, зависят от угла рыхления б, шага зубьев /м и их смещения относительно друг друга в продольном направлении /вын (рис. 6). Рекомендуемые значения основных параметров процесса рыхления приведены ниже. В тех случаях, когда разрыхленный грунт в последующем разрабатывается бульдозерами, скреперами или авто-грейдерами и используется для возведения насыпей, большое значение для качества уплотнения имеют размеры кусков грунта. Таблица 8. Рекомендуемые параметры процесса рыхления грунта многостойковыми рыхлителями Ширина наконечника Высота наконечника рыхления Зад внв угол Тз зубьев Продольное смещение зубьев относительно ДРУГ Друга ‘вьгн /1/(3,о-М,5) (1 -Ы,2)5 ЗО-т-450 (2-7-2,5) h (0,4-М),7) Л Крупность отдельных кусков зависит от свойств грунта, способа и глубины рыхления, а также от шага зубьев. В первом приближении для грунтов групп III—IV наибольший размер кусков Dmax (см) может бытьТнайден по следующим зависимостям: для центрального зуба Dmax == (0,75 -f- 0,85) h + 8;    (1-16) для боковых зубьев £>тах = 0,185Л + 0,363/м + 9,    (1.17) где h, /м — глубина рыхления и шаг установки зубьев, см. Задавшись максимально допустимыми размерами кусков грунта, используемого для возведения насыпей, по приведенным равенствам нетрудно найти приемлемые значения глубины рыхления и шага зубьев. Гягоный расчгт и пр:жюогительноегь рыхлителей. В условиях эксплуатации при известных свойствах грунта тяговый расчет производится с целью определения режимов рыхления грунта и производительности машины. Суммарное сопротивление перемещению рыхлителя 2 W = Wf -Ь №р (1.18), где Wf — сопротивление передвижению рыхлителя, кге: 1Гр — сопротивление рыхлению грунта, кге, Wf = Gp (f ± i) (1,19). Здесь Gp — масса рыхлителя, кг; / — коэффициент сопротивления передвижению (см. табл. 6); i — уклон'местности, Н7р = nKcKihs (1.20), где п — число зубьев, участвующих в рыхлении; — коэффициент, учитывающий совместную работу зубьев рыхлителя (Ка = 1 при п = I; К0 — 0,75 0,8 при п > 1); К\ —■ удельное сопротивление рыхлению, кгс/см2 (табл. 5); h — глубина рыхления, см; s — ширина наконечника зуба, см. Рекомендуемые значения ширины используемых наконечников в (см) в зависимости от тягового усилия тягача Т от 3 до 25 тс следующие: Т— 3; 4; 10; 15; 25; s — 5; 6; 8; 9,5; 11. Суммарное сопротивление перемещению рыхлителя должно быть не более тягового усилия, развиваемого тягачом Гн: 2 W < Гн. При достаточной мощности двигателя для колесных тягачей Тп = (0,7 ~ -Ь 0,73) фс<Зсц (1.21); для гусеничных тягачей Та — ф0Осц (1.22). В приведенных равенствах — коэффициент сцепления движителя с грунтом (см. табл. 6); <?сц — сцепной вес тягача. Если мощности двигателя недостаточно для реализации тягового усилия по сцеплению, значение Тн принимают из технической характеристики тягача на одной из низших передач. Число зубьев п, участвующих в рыхлении, определяют из соотношения ти~сь (/±0 Эксплуатационная часовая производительность рыхлителя П (м3/ч) зависит от способа работы, свойств грунта: при круговом способе работы ПЛ" Blh Кг. -Ми* !    (1-24’ 1 v гпр при челночном [0’“ 1(v »oJ + (d“]'‘”P где В — ширина рыхления за один проход, м, В = s -(п — 1) + 2Лср tg s — ширина наконечника, м (табл. 8); /м— шаг зубьев, м; п — число рыхлящих зубьев; hcp — средняя глубина рыхления, м; уп — угол, заключенный между вертикалью и боковой поверхностью борозды, полученной в результате рыхления (для грунтов групп III—IV уп = 45 ~ 60°); I — длина рабочего участка, м; Ка — 0,75 — коэффициент перекрытия; Кв — коэффициент использования машины по времени (для средних условий == 0,85); р х — средняя скорость рабочего хода, км/ч, е>р х — (0,6 — 0,7) он, ан — номинальная скорость тягача на рабочей передаче КПП; vQ х —скорость обратного хода, км/ч (для гусеничных тягачей с полужестким ходовым оборудованием у0 х принимают не более 7 км/ч, для колесных