Портал о строительстве и ремонтных работах

Архивы рубрики ‘ДОРОЖНОСТРОИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ’

Классификация. Одноковшовые экскаваторы классифицируются по следующим основным признакам.

По эксплуатационноу назначению: строительные универсаль­ные, карьерные, вскрышные, специальные. В строительстве рассматри­ваются наиболее распространенные универсальные экскаваторы.

По типу ходового устройства’, гусеничные (Г) и гусеничные с увеличенной поверхностью гусениц (ГУ), предназначенные для работы на грунтах с низкой несущей способностью; пневмоколесные (П); на базе трактора (Тр); на специальном шасси (СШ) и на шасси автомобиля (А). По исполнению рабочего оборудования: с гибкой (канатной) подвеской; с жесткой подвеской (элементы рабочего оборудования при­водятся в движение гидроцилиндрами); с телескопической стрелой. По приводу механизмов: одномоторные, многомоторные. По типу силовых передач (приводу) экскаваторы делятся на механические и гидравлические. По массе и мощности экскаваторы делят на размерные группы, каждой из которых соответствует набор ковшей разной вместимости. В основу индексации (лат. index — указатель) экскаваторов вы­пуска до 1971 года положена была только вместимость основного ковша. Например, Э-652Б — экскаватор с ковшом вместимостью 0,65 м3, модель вторая, вторая модернизация; Э-10011Е — экскаватор с ковшом вместимостью 1,00 м3, первая модель, пятая модернизация.

Действующая система индексации (рис. 7.13) одноковшовых уни­версальных экскаваторов (ЭО) посредством четырех цифр индекса клас­сифицирует экскаваторы по размерным группам (первая цифра), типам

Л/7 север

ТВ тропики влажные

Рис. 7.13. Структура индекса экскаватора

Очередная модернизация

ходового устройства (вторая цифра) и исполнению рабочего оборудова­ния (третья цифра). Четвертая цифра — порядковый номер модели. Бук­вы (А, Б, В, …, Е) обозначают очередную модернизацию, а специальное климатическое исполнение машины обозначается: ХЛ — северное ис­полнение, Т — тропическое, ТВ — для влажных тропиков. Например, ЭО — 3311Г — экскаватор одноковшовый 3-й размерной группы, вместимость ковша 0,4-1,0 м3 (в зависимости от грунта и вида рабочего оборудова­ния), на пневмоколесном ходу с канатной подвеской рабочего оборудова­ния, первой модели, четвертой модернизации.

В настоящее время наряду с новыми продолжают оставаться в эк­сплуатации некоторые экскаваторы с прежними индексами.

7.7.1. Назначение и общее устройство экскаваторов

Назначение. Экскаватор (от лат. excavo — долблю, выдалбливаю) — основной тип выемочно-погрузочных машин, применяемых для произ­водства земляных работ и добычи полезных ископаемых при открытой разработке месторождений.

Все экскаваторы разделяются на две группы: одноковшовые периоди­ческого или цикличного действия и многоковшовые — непрерывного дей­ствия. Обе эти группы экскаваторов широко применяются и в мелиорации.

Рис.7.12. Общий вид одноковшового экскаватора: 1 — отвал; 2 — гидроцилиндр подъема отвала; 3 — рама; 4 — бак топливный; 5 ~ гидробак; 6 — рама; 7 — кабина; 8 — сиденье; 9 — шланги; 10 — гидроцилиндр рукояти; 11 — стрела; 12 — рукоять; 13 — гидроцилиндр ковша; 14 — ковш; 15 — гидроцилиндр стрелы; 16 — гидрошланг; 17 — стойка; 18 — аутригер; 19 — рама; 20 — кардан; 21,22 — рамы

Одноковшовый экскаватор (рис. 7.12) состоит из трех основных частей: ходового устройства, поворотной платформы и рабочего обору­дования.

Ходовое устройство предназначено для передвижения экскаватора и бывает гусеничным, пневмоколесным, шагающим. В мелиорации наи­большее распространение получили экскаваторы на гусеничном ходу, при котором обеспечивается большая проходимость и устойчивость машины.

Экскаваторы на пневмоколесном ходу более подвижны, чем гусе­ничные, и используются для обслуживания небольших строительных объек­тов, при частой смене места работы.

Для рытья больших каналов, а также на вскрышных работах при добыче полезных ископаемых используются экскаваторы с шагающим ходовым устройством.

Поворотная платформа представляет собой раму большой жесткос­ти и может свободно вращаться вокруг вертикальной оси. На ней крепятся основные механизмы экскаватора, силовая установка (двигатель) и рабочее оборудование. Если вращение поворотной платформы не ограничено в обе стороны на любой произвольный угол, экскаватор называется полнопово­ротным. Если же угол поворота ограничен (меньше полного поворота), экскаватор называется неполноповоротным. У таких экскаваторов повора­чивается только рабочее оборудование, поворотной платформы у них нет.

Рабочим оборудованием называется часть экскаватора, предназначен­ная для выполнения определенной работы: копания грунта, подъема и пере­носки грузов или сыпучих материалов, забивки свай, планировки и т. д. Ос­новные части рабочего оборудования (рис. 7.14): рабочий орган, стрела, систе­ма канатов у канатно-блочных или гидросистема у гидравлических экскава­торов. Рабочий орган (ковш, крюк, гидромолот и др.) — это часть рабочего оборудования, с помощью которой непосредственно выполняется работа.

Если один и тот же экскаватор в зависимости от рода выполняемой работы может использоваться с различными видами рабочего оборудова­ния (рис. 7.17), его называют универсальным. Прямая лопата, обратная ло­пата, драглайн и кран (рис. 7.17, а, б, в, г) считается основным оборудованием, так как используются наиболее часто. При выполнении мелиоративных работ в основном применяется драглайн и обратная лопата.

Грейдер-элеватор (рис. 7.11) разрабатывает (срезает) грунт послойно и отсыпает его в отвал или в транспортные средства.

Принципиальной особенностью этой машины является то, что грунт, отделяемый от массива, попадает на транспортирующее устрой­ство — конвейер, при помощи которого он подается в транспортные средства или в отвал. Это выгодно отличает грейдер-элеваторы от других землеройно-транспортных машин, так как расход энергии на транспортирование грунта конвейером значительно меньше, чем на заполнение грунтом скрепера и бульдозера, где в процессе переме­щения грунта значительное количество энергии расходуется на тре­ние грунта о грунт.

Грейдер-элеватор состоит из ходовой части, основной рамы, плуж­ной балки, рабочего органа, ленточного конвейера, трансмиссии, привода конвейера, силовой установки и механизмов управления.

По типу рабочего органа грейдер-элеваторы разделяют на машины с дисковыми ножами, которые могут быть поворотными или неповорот­ными, с прямыми ножами и с криволинейными (струги). Диаметры та­ких ножей составляют от 600 до 1000 мм.

По расположению конвейера грейдер-элеваторы разделяют на ма­шины с поперечным или диагональным расположением конвейера, с од­ним или двумя поворотными конвейерами и с грунтометателем.

Рис. 7.11. Общий вид грейдер-элеватора.

В зависимости от ходового оборудования и тягового средства грей­дер-элеваторы могут быть прицепные (на пневматическом ходу), полу­прицепные к гусеничным тракторам, навесные в виде сменного оборудо­вания к автогрейдерам и самоходные (с собственной ходовой частью с использованием одноосных тягачей).

Грейдер-элеваторы применяют при строительстве дорог, постройке оросительных каналов, возведении дамб, валов, земляных плотин, разра­ботке карьеров в равнинной местности и грунтов без значительных включений. При использовании транспорта с помощью таких машин устраивают высокие насыпи с выемкой грунта из боковых резервов или карьеров, разрабатывают глубокие и широкие выемки.

Наиболее эффективно используют грейдер-элеваторы при разра­ботке связных грунтов.

На сыпучих и сырых (с влажностью более 25%) грунтах произво­дительность их невысокая.

Грунты I—III категорий грейдер-элеватор разрабатывает без пред­варительного рыхления, грунты IV категории должны предварительно разрыхляться. Мерзлые грунты, глубина промерзания которых больше 0.15 м, должны предварительно разрыхляться на всю глубину. При рабо­те на неразрыхленном грунте производительность грейдер-элеватора па­дает вследствие ухудшения подачи кусков грунта на конвейер.

Для производительной работы грейдер-элеваторов требуется, что­бы поперечный уклон не превышал 18′.

Грейдер-элеватор состоит из ходовой части, основной рамы, плуж­ной балки, рабочего органа, ленточного конвейера, трансмиссии, привода конвейера, силовой установки и механизмов управления.

Ввиду отмеченных значительных ограничений применения этих машин, широкого распространения они не получили.

Грейдеры предназначены для выполнения профилировочных работ и отделки земляного дорожного полотна. Кроме того, их применяют для возведения невысоких насыпей из боковых резервов, устройства террас на косогорах, корыта в дорожном полотне, срезки и планировки откосов, выемок и насыпей, общей планировки участка, перемешивания гравия и щебня с вяжущими материалами при строительстве горной дороги. В зимнее время грейдеры используются для расчистки дорог для сгребания снега в отвалы перед погрузкой его в транспорт для снегозадержания на полях.

Так как грейдеры оснащают различным сменным дополнительным оборудованием (плужные снегоочистители, бульдозерный отвал, рыхли­тель и т. д.), область их применения расширяется.

Грейдеры бывают прицепными (работающими в сцепе с гусеничны­ми тракторами) и самоходными. Последние называются автогрейдерами.

Грейдеры классифицируют по массе и мощности, типу колесной схемы и трансмиссии, управлению рабочим органом.

Конструктивную компоновку автогрейдеров классифицируют по типу мостов с управляемыми и ведущими колесами и общему числу мостов. Наибо­лее распространенной является колесная схема (формула) 1 х 2 х 3, т. е. авто­грейдер имеет одну ось управляемую, две ведущие с общим числом осей три.

Общее устройство автогрейдера показано на рис. 7.10. Двигатель, тяговая рама, поворотный круг с отвалом и кирковщиком, дополнитель­
ное рабочее оборудование, механизмы управления рабочими органами и рулевого управления, а также кабина расположены на основной раме. Основная рама опирается в одной точке на передний мост и в двух точках — на задний. Силовая передача от двигателя на ходовую часть автогрейдера осуществляется через соединительную муфту, коробку пе­редач, задний мост и редуктор балансиров. Ходовая часть автогрейдера состоит из четырех приводных задних пневмоколес и двух приводных или неприводных управляемых передних колес. Задние колеса с каждой стороны машины попарно объединены балансирными балками. Такое соединение позволяет колесам не отрываться от опорной поверхности при наезде одного из колес на препятствия, т. е. машина опирается по­стоянно на все шесть колес независимо от рельефа местности. Для изме­нения направления движения передние колеса могут поворачиваться в плане с помощью рулевой трапеции. Для повышения устойчивости дви­жения при работе с косоустановленным отвалом эти колеса могут от­клоняться в боковом направлении.

Рис.7.10. Общий вид автогрейдера: 1 — двигатель; 2 — соедини­тельный вал; 3 — коробка передач с задним мостом; 4 — балансир; 5 ~ колесо; 6 — распределительное устройство; 7 — гидрораспреде­литель; 8 — рабочие органы; 9 — гидромотор привода поворотного круга; 10 — основная рама; 11- передний мост; 12 — бульдозерное оборудование; 13 — рулевой механизм; 14 — карданный вал.

Рабочий орган — отвал через кронштейны и поворотный круг за­крепляют на тяговой раме. Последнюю располагают под хребтовой бал­
кой и соединяют с ней в передней части универсальным шарниром, а в задней с помощью гидравлических цилиндров, подвешенных к хребтовой балке. Два гидравлических цилиндра, работающих независимо один от другого, обеспечивают подъем передней части тяговой рамы и ее пере­кос, а гидроцилиндр выноса — ее вынос в сторону от продольной оси автогрейдера. Вращением поворотного круга автогрейдера с жестко за­крепленными кронштейнами обеспечивается установка отвала в плане. Благодаря такой подвеске отвал может быть установлен горизонтально или наклонно к вертикальной плоскости, под любым углом наклона в плане, располагаться в полосе колеи машины или быть вынесенным за ее пределы, быть опущенным ниже уровня поверхности, по которой пере­мещается машина, или поднятым над ней.

Производительность автогрейдеров

Автогрейдеры используются в дорожном строительстве для вы­полнения планировочных работ, нарезания кюветов, приготовления пу­тем смешивания на полотне дороги асфальтобетонных смесей, выреза­ния и перемещения грунта.

Эксплуатационная производительность автогрейдера при вырезании и перемещении грунта, смешивании материала на полотне дороги опре­деляется по формуле:

п* =~’ ~„V (‘~’10QQ, m3A (7.36)

При планировании дороги

nF~ ~ ЮОО, м3/ч (7.37)

При нарезании кюветов

^=-^~1000, (7.38)

где h — средняя толщина вырезаемой стружки. При треугольной струж — » -2F

ке « —— , м; F — площадь вырезаемой стружки, м; Ь — ширина выреза­емой стружки, м; v — рабочая скорость движения машины, км/ч; п ~ число проходов по одному месту; k — коэффициент использования машины во времени.

Толщина (площадь) вырезаемой стружки определяется, исходя из свободной силы тяги машины по двигателю. При выполнении тягового

расчета машины сумма всех сопротивлений при работе автогрейдера, за исключением сопротивления движению, приравнивается свободной силе тяги и полученное уравнение решается относительно h.

Ширина вырезаемой стружки определяется с учетом угла установ­ки отвала в плане относительно продольной оси машины. Угол установки отвала в плане принимают равным 60′. Ширина резания тогда будет

b = В ■ sin а,

где В — ширина отвала.

При этом должна учитываться и ширина перекрытия, которая равна 20-30 см.

