2015-02-18
441
МАШИНЫ ДЛЯ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ
Земляные сооружения - это устройства в грунте, полученные в результате его удаления за пределы сооружений, или из грунта, внесенного в сооружения из вне. Это выемки и насыпи. Различают выемки: котлованы, траншеи, канавы, кюветы, ямы, скважины, шпуры, каналы. Насыпи: кавальеры, резервы, насыпи, дамбы, платины.
Способы разработки грунтов разделяют в зависимости от способа их разрушения. Наибольшее применение нашло механическое разрушение грунтов (резание). Различают статистическое и динамическое (ударное и виброударные) разрушение грунтов. Энергоёмкость механического разрушения грунта составляет от 0,05 до 0,5 кВтч/м3, которым выполняют 85% всего объёма земляных работ в строительстве.
Есть комбинированные способы: газомеханический, гидравлический (гидромониторы, земснаряды), гидромеханический, взрывной, термомеханический, термопневматический и электрогидравлический.
Реже применяют физические способы разрушения грунтов (прожигание, оттаивание, токов высокой частоты, ультразвука, электромагнитной и инфракрасной энергии). Выбор способа зависит от прочности грунта, его мерзлоты (сезонного промерзания).
|
|
|
Таблица 7.1
Классификация грунтов по профессору А.Н. Зеленину:
| Категория грунта | Плотность, кг/м3 | Число ударов плотно-мера | Коэф-фициент разрых-ления | Удельное сопротивление, кПа | |||||
| резанию | копанию при работе | ||||||||
| прямыми и обрат-ными лопатами | драг-лайнами | экскаваторами непрерывного копания | |||||||
| поперечного копания | траншей-ными | ||||||||
| роторными | цепными | ||||||||
| I | 1,2-1,5 | 1-4 | 1,08-1,17 | 12-65 | 18-80 | 30-120 | 40-130 | 50-180 | 70-230 |
| II | 1,4-1,9 | 5-8 | 1,14-1,28 | 58-130 | 70-180 | 120-150 | 120-250 | 150-300 | 210-400 |
| III | 1,6-2 | 9-16 | 1,24-1,3 | 120-200 | 160-280 | 220-400 | 200-380 | 240-450 | 380-660 |
| IV | 1,9-2,2 | 17-35 | 1,26-1,37 | 180-300 | 220-400 | 280-490 | 300-550 | 370-650 | 650-800 |
| V | 2,2-2,5 | 36-70 | 1,3-1,42 | 280-500 | 330-650 | 400-750 | 520-760 | 580-850 | 700-1200 |
| VI | 2,2-2,6 | 71-140 | 1,4-1,45 | 400-800 | 450-950 | 550-1100 | 700-1200 | 750-1500 | 1000-2200 |
| VII | 2,3-2,6 | 141-280 | 1,4-1,45 | 1000-3500 | 1200-4000 | 1400-4500 | 1800-1500 | 2200-5500 | 2000-6000 |
| VIII | 2,5-2,8 | 281-560 | 1,4-1,6 | - | 220-250 | 230-130 | - | - | - |
Характеристики грунтов, влияющие на процесс их взаимодействия с землеройными и грунтоуплотняющими рабочими органами машин, следующие: влажность (оптимальная - пески - 8 - 14%, глины 20-30%);коэффициент разрыхления (пески - 1, 0,8-1,15; мерзлый грунт 1,45 - 1,6);коэффициент остаточного разрыхления (пески и суглинки - 1,02- 1,05; скальные 1,2 - 1,3);уплотняемость (коэффициент уплотнения 0,9- 0,1);прочность и деформируемость;силы внутреннего и внешнего трения (коэффициенты: внутреннее трение-0,18-0,7 внешнее трение 0,15-0,55);изнашивание (абразивность);липкость.
Рабочие органы, с помощью которых грунт отделяют от массива (ковши, отвалы, зубья) называют землеройными. Их называют ковшовыми, отвальными, зубья рыхлителей. Отвалы оснащают в нижней части ножами - ножевые овалы (рис. 7.2).
|
|
|
Режущая часть рабочего органа имеет форму заостренного клина, ограниченного передней 1 и задней, 2 гранями, линию пересечения которых называют режущей кромкой (рис 7.3). Угол δ, образуемый с направлением движения клина его передней гранью, называется углом резанья. Угол θ, образующий с тем же направлением задней гранью - задним углом. Усилие Р, с которым клин воздействует на грунт называют усилием копания, а равное ему по модулю, но противоположно направленное усилие Ро - сопротивлением грунта копанию.
Рис.7.3. Параметры режущего клина: 1-передняя грань; 2-задняя грань; 3-линия пересечения граней или режущая кромка; 4-заостренный клин; δ – угол резания; θ – задний угол; υ – угол заострения.
Запишем другие составляющие сопротивления грунта копанию: сила трения между рабочим органам и грунтом, сопротивление перемещению призмы грунта перед рабочим органом (призма волочения), сопротивление перемещению грунта в ковш (при ковшевом рабочем органе), сопротивление перемещению грунта по отвалу (при отвальном рабочем органе).
Сопротивление грунта резанию зависит от вида грунта и параметров рабочего органа, а сопротивление копанию ещё от способа разработки(типа машин, см. табл. 7.1).
Машины классифицируют по назначению: землеройные, землеройно-транспортные, бурильные, оборудование гидромеханизации. По режиму работы: цикличного и непрерывного действия. По степени подвижности: самоходные, прицепные, стационарные и полустационарные. Землеройные машины для отрывки и перемещения грунта в пределах зоны досягаемости рабочего органа в отвал либо в транспорт(одно-, многоковшовые и роторные экскаваторы). Землеройно-транспортные - для послойной разработки грунта и перемещения его на большее расстояния (бульдозеры, скреперы, грейдеры, грейдеры — элеваторы, стругометатели).
Бурильные машины - для бурения скважин, шпуров. Они позиционного действия.
Средства гидромеханизации - для разработки грунта с использованием скоростного напора струи воды или водяного потока. Машины и оборудованиядля уплотнения грунтов, для разработки мёрзлых грунтов, для бестраншейной прокладки коммуникаций.Машины для полготовительных работ: кусторезы, корчеватели-собиратели, рыхлители, оборудование для водоотлива и понижения уровня грунтовых вод.