тягачей и тягачей с эластичным гусеничным ходом она не должна превышать 15 км/ч); tnon =» 0,004-^-0,008— время одного поворота рыхлителя с учетом выглубления рабочего органа, ч; *л п = 0,003 0,004 — время, затрачиваемое на переключение передач и заглубление рабочего органа при челночном способе работы, ч; ппр — количество проходов рыхлителя по одному месту. Производительность рыхлителя в значительной мере зависит от квалификации оператора, трудности разработки грунта и организации работ. Там, где это возможно, работу необходимо выполнять с использованием круговой схемы (см. рис. 5). При разворотах рыхлителя не следует переходить на высшие передачи, так как выигрыш времени от повышения скорости обычно не покрывает затрат, связанных с остановкой и переключением передач. На очень тяжелых грунтах целесообразно использовать рыхлители с толкачами. Это увеличивает ширину или глубину рыхления и отчасти скорости движения. Объем разрыхляемого за один проход грунта увеличивается в 1,5—2,5 раза при использовании специальных наконечников с открылками или трехгранной формы [2]. Для сплошного рыхления грунта по всей ширине захвата применяют двухстойковый рабочий орган, между стойками которого устанавливают горизонтальный нож с прикрепленными к нему наконечниками (2]. 1.3. Рабочий процесс бульдозеров Бульдозеры предназначены для разработки и перемещения грунта на небольшие расстояния, его укладки, разравнивания и планирования. Используются бульдозеры для устройства насыпей и разработки выемок с перемещением грунта на расстояние до 100 м, для копания и.перемещения грунта при планировке строительных площадок, в случае удаления растительного слоя с полосы отвода на строительстве дорог и в основаниях различных земляных сооружений, при производстве подготовительных работ, на вскрыше карьеров строительных материалов, разработке песчаных и гра-нийпых карьеров, засыпке траншей и котлованов, подсыпке грунта к искусственным сооружениям, разравнивании грунта, подаваемого другими машинами, планировке стройматериалов па строительных площадках и штабелировании их на складах, зачистке откосов дамб, насыпей, каналов. Бульдозеры применяются также в качестве толкачей в скреперных отрядах и для других вспомогательных работ, таких, как расчистка и планировка транспортных путей для скреперов и самосвалов, зачистные работы в комплекте с экскаваторами, очистка дорог от снега, валка деревьев, корчевание пней. Особо эффективна работа бульдозеров при малой дальности транспортировки грунта, иапример при возведении насыпей из боковых резервов, при устройстве каналов, когда разработанный грунт укладывается в дамбы или ковальеры. К подготовительным работам относятся следующие: снятие растительного слоя, расчистка полосы от леса, кустарника, камней. Растительный покров на полосе отвода при строительстве дорог снимается поперечными проходами от оси дороги в стороны. Толщина удаляемого слоя грунта обычно составляет 10—12 см. Если при большой ширине полосы весь слой не может быть удален за один поперечный проход, сначала удаляют грунте краев, а затем со средней части полосы отвода. Валку деревьев можно производить на стену леса и от стены леса. В первом случае лес спиливается в крайних полосах просеки и деревья валят под углом 40—45° на расчищенную полосу. Этот способ применяется в густом лесу. В редких насаждениях валка деревьев производится по второму способу, вдоль просеки с последующей трелевкой и разделкой. При валке деревьев бульдозерист наклоняет ствол поднятым отвалом от себя, затем вторым подходом подрезает корни и транспортирует дерево за пределы расчищаемой полосы. При больших диаметрах деревьев (40—50 см) для увеличения высоты упора отвала в дерево осуществляется подсыпка призмы высотой до 1 —1,5 м, а при крепкой разветвленной корневой системе приходится увеличивать число подходов для подрезки корней. Корчевание пней и уборка камней при малых их размерах идет одновременно со снятием растительного слоя. Крупные пни требуют предварительной подрезки корней, а камни — окапываются. При различной крупности камней и’пней сначала удаляются более крупные, а затем все остальные вместе с растительным слоем. На косогорах и склонах пин, камни, растительный покров удаляются вниз по склону. . При выполнении объемных земляных работ рабочий цикл бульдозера состоит из зарезания и набора грунта, перемещения призмы волочения, разгрузки грунта и холостого хода. Возможны следующие схемы разработки грунта. 1.    Прямая разработка, при которой бульдозер в течение ряда рабочих циклов двигается челночным способом до получения заданного уровня поверхности. Применяется при разработке траншей, шириной, равной ширине отвала, засыпке оврагов, срезке холмов. 2.    Боковая разработка, при которой бульдозер после транспортирования призмы грунта поворачивает влево или вправо, производит отсыпку и задний ходом возвращается в исходное положение. Применяется при срезке бугров, засыпке ям и траншей, при планировочных работах и т. д. 3.    Разработка грунта ступенями, когда каждый последующий проход выполняется со смещением в сторону по отношению к предыдущему на ширину отвала. Применяется при возведении насыпей из боковых резервов. 4.    Срезка бугров, холмов и отдельных неровностей, а также засыпка ям. траншей, оврагов перемещением срезанного грунта под углом. 5.    Срезка откосов, глубоких выемок движением под уклон в вьтемку с последующим перемещением срезанного грунта в насыпь. 6.    Возведение земляного полотна перемещением грунта из боковых резервов в насыпь, сооружение полунасыпей и полувыемок, перемещение грун-га ич выемок э кавальеры. 7.    Разработка каналов поперечными челночными ходами. Применяется при глубине каналов до 2 м и крутизне откосов до 20°. 8. Планировочные работы на горизонтальных или наклонных площадках и участках земляного полотна за счет перераспределения грунта из выступов во впадины. Точность планировки обеспечивается при ручном управлении до 10 см. Хорошее качество планировки достигается при перекрытии прохо-дов на 30—40 см. После окончания планировки выполняется чистовое заглаживание поверхности задним ходом со свободно опущенным отвалом. Тяговый расчет и производительность бульдозера. Для правильного использования мощности базового тягача в течение рабочего цикла бульдозера, а следовательно, и получения максимальной производительности, необходимо, чтобы сумма сопротивлений на каждом этапе работы равнялась наибольшему тяговому усилию, которое тягач может развить па данной передаче без существенного буксования. Тяговый расчет определяет параметры рабочего процесса, позволяющие приблизиться к выполнению этого условия. В случае лобового резания и транспортирования грунта отвалом бу ль до-вера по горизонтальной поверхности возникает сумма сопротивлений SVF = 11?' + й^пр "г №0т W} + ^пл (1*26). Здесь №р —сопротивление резанию; II7пр _ сопротивление перемещению призмы грунта перед отвалом; №ог— сопротивление перемещению грунта вверх по отвалу; Wm — сопротивление, возникающее на площадке затупления йот трения ножа бульдозера о грунт; Wf— сопротивление перемещению бульдозера, Wp=KF (1.27), где К — удельное сопротивление резанию, кгс/см* (см. табл. 5); F — площадь поперечного сечения вырезаемой стружки грунта, определяется как произведение ширины отвала L на глубину резания h. При транспортировании грунта F — 1/гХ) /гг — глубина резания при перемещении грунта, находится из условия восполнения потерь грунта в боковые валики, значение которых оценивается коэффициентом потерь (для связных грунтов /<п — 0,025—0,032, для несвязных 0,06—0,07), hx = KnVup/L, где К1ф—объем призмы волочения, образующейся перед отвалом при полном его заполнении. Сопротивления перемещению призмы волочения и перемещению грунта вверх по отвалу определяются при углах резания Ь = 45 -f- 60° по следующим зависимостям:    у ' ’‘’’up = °npMl = I'np ^ (‘li Ll    (1.28) Wo,= Vnp^(i*c°s*6,    (1.29) где Упр — объем призмы волочения, зависящий от характера грунта (связности, коэффициента разрыхления), соотношения высоты Н и ширины L отвала, Vnp — LlP/2Knp (1.30), угр — объемная масса грунта в плотном теле, кгс/см3 (см. табл. 4); /<р — коэффициент разрыхления грунта; щ — коэффициент трения грунта о грунт (см. табл. 3), |Аа — коэффициент трения грунта о поверхность отвала (там же). Значения коэффициента К в зависимости от отношения И/L и вида грунта приведены в табл. 9. Сопротивление перемещению бульдозера Wf =* Gf (G — масса бульдо-8ера; f — коэффициент сопротивления перемещению движителей (табл. 6)), При работе бульдозера на подъемах и уклонах в тяговом расчете необходимо учесть составляющую силы тяжести бульдозера ± Gi. Тогда Wf =* = G {f ± /), где i — уклон местности, доли ед. При угла уклона ЧЕГ, боль* шем 10°, Wf~G{f cos Y ± sin ¥). Сопротивление, возникающее на площадке затупления при угле, резания 45—60°, №7ПЛ — PypL (1.31), где Руд—удельное сопротивление от затупления, зависящее от ширины площадки затупления и вида грунта (табл. 10)* Вид грунта Значение /Спр при отношении -jr- < иязные грунты категории I—11 Несвязные грунты 0,80 , 1,20 Т п б лиц а 10. Значения удельного сопротивления />уд От затупления, кгс/м Ширина площадки затупления, мм Категория грунта 800—1000 1000—1200 800—1000 1100—1300 1200—1500 При тяговом расчете бульдозера с поворотным отвалом необходимо дополнительно учитывать сопротивление от движения грунта вдоль по отвалу, кге: Сопротивления lFnp, W0T с учетом угла захвата W'»P =    (1.33) 570,= Уп1> ^2 cos’8 sin а. (1.34) АР    АР Площадь поперечного сечения стружки F = Lftsin я. Полученное значение суммарного сопротивления сравнивается с номи* г Iльным значением силы тяги по двигателю на соответствующей передаче I £ \V<g Тн и с силой тяги, обеспечиваемой сцеплением движителей с грун-Iом, 1W < Г9< По найденному значению тяговбго усилия находится возможная ско-1‘ И, движения машины на соответствующей передаче. С учетом буксования тн кителей рабочая скорость движения для гусеничных тягачей в среднем ипляет 85—90 % номинального значения, для колесных 70—75 %, жеплуатационная часовая производительность бульдозера, соответ-мнующая производственным нормам, м3/ч:
■    (1.35, э- 4 *ц*р г*****»*—-. -    - — I и /\ — коэффициент, учит&вающйй влияние уклона на производитель- Дальность перемещения грунта, м Значение Хукл при уклоне i * Злак минус соответствует копанию и перемещению грунта под уклон, знак плюс — на подъем. ность (табл. 11); Кя—коэффициент использования бульдозера по времена (0,75—0,8); /ц — время рабочего цикла бульдозера, = 3,6 {— + —
\ ир rt> где I , /гр, /х — длина пути реэвиия, перемещения грунта и обратного хода, м; ор, огр, vK — скорости движения бульдозера при резании грунта, перемещении и при обратном ходе, км/ч; tn, /ПОИ, *0 — время на переключение передач, поворот бульдозера, опускание отвала, с (/п4+-5; tnoa *= 10-f-12; /0-1ч-2). Приведенные в таблице данные соответствуют перемещению грунта бульдозером без подрезания при возможности схода грунта в боковые валики. Если бульдозер работает с подрезанием грунта по пути перемещения или в траншее, следует пользоваться данными первой строчки таблицы при любой дальности перемещения грунта. При перемещении грунта на подъем с уклоном от 10 до 20 % длина пути перемещения умножается на коэффициент 1,2, при уклонах более 20% — на 1,4. Для средних грунтовых условий расчетная длина пути резания составляет 5—7 м. Эксплуатационная среднечасовая производительность бульдозера, соответ ствующая сметным нормам (м3/ч), |~[ П,.«с». 0.37). где КС}Л не-
•э. ср ч
реходной коэффициент от производственнных норм к сметным, равный 0,75. Производительность бульдозера при планировочных работах, м'3/ч: 3600/ (L sin а — h) Кн п
(1.38)
где /3 — длина захватки (планируемого участка), м; а — угол поворота отвала в плане (для бульдозеров с поворотным отвалом), град; Ь — ширина перекрытия проходов (Ь — 0,4 ~~ 0,5 м); v — скорость движения при планировочных работах; п — число проходов по одному следу. На рис. 7 представлены производительность в функции дальности перемещения грунта и зоны рационального применения бульдозеров в зависимости от объема работ и дальности транспортировки. Для повышения производительности бульдозера необходимо принять такую схему работы, которая в полной мере позволит использовать рельеф местности, т. е чтобы резание и транспортирование грунта производились под уклон, дальность траиспер- тировки была кратчайшей, количество поворотов — минимальным. Набор грунта под уклон повышает производительность бульдозера в результате увеличения силы тяги, снижения сопротивлений перемещению призмьт волочения и самого бульдозера, что позволяет вести резание с большей скоростью, а также в результате увеличения объема грунта в призме волочения. Увеличение производительности при работе на уклонах различной величины составляет (%) при уклоне 2 % — 5—7; 3 % — 10—12; 5 % — 15—20; 10 % — 25—30; 15 % — 40—50; 20 % — 60—70. Набор грунта в зависимости от его категории и уклона местности производится прямым послойным резанием, по клиповой и гребенчатой схемам. Прямое послойное резание с глубиной резания, близкой к постоянной, применяется обычно при наличии достаточно большого уклона. На ровной поверх-
Рис. 7. Технико-экономические показатели работы бульдозеров: а ~ зависимость производительности от дальности перемещения грунт» (грунт категории II, уклоны отсутствуют, производительность техническая); о — кривые равных принеден-ных удельных затрат в зависимости от объема работ из объекте Q и дальности перемещения грунта I. устанавливающие зоны рационального применения бульдозерои ности такой способ набора наименее производителен. В этом случае следует применять клиновую схему с резким заглублением отвала на максимально возможную глубину резания и постепенным его выглублением по мере увеличения объема призмы волочения. Однако такая схема неприемлема при разработке тяжелых грунтов, особенно для бульдозеров с канатно-блочной системой управления. Здесь следует применять гребенчатую схему набора с частым выглублением и последующим заглублением отвала. Изменять положение отвала приходится таюке из-за неоднородности грунта и наличия неровностей рельефа забоя. В табл. 12 приведены данные, характеризующие различные способы набора грунта. Как следует из таблицы, на расстоянии 6—9 м набирается максимально возможный объем призмы волочения. При работе бульдозера в грунтах категорий 111—IV путь набора может превышать 10—12 м. В таких случаях необходимо предварительное рыхление грунта. Рыхление может производиться рыхлителями и рыхлящими зубьями, устанавливаемыми на тыльной поверхности отвала бульдозера. Зубья крепятся шарнирно, чтобы при резании ножом (движением вперед) они не врезались в грунт. При холостом ходе (движении назад) зубья поворачиваются до упора в коробку жесткости отвала и рыхлят грунт. Глубина рыхления устанавливается механизмом управления отвалом. Скиристь движения бульдозера при наборе грунта составляет 2,5—4 км/ч. Увеличение скорости ведет к быстрой утомляемости оператора вследствие Таблица 12. Влияние схемы резания на эффективность бульдозера класса 10 тс Схема резания Объем пыре-залного грунта за I цикл. м!’ Путь набора, м Время резания, с Удельная производи* тгльность по резанию,
<<< Предыдущая страница  1  2  3    Следующая страница >>>


1 A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 
А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я