Рабочая скорость V движения машины определяется с учетом тех­нической характеристики машины и для различных видов работ прини­мается равной:

Нарезание кюветов, резание и

перемещение грунта 2-3 км/ч:

Распределение материала на

полотне дороги, планировка 5-6 км/ч;

Смешивание грунта и окончательная

планировка 8-9 км/ч;

Очистка от снега 10-15 км/ч.

Число проходов по одному и тому же месту п зависит от вида выполняемых работ, например, при очистке дороги от снега п = 1.

При нарезании кюветов число проходов зависит от площади про­филя кювета, при этом после одного прохода по вырезанию грунта из кювета второй должен быть по перемещению этого грунта на полотно дороги.

В среднем при планировке строящейся дороги п = 3-4.

Значение коэффициента использования машины по времени приве­дено в таблице 7.6.

Следует отметить что, если автогрейдер работает очень часто в комплекте с другими машинами, например бульдозерами, самосвалами, катками, то его производительность через коэффициент использования машины по времени зависит от производительности всего комплекта.

Пример расчета. Исходные данные: строится дорога, на которую заво­зится автосамосвалами песок. Он должен быть уложен на толщину в 30 см за два прохода, затем спрофилирован за три прохода. Для этой цели использу­ется автогрейдер с мощностью двигателя 135 кВт и отвалом длиной 3,66 м.

Ширина полосы Ь = 3,66 ■ sin60′ — 0,20 = 2,97 м.

Толщина слоя распределения в разрыхленном состоянии 30 см, в плотном — h = 0,3 0,89=0,27 м (таблица 7.8) для сухого песка.

Рабочая скорость = 5 км/ч для перемещения грунта и v2 = 8 км/ч для планировки.

Число проходов по одному месту nt = 2; п2 = 3.

Коэффициент использования машины по времени ke = 0,7.

Производительность машины по перемещению грунта

И-Ъ-VК 100Q = 0,27^2,97^^7 1Q0Q = И()()

«, 2

Производительность по планировке

пг = ■- -2—^-1000 = 2,91:8-‘°- 7- 1000 = 5530 м2/ч и2 3

Скрепером (рис. 7.9) называют землеройно-транспортную машину с рабочим органом в виде ковша, которая может производить послойное копание с набором грунта в ковш и грубым планированием разрабаты­ваемой поверхности, транспортирование набранного грунта, его выгрузку с разравниванием и частичным уплотнением ходовыми колесами и воз­врат в забой в исходное положение.

Скреперы используют на земляных работах различных видов строи­тельства для разработки грунтов I—IV категории (III—IV категории чаще всего в разрыхленном состоянии). Часто, особенно при работе на прочных грунтах, загрузка скреперов производится погрузчиком или экскаватором.

Скреперы выполняют в виде прицепных и полуприцепных конст­рукций к гусеничным и колесным тракторам или в виде самоходных
машин. Прицепные скреперы могут иметь двух — или одноосную конст­рукцию. У них масса скрепера и грунта передается на опорную поверх­ность почти целиком через колеса скрепера. У полуприцепных скрепе­ров масса воспринимается колесами как скрепера, так и тягача. Целесо­образная дальность транспортирования грунта зависит от подъездных путей и скоростных характеристик базовых тракторов. Обычно она не превышает 500-700 м для прицепных скреперов, 1000-2500 м для полу­прицепных и 2500 м — для самоходных.

Рис. 7.9. Общий вид скрепера: / — кабина; 2 — колесо; 3 — седель­но-сцепное устройство; 4 — гидроцилиндры поворота; 5 — гидроци­линдры подъема ковша; 6 — поперечная балка; 7 — упряжные тяги; 8 — заслонка; 9 — ковш; 10 — задняя стенка; 11 — заднее колесо; 12 — задняя рама; 13 — нож.

Самоходные скреперы выполняют на базе одно — или двухосных ко­лесных тягачей или в виде специализированных конструкций, например с дизель-электрическим приводом и мотор-колесами. Известны конструк­ции гусеничных самоходных скреперов, у которых ковш встроен между

гусеницами, а передняя заслонка может использоваться как бульдозерный отвал. Такие скреперы применяют в тяжелых условиях на грунтах с низкой несущей способностью. На базе одно — и двухосных тягачей созда­ют также двухмоторные скреперы, у которых на задней скреперной оси установлен второй двигатель и трансмиссия (для привода задних колес), управление ими осуществляется из кабины тягача. Такие скреперы при­меняют для работы в тяжелых грунтовых и эксплуатационных условиях, например, при длительных подъемах в груженом состоянии, больших ук­лонах, слабой несущей способности грунта и т. д. Скреперы с ковшом большого объема снабжают спереди гидроуправляемыми сцепными уст­ройствами и толкающей плитой, обеспечивающими быстрое соединение двух скреперов для их поочередной загрузки и разъединение для раздель­ной доставки грунта к месту выгрузки. Известны, кроме того, большегруз­ные скреперные поезда с двумя-тремя ковшами и всеми ведущими колеса­ми, которые обычно создают на базе двухмоторных скреперов.

При обычной системе загрузки грунтом скреперы всех видов (при­цепные, полуприцепные, двухмоторные самоходные и с дизель-электричес — ким приводом и всеми ведущими колесами), кроме скреперов со сцепкой для спаренной работы и скреперных поездов, обеспечивают самозагрузку только в легких грунтовых условиях. В остальных случаях для эффектив­ной работы при загрузке надо применять толкач в виде бульдозера с уси­ленным отвалом, специальный бульдозер-толкач с отвалом укороченной длины, снабженным амортизаторами, или трактор — толкач с толкающими плитами, оборудованными амортизаторами. Одномоторные скреперы с обыч­ной загрузкой используют только с толкачами, которые обычно работают в комплекте из четырех-пяти скреперов. Скреперы с принудительной загруз­кой, обычно элеваторной, обеспечивают самозагрузку, но не могут работать при наличии в грунте больших камней и каменных включений.

Для прицепных и полуприцепных скреперов к гусеничным тракто­рам максимальные транспортные скорости обычно не превышают 10-15 км/ч, полуприцепных — 30-40 км/ч, самоходных — 50-60 км/ч. Практически достигаемые транспортные скорости движения скреперов часто не превышают 20-25 км/ч, даже для самоходных скреперов с рес­сорной подвеской колес. Только при тщательной подготовке транспорт­ных путей и наличии подвески колес получают скорости выше указанных.

Скреперы классифицируют по объему ковша, способам загрузки и разгрузки, типу управления и другим конструктивным признакам. При­цепные скреперы имеют ковш с геометрической вместительностью 3-25 м3, полуприцепные — 4,5-25 м3, самоходные — 8-40 м3.

По способу загрузки разделяют скреперы с принудительной (транс­портером — элеватором) и свободной (тяговым усилием) загрузкой.

По способу разгрузки разделяют скреперы со свободной разгруз­кой вперед или назад, принудительной разгрузкой (обычно вперед) и полупринудительной вперед, назад или в середине, через щель. На скре­перах с элеваторной загрузкой применяют принудительную разгрузку через сдвигаемое днище ковша путем выдвижения задней стенки. Наи­более распространена принудительная разгрузка, обеспечивающая воз­можность работы на влажных и липких грунтах.

Передние заслонки в скреперах гидравлически управляемые, с помо­щью которых можно регулировать зев между заслонкой и ножами. Для скреперов применяют гидравлическое управление.

Ножи на скреперах устанавливают по одной линии для проведения планировочных операций и с выступающей средней частью — для земля­ных работ, где такая установка обеспечивает лучшее заполнение, особен­но в конце набора ковша.

Схема самоходного скрепера, представляющего собой комбинацию одноосного тягача с одноосным ковшовым прицепом, показана на рис. 7.9. Рабочим органом машины является ковш. Боковым стенкам и дни­щу ковша для усиления жесткости обычно придают коробчатую форму. Передняя балка обеспечивает жесткость всей конструкции, к ней присо­единяют гидроцилиндры подъема и опускания ковша.

Ковши всех скреперов снабжают буферами — пространственными фер­мами коробчатого сечения, на которые воздействуют толкачи. К балкам фермы приваривают кронштейны для крепления оси задних колес. В буферах уста­навливают направляющие балки, по которым на роликах передвигается задняя стенка. Ножи ковша изготавливают составными, что обеспечивает смену толь­ко одной части при затуплении и поломке. Режущую часть ножа наплавляют твердыми сплавами для повышения ее износостойкости. Для уменьшения со­противления при разработке тяжелых грунтов ковши снабжают зубьями. Тяговый расчет скрепера

Сопротивление, возникающее в конце наполнения, равняется сумме четырех сопротивлений:

W = Wm+Wp+WH+W’, (7.27)

где Wm — сопротивление перемещению груженого скрепера; W — со­противление резанию; Wh — сопротивление наполнение;^ — сопротив­ление перемещению призмы волочения.

Wm={Gc+GXf±i), кН, (7.28)

где G — вес скрепера в кН; — вес грунта в ковше в кН; / — коэффи­циент сопротивления передвижению; і — уклон поверхности движения.

Таблица 7.7

Значения коэффициента наполнения ковша скрепера kH для различных грунтов Грунт Без толкача С толкачом Сухой рыхлый песок 0,5-0,7 0,8-1,0 Супесь и средний суглинок 0,8-0,9 1,0-1,2 Тяжелый суглинок и глина 0,6-0,8 0,9-1,2

(7.29)

Вес грунта в ковше скрепера Gz =

где q — геометрическая вместимость ковша в м3; уг — плотность грун­та в естественном залегании в кг/м3; kH — коэффициент наполнения ковша грунтом (табл.7.7); g — ускорение свободного падения; kp — коэф­фициент разрыхления грунта в ковше скрепера (табл. 7.8).

Таблица 7.8.

Значения коэффициента разрыхления грунта в ковше скрепера kp для различных грунтов

Грунт	Влажность в %	Плотность грунта в естествен­ном залегании в т/м3	кР
Сухой песок	—	1,5-1,6	1,0-1,2
Влажный песок	12-15	1,6-1,7	1,1-1,2
Легкая супесь	7-10	1,5-1,7	1,1-1,2
Супеси и суглинки	4-6	1,6-1,8	1,2-1,4
Средний суглинок	15-18	1,6-1,8	1,2-1,3
Сухой пылеватый суглинок	8-12	1,6-1,8	1,2-1,3
Тяжелый суглинок	17-19	1,65-1,8	1,2-1,3
Сухая глина	—	1,7-1,8	1,2-1,3

W = kbh, кН, (7.30)

где к — удельное сопротивление резанию в кН/м2, имеет следующие значения:

пески и слабые песчаные грунты 50-70

супеси и суглинки 80-100

тяжелые суглинки и глины До 120

Принимать значения к свыше 100-120 кН/m2 не рекомендуется,

так как более плотные грунты необходимо предварительно разрыхлять.

При выборе величины h можно руководствоваться следующими данными:

q в м3 6 10 15

h в см:

для суглинка 4-6 8-10 12-14

для супеси 6-8 10-12 14-16

Полное сопротивление наполнению W складывается из сопротив­ления силы тяжести поступающего в ковш грунта Wн и сопротивления трению грунта в ковше W.

Сопротивление силы тяжести поднимаемого столба грунта опреде­ляется по формуле:

Wu = bhHy^g, кН, (7.31)

где b — ширина резания в м; h — толщина стружки в м; уг — плотность грунта в кг/м3; Н — высота наполнения ковша в м.

Ориентировочные значения Н следующие:

Вместимость ковша в м3 <3 6 10 15

Высота наполнения ковша Н в м 1,00-1,13 1,25-1,5 1,8-2,0 2,3

Сопротивление трению W грунта по грунту в ковше возникает в

результате давления боковых призм, располагающихся по обе стороны

столба грунта при его перемещении в вертикальном направлении внут­ри ковша:

W[ = 2Рц2 = xbH2ysg, кН, (7.32)

где

х = ■

1 + tg-(p2 Ф2 — угол внутреннего трения грунта. 166

tg(p2 _sin (р2

Значения х и угла внутреннего трения для различных грунтов при­ведены в табл.7.9.

Таблица 7.9.

Значения х и угла внутреннего трения для различных грунтов

Грунт	Угол внутреннего трения ф2 в град.	X
Глина	14-19	0,24-0,31
Суглинок	24-30	0,37-0,44
Песок	35-45	0,46-0,50

Сопротивление перемещению призмы волочения равно

Wn = уЬН1угц28 > КН (7.34)

где у — коэффициент объема призмы волочения перед заслонкой и но­жами ковша, у = 0,5-0,7 , наибольшее значение относится к сыпучим грунтам; Н — высота наполнения, м; b — ширина резания, м; у — плот­ность грунта в кг/м3; (р2 = 0,3-0,5 — коэффициент трения грунта по грунту (суглинки, пески).

Производительность скрепера как машины периодического (цикли­ческого) действия равна отношению среднего объема грунта, разрабаты­ваемого за один рабочий цикл, к средней длительности цикла.

Продолжительность рабочего цикла t слагается из времени копа­ния tKon, движения с грунтом 1Йг, разгрузки t, движения с порожним ковшом tdn, переключения передач nnetnep (ппер ~ число переключений передач), поворотов п tnoe (ппов — число поворотов) и времени подхода толкача t :

тол

t = t +/.. + /+/, . + /1 t + п t + t. (7.35)

ц коп д. г р о. п пер пер пов пов тол

Интервалы времени tKon, ідг, t, tdn вычисляют подлине соответству­ющих участков пути и скорости движения скрепера. Часть интервалов времени рабочего цикла принимают на основании опытных данных.

По мере увеличения объема перевозимого грунта удельная стоимость транспортирования уменьшается, поэтому затраты времени на набор в ковш дополнительного количества грунта могут быть оправданы при не­обходимости транспортировать его на большое расстояние. При перевоз­ке грунта на небольшие расстояния (200-300 м) более экономичным мо­жет быть наполнение ковша всего на 80-90% номинальной вместимости.

Большое значение имеет вопрос взаимодействия скрепера с толка­чом. Эффективность самозагружающихся скреперов снижается по мере удлинения пути транспортирования грунта, когда уменьшается влияние простоев из-за ожидания толкача. При больших расстояниях транспор­тирования целесообразно использовать самоходные скреперы, обладаю­щие высокой маневренностью, способностью преодолевать крутые подъе­мы и двигаться с большой скоростью по дорогам с плохой проходимос­тью. Но для ускорения набора грунта в этом случае нужны и мощные толкачи (гусеничные тракторы с бульдозерным отвалом или специаль­ной буферной плитой, колесные толкачи).

Толкачи должны иметь бесступенчатую трансмиссию для плавно­го подъезда к скреперу и предотвращения отрыва от него во время набо­ра грунта.

На тяжелых грунтах и при больших расстояниях транспортирова­ния грунта применяют два последовательно движущихся толкача.

Кусторезы. Кусторезы предназначаются для расчистки строитель­ных участков от кустарника и мелколесья. Их используют в автодо­рожном и железнодорожном строительстве при прокладке трассы до­роги, а также при устройстве просек в лесных массивах, освоении новых земель и мелиоративных работах в сельском хозяйстве. Зимой кусторе­зы могут быть использованы для очистки дорог и строительных участ­ков от снега, а также для снегозадержания.

Устройство. Кусторез является передним навесным оборудованием гусеничного трактора. Оборудование кустореза состоит из универсальной рамы, рабочего органа, ограждения трактора (рис. 7.2). Срезание кустарника и деревьев производится ножами, которые болтами прикреплены к ниж­ним кромкам рамы рабочего органа. В передней части рамы приварен носовой лист для раскалывания пней и раздвигания сваленных деревьев.

Универсальная рама используется при навеске на трактор как отва­ла кустореза, так и другого оборудования (корчевателя, граблей, бульдозе­ра, снегоочистителя и др.). В целях смягчения ударов отвала о толкаю­
щую раму и ограничения поворота его на шаровой головке с правой и левой сторон каркаса отвала установлены два амортизатора из листовой резины. Для защиты кабины трактора от падающих деревьев и сучьев кусторез оборудован ограждением, сваренным из труб и покрытым над кабиной стальным листом.

Рис. 7.2. Кусторез: 1 — ограждение; 2 — универсальная рама; 3 — съемная головка; 4 — отвал; 5 — гидроцилиндр подъема рабоче­го оборудования.

Для заточки ножей в процессе работы кусторезы снабжаются заточ­ным приспособлением, состоящим из заточной головки с наждачным кру­гом, гибкого вала и механизма привода, работающего от переднего конца коленчатого вала дизеля или редуктора привода гидронасосов трактора.

Срезанные кусторезами кустарник и мелколесье целесообразно из­мельчить и использовать полученную щепу, прежде всего на топливо. Для измельчения кустарника и мелколесья применяются рубильные ма­шины отечественного и зарубежного производства.

Корчеватели. Корчеватели предназначены для выкорчевывания пней, расчистки строительных участков от корней и камней-валунов, уборки стволов и кустарника, срезанных кусторезом, сгребания валеж­ника и сучьев. Они могут быть использованы также для валки деревьев и рыхления плотных грунтов. Корчеватель представляет собой оборудо­вание, навешиваемое на гусеничный трактор. По характеру установки на тракторе корчеватели разделяются на два типа: с передней навеской и с задней навеской. Привод рабочего органа у большинства ныне выпуска­емых корчевателей — гидравлический.

Устройство. Рабочим органом корчевателей, навешиваемых на трактор спереди, является отвал, снабженный изогнутыми зубьями. Он монтируется на толкающей раме охватывающего типа, которая своими задними концами шарнирно крепится к лонжеронам трактора. Установ­ка отвала на толкающей раме бывает двоякого типа: жесткая и с возмож­ностью поворота относительно рамы в вертикальной плоскости. В пос­леднем случае корчевка пней и камней может производиться не только за счет тягового усилия трактора и подъема толкающей рамы, но и с помощью поворота отвала. Конструкция корчевателя с передней навес­кой рабочего органа показана на рис. 7.3.

Рис. 7.3. Корчеватель с передней навеской рабочего оборудования: 1 — отвал с зубьями; 2 — универсальная толкающая рама; 3 — гидро-цилиндр подъема рабочего органа.

У корчевателей с задней навеской рабочего органа последний уста­навливается на заднем мосту трактора и состоит из вертикальной стой­ки, трапециевидной толкающей рамы и двух массивных двуплечих рыча­гов (клыков). Клыки жестко связаны между собой и установлены на общей оси толкающей рамы, относительно которой они могут поворачи­ваться при помощи канатного или гидравлического привода, производя таким образом корчевку. Работа трактора при этом осуществляется зад­ним ходом.

Рыхлители. Рыхлитель (рис.7.4) предназначен для рыхления проч­ных и мерзлых грунтов и представляет собой навесное или прицепное оборудование к гусеничным тракторам или базовым тягачам различной мощности и с разным тяговым усилием.

Рис. 7.4. Общий вид рыхлителя: 1 — тягач; 2 — амортизатор; 3 — вертикальная стойка; 4 — рама; 5 — упор; б — зуб; 7 — наконечник; 8 — накладка; 9 — тяга; 10 — гидроцилиндр подъема рабочего оборудования

1

5

7

Рыхлители классифицируют по главному параметру — максималь­ной силе тяги по сцеплению Т базового трактора:

30 40 100 150 200 350

Максимальное заглубление, мм 300 350 400 500 700 900

Если тяговое усилие равно 30-100 кН, рыхлители считают легкими, 100-150 кН — средними, 250 кН — тяжелыми и 500 кН — сверхтяжелыми.

Помимо классификации по тяговому усилию рыхлители подразделя­ют по мощности двигателя базовой машины (кВт): легкие — меньше 120, средние — 120-250, тяжелые — 300-500 и сверхтяжелые — 550-1000.

Рыхлителями эффективно разрабатываются мерзлые и многие креп­кие грунты. Разработка ими этих грунтов с транспортированием их на расстояние менее 4 км мощными скреперами с усиленными ковшами в 3-4 раза дешевле, чем рыхление взрывом и погрузка экскаватором с отвозкой в автосамосвалах, в 2-3 раза дешевле, чем при использовании погрузчиков, и в 8-Ю раз дешевле, чем с использованием при рыхлении клин-бабы. Производительность труда по сравнению с рыхлением взры­вом и экскаваторной погрузкой возрастает с 78-80 м3/чел. смен до 220­300 м3/чел. смен.

Схемы рыхлителей. Применяют три основные схемы навесных устройств рыхлителей, которые отличаются механизмами опускания зу­бьев при заглублении и их подъеме (выглублении): 1) радиальная (трех­звенная), 2) параллелограммная (четырехзвенная), 3) параллелограммная регулируемая. Особенностью каждой из этих схем является то, что тра­ектория движения режущей части рабочего органа различна.

По радиальной схеме (рис. 7.5, а) острие наконечника зуба переме­щается при подъеме и опускании рамы по дуге. Угол рыхления (резания) изменяется от 60 до 80′, вследствие чего требуется большое усилие при заглублении. При наибольшей глубине рыхления рама занимает горизон­тально е положение. Угол рыхления должен иметь возможность изменять­ся при рыхлении в пределах 30-60′, что при радиальной схеме требует перестановки зуба, для чего изменяется вылет зуба относительно попереч­ной балки, а следовательно, меняется и глубина. Схема рабочего оборудо­вания рыхлителя с параллелограммной схемой приведена на рис. 7.5, г. В этом рыхлителе поперечная балка, в которой устанавливается зуб, крепит­ся к четырехточечной подвеске, представляющей собой параллелограмм.

Процесс работы рыхлителей. Вначале одновременно с перемеще­нием машины зубья заглубляются в грунт. После заглубления их на глубину, обеспечивающую движение трактора на оптимальной скорости, машина продолжает перемещаться с сохранением этой глубины, затем зубья выглубляются до выхода из грунта. После проходки участка опре­деленной длины рыхлитель поворачивают и повторяют процесс в об­ратном направлении. При небольшой длине участка работу осуществля­ют без разворота трактора. Длину каждой проходки выбирают в зависи­мости от условий работы и от того, в сочетании с какими машинами работает рыхлитель. При разработке пород в карьерах на значительную глубину их рыхлят послойно.

Производительность рыхления. Рыхлитель работает в сочетании с бульдозером, скрепером или экскаватором. При работе в сочетании с бульдозером или скрепером глубина рыхления должна быть больше на 20%, чем толщина слоя, захватываемая отвалом бульдозера или ножом скрепера. Степень рыхления, т. е. размеры кусков разрыхляемой поро­ды и грунта, оказывает влияние на производительность рыхлителя.

Производительность рыхлителя зависит от тягового усилия трак­тора Тси, скорости рыхления v (оптимальная vp = 1,6-2,5 км/ч). Тяговое усилие трактора зависит от его типоразмера и обычно при оптимальной скорости рыхления 1,5 км/ч равно 1-1,1 массы трактора с оборудова­нием бульдозера или рыхлителя. При равных Т и v производитель­

ность зависит от количества одновременно работающих зубьев, расстоя­ния между ними и глубины рыхления h.

Согласно опытным данным, форма площади рыхления в крепких и мягких грунтах при работе одним зубом различна. Для трактора мощно­стью 300 кВт при силе тяжести бульдозера с рыхлителем 500-520 кН в среднем глубина рыхления h = 50-60 см в очень крепком и h ~ 90-100 см в мягком грунте. При уменьшении или увеличении мощности или силы тяжести глубина меняется примерно пропорцио­нально корню кубическому их изменения.

Рис. 7.5. Конструктивные схемы рыхлителей: а, б, в — радиальная (трехзвенная); г — параллелограммная.

Техническая производительность Прт, м3/ч, зависит от полезной ширины захвата рыхлителем В, м, полезной толщины разрыхленного слоя h, м, скорости рыхлителя vp> м/ч, коэффициента перекрытия knep, коэффициента характера проходов (параллельные или перекрестные) kn, числа повторных проходов п:

П = В h v k / (n). (7.1)

p. m. P P P neP

Величина knep зависит от физико-механических свойств грунта; обычно k = 0,75. При параллельных проходах k = 1, при перекрестных kn = 2.

Эксплуатационная производительность П, зависит от использова­ния машины по времени (К = 0,75) с учетом времени подготовки ма­шины к работе, ее осмотра и техобслуживания. Рабочая средняя ско­рость в этом случае уменьшается на 20% для учета случайных задер­жек. При этом

П = П К. (7.2)

рэ p. m. в v ‘

Если скорость рыхления меньше указанной, необходимо увеличить типоразмер трактора или снизить глубину рыхления. Увеличить силу тяги, если она должна быть больше 80%, можно применением толкача или жесткой тандемной сцепки тракторов с навеской рыхлителя на зад­нем тракторе. Для увеличения силы тяги до 50-80% лучше применить гусеничный толкач, если меньше 50% — колесный.

7.2. Бульдозеры

Общие сведения. Бульдозером называется машина состоящая из гусеничного или колесного трактора, оборудованного отвалом. Отвал может устанавливаться перпендикулярно к продольной оси трактора или под углом <р’ (<р’ — угол поворота отвала в плане, т. е. угол между продольной осью трактора и режущим лезвием отвала), что дает воз­можность перемещать грунт в сторону. В последнем случае машина называется бульдозером с поворотным отвалом. Кроме того, отвал иног­да может поворачиваться в поперечной вертикальной плоскости и на­клоняться, изменяя угол резания.

При установке отвала перпендикулярно продольной оси трактора буль­дозер с поворотным отвалом работает как бульдозер с неповоротным отва­лом. В зависимости от выполняемой работы на раму бульдозера как с пово­ротным, так и с неповоротным отвалом навешивают рыхлители, кусторезы, канавокопатели, корчеватели и другое сменное рабочее оборудование.

Различают бульдозеры с размещением рабочего органа на пере­дней и задней части машины.

По роду привода механизма подъема бульдозеры разделяются на гидравлические и канатные.

Бульдозерами можно выполнять следующие работы:

1) разрабатывать выемки и полувыемки на косогорах, а также выем­ки с перемещением грунта в насыпь у нулевых отметок в горной мест­ности;

2) выравнивать рельеф в горной местности для прокладки дорог;

3) разравнивать грунт и строительные материалы;

4) засыпать рвы и канавы;

5) планировать строительные и аэродромные площадки;

6) расчищать площадки и трассы от снега, кустарника, леса и т. д.;

7) устраивать террасы на склонах гор;

8) работать толкачом со скреперами;

9) некоторые конструкции бульдозеров могут выполнять работы в воде при глубине до 1 м.

По мощности двигателя базовых тракторов различают сверхтяже — лые бульдозеры — мощностью более 220 кВт (300 л. с.), тяжелые — 110­220 кВт (150-300 л. с.), средние — 60-108 кВт (81-147 л. с.), легкие 15,5-60 кВт (21-80 л. с.) и малогабаритные до 15,0 кВт (20 л. с.).

Основным параметром, характеризующим работу бульдозера, явля­ется номинальное тяговое усилие по сцеплению Т. Оно определяется по суммарной силе тяжести трактора (тягача) и навесного оборудования Go6 при перемещении бульдозера по плотному грунту и буксовании гусе­ничного трактора не выше 7%, а колесного — не выше 30%, при скорости гусеничных машин 2,5-3, а колесных 3-4 км/ч.

По величине номинального тягового усилия бульдозеры разделя­ются на особо легкие (до 25 кН), легкие (26-75 кН), средние (80-145 кН), тяжелые (150-300 кН), особо тяжелые (свыше 300 кН) .

Процесс работы. В процессе работы бульдозер копает, перемеща­ет и распределяет материал. Чтобы отделить грунт от массива, режущая часть отвала заглубляется в грунт и одновременно бульдозер перемеща­ется вперед. Отделяемый от массива грунт накапливается впереди ножа, образуя призму волочения.

Резание осуществляется, пока призма волочения не достигнет верх­ней кромки отвала. Затем отвал на ходу выглубляется, и бульдозер пере­мещается, передвигая призму волочения к месту разгрузки.

Подъем и опускание отвала производится гидравлическими или канатными механизмами. В бульдозерах с канатным управлением отвал внедряется в грунт под действием собственной силы тяжести отвала и рамы. При этом отвал может принудительно подниматься, опускаться под действием силы тяжести и иметь плавающее положение.

В бульдозерах с гидравлическим приводом отвал внедряется в грунт принудительно в результате усилий, развиваемых гидросисте­мой. Эти усилия могут достигать 40% и более от общей силы тяже­сти трактора.

Изменение положения отвала в горизонтальной и вертикальной плоскостях бульдозеров с поворотным отвалом осуществляется пере­становкой вручную подкосов и поворотом отвала, а на некоторых маши­нах — с помощью гидроцилиндров. Угол резания в мощных бульдозерах иногда изменяется гидравлическим цилиндром.

Рис. 7.6. Общий вид бульдозера: а — с неповоротным отвалом; 6-е поворотным отвалом; 1 — гидроцилиндр; 2 — раскос; 3 ~ отвал; 4 — толкающий брус; 5 — узел крепления толкающих брусьев к ходовой тележке; 6 — шаровой шарнир; 7 — двуплечий раскос; 8 ~ универсальная рама; 9 — палец крепления рамы к ходовой тележке.

Конструкции. Рабочее оборудование бульдозера с неповоротным отва­лом состоит из отвала, толкающей рамы и механизма управления (рис. 7.6).

Отвал представляет собой жесткую сварную конструкцию короб­чатого сечения. Вдоль нижней кромки переднего изогнутого по дуге окружности листа прикреплены ножи. С тыльной стороны отвал усилен ребрами и имеет проушины для присоединения к балкам толкающей рамы. По бокам отвала приварены щеки.

Толкающая рама связывает отвал с базовой машиной и передает ему рабочее усилие. Пространственная жесткость рабочему оборудова­нию придается раскосами, установленными в горизонтальной и верти­кальной плоскостях.

Отвал и толкающая рама легких бульдозеров выполняются, как правило, в виде цельной сварной конструкции.

Длина поворотных отвалов бульдозеров (рис. 7.6, б) обычно боль­ше длины неповоротных. Это объясняется тем, что отвал в повернутом положении должен перекрывать поперечные габариты базовой машины. Его условия работы требуют иного очертания торцов и не допускают установки щек.

Определение сопротивления копанию грунта бульдозером

Рассмотрим вопросы тягового расчета применительно к наиболее распространенному способу работы — лобовому толканию грунта при бестраншейном способе работ.

Объем призмы волочения зависит от геометрических размеров отвала и свойств грунта:

г/ ш2

= ~2к ’ (73)

где L — ширина отвала;

Н — высота отвала с учетом козырька;

knp — коэффициент, зависящий от характера грунта (связности, коэф­фициента рыхления) и от отношения —.

Lj

Этот коэффициент получен в результате обработки эксперимен­тальных данных по производительности бульдозеров. ^

0,3	0,35	0,40	0,45
0,80	0,85	0,90	0,95
1,20	1,20	1,30	1,50

Значения коэффициент knp в зависимости от отношения и вида грунта следующие:

Отношение — 0,15

Связные грунты I—II категории 0,70

Несвязные грунты 1,15

При транспортировании грунта отвалом бульдозера по горизонталь­ной площадке возникают сопротивления:

Wp — сопротивление резанию;

W — сопротивление перемещению призмы грунта перед отвалом; Wb — сопротивление перемещению грунта вверх по отвалу;

W — сопротивление перемещению бульдозера;

Wxp — сопротивление трению ножа бульдозера о грунт;

Wp = kLh, (7.4)

где к — удельное сопротивление лобовому резанию в кН/м2; h( — глубина резания во время перемещения призмы грунта. Средние значения к при угле резания а = 45-60’ составляют: Категория грунта, определяемая с помощью ударника ДорНИИ

I 70

II 110

III 170

При перемещении призмы волочения часть ее теряется в боковые валики, поэтому нож бульдозера должен быть заглублен на некоторую величину h для срезания стружки, восполняющей потери грунта в боко­вые валики. Потери грунта в боковые валики на 1 м пути могут быть оценены коэффициентом кп:

V

к’~Т’ (7.5)

пр

где У — объем грунта в боковых валиках в плотном теле на 1 м пути; V — фактический объем призмы волочения в плотном теле в м3. Коэффициент к зависит от свойств грунта:

для связных грунтов 0,025-0,032

для несвязных грунтов 0,06-0,07

Средняя величина заглубления при транспортировании грунта

к V

А, =-2-2-, (7.6)

е

где е — длинапути транспортирования грунта.

Сопротивление перемещению призмы волочения

= (7.7)

где Gnp — вес призмы волочения в кН; у, — плотность грунта в плотном

теле в кг/м3; ц2 — коэффициент трения грунта по грунту, для связных
грунтов ц2 = 0,5, для несвязных грунтов ц2 = 0,7, максимальное значение ц2 = 1,0; g — ускорение свободного падения.

Сопротивление перемещения грунта вверх по отвалу

W„ = Gnp cos2 8fi}, (7.8)

где <5 — угол резания;

цj — коэффициент трения грунта по металлу:

Песок и супесь ц = 0,35

Средний суглинок /і, = 0,50

Тяжелый суглинок jU, = 0,80

Сопротивление перемещению бульдозера

Wm = Gf, (7.9)

где G — вес трактора и бульдозера в кН; / — коэффициент сопротив­ления перемещению движителей трактора, / = 0,1-0,12.

Сопротивление трению ножа бульдозера о грунт W учитывается в том случае, когда вертикальная составляющая сопротивления копа­нию и собственный вес рабочего оборудования GJt передающийся на грунт, не воспринимаются системой управления и не передаются на ходовую часть бульдозера:

Кр =М,(Я2 + G1) = Ju,(#r’&v + G1), (7 10)

где Rx ий- горизонтальная и вертикальная составляющие результи­рующей силы сопротивления копанию, кН; v — угол наклона результиру­ющей сил сопротивления на отвале в град; при резании и перемещении плотного грунта v = 17°, а разрыхленного грунта v = 0°.

Горизонтальная составляющая результирующей силы сопротивле­ния копанию

R =k Т, (7.11)

дг m п ’ ‘ ‘

где km — коэффициент использования тягового усилия, km = 0,6-0,8; Тн — номинальная сила тяги.

Высота точки приложения R и Rz определяется: а) при резании и перемещении плотного грунта:

hR = 0Д7Я, (7.12)

где Н — высота отвала без козырька, м; б) при резании и перемещении разрыхленного грунта или при перемещении его в траншее h’R =0,27Н. По суммарному сопротивлению движения

W=w+w + W + W + W (7.13)

p пр в m mp

выбирается соответствующая передача так, чтобы окружное усилие на ведущих колесах тягача или ведущих звездочках гусеничного трактора

Pt>W. (7.14)

При тяговом расчете бульдозеров с поворотным отвалом необходимо

учитывать разложение сил, вызываемое поворотом отвала в плане на угол ср.

Для бульдозера с поворотным отвалом суммарное сопротивление движению

W’ = w;ip+w;p+wxi+w„,+wmp. (7.15)

Здесь

Wp = Wp sinщ Wnp = Wnp sin<p; (7.16) (7.17)

Wt =We sin(p + w;, (7.18)

где W’t — сопротивление трению, возникающему при движении грунта

вдоль отвала, кН.

К =КРЇ2^і^о&(р. (7.19)

При работе бульдозера на подъемах в тяговом расчете необходимо

учесть составляющие от веса бульдозера, которые будут изменять вели­чину Wt.

В этом случае величина Wm определяется по уравнению (7.20)

Wm=G(J±i), (7.20)

іде і — уклон местности в %.

При угле наклона местности а>10° расчет следует производить по более точному уравнению:

W„ =G(fcosa±smcc). (7.21)

Производительность бульдозеров и пути ее повышения. Бульдозер является машиной периодического действия и его про­изводительность определяется по формуле:

n,=Vv — — k.-f мУч, (7.22)

где V — объем призмы, перемещаемой бульдозером за один цикл, м3; Т ~ время цикла бульдозера в мин.; ks — коэффициент использования машины во времени; / — коэффициент заполнения отвала.

Перемещаемый объем призмы волочения зависит от геометрии отвала, наличия боковых закрылков, козырька. Для неповоротных отва­лов V определяется по формуле:

Vnp —^Н■ В■ р м3, (7.23)

где Н — высота отвала в м; В — ширина отвала в м; р — коэффициент, учитывающий профиль отвала.

Рис. 7.7. Схема для расчета заполнения отвала призмой

При формировании призмы волочения часть ее непрерывно ухо­дит в боковые валики, поэтому при транспортировании грунта приходит­ся пополнять призму волочения за счет вырезания стружки небольшой толщины. Форма призмы по ширине отвала неодинакова: боковые верх­ние части отвала не заполнены (рис. 7.7).

Поэтому вводится понятие эффективной ширины отвала, под кото­рой понимается ширина отвала, равномерно заполненная призмой воло­чения.

, (7.24)

где f — коэффициент, учитывающий заполнение боковых частей отвала.

Для отвалов, имеющих боковые закрылки, при значительной тол­щине стружки значение коэффициента /е может приближаться к едини —

це. Если боковых закрылков в бульдозере нет и разработка грунта про­изводится малой толщиной стружки, то коэффициент / равен 0,7.

Для неповоротных отвалов без закрылков значение / приведено в таблице 7.1.

Таблица 7.1.

Значение коэффициента fe заполнения боковой части отвала

Толщина стружки в см	10	20	30
Значение коэффициента fe	0,7	0,8	0,9

Форма профиля отвала также оказывает влияние на объем грунта в призме волочения. На рисунке 7.8 приведены три формы отвала. Профиль отвала типа А имеет постоянный радиус кривизны в нижней части, а в верхней изменяется и принимает параболический профиль. Профиль В имеет в верхней части постоянный радиус, а внизу параболическую форму.

Рис. 7.8 Формы профиля отвала бульдозера: профиль А — посто­янный радиус кривизны; профиль В — парабалическая форма с уменьшением радиуса верхней части; профиль С — параболическая форма с уменьшением в нижней части

Влияние профиля отвала на объем призмы волочения, согласно дан­ным Г. Кюна., приведено ниже.

Таблица 7.2. Значение коэффициента р профиля отвала Форма профиля А В С Значение коэффициента р 0,87 0,92 1,00

Значение коэффициента заполнения отвала для различных типов грунтов и различного профиля отвала приведено в таблице 7.3. Столбец А — коэффициент заполнения отвала автогрейдера. Столбец Б — коэффициент заполнения ковша скрепера.

Столбец С — коэффициент заполнения отвала бульдозера. Столбец D — коэффициент заполнения ковша гусеничных и колес­ных погрузчиков.

Таблица 7.3.

Значение коэффициента / заполнения рабочего оборудования для различных грунтов.

Перемещаемый материал	А	В	С	D
Травяные валки	0,7	0,65	0,80	0,75
Почвенный грунт	1,10	1,00	1,15	1,10
Песок сухой	0,65	0,70	1,10	0,90
Песок влажный	0,90	0,90	1,20	1,05
Гравий	0,75	1,00	1,15	1,10
Суглинок	1,15	1,10	1,10	1,10
Глина твердая	0,80	0,70	0,90	0,80
Мергель	1,00	0,75	1,00	0,90
Скала взорванная	0,55	—	0,75	0,75
Сланец	0,60	—	0,65	0,75

Время цикла Т. Время цикла зависит главным образом от рассто­яния между площадкой загрузки и местом разгрузки, а также от дорож­ных условий и достигаемой при этом скорости движения машины. Ско­рость в значительной степени определяется и условиями работы опера­тора. Время цикла можно разделить на отдельные этапы:

T = tnomi+t„^ (7.25)

где t — постоянная часть времени цикла на загрузку, разгрузку и ре­версирование, с; tnep — переменная часть времени цикла на движение в загруженном и порожнем состоянии.

Постоянная часть времени t ~ это время, затрачиваемое на заг­рузку, разгрузку и включение передачи на два реверсирования.

Время разгрузки оканчивается тогда, когда грунт на площадке раз­грузки распределен или уложен при помощи данного механизма.

Переменная часть цикла обычно имеет маятниковый характер (дви­жение груженого и порожнего) с торможением, разгоном, равномерным движением между пунктами разгрузки и загрузки.

Переменная часть времени tnep включает время, затрачиваемое на движение машины.

(j і V V іаг пер j

^=0,06

мин, (7 26)

где L3ar — путь движения машины в загруженном состоянии, м; L — путь

движения машины в порожнем состоянии, м; V3a|. — средняя скорость движения машины в загруженном состоянии, км/ч; V — средняя ско­рость движения машины в порожнем состоянии, км/ч.

Таблица 7.4.

Значение постоянной части времени

Время на разгрузку Время на 2 поворота	от 0,1 до 0,2 мин. от 0,1 до 0,3 мин.
Постоянная часть времени цикла	от 0,1 до 0,5 мин.

Движение в загруженном состоянии можно разделить на две фазы: копание грунта и его перемещение. Первая фаза характеризуется изме­нением объема грунта перед отвалом и составляет обычно 8-10 м пути. Далее при перемещении грунта для пополнения его объема перед отва­лом (часть грунта уходит в боковые валики), резание грунта происходит с малой толщиной стружки. Движение бульдозера на этом этапе проис­ходит на более высокой скорости с использованием мощности двигателя на 75%. Возвращение машины после разгрузки происходит обычно зад­ним ходом на более высокой скорости.

Средние скорости движения бульдозеров под нагрузкой и в по­рожнем состоянии (в км/ч) приведены ниже.

Характер загрузки	Гусеничный бульдозер	Колесный бульдозер
Движение в загружен­ном состоянии, V3arD	2 до 4	4 до 8
Движение в порожнем состоянии, Vnon	4 до 6	10 до 15

Таблица 7.5. Скорости движения бульдозера

Коэффициент использования k машины по времени зависит от ряда факторов. Главными из них являются техническое состояние машины, (т. к. часть времени она простаивает в ремонте), организация работы на строительной площадке, погодные условия, квалификация и заинтересо­ванность оператора.

Значение коэффициента использования машины во времени приве­дено в таблице 7.6.

Таблица 7.6.

Значение коэффициента Кв использования машин по времени

Оборудование	Условия работы
	хорошие	средние	плохие
Самоходный	0,92	0,83	0,75
скрепер
Бульдозер:
гусеничный	0,95	0,83	0,50
колесный	0,85	0,75	0,45
Погрузчик:
гусеничныи		0,91
колесный		0,85
Автогрейдер		0,80
Транспортное	0,8	0,7	0,55
средство

Пример расчета

Исходные данные. Верхний почвенный слой толщиной 25 см не­обходимо срезать и складировать. Расстояние перемещения 20 м.

Используемое оборудование: гусеничный бульдозер с двигателем мощностью 77 кВ, отвалом шириной В = 3,51 м и высотой Н = 0,97 м,

форма профиля В с боковыми закрылками. Используемая скорость: 1 передача до 3,5 км/ч, 3 передача 12,2 км/ч.

Определение производительности.

Объем перемещаемого грунта перед отвалом.

V -0,5Н2 — Вс-р

Вс= В-fe = 3,51 -0,85 = 2,98м; р = 0,92;

V = 0,5-0,973-2,98-0,92 = 1,30м

Степень наполнения отвала / = 1,1 (таблица 3.3 для почвы).

Т +0,06

Время цикла

, мин.

+

V V

у заг пф

t = 0,4 мин;(таблица 3.4); V = 0,75?3,5=2,63 км/ч; V =0,6-12,2=

ПОСТ / П0Л11 П0Р

= 7,32км/ч (0,6 — степень загрузки двигателя).

= 1,02 мин

— + —

Т =0,4 + 0,06

2,63 7,32

Коэффициент использования машины во времени k = 0,83. Эксплуатационная производительность

n = V-f — — к = 1,30-1,10- — -0,83 = 70 м3/ч Т 1,02

для грунтов в естественном залегании.

7.1. Общая характеристика рабочего процесса.

Классификация и рабочие органы машин для земляных работ

Земляные работы являются составной частью строительства боль­шинства инженерных сооружений. Они включают в себя: отрывку кот­лованов, траншей и мелиоративных каналов; возведение насыпей, пло­тин; устройство закрытых проходок в грунте в виде шахт и туннелей под различные подземные сооружения; бурение горизонтальных, наклон­ных и вертикальных скважин при бестраншейной прокладке трубопро­водов под насыпями железных и шоссейных дорог, для установки свай­ных опор в плотных грунтах, для закладки зарядов взрывчатых веществ при разработке грунтов взрывом и т. п.

По характеру рабочего процесса, составу операций и последова­тельности их выполнения земляные сооружения делят на выемки и насыпи. Выемка образуется в результате удаления излишков грунта за ее пределы, а насыпь — путем отсыпки грунта, внесенного извне, с его послойным уплотнением. Последняя операция обусловлена необходи­мостью восстановления плотного состояния грунта в насыпи, которое было им утрачено при отделении от массива вследствие разрыхления. Удаленный из выемок грунт укладывают в отвалы, а для отсыпки насы­пей его доставляют из карьеров или резервов, расположенных вблизи сооружаемой насыпи. Если выемки чередуются с насыпями, как, напри­мер, в дорожном строительстве, то извлекаемый из выемок грунт обыч­но используют для отсыпки насыпей. Для каждой из перечисленных технологических схем производства земляных работ — выемка-отвал, резерв-насыпь — характерны операции отделения грунта от массива, его перемещения и отсыпки. При возведении насыпей добавляется опе­рация уплотнения грунта, а общей для насыпей и выемок является пла­нировочная операция, которой эти инженерные сооружения доводятся до проектных размеров. При планировке срезаются выступы и засыпа­ются впадины подобно разработке резервов и отсыпке насыпей, но только в размерах микрорельефа планируемой поверхности. Ту же структуру рабочего процесса имеет разработка карьеров строитель­ных материалов (песка, гравия и т. п.), а также добыча полезных иско­паемых открытым способом. Отличие заключается в том, что ни выем­ка (забой), ни отвал не являются инженерными сооружениями, а плани­ровку дна карьера (подошвы забоя) выполняют лишь для удобства пе­

редвижения по нему машин и подготовки устойчивого основания для их работы.

Отделение грунта от массива — разрушение — является основной операцией процесса его разработки. Наибольшее распространение в строительстве (около 85 % от общего объема земляных работ) получил механический способ разрушения грунтов, при котором грунт отделяет­ся от массива вследствие контактного силового воздействия на него зем­леройного рабочего органа. Энергоемкость этого способа составляет 0,05­0,6 кВт. ч/м3. Прочные грунты и горные породы разрушают взрывом с использованием взрывчатых веществ, которым закладывают в специ­ально пробуренные скважины. Этот способ наиболее дорогой, но позволя­ет существенно сократить сроки производства работ. Около 12% грун­тов разрабатывают гидромеханическим способом путем отделения грунта от массива струей воды под высоким давлением или в сочетании с механическим способом. Энергоемкость процесса составляет 0,15-2 кВт. ч/м3.

Рабочие органы машин, предназначенные только для отделения грунта от массива механическим способом, используют лишь в случае разработки весьма прочных грунтов на стадии их предварительного разрыхления. Большей частью рабочие органы также перемещают и отсыпают грунт в отвалы, насыпи или транспортные средства, выпол­няя эти операции после отделения грунта от массива и его захвата или совмещая полностью или частично перечисленные операции во време­ни. Грунт может перемещаться к месту отсыпки только за счет движе­ний рабочего органа или за счет перемещения всей машины. В конст­рукциях землеройных машин непрерывного действия завершающую стадию транспортирования грунта выполняет специальный транспор­тирующий орган, например типа ленточного конвейера. Отсыпают грунт путем освобождения от него рабочего или транспортирующего органа в конце транспортной операции. В случае гидромеханической разра­ботки грунт переносится к месту намыва в потоке воды, а при взрыв­ном способе отбрасывается в стороны расширяющимися газами, обра­зующимися вследствие взрыва. Грубую планировку земляных по­верхностей выполняют теми же землеройными рабочими органами путем более четкой координации их движения, а для точной планировки при­меняют специальные рабочие органы или машины. Уплотнение грунта заключается в компактной укладке его частиц, вследствие чего умень­шается объем грунта и увеличивается его плотность. Для этого приме­няют специальные машины и оборудование. Частично грунт может
уплотняться также перемещающимися по его поверхности транспорт­ными средствами.

В общем комплексе работ на строительном объекте земляные ра­боты чаще всего выполняют раньше других. В этом случае им предше­ствует подготовка строительной площадки: удаление камней, срезка кус­тарника, корчевка пней, планировка и засыпка ям и т. п. Большую часть этих работ выполняют землеройными машинами, оборудованными спе­циальными рабочими органами. В связи с этим машины для подгото­вительных работ рассматривают вместе с машинами для земляных ра­бот. К подготовительным работам также относят предшествующее раз­работке рыхление прочных и мерзлых грунтов.

Машины для земляных работ классифицируют по назначению, ре­жиму работы, степени подвижности и другим признакам. Классифика­ция по назначению условна, поскольку приводы, ходовые устройства и другие структурные элементы современных машин позволяют исполь­зовать одну и ту же их базовую часть для работы с различными видами сменного рабочего оборудования, нередко различного по назначению. Универсальность машин существенно расширяет область их примене­ния, способствует их лучшему использованию по времени, особенно в условиях небольших объемов однотипных работ, выполняемых строи­тельной организацией, более эффективной организации технического обслуживания. Универсальные машины классифицируют по основным видам выполняемых ими работ, определяемым по технико-эксплуатаци­онным, экономическим и другим соображениям. Различают землерой­ные машины для отрывки и перемещения грунта в пределах зоны дося­гаемости рабочего оборудования (одно- и многоковшовые экскаваторы), землеройно-транспортные машины для послойной разработки грунта и перемещения его на большие расстояния (бульдозеры, скреперы, грейде­ры, грейдер-элеваторы), машины для подготовительных работ, машины и оборудование для уплотнения грунтов, для бурения скважин, в том числе в прочных и мерзлых грунтах при их разрушении взрывом, оборудова­ние для гидромеханической разработки, а также машины и оборудование для разработки грунта в особых условиях. Машины для планировочных работ относятся к группе землеройно-транспортных машин и частично к экскаваторам (экскаваторы-планировщики).

По режиму работы рассматриваемые машины бывают цикличного и непрерывного действия. К последним относятся многоковшовые экс­каваторы, некоторые виды землеройно-транспортных машин, оборудова­ние для гидромеханической разработки грунтов, а также некоторые виды

машин для работы и особых условиях. Остальные машины работают в цикличном режиме, выполняя операции рабочего цикла последовательно или с их частичным совмещением во времени.

Рис. 7.1. Основные виды рабочих органов машин для земляных работ: а — зуб рыхлителя; б, в, г, д, ж — экскаваторные ковши прямой и обратной лопат, драглайна, погрузчика, грейфера, планировщика; з — ковш скрепера; и — отвал бульдозера.

По степени подвижности машины для земляных работ относятся большей частью к передвижным самоходным или прицепным, за исклю­чением некоторых видов оборудования для уплотнения грунтов, бурения скважин под взрыв, оборудования гидромеханизации, а также некоторых машин и оборудования для работы в особых условиях. Эти машины длительное время работают на одной строительной площадке, они не имеют собственных ходовых устройств и по этим признакам относятся к полустационарным. По другим признакам на машины для земляных работ распространяются положения, приведенные ранее в общей клас­сификации строительных машин.

Рабочие органы, с помощью которых грунт отделяется от массива (зубья ковшей, бульдозерных отвалов, рыхлителей — рис. 7.1), называют землеройными. В конструкциях землеройных и землеройно-транспорт­ных машин, рабочий процесс которых состоит из последовательно вы­полняемых операций отделения грунты от массива, его перемещения и отсыпки, землеройные рабочие органы совмещают с транспортирующи­ми — ковшами (экскаваторы, скреперы) или отвалами (бульдозеры, грей­деры), называя первые ковшовыми, а вторые — отвальными. Ковшовый рабочий орган представляет собой емкость с режущей кромкой, осна­щенной зубьями (рис. 7.1, б—г, е) или без них (рис. 7.1, д, ж, з). Ковши с режущими кромками без зубьев чаще применяют для разработки мало­связных песков и супесей, а ковши с зубьями — в основном для разра­ботки суглинков, глин и прочных скальных грунтов. В режиме разработ­ки грунта ковш перемещается так, что его режущая кромка или зубья внедряются в грунт, отделяя его от массива. Разрыхленный грунт по­ступает в ковш для последующего перемещения в нем к месту разгрузки. Отвальные рабочие органы оборудуют в нижней части ножами (рис. 7.1, и), в этом случае их называют ножевыми. Для разрушения более прочных грунтов на ножи дополнительно устанавливают зубья. Рабочий процесс отвального рабочего органа аналогичен описанному выше.

Погрузочно-разгрузочные машины в строительстве применяют для погрузки штучных и сыпучих грузов, выгрузки их из транспортных средств, а также для перемещения и складирования в пределах строительной площадки. Они представляют собой преимущественно самоходные колес­ные или гусеничные подъемно-транспортные машины.

По принципу выполнения рабочих операций погрузочно-разгрузоч­ные машины делят на машины цикличного и непрерывного действия. Первые являются универсальными и могут применяться в различных условиях благодаря наличию многих видов рабочего оборудования; вто­рые применяют на объектах с большим объемом работ по погрузке, пе­ремещению и выгрузке сыпучих строительных материалов, а также там, где рабочий процесс должен быть непрерывным.

В зависимости от назначения погрузочно-разгрузочные машины разделяют на погрузчики для штучных грузов — автопогрузчики и для сыпучих грузов — одно — и многоковшовые погрузчики.

Для выгрузки материалов из железнодорожного подвижного со­става используют разгрузчики узкоспециального назначения различных

конструкций, например, со скребковым, бурофрезерным, всасывающим ра­бочими органами. Устройство и принцип работы пневматического разгруз­чика цемента были рассмотрены в п. 6.5.

Автопогрузчики. Основным видом рабочего оборудования авто­погрузчиков является вилочный захват, который подводят под груз или штабель из отдельных мелких грузов, установленный на подставках. С помощью вилочных погрузчиков перегружают и транспортируют штуч­ные железобетонные изделия, поддоны с кирпичом, оборудование, длин­номерные пиломатериалы, профильный металл.

Вилочные автопогрузчики изготовляют на базе автомобильных уз­лов (мостов, коробок передач, рулевого управления, тормозных устройств и др.) с двигателями внутреннего сгорания или с электродвигателями, работающими от аккумулятора. Все агрегаты (рис. 6.30, а) монтируются на ходовой раме, которая опирается на передний 12 и задний 11 мосты погрузчика. В отличие от обычного автомобиля у вилочных погрузчиков двигатель и управляемые колеса располагаются сзади, а ведущий мост со сдвоенными пневмоколесами — спереди. Это обусловлено тем, что передняя часть погрузчика воспринимает нагрузку от рабочего оборудования и груза. Ходовое оборудование погрузчиков приспособлено для работы на площадках с твердым покрытием. Заднее расположение управляемых колес создает погрузчику хорошую маневренность.

Подъемная часть погрузчика — грузоподъемник (рис. 6.30, б) состо­ит из шарнирно укрепленной на раме погрузчика основной вертикаль­ной рамы 2, выдвижной внутренней рамы 4 и грузовой каретки 8 с вилочным захватом 5. Для надежного захвата груза основная рама подъем­ника может отклоняться вперед от вертикальной плоскости на угол 3-4°, а для обеспечения устойчивости в транспортном положении — на 12-15° назад, что осуществляется с помощью двух гидравлических ци­линдров. Выдвижная рама перемещается по направляющим основной рамы гидравлическим цилиндром 1. Корпус гидроцилиндра опирается на нижнюю поперечину основной рамы, а поршень 3 и шток 10 шарнир­но связаны с верхней балкой выдвижной рамы 6. Одновременно по направляющим рамы перемещается грузовая каретка с помощью обрат­ного цепного полиспаста. Последний образован двумя пластинчатыми цепями 9, перекинутыми через звездочки 7, установленными на верхней балке подвижной рамы 6. Концы цепей закреплены на основной раме и на грузовой каретке. Благодаря этому грузовая каретка движется с удво­енной скоростью и проходит путь в два раза больший, чем ход выдвиже­ния штока гидроцилиндра.

Рис. 6.30. Вилочный автопогрузчик: 1 — гидроцилиндр; 2 — верти­кальная рама; 3 ~ поршень; 4 — внутренняя рама; 5 — вилочный захват; 6 — выдвижная рама; 7 — звездочка; 8 ~ грузовая каретка; 9 — цепь; 10 — шток; 11 — задний мост; 12 — передний мост.

Поступательное движение штоков гидроцилиндров рабочего обо­рудования вилочного автопогрузчика создается давлением жидкости насосов, приводимых во вращение двигателем автопогрузчика. Для умень­шения усилий управлении в систему управляемых колес подключен специальный гидроусилитель рулевого управления. Для привода гидро­усилителя рулевого управления установлен насос. Управление гидро­усилителем сблокировано с рулевой колонкой и осуществляется автома­тически.

Вилочные погрузчики выпускаются грузоподъемностью 3-5 т с высотой подъема груза до 6 м и скоростью перемещения с грузом до 20 и без груза до 40 км/ч. Автопогрузчики оборудуются различным съем­ным рабочим оборудованием: грейфером (схватом) для бревен, ковшом для сыпучих грузов, крановой стрелой и другими приспособлениями, рас­ширяющими область их применения. Так, для работы с длинномерными
грузами, с которыми обычный погрузчик не приспособлен работать, при­меняют автопогрузчики с боковым расположением грузоподъемника. Грузоподъемник поворачивается относительно продольной оси, а длинно­мерный груз вилочным захватом укладывается на боковые кронштейны вдоль машин и в таком положении транспортируется в узких проходах складов.

Одноковшовые погрузчики. Основным рабочим органом одно­ковшового погрузчика является ковш, используемый для разработки, по­грузки и перемещения сыпучих мелкокусковых материалов и грунтов I и II категорий. Главным параметром одноковшовых погрузчиков явля­ется грузоподъемность. По грузоподъемности их разделяют на малогаба­ритные (до 0,5 т), легкие (0,6-2,0 т), средние (2,0-4,0 т), тяжелые (4,0- 10 т) и большегрузные (более 10 т).

В зависимости от ходового оборудования погрузчики могут быть гусе­ничными и пневмоколесными. Гусеничные погрузчики имеют высокую про­ходимость и развивают большее напорное усилие, пневмоколесные — боль­шую маневренность и высокие транспортные скорости. В качестве базовых машин для погрузчиков применяют специальные пневмоколесные шасси, гусеничные и колесные промышленные тракторы погрузочных модифика­ций или тракторы общего назначения. Специальные пневмоколесные шас­си состоят из двух шарнирно соединенных между собой полурам. Шарнир­ное сочленение полурам позволяет осуществить погрузку-разгрузку с ми­нимальным маневрированием за счет взаимного поворота полурам на угол до 40° в плане в обе стороны от продольной оси машины.

Погрузочные модификации тракторов промышленного типа изго­товляют с учетом установки на них погрузочного оборудования и рабо­ты с ним. Его располагают на базовой машине спереди или сзади отно­сительно двигателя. Силовые передачи гусеничных и колесных тягачей, а также специальных шасси выполняют гидромеханическими с трехско­ростной коробкой перемены передач (три скорости вперед и три одина­ковые скорости назад). Такая передача приспособлена для частого ре­версирования движений при автоматическом переключении передач и наиболее полно отвечает рабочему режиму одноковшовых погрузчиков.

По способу разгрузки рабочего органа различают погрузчики: с передней разгрузкой (фронтальные погрузчики), с боковой разгрузкой (полуповоротные), с задней разгрузкой (перекидной тип погрузчика). Наиболее распространены в строительстве фронтальные и полупово­ротные погрузчики на пневмоколесном и гусеничном ходу с объемным гидроприводом погрузочного оборудования.

Рис. 6.31. Одноковшовый фронтальный погрузчик: а — схема конструкции; б — кинематическая схема погрузочного оборудова­ния; 1 — ковш; 2 — повортные тяги; 3 — коромысла; 4 — стрела; 5 — гидроцилиндр ковша; 6 — портальная рама; 7 — гидроцилиндры стрелы.

Фронтальные погрузчики. Они обеспечивают разгрузку ковша со стороны разработки материала. Погрузочное оборудование шарнир­но крепится к портальной раме 6, жестко установленной на основной раме базовой машины (рис. 6.31). Оно состоит из рабочего органа, стре­лы, рычажного механизма и гидроцилиндров двустороннего действия, рабочий орган погрузчика — ковш /, установлен на стреле 4 и управляет­ся рычажным механизмом, состоящим из двух пар коромысел 3 и пово­ротных тяг 2, приводимых в движение двумя гидроцилиндрами 5 поворо­та ковша. Подъем и опускание стрелы осуществляются двумя гидроци­линдрами 7. Гидравлический привод рабочего оборудования позволяет плавно изменять скорости в широких пределах и надежно предохранять его от перегрузок.

Рабочий процесс фронтального погрузчика, оборудованного ковшом, состоит из следующих операций: перемещение погрузчика к месту набора материала с одновременным опусканием ковша, внедрение ковша в мате­риал напорным усилием машины, подъем ковша со стрелой, транспортировка материала к месту разгрузки и разгрузка ковша опрокидыванием.

Полуповоротные погрузчики (рис. 6.32). В отличие от фрон­тальных эти машины обеспечивают разгрузку ковша и сменных рабочих органов впереди и на обе стороны на угол до 90° от продольной оси. Это сокращает время на развороты и позволяет использовать их для работы в стесненных условиях.

Рис. 6.32. Полуповоротный одноковшовый погрузчик: а — схема конст­рукции; б — кинематическая схема механизма вращения платформы.

Конструктивно полуповоротные погрузчики отличаются от фрон­тальных тем, что погрузочное оборудование монтируется на поворотной платформе 1, которая, в свою очередь, через опорно-поворотное устрой­ство 2 опирается на ходовую раму 3 базовой машины. Вращательное движение поворотная платформа получает с помощью двух горизонтально расположенных гидроцилиндров 4, штоки которых соединены между
собой пластинчатой цепью 5, огибающей звездочку 6 поворотной плат­формы. Кроме основного ковша одноковшовые погрузчики оснащаются многими видами сменного и навесного оборудования: ковшами увели­ченной и уменьшенной вместимости, грейферными двухчелюстными ков­шами, ковшами с боковой разгрузкой, поворотными захватами, использу­емыми для погрузки в транспортные средства и складирования штучных и длинномерных грузов, лесоматериалов, установки столбов и др. Неко­торые виды такого сменного и навесного оборудования представлены на рис. 6.33.

Техническая производительность одноковшовых погрузчиков (м3/ч) определяется с учетом физических свойств разрабатываемого материа­ла и условий работы. При работе с сыпучими материалами

я„, = 3600 *m> (6Л9)

‘чкр

где q ~ вместимость ковша, м3; кн — коэффициент наполнения ковша;

/ — время цикла, с; к — коэффициент разрыхления материала; km = 0,85-0,90 — коэффициент, учитывающий конкретные условия работы.

В общем случае время цикла складывается из времени наполнения ковша, перевода его в транспортное положение, времени груженого хода, времени разгрузки, времени, затрачиваемого на повороты и возвращение к месту работы.

При работе со штучными грузами техническая производительность (т/ч)

пт = 3600 7 К, (6.20)

где G — грузоподъемность погрузчика, т.

Рис. 6.33. Сменное и навесное оборудование одноковшовых погруз­чиков. Ковши: 1 — нормальный; 2 — увеличенный; 3 — уменьшен­ный; 4 — двухчелюстной; 5 — скелетный; 6-е боковой разгрузкой; 7-е увеличенной высотой разгрузки; 8-е принудительной разгрузкой. 9 — бульдозерный отвал; 10 — экскаватор; 11 — грей­фер; 12 — грузовые вилы; 13 — кран; 14 — челюстной захват; 15 — захват для столбов и свай; 16 — плужный снегоочиститель; 17 — роторный снегоочиститель; 18 — кусторез; 19 — корчеватель — собиратель; 20 — асфальтовзламыватель.

Техническая производительность является пределом возможности машины и не может быть превышена без изменения рабочих скоростей, мощности двигателя и т. п. Для достижения максимальной технической производительности необходимо анализировать условия работы и в том числе использовать оптимальную схему организации работ, соответствую­щие виды сменного рабочего оборудования (например, ковши повышен­ной или уменьшенной вместимости), способствующие максимальному использованию тягового усилия базового трактора или тягача. Благода­ря хорошей транспортирующей способности одноковшовые погрузчики успешно конкурируют с одноковшовыми экскаваторами, работающими в транспорт, и по некоторым технико-экономическим показателям

(производительности труда на одного человека в смену, стоимости едини­цы продукции, материалоемкости и энергоемкости работ) превосходят их. Мощность силовой установки современных одноковшовых погрузчиков достигает 900 кВт при вместимости основного ковша 10 м3.

Многоковшовые погрузчики относятся к машинам непрерывно­го действия. Их применяют для погрузки в транспортные средства сы­пучих и мелкокусковых материалов (песка, гравия, щебня, шлака, сколо­того льда и снега), а также для засыпки траншей грунтом. Многоковшо­вые погрузчики монтируют на самоходном гусеничном или пневмоко — лесном шасси, в конструкции которого используются детали и узлы тракторов и автомобилей.

По конструкции рабочего органа различают погрузчики шнекоков­шовые, роторные, дисковые и с подгребающими лапами. Шнекоковшовый рабочий орган имеет шнековый питатель и ковшовый элеватор для пода­чи материала на ленточный конвейер. Роторные погрузчики разрабаты­вают материал шаровыми или ковшовыми фрезами. В дисковых матери­ал подается двумя дисками, вращающимися во встречном направлении. Подгребающие лапы подают материал на конвейер благодаря специаль­ной кинематике движения. Главным параметром многоковшовых по­грузчиков является производительность. Их выпускают про­изводительностью 40, 80, 160, 250 м3/ч с высотой погрузки 2,4-4,2 м.

Рис. 6.34. Многоковшовый погрузчик со шнекоковшовым рабочим органом: 1 — пневмоколесное шасси; 2 — конвейер; 3 — ковшовый конвейер; 4 — питатель; 5 — отвал; 6 — гидроцилиндры.

Многоковшовый погрузчик с шнекоковшовым органом (рис. 6.34) состоит из следующих основных узлов: пневмоколесного шасси 1 с обе­ими ведущими осями, наклонного ковшового конвейера 3 с винтовым (шнековым) питателем 4, ленточного поворотного в плане и в верти­кальной плоскости конвейера 2.

Для лучшей подачи материала к питателю на раме ковшового кон­вейера установлен отвал 5. Ковшовый конвейер устанавливается в ра­бочее и транспортное положения с помощью двух гидроцилиндров 6. При поступательном движении погрузчика материал винтовым питате­лем подается в непрерывно вращающийся ковшовый конвейер и далее через приемное устройство и ленточный конвейер в транспорт. Пово­ротные движения ленточного конвейера позволяют изменять высоту за­грузки, а также загружать подвижной состав по обе стороны от про­дольной оси погрузчика. Поступательная скорость погрузчика выбирает­ся в зависимости от высоты штабеля материала и производительности. Все основные механизмы, кроме привода ковшового конвейера, приводят­ся в действие с помощью гидроцилиндров двустороннего действия, ра­ботающих от гидросистемы погрузчика.

Пневмотранспортными установками перемещают сыпучие матери­алы по трубам с помощью сжатого или разреженного воздуха. Приме­нение пневмотранспортных установок для погрузки, разгрузки и пере­мещения таких строительных материалов, как цемент, песок, известь, опилки и др., позволяет значительно повысить производительность труда, ликви­дировать пыление и загрязнение материалов в пути, полностью механи­зировать процесс загрузки и выгрузки, создать условия для автоматизации транспортных процессов. Установки пневматического транспортирова­ния выгодно отличаются отсутствием движущихся частей, возможнос­тью применения труб небольшого диаметра, прокладываемых по любой пространственной трассе на значительные расстояния при высокой про­изводительности.

Недостатками пневматического транспорта являются большой удель­ный расход воздуха и высокая энергоемкость процесса (1-5 кВт. ч/т), а также повышенный износ элементов оборудования при транс­портировании абразивных материалов. Однако повышенная энергоем­кость пневмотранспортных установок в значительной степени компен­сируется перечисленными преимуществами.

По принципу работы пневмотранспортные установки делятся на установки всасывающего и нагнетательного действия (рис. 6.25).

Установки всасывающего действия (рис. 6.25, а). В таких уста­новках загрузка и транспортирование материала производятся в ре­зультате разрежения воздуха в транспортном трубопроводе 2, создавае­мого вакуум-насосом 8. Материал в транспортный трубопровод посту­пает через сопла /. При этом возможны загрузка материала из не­скольких мест и транспортировка его в одно место. Из транспортного трубопровода материал поступает в осадительную камеру 3, где части­цы материала выпадают из потока воздуха в результате резкого сни­жения скорости воздуха при расширении выходного сечения и через шлюзовой затвор 4 высыпаются в бункер 5. Воздух проходит дальней­шую очистку в фильтрах 6 ив очищенном от материала виде посту­пает в вакуум-насос 8 и далее в атмосферу через трубу 7. Разрежение воздуха в трубопроводе уменьшается по направлению движения мате­риала. Соответственно изменяется и скорость воздуха. В установках всасывающего типа она минимальна у сопла и максимальна у вакуум — насоса. Перепад давления во всасывающих установках составляет
0,03-0,04 МПа, в результате чего транспортирование возможно на не­большие расстояния.

Рис. 6.25. Принципиальные схемы пневмотранспортных установок: 1 — сопло; 2 — трубопровод; 3 — осадительная камера; 4 — шлюзо­вой затвор; 5 — бункер; 6 — фильтр; 7 — труба; 8 — вакуум-насос; 9 — воздухоприемник; 10 — компрессор; 11- воздухосборник; 12 — затвор; 13 — загружатель; 14 — трубопровод; 15 — осадительная камера; 16 — шлюзный затвор; 17 — бункер; 18 — фильтр.

Установки нагнетательного действия (рис. 6.25, б). Перемещение материала в них происходит под действием избыточного давления, создаваемого компрессором 10. Материал из бункера подается в загру — жатель 13, откуда он через затвор 12 под давлением сжатого воздуха по транспортному трубопроводу 14 поступает в осадительную камеру 15 и через шлюзовой затвор 16 в бункер 17. Воздух, пройдя фильтры 18, выбрасывается в атмосферу. Для сжатия и нагнетания воздуха применя­ются компрессоры с давлением до 0,8 МПа и производительностью воз­духа до 100 м3/мин. Засасываемый компрессором из атмосферы воздух через воздухоприемник 9 очищается от пыли и далее поступает в возду­хосборник 11, который предназначен для определенного запаса сжатого воздуха и равномерного перемещения материала по трубам.

В установках нагнетательного действия наибольшее применение полу­чили загружатели, выполненные в виде пневмовинтового насоса (рис. 6.26). Он состоит из цилиндрического корпуса 5, винта 3 с переменным шагом, вращаемого двигателем /, и смесительной камеры 7. Вследствие умень­шения шага винта материал по мере его прохождения к смесительной камере постепенно уплотняется, препятствуя просачиванию сжатого воз­духа в загрузочную воронку 2. Степень уплотнения материала регули­руется клапаном 6. В смесительную камеру по трубопроводу поступает сжатый воздух от компрессора. Материал, попадая в струю сжатого воздуха, смешивается с ним и далее поступает в транспортный трубо­провод 8 (на рис. 6.25, б поз. 14). Недостатком пневмовинтовых насосов является быстрый износ винта и корпуса насоса. Для повышения надежно­сти корпус насоса футеруют сменными гильзами 4.

Рис. 6.26. Пневмовинтовой насос: 1 — двигатель; 2 — загрузочная воронка; 3 — винт; 4 — гильза; 5 — корпус; 6 — клапан; 7 — смесительная камера; 8 — трубопровод.

Г

v.

Скорость воздуха, поступающего в загружатель, должна быть доста­точной для поддержания частиц материала во взвешенном состоянии. Она должна по своей величине превышать скорость витания. Скоростью витания называют такую скорость вертикального воздушного потока, при которой сила тяжести перемещаемой частицы уравновешивается скоро­стным напором потока. Скорость витания зависит от формы, размеров и массы транспортируемого материала. В установках нагнетательного типа скорость воздуха на выходе из трубопровода превышает начальную ско­рость вследствие падения давления в системе до атмосферного. Пере­
пад давлений в высоконапорных установках составляет 0,4-0,6 МПа, что создает возможность транспортирования на значительные (до 2 км) расстояния при производительности установок до 200-300 м3/ч.

Пневматические разгрузчики. Пневморазгрузчики предназначе­ны для разгрузки вагонов и транспортирования в емкости порошкооб­разных материалов. Их выпускают всасывающего и всасывающе-нагне — тательного действия. Принцип действия этих разгрузчиков одинаков и основан на заборе и транспортировании материала под действием ваку­ума, создаваемого и поддерживаемого в системе вакуум-насосом. Прин­ципиальное различие между ними заключается в способах транспорти­рования материала от смесительной камеры в силосы: в разгрузчиках всасывающего типа используются механические насосы; в разгрузчиках всасывающе-нагнетательного действия применено пневматическое транс­портирование.

Разгрузчик всасывающего действия (рис. 6.27) состоит из забор­ного устройства /, гибкого транспортного цементовода 2, осадительной камеры 3, вакуум-насоса 5. Заборное устройство 1 устанавливается в разгружаемый вагон. Оно смонтировано на самоходной двухколесной тележке с индивидуальным приводом каждого колеса. На тележке уста­новлены вращающиеся диски для рыхления цемента и всасывающие со­пла. По цементоводу 2 цемент поступает в осадительную камеру 3, где отделяется от воздуха. Камера выполняется в виде закрытой емкости цилиндрическо-конической формы. Транспортный трубопровод вводится в емкость по касательной, в результате чего частицы цемента прижима­ются к стенкам емкости, теряют скорость и опускаются в нижнюю ее часть, где расположен затвор для выпуска материала. Дальнейшее пере­мещение цемента в силосы осуществляется механическими (шнековы­ми) насосами. Дальность подачи не превышает 12 м.

После освобождения от цемента воздух проходит дополнительную очи­стку в фильтрах, расположенных в верхней части осадительной камеры, после чего он поступает в вакуум-насос и далее выбрасывается в атмосфе­ру. Очистка фильтров от цементной пыли производится обратным пото­ком атмосферного воздуха или с помощью встряхивающего механизма.

Разгрузчики всасывающе-нагнетательного действия комп­лектуются пневмовинтовым насосом со смесительной камерой. Сжатый воздух, поступающий в смесительную камеру от отдельного компрессо­ра, перемещает цемент по трубопроводу в силосы. Производительность разгрузчиков 20-50 м3/ч при дальности транспортирования материала до 50 м.

Рис. 6.27. Пневматический разгрузчик цемента всасывающе- нагнетательного действия; 1 — заборное устройство; 2 — цемен- товод; 3 — осадительная камера; 4 — смесительная камера; 5 — вакуум-насос; 6 — насос.

Автоцементовозы. Их применяют для доставки цемента с цемент­ных заводов и элеваторов на стройки и предприятия строительной инду­стрии. Автоцементовоз (рис. 6.28, а) представляет собой цистерну-полу­прицеп 2 к автомобильному седельному тягачу, установленную под углом 6-8° в сторону разгрузки и оснащенную системой загрузки и выгрузки цемента. Во время стоянки без тягача цистерна-полуприцеп опирается на выдвижные опоры 3. Внутри цистерна оборудована аэролотком 15, пред­ставляющим собой желобы, на которые натянута пористая ткань.

Загрузка осуществляется через люк 1 и самостоятельно. Принцип самозагрузки основан на действии установки всасывающего типа (рис. 6.28, б). Оборудование для загрузки состоит из заборного сопла 6 с гиб­ким шлангом 7, распределительной трубы 9, вакуум-насоса 4 и фильт­ров 5. Вакуум-насос приводится в действие от двигателя автомобиля и может работать в режиме насоса при загрузке и в режиме компрессора при разгрузке. Воздух очищается от цемента в фильтрах 11 и 5. В ци­стерне установлены сигнализатор уровня цемента 10 и манометр 12. Воздушная система снабжена обратными 13 и 14 и предохранительным 16 клапанами. При разгрузке через аэролоток в цистерну от насоса — компрессора подается сжатый воздух. При достижении рабочего давле­ния 0,15-0,20 МПа открывается разгрузочный кран 8, к шаровой головке которого присоединяется шланг. Насыщенный воздухом цемент приоб­ретает подвижность и подается в склады на высоту до 25 м. Грузоподъ­емность выпускаемых автоцементовозов 3, 5, 8, 13 и 22 т.

Рис. 6.28. Автоцементовоз: 1 — люк; 2 — цистерна; 3 — опоры; 4 — вакуум-насос; 5 — фильтр; 6 — заборное сопло; 7 — гибкий шланг; 8 — разгрузочный кран; 9 — труба; 10 — сигнализатор уровня цемента; 11 — фильтр; 12 — манометр; 13,14 — обратный клапан; 15 — аэролоток; 16 — предохранительный клапан.

Контейнерный трубопроводный транспорт (рис. 6.29). Труба диаметром 0,8-1,6 м и длиной до нескольких километров выкладывает­ся на местности. В трубе с небольшим зазором размещаются вагонетки — контейнеры, опирающиеся через ролики на ее внутреннюю поверхность. Для уплотнения зазора между трубой и вагонеткой последняя снабжена уплотнителями-манжетами. Под действием воздуха на торцовую повер­хность вагонеток движение их может осуществляться со скоростью до 30 км/ч при грузоподъемности каждой до 2-3 т.

Рис. 6.29. Схема контейнерного трубопроводного транспорта; 1 — трубопровод подачи воздуха; 2 — трубопровод контейнеров; а — трасса; б — контейнер.

Специализированные транспортные средства применяют в соот­ветствии с их назначением и видом груза: для перевозки грунта, сыпу­чих грузов, бетонов и растворов, битума, топлива (автомобили-самосвалы, керамзитовозы, автобетоносмесители, авторастворовозы, автобитумовозы, топливовозы), порошкообразных грузов (автоцементовозы, известково — зы), строительных конструкций (панелевозы, фермовозы, плитовозы, сан- техкабиновозы), длинномерных грузов (трубовозы, плетевозы, металло — возы), строительных грузов в контейнерах (контейнеровозы), технологического оборудования и строительных машин (тяжеловозы).

Специализированные транспортные средства представляют собой прицепы и полуприцепы к базовым автомобилям и седельным тягачам средней и большой грузоподъемности с разрешенной нагрузкой на оди­ночную ось 60 и 100 кН (автомобили и тягачи с колесной формулой 6×2 и 6×4). Конструкция таких транспортных средств учитывает особеннос­ти перевозки и физические свойства грузов, сохранение их качества, ком­плексную механизацию погрузки и выгрузки. Главным параметром специализированных транспортных средств принята полная масса транс­портного средства с грузом. Использование специализированного транс­порта способствует дальнейшему развитию индустриальных методов строительства, снижению себестоимости перевозок, росту производитель­ности транспортных средств. Ниже приводятся конструктивные схемы и технологические возможности отдельных видов специализированного транспорта.

Автомобили-самосвалы и автопоезда. Различают автомобили — самосвалы общего назначения и специальные карьерные самосвалы. Автомобили-самосвалы общего назначения (рис. 6.7) изготовляют на базе серийных грузовых автомобилей (иногда с укороченной базой). Их используют для перевозки грунта из котлованов, нерудных строительных материалов от карьеров, причалов и железнодорожных станций на пред­
приятия строительной индустрии и на сооружаемые дороги. Кроме того, автомобили-самосвалы используют для перевозки асфальтобетона, строи­тельного мусора и других навалочных грузов. Загрузка автомобилей-само­свалов производится обычно экскаватором, погрузчиком или из бункера. Кузов 2 самосвалов прямоугольной, трапециевидной или корытообразной формы делается опрокидным с углом наклона до 60°. Различают самосва­лы с задней разгрузкой, т. е. опрокидыванием только назад, с боковой разгрузкой на одну или обе стороны и с трехсторонней разгрузкой. Опро­кидывание кузова осуществляется с помощью гидравлического подъемни­ка, состоящего из одного или двух гидроцилиндров 3 одностороннего дей­ствия, питаемых насосной установкой 4, приводимой от двигателя 1 через коробку отбора мощности 6 автомобиля карданными валами 5.

Рис. 6.7. Автомобили-самосвалы общего назначения; а — с кузовом ковшовой формы; 6-е откидной задней стенкой; 1 — двигатель; 2 — кузов; 3 — гидроцилиндр; 4 — насос; 5 — карданный вал; 6 — коробка отбора мощности.

Управление опрокидыванием кузова осуществляется из кабины. При этом положения гидрораспределителя обеспечивают принудительный подъем кузова, фиксирование его на любом уровне и плавное опускание

под действием собственной массы, при котором происходит слив масла в бак через клапан с определенным проходным сечением. Грузоподъем­ность серийно выпускаемых отечественной промышленностью самосва­лов составляет 10-12 т при полной массе автомобиля с грузом 19-23 т. Грузоподъемность специальных карьерных самосвалов достигает 300 т, так как они предназначены для работы вне дорог общей дорожной сети и их осевые нагрузки могут превышать действующие весовые огра­ничения.

Рис. 6.8. Автопоезд: а — автомобиль-самосвал; б — прицеп-самосвал.

При перевозке массовых грузов применяют автопоезда (рис. 6.8). Использование автопоездов вместо одиночных автомобилей-самосвалов позволяет повысить выработку на среднесписочную машину, снизить расход топлива, уменьшить число водителей. Автопоезда создают на базе автомобилей-самосвалов и унифицированных автомобильных прицепов — самосвалов и полуприцепов-самосвалов к седельным тягачам, имеющим общие конструктивные признаки. Гидроцилиндры прицепов действуют от гидравлической системы базового автомобиля. Автомобили-самосва­лы, предназначенные для использования в качестве тягачей, оснащаются
стандартными буксирными устройствами, а также гидро-, пневмо — и электровыводами для подключения соответствующих систем прицепов. Разгрузка кузовов самосвала и промежуточных прицепов ведется на две (боковые), а заднего-на три (боковые и заднюю) стороны. Грузоподъем­ность автопоезда, выполненного, например, на базе автомобиля 6×4 типа КамАЗ, составляет 11 т (полная масса 19 т), прицепа полной массой 16 т и полуприцепа полной массой 25 т.

Полуприцепы-керамзитовозы. Для перевозки пористых запол­нителей бетона плотностью 0,48-0,65 т/м3 применяют полуприцепы- керамзитовозы к седельным тягачам (рис. 6.9). Характерной особенно­стью конструкции является значительный объем кузова и наличие уст­ройства для задней и боковой разгрузки. Для этого на раме тягача рядом с седельным устройством находится подрамник для крепления силового гидроцилиндра, который обеспечивает угол наклона кузова назад до 60°. Грузоподъемность полуприцепов-керамзитовозов 18 т.

Рис. 6.9. Полуприцеп-керамзитовоз.

Полуприцепы-автобитумовозы. Эти автомобили применяют для транспортирования битумных материалов от нефтеперерабатывающих заводов к местам производства дорожных, кровельных и изоляционных работ. Автобитумовоз (рис. 6.10) представляет собой полуприцепную цистерну 1 эллиптической формы, установленную на полуприцепе без­рамной конструкции к седельному тягачу и оборудованную системами
подогрева, забора и выдачи битума. Сверху цистерна имеет заливные люки 2, а в задней части — фланец для присоединения сливного трубопровода 5. Система подогрева включает в себя жаровые трубы 3, вмонтированные в заднее днище цистерны, стационарные горелки 4, работающие на керосино-воздушной смеси, топливный бак, компрес­сор и приборы контроля за уровнем и температурой битума. Система наполнения и выдачи битума состоит из трубопроводов и битумного шестеренного насоса, приводимого от двигателя тягача через коробку отбора мощности или от индивидуального гидромотора. Обогрев би­тумного насоса производится теплом выхлопных газов двигателя при его установке на тягаче или теплом горячего битума при его разме­щении внутри цистерны.

Рис. 6.10. Полуприцеп-автобитумовоз; 1 — цистерна; 2 — заливной люк; 3 — жаровые трубы; 4 — горелки; 5 — сливной трубопровод.

Конструкция автобитумовоза обеспечивает сохранение температу­ры битума в цистерне при транспортировании без подогрева, подогрев битума в цистерне до рабочей (200°С) температуры, перекачивание его, минуя цистерну, забор из битумоплавильных котлов и битумохранилищ. насосом. Грузоподъемность выпускаемых промышленностью автобиту­мовозов 6,8-21 т.

Трубо — и плетевозы. Перевозка труб и плетей (сваренных секций и труб) по дорогам с твердым покрытием и грунтовым, а также вдоль
трассы строительства трубопроводов вне дорог осуществляется специ­альными автопоездами-трубовозами и плетевозами. Трубовоз состоит из тягача, одноосного прицепа-роспуска, соединенных между собой жест­ким сцепным устройством. Длина перевозимых труб не превышает 12 м. Плетевозы, в отличие от трубовозов, могут перевозить плети из труб практически любой длины (обычно до 36 м) прицепами-роспусками, так как тяговое усилие прицепу-роспуску передается непосредственно пле­тями, закрепленными на тягаче.

На рис. 6.11 показан плетевоз для перевозки труб и плетей диамет­ром 529-1420 мм, длиной до 36 м, массой до 36 т по дорогам с твердым покрытием и грунтовым дорогам, состоящий из четырехосного автомо­бильного тягача / повышенной проходимости и двухосного прицепа-рос­пуска 5. На тягаче установлен коник 4 для укладки труб 3. Такие же коники неподвижно закреплены на раме прицепа-роспуска. На кониках тягача и прицепа имеются переставные стойки-упоры для труб и предох­ранительный щит 2, ограничивающий передний вылет труб и защища­ющий кабину водителя при погрузочно-разгрузочных работах и перевоз­ке труб. Положение стоек регулируется в зависимости от размера и количества перевозимых труб. Коники снабжены устройством винтово­го типа для увязки труб. Прицеп-роспуск оснащен сцепным устройством 6 для соединения его с тягачом при холостом пробеге и для крепления страхового каната при транспортировке плетей. Количество одновре­менно перевозимых плетей или труб определяется грузоподъемностью поезда. Выпускаемые промышленностью плетевозы рассчитаны на мас­су перевозимых труб 9-36 т.

Полуприцепы-панелевозы. Они предназначены для перевозки панелей, плит перекрытий на полуприцепах к седельным автомобиль­ным тягачам (рис. 6.12). Передняя часть панелевоза опирается на се­дельное сцепное устройство тягача, а задняя — на одно — или двухосную тележку. В некоторых конструкциях панелевозов задняя тележка име­ет поворотные оси, что способствует уменьшению габаритной полосы движения, повышению маневренности автопоезда в естественных ус­ловиях. Полуприцепы снабжают гидравлическими опорами для устой­чивости при погрузочно-разгрузочных операциях, а также автоматичес­кой сцепкой и тягачом, позволяющей работать одному тягачу с несколь­кими сменными полуприцепами и вести монтаж панелей “с колес”, т. е. без складирования на строительной площадке. По конструкции несу­щего каркаса полуприцепы разделяют на хребтовые и рамные кассет­ного типа.

Рис. 6.11. Плетевоз: 1 — тягач; 2 — предохранительный щит; 3 — труба; 4 — коник; 5 — прицеп-роспуск; 6 — сцепное устройство.

Рис. 6.12. Полуприцеп-панелевоз: а — общий вид полуприцепа хребтового типа; б-д — расположение панелей на полуприцепах — панелевозах различных типов.

Хребтовые панелевозы имеют каркас в виде фермы трапецие­видного поперечного сечения, а панели устанавливаются в наклонном положении по обеим сторонам каркаса под углом 8-10° к вертикали (рис. 6.12, а, б). Преимущество таких панелевозов — малая погрузочная высота, удобство проведения погрузочно-разгрузочных работ. Однако эти панелевозы требуют симметричной загрузки их грузовых площадок, что трудновыполнимо при перевозке панелей нечетного числа или различ­
ной массы. Кроме того, наклонное положение панелей часто приводит к возникновению трещин, сколов и других повреждений.

Рамные полуприцепы представляют собой кассету, образован­ную двумя продольными вертикальными плоскими фермами и попереч­ными связями (рис. 6.12, в), или несущую раму с кассетой (рис. 6.12, д), в которой размещаются перевозимые изделия. Они устанавливаются в вертикальном положении и удерживаются с помощью разделителей, перемещаемых вдоль кассеты, и боковых держателей. Иногда их дообо­рудуют дополнительными боковыми кассетами (см. рис. 6.12, г). Система крепления дает возможность перевозить панели различных размеров и конфигурации, исключает их взаимное перемещение и повреждение вы­ступающих частей и офактуренного слоя.

Для перевозки панелей и плит перекрытий шириной до 4 м (нега­баритных по высоте) используют панелевозы с рамами, имеющими пово­ротную (на угол 55°) часть грузовой площадки, которая одновременно служит опорной поверхностью панелей. Панелевоз оборудуется меха­низмом поворота площадки, фиксирующей ее в транспортном положе­нии, и устройствами для крепления панелей.

Полуприцепы-фермовозы. Для перевозки ферм длиной 12, 18, 24 м на объекты используют полуприцепы-фермовозы с автомобильными тя­гачами седельного типа (рис. 6.13). Фермы устанавливают на опоры полуприцепа в рабочем положении с опиранием по концам аналогично их опиранию в сооружении. Они удерживаются в таком положении винтовыми зажимами, расположенными в передней и задней частях рамы полуприцепа. В зависимости от длины фермы передняя опора может перемещаться вдоль рамы с помощью ручной лебедки. В задней части рама опирается на седельное устройство поворотной тележки с управля­емой осью. Управление поворотом осуществляется с помощью канат­ной или гидравлической системы с фиксацией тележки относительно рамы при отключении поворота или в случае обрыва каната. Грузоподъ­емность полуприцепов-фермовозов 12 и 20 т.

Полуприцепы-сантехкабино — (рис. 6.14) и блоковозы (рис. 6.15). Такие автомобили предназначены для перевозки санитарно-техничес­ких кабин, блоков-лифтов. Кассетная форма полуприцепа позволяет пере­возить также балки, колонны, сваи, контейнеры и другие грузы. По конст­рукции они имеют много общего с панелевозами, но отличаются более низким расположением грузовой площадки. Небольшая погрузочная высота обеспечивает перевозку изделий с крупными размерами или с высоким расположением центра тяжести без нарушения установленно­
го габарита. При перевозке объемных блоков большой массы рама при­цепа оборудуется раздвижными и опорными площадками для опирания блоков по углам или по их длинным сторонам. Конструкция блоково — зов предусматривает крепление блоков от смещения при транспорти­ровке, легкость переналадки для блоков различных типоразмеров.

Рис. 6.13. Полуприцеп-фермовоз.

Рис. 6.14. Полуприцеп-сантехкабиновоз.

Рис. 6.15. Полуприцеп-блоковоз.

Полуприцепы-контейнеровозы. При перевозках на строительные объекты мелкоштучных и тарных грузов широко используются контейне­ризация и пакетирование. Для перевозки контейнеров и пакетов ис­пользуют одиночные автомобили и автопоезда общего назначения и спе­циализированные транспортные средства — автомобили-самопогрузчики,
оборудованные погрузочно-разгрузочными устройствами. К числу таких транспортных средств относятся контейнеровозы. Наиболее рациональной конструкцией контейнеровоза, обеспечивающей лучшую маневренность и оптимальную грузоподъемность, является седельный тягач и полуприцеп.

Для повышения устойчивости и уменьшения погрузочной высоты и центра тяжести груженого автопоезда полуприцепы изготовляют низко­рамными, снабжают быстродействующими выдвижными и откидными опорами, используемыми при выполнении погрузочно-разгрузочных ра­бот для создания устойчивости и разгрузки ходовой части машины. На­личие таких опор способствует быстрому соединению тягача с полупри­цепом и внедрению челночной (маятниковой) схемы организации пере­возок, при которой один тягач может обслуживать несколько полуприце­пов. Грузоподъемные устройства устанавливают на платформе автомо­биля, на раме седельного тягача или на платформе полуприцепа.

На рис. 6.16, а показан полуприцеп к седельному тягачу, оборудо­ванный стреловым гидравлическим краном с шарнирно-сочлененной стрелой. Кран имеет поворотную в плане (на угол до 200°) телескопи­ческую стрелу /, состоящую из основной и выдвижной секций и удлини­теля. На основной секции стрелы и удлинителе установлены грузозах­ватные устройства 2. Телескопическая стрела шарнирно закреплена на поворотной колонке 3, смонтированной на раме полуприцепа 4. Перемеще­ние секций стрелы, ее подъем и опускание, поворот колонны осуществ­ляются гидроцилиндрами двустороннего действия, работающими от гид­росистемы, установленной на тягаче.

Гидравлические стреловые краны имеют грузоподъемность до 2,5 т (на наименьшем вылете). При большей массе контейнеров (до 5 т) на контейнеровозах устанавливают грузоподъемные устройства в виде ка­чающегося портала бокового (рис. 6.16, б) или поперечного расположе­ния. Стойки 5 портала шарнирно закреплены на передней и задней пло­щадках полуприцепа и могут поворачиваться в вертикальной плоскости на угол до 120° двумя синхронно действующими гидравлическими ци­линдрами двустороннего действия. По продольной балке 6 портала пере­мещается грузовая каретка 7 с грузозахватным устройством 8. Привод всех механизмов крана — гидравлический от автомобиля-тягача, обору­дованного дополнительной гидросистемой. Для погрузки и разгрузки крупнотоннажных контейнеров или пакетов применяют более слож­ные грузоподъемные устройства в виде двух стреловых гидравлических кранов либо наклоняемой рамы, по которой перемещается груз с помо­щью канатно-блочной или цепной передачи.

Рис. 6.16. Полуприцепы-контейнеровозы: 1 — телескопическая стрела; 2 — грузозахватное устройство; 3 — поворотная колонка; 4 — рама; 5 — стойка; 6 — портал; 7 — грузовая каретка; 8 — грузозахватное устройство.

Тяжеловозы. По назначению их делят на универсальные — для перевозки строительных машин и неделимого технологического обору­дования, специализированные — для перевозки специального техно­логического оборудования и большегрузных контейнеров и узкоспециализированные — для уникального, особо большой массы и габаритов технологического оборудования. В зависимости от назначе­ния тяжеловозы изготовляют грузоподъемностью до 100 т и более.

Конструктивно тяжеловозы (рис. 6.17) представляют собой при­цепные (рис.6.17, в) и полуприцепные (рис. 6.17 а, б, г), реже самоходные
машины с низко расположенной платформой, опирающейся на двух-, трех­и четырехосные многоколесные тележки со всеми управляемыми осями. Передняя часть рамы полуприцепных тяжеловозов приподнята для разме­щения на ней поворотной или подкатной тележки. Заднюю часть плат­формы и рамы делают заниженной, оснащенной откидными трапами для загрузки самоходных машин. Для улучшения условий погрузки и выгруз­ки оборудования тяжеловозы снабжают лебедками с приводом от сило­вой установки тягача и гидравлическими опорами. В некоторых конст­рукциях тяжеловозов грузовая платформа может опускаться и подни­маться в пределах погