Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами кратко

Обновлено: 04.07.2024

Одноковшовые экскаваторы производится проходками расположенными в один или несколько ярусов, количество и параметры проходов зависят от размеров выемок и характеристика экскаватора и определяется в технологических картах .

Проходка –продольная траншея, образуемая экскаватором за один проход.

Забой –это рабочая зона экскаватора ограниченная радиусом его действия в которую входит площадка на которой находится экскаватора часть проходки разработанная с одной стороны и площадка для размещения транспортных средств и отвала грунта.

Экскаваторы разрабатывают грунт находясь в забое двумя способами:

1-лабовая проходка-это когда автосамосвалы подаются к экскаватору по двум траншеям задним ходом, каждый ярус выемки разрабатывается сразу на всю ширину без сквозного проезда транспорта.

Лобовая проходка бывает трех видов:

а) прямолинейная лобовая проходка

R₀ -оптимальный радиус резания экскаватором

L_n -длинна рабочей перед экскаватором

в) зигзагообразная лобовая проходка

R_c_-радиус резания экскаватора на месте стоянки.

г) поперечно- торцевая лобовая проходка

n- количество поперечных передвижек экскаватора

2. Боковаяпроходка–это когда автосамосвалы устанавливают под погрузку сбоку и имеет сквозной проезд с открытой стороны транспортного пути проходки параллельно оси перемещений экскаватора

Параметры прохода должны выбирать с таким расчетом чтобы на выполненную операцию рабочего цикла экскаватора затраченного минимального время.

При загрузке машин назначается целое число полностью загруженных ковшей экскаватора . При разработке грунта в отвал следует применять бульдозеры для перемещения выгруженного грунта.

Рабочий цикл экскаватора:

1- наполнение ковша грунтом

2- поворот к месту выгрузки

3- разгрузка ковша

4- поворот к забою

Одноковшовые экскаваторы заканчивают разработку котлованов и траншей за 20-30см до их проектной отметки. Оставшийся слой грунта называется недобором грунта и его дорабатывают бульдозерами или вручную.

Недоборы грунта разрешены от 10-20см. Слой недобора оставляют для того, чтобы избежать повреждения основания и не допускать перебора грунта. Для разработки недобора грунта применяют бульдозеры.

При выполнении работ бульдозер оставляет защитный слой до 5см, который зачищается вручную перед устройством фундаментов. Объемы недобора грунта можно определить:

Vр = А_низ х h_н [М 3 ]

h_н = 10-30 см

А_низ – площадь дна выемки

При больших объемах разрабатываемого грунта недобор может определяться в процентном соотношении: 7% от всего объема разрабатываемого грунта, из них 75% на разработку бульдозером и 25% на ручную.

Экскаватор с прямой лопатой -используется для разработки грунтов, которые находятся выше уровня его стоянки. При этом характеризуются высотой и горизонтальными размерами.

Наибольшую высоту забоев принимают равной максимальной высоты резания экскаватора, которая обеспечивает наполнение ковша.

Экскаватор с обратной лопатой - используют при разработке грунтов, которые находятся ниже уровня стоянки экскаватора и преимущественно при рытье небольших котлованов и траншей. Поярусная разработка выемки при этом виде оборудования, как правило не практикуется. Разработку грунта ведет ниже уровня стоянки экскаватора лобовым или боковым забоем с погрузкой грунта в траншейные средства или укладкой в отвал. При наличии больших неровностей поверхность проходки(в пределах ширины передвижения экскаватора) предварительно разравнивают бульдозером или автогрейдерами.

Грунт разрабатывают тремя способами :

При механическом способе разработки грунта применяются землеройные машины (экскаваторы циклического и непрерывного действия, одноковшовые и многоковшовые)

Одноковшовые экскаваторы имеют сменное оборудование:

Проходка –продольная траншея, образуемая экскаватором за один проход.

Экскаваторы разрабатывают грунт находясь в забое двумя способами:

Лобовая проходка бывает трех видов:

а) прямолинейная лобовая проходка

R₀ -оптимальный радиус резания экскаватором

L_n -длинна рабочей перед экскаватором

в) зигзагообразная лобовая проходка

R_c_-радиус резания экскаватора на месте стоянки.

г) поперечно- торцевая лобовая проходка

n- количество поперечных передвижек экскаватора

Рабочий цикл экскаватора:

1- наполнение ковша грунтом

2- поворот к месту выгрузки

3- разгрузка ковша

4- поворот к забою

Vр = А_низ х h_н [М 3 ]

h_н = 10-30 см

А_низ – площадь дна выемки

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Выбор способа производства земляных работ зависит от свойств грунта, объемов работ, вида земляных сооружений, гидрогеологических условий и других факторов. Технологический процесс выполнения земляных работ состоит из разработки грунта, транспортировки, укладки в отвал или насыпь, уплотнения и планировки. Для механизации земляных работ применяют одноковшовые строительные экскаваторы с гибкой и жесткой подвеской рабочего оборудования в виде прямой и обратной лопаты, драглайна, грейфера, землеройно-планировочного, планировочного и погрузочного устройств; экскаваторы непрерывного действия, к которым относятся цепные многоковшовые, цепные скребковые, роторные многоковшовые и роторные бесковшовые (фрезерные); бульдозеры, скреперы, грейдеры (прицепные и самоходные), грейдеры-элеваторы, рыхлители, бурильные машины. В комплект машин для механизированной разработки грунта кроме ведущей землеройной машины включаются также вспомогательные машины для транспортировки грунта, подчистки выемки дна, уплотнения грунта, отделки откосов, предварительного рыхления грунта и т. п. в зависимости от вида работ.

Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами

В промышленном и гражданском строительстве применяют экскаваторы с ковшом вместимостью от 0,15 до 4 м3. При выполнении больших объемов земляных работ на гидротехническом строительстве применяются более мощные экскаваторы с вместимостью ковша до 16 м3 и более.

Экскаваторы на колесном ходу рекомендуется применять при работах на грунтах с высокой несущей способностью при рассредоточенных объемах работ, при работах в городских условиях с частыми перебазировками; экскаваторы на гусеничном ходу применяют при сосредоточенных объемах работ при редких перебазировках, при работах на слабых грунтах и разработке скальных пород; навесные экскаваторы на пневмоколесных тракторах — при рассредоточенных объемах работ и при работе в условиях бездорожья.

Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами ведется проходками. Число проходок, забоев и их параметры предусматриваются в проектах и технологических картах производства земляных работ для каждого конкретного объекта в соответствии с параметрами земляных сооружений (по рабочим чертежам) с оптимальными рабочими размерами оборудования экскаваторов.

Одноковшовые экскаваторы относятся к машинам цикличного действия. Время рабочего цикла определяется суммой отдельных операций: продолжительность заполнения ковша, поворот на выгрузку, разгрузку и поворот в забой. Наименьшие затраты времени на выполнение рабочего цикла обеспечиваются при следующих условиях:

ширина проходок (забоев) принимается с таким расчетом, чтобы обеспечить работу экскаватора со средним поворотом не более 70 градусов;
глубина (высота) забоев должна быть не меньше длины стружки грунта, необходимой для заполнения ковша с шапкой за один прием копания;
длина проходок принимается с учетом возможно меньшего числа вводов и выводов экскаватора в забой и из забоя.

Забоем называется рабочая зона экскаватора. К этой зоне относится площадка, где размещается экскаватор, часть поверхности разрабатываемого массива и место установки транспортных средств или площадка для укладки разрабатываемого грунта. Геометрические размеры и форма забоя зависят от оборудования экскаватора и его параметров, размеров выемки, видов транспорта и принятой схемы разработки грунта. В технических характеристиках экскаваторов любой марки приведены, как правило, максимальные их показатели: радиусы резания, выгрузки, высота выгрузки и др. При производстве земляных работ принимают оптимальные рабочие параметры, составляющие 0,9 максимальных паспортных данных. Оптимальная высота (глубина) забоя должна быть достаточной для заполнения ковша экскаватора за одно черпание, она должна быть равна вертикальному расстоянию от горизонта стоянки экскаватора до уровня напорного вала, умноженному на коэффициент 1,2. Если высота забоя относительно мала (например, при разработке планировочной выемки), целесообразно использовать экскаватор вместе с бульдозером: бульдозер разрабатывает грунт и перемещает его к рабочему месту экскаватора, затем окучивает грунт, обеспечивая при этом достаточную высоту забоя. Экскаватор и транспортные средства должны быть расположены так, чтобы средний угол поворота экскаватора от места заполнения ковша до места его выгрузки был минимальным, так как на поворот стрелы расходуется до 70% рабочего времени цикла экскаватора.

По мере разработки грунта в забое экскаватор перемещается, отработанные участки называются проходками. По направлению движения экскаватора относительно продольной оси выемки различают продольный (с лобовым или торцовым забоем) и поперечный (боковой) способы разработки. Продольный способ состоит в разработке выемки проходками, направление которых выбирается по наибольшей стороне выемки. Лобовой забой применяется при разработке съезда в котлован и при рытье начала выемки на крутых косогорах. При лобовом забое грунт разрабатывается на всю ширину проходки. Торцевой забой применяется при разработке выемок ниже уровня стоянки экскаватора, при этом экскаватор, передвигаясь задним ходом по поверхности земли или на уровне, расположенном выше дна выемки, разрабатывает торец выемки. Боковые забои применяются для разработки выемки прямой лопатой, при этом пути транспортных средств устраиваются параллельно оси перемещения экскаватора или выше подошвы забоя. При боковом способе полная ширина проходки может быть получена путем последовательной разработки ряда проходок. Поперечным (боковым) способом разрабатывают выемки с отсыпкой грунта в направлении, перпендикулярном оси выемки. Поперечный способ применяется при разработке протяженных нешироких выемок с отсыпкой кавальеров или при устройстве насыпей из боковых резервов.

Экскаватор, оборудованный обратной лопатой, применяется при разработке грунта ниже уровня стоянки и наиболее часто используется при рытье траншей для укладки подземных коммуникаций и небольших котлованов под фундаменты и другие сооружения. При работе с обратной лопатой также применяют торцовый или боковой забой. Наиболее целесообразно применять экскаватор с обратной лопатой для разработки котлованов глубиной не более 5,5 м и траншей до 7 м. Жесткое крепление ковша обратной лопаты дает ему возможность рыть узкие траншеи с вертикальными стенками. Глубина разрабатываемых узких траншей больше, чем глубина котлованов, так как экскаватор может опускать стрелу с рукоятью в самое нижнее положение, сохраняя устойчивость.

Экскаватор с рабочим оборудованием драглайн применяется при разработке больших и глубоких котлованов, при возведении насыпи из резервов и т. п. Преимуществами драглайна являются большой радиус действия и глубина копания до 16-20 м, возможность разрабатывать забои с большим притоком грунтовых вод. Драглайн разрабатывает выемки торцовыми или боковыми проходками. Для торцовой и боковой проходок организация работ драглайна аналогична работе обратной лопаты. При этом сохраняется такое же соотношение максимальной глубины резания. Драглайн обычно передвигается между стоянками на 1/5 длины стрелы. Разработка грунта драглайном чаще всего производится в отвал (односторонний или двусторонний), реже — на транспорт.

Экскаваторы отрывают котлованы и траншеи на глубину, несколько меньшую проектной, оставляя так называемый недобор. Недобор оставляют, чтобы избежать повреждения основания и не допускать переборов грунта, он составляет обычно 5-10 см. Для повышения эффективности работы экскаватора применяют скребковый нож, насаженный на ковш. Это приспособление позволяет механизировать операции по зачистке дна котлованов и траншей и вести их с погрешностью не более плюс-минус 2 см, что исключает необходимость ручных доработок.

Разработка грунта экскаваторами непрерывного действия осуществляется при отсутствии в грунтах камней, корней и т. п. До начала работы вдоль трассы траншеи бульдозером планируется полоса земли шириной не менее ширины гусеничного хода, затем разбивается и закрепляется ось траншеи, после чего начинается отрывка ее со стороны низких отметок (для стока воды). Многоковшовые экскаваторы разрабатывают траншеи ограниченных размеров и, как правило, с вертикальными стенками.

Одноковшовыми экскаваторами разрабатывается около 45% всех грунтов. Машины имеют различное по виду и объему ковша рабочее оборудование, механический или гидравлический привод. На механических экскаваторах ковш жестко соединен с рукоятью и его движение осуществляется за счет напорного усилия рукоятью и за счет тягового усилия — канатами. У гидравлических экскаваторов движение ковша происходит за счет усилий штоков гидроцилиндров стрелы, рукояти или ковша.

Рабочее место экскаватора — это зона его работы в пределах геометрических параметров рабочего оборудования, а также размеров площадки стоянки транспорта под погрузку грунта и укладки его в отвал при разработке навымет.

При возведении инженерных сооружений для разработки грунтов широко используются одноковшовые экскаваторы с различным сменным оборудованием с ковшом вместимостью 0,25. 3,2 м 3 . Выбор типа одноковшового экскаватора зависит от характера и условий выполняемых работ, размеров и вида земляного сооружения. Экскаватор, оборудованный прямой лопатой (рис. 4.5, а), предназначен для разработки грунтов I—VI групп и дробленых скальных пород выше уровня стоянки экскаватора. При наличии грунтовых вод уровень их следует понизить так, чтобы рабочее место экскаватора было сухим. Прямая лопата используется, как правило, для разработки котлованов, траншей, резервов с погрузкой грунта в транспорт и реже навымет.

Рис. 4.5.

Одноковшовые экскаваторы:
а — экскаватор прямая лопата:
1 — ходовое устройство;
2 — поворотная платформа;
3 — рукоять;
4 — стрела;
5 — ковш;
6 — гидроцилиндры;
б — схема рабочего места экскаватора прямая лопата;
в — экскаватор обратная лопата (основные технологические параметры);
г — экскаватор драглайн:
1 — стрела;
2 — ковш;
3 — подъемный канат;
4 — тяговый канат;
д — технологические параметры рабочего места драглайна;
е — технологические параметры экскаватора, оборудованного грейфером

Основными технологическими параметрами рабочего места экскаватора являются параметры, обеспечивающие эффективную его работу (рис. 4.5, б).

Радиус габаритной зоны (R0) обеспечивает разработку переднего и боковых частей откоса разрабатываемого участка и равен радиусу габарита ходового устройства. Наименьший радиус копания на уровне стоянки (R1) определяет наименьший размер площадки для установки экскаватора:
R1 = Ro + Го, где Го зависит от габарита ковша, наклона стрелы у механических экскаваторов, положения ковша относительно рукоятки — у гидравлических (рис. 4.5, б).

Для предохранения от удара ковша о ходовую тележку вводится запас 10. 15 см.

Наибольший радиус копания на уровне стоянки
R2 = R1 +а, где а — путь движения ковша по горизонтали.

Величина а для механических экскаваторов определяется возможной длиной пути движения ковша по горизонтали из положения б в положение в, когда нижняя часть передней стенки ковша ложится на грунт и при дальнейшем движении сминает его.

Для гидравлических экскаваторов а определяется на уровне стояния величиной возможного перемещения по горизонтальной плоскости передней стенки ковша. У гидравлических экскаваторов с поворотным ковшом горизонтальный путь ковша очень большой и для определения R2 принимается равным а/2. Практически для экскаваторов с вместимостью ковша 0,4. 3,2 м 3 величина R2 = = 4. 9 м.

Наибольший радиус копания R3 равен наибольшему расстоянию по горизонтали от оси платформы до режущей части ковша. Для механических экскаваторов R3 определяется рабочим положением ковша при полностью выдвинутой вперед рукояти и угле наклона стрелы 45°. У гидравлических экскаваторов R2 определяют на высоте пяты стрелы, когда ковш находится под оптимальным углом копания, рукоять предельно повернута вперед, а стрела устанавливается с углом наклона 20. 25°.

После выработки грунта на рабочем месте производят передвижку экскаватора на расстояние а. Наибольшая длина передвижки равна а. Для механических экскаваторов она зависит в основном от угла наклона стрелы. Гидравлические экскаваторы с поворотным ковшом способны передвинуться на большее расстояние а, но это требует учитывать высоту разработки забоя, снижает производительность машины. Экспериментально установлено, что наибольшая производительность достигается при передвижке, равной 0,75 а.

Гидравлические экскаваторы, разрабатывающие грунт путем заглубления ковша в любом месте откоса движением стрелы и рукоятки с последующим поворотом его для набора грунта, тратят меньше времени и энергии на копание грунта и способны отрывать выемки глубиной (0,6. 0,7) Н3. Разработку грунта начинают с верхней части откоса выемки.

Рабочее оборудование обратная лопата применяется на механических и гидравлических экскаваторах, предназначенных для разработки грунтов I—VI групп ниже уровня стояния экскаватора при рытье траншей, небольших котлованов с погрузкой грунта в транспорт и работой навымет. Отрывка ведется независимо от уровня грунтовых вод. При потоке воды, препятствующем работе экскаватора или ухудшающем состояние грунта земляного сооружения, производят понижение УГВ. Рассмотрим основные технологические параметры экскаватора обратная лопата (рис. 4.5, в).

Радиус габаритной установки R0 — определяется так же, как и для прямой лопаты.

Наименьший радиус копания на уровне стоянки (R1) измеряется расстоянием от оси экскаватора до места выхода зубьев на поверхность из грунта при полностью повернутой к стреле рукояти. Величина R1 принимается из условий безопасной работы экскаватора и должна быть не меньше R0 + 1 м.

Наибольший радиус копания на уровне стоянки (R2) равен расстоянию от оси экскаватора до зубьев ковша при наибольшем угле поворота рукояти относительно стрелы.

Наибольший радиус копания на заданной глубине (R3) зависит от значения R2 и глубины копания.

Методические советы

В гидромелиоративном строительстве одними из ведущих землеройных машин являются экскаваторы разных типов.

Наибольший объем земляных работ в строительстве (45 %) выполняется одноковшовыми экскаваторами: на пневмоколесном ходу (вместимость стандартного ковша 0,15-0,65 м 3 ), на гусеничном ходу (вместимость стандартного ковша 0,25-2,5, реже до 4 м 3 ). Индекс (марка) отечественного экскаватора, выпущенного в до 1968 г., означает вместимость стандартного ковша, например, Э-652А - экскаватор с ковшом вместимостью 0,65 м 3 , модель 2, первая модернизация.

В индексе современного экскаватора содержатся сведения о его основных характеристиках. Например, ЕО-3322AT - экскаватор одноковшовый, универсальный, третьей размерной группы, на пневмоколесном ходу, с жесткой подвеской оборудования, модель 2, что прошла первую модернизацию в тропическом исполнении.

Экскаваторы устаревших моделей типа Э, как правило, выпускались с гибкой подвеской и канатным управлением. Современные экскаваторы типа ЕО выпускаются с жесткой подвеской и гидравлическим управлением.

Основным экскаваторным оборудованием является ковш обратной лопаты. К другим видам переменного оборудования относятся прямая лопата, грейфер, драглайн, планировочный и грузовой ковш.

Рабочую зону экскаватора, включая место стоянки транспортных средств, называют забоем, перемещение экскаватора при разработке грунта - проходкой. Забои бывают лобовыми (при применении обратной лопаты - торцевыми) и боковыми, проходки - продольными и поперечными. В зависимости от количества проходок по высоте выемки различают одно -, двух - и трехъярусную разработку грунта.

Рабочий цикл экскаватора имеет пять основных операций:

3.разгрузка ковша в отвал или транспортное средство;

4.обратный поворот для набора грунта;

5. опускание ковша для последующего набора грунта.

Для уменьшения времени цикла экскаваторщики при нагрузке грунта в транспортное средство совмещают четвертую и пятую операции, при отсыпании грунта в отвал - вторую и третью.

Производительность экскаватора и других землеройных и землеройно-транспортных машин можно повысить в результате следующих мероприятий:

- сокращение цикла экскавации;

- совмещая рабочие операции;

- уменьшая угол поворота стрелы при разгрузке;

- разрыхляя грунт в период перерывов в подаче транспорта и т.д.;

- увеличение объема грунта, разрабатываемого за один цикл;

- в случае применения ковшей повышенной вместимости, более полного их заполнения ("с шапкой") и т.д.;

- увеличение коэффициента Кв в процессе сокращения простоев (своевременное проведение профилактических работ, представление фронта работ, доставка горюче-смазочных материалов и др.).

Экскаватор можно подобрать по объему работ, заданным срокам выполнения работ или необходимыми характеристиками машин. При заданном сроке выполнения работ подбирают машину, способную выполнить работу в срок, по производительности.

При подборе экскаватора по необходимым техническим характеристикам учитывают основные параметры машины и условия работы.

Работа при максимальных вылетах стрелы приводит к быстрому износу машины, поэтому принимаются оптимальные рабочие параметры, которые составляют 90 % максимальных значений.

Драглайн применяют при разработке грунта ниже уровня стоянки экскаватора, без съезда на дно выемки, поэтому наличие грунтовых вод не влияет на работу машины.

Драглайн используют для рытья сравнительно больших котлованов и траншей, а также для отсыпания насыпей, в частности на строительстве каналов, автомобильных и железных дорог.

При применении драглайна выемку грунта можно осуществлять лобовыми или боковыми проходками.

У экскаваторов непрерывного действия все операции по разработке грунта выполняются одновременно и непрерывно. По типу рабочего органа экскаваторы подразделяют на цепные многоковшовые и скребковые, роторные многоковшовые и безковшовые. По характеру движения рабочего органа экскаваторы делятся на экскаваторы продольного, поперечного и радиального копания, в первых направление движения рабочего органа (ротора, ковшовой цепи) совпадает с направлением движения машины. Во вторых оно перпендикулярное напрямую движению машины. В третьих рабочие органы возвращаются относительно базы машины (роторные встретило видные экскаваторы).

По типу ходового оборудования различают экскаваторы на гусеничном, пневмоколесном и рельсовом ходу.
Экскаваторы поперечного копания выпускаются с цепным рабочим органом и применяются при добыче строительных материалов (песка, глины), мелиоративных и других работах.

Роторные стреловидные экскаваторы применяются в промышленном, транспортном и мелиоративном строительстве при разработке крупных котлованов, прокладке каналов, тоннелей, устройстве дамб, разработке грунта в ограниченных условиях. Грунт разрабатывается вращающимся ротором при одновременном повороте роторной стрелы в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Срезанный грунт, через ленточный транспортер перегружается в транспортное средство и отвозится от места разработки.

При изучении данной темы следует обратить внимание на виды сменного оборудования одноковшевых экскаваторов и условия его использования, усвоить схему индексации экскаваторов. Необходимо знать основные рабочие параметры экскаваторов и схемы их работы, уметь подбирать экскаваторы в зависимости от конкретных условий строительства, определять их производительность и изучить методы ее повышения. Ознакомиться с видами многоковшевых экскаваторов и условиями их использования.

Вопросы для самопроверки

1.Какие есть виды рабочего оборудования одноковшевых экскаваторов?

2.Область применения одноковшовых экскаваторов, схема их индексации.

3.Элементы забоя экскаватора, состав операций в одном рабочем цикле.

4.Какие основные рабочие параметры одноковшовых экскаваторов?

5.Экскаватор драглайн, способы разработки гранта данными экскаваторами.

6.Элементы забоя экскаватора драглайн, что такое параметр разработки?

7.Условия выбора экскаватора драглайн для проведения продольной разработки.

8.Условия выбора экскаватора драглайн для проведения поперечной разработки.

9.Разработка грунта экскаваторами прямая лопата, виды забоев, элементы забоя, рабочие параметры.

10.Что такое шаг экскаватора, ширина полосы разработки и как рассчитать данные параметры?

11.Разработка грунта экскаваторами обратная лопата, виды забоев, элементы забоев и рабочие параметры.

12.Разработка грунта экскаваторами с рабочим оборудованием грейфер, элементы забоя, область применения.

13.Что такое конструктивная, техническая, эксплуатационная и нормативная производительность экскаватора и как она определяется?

14.Как определить длительность цикла работы экскаватора, его составляющие?

Читайте также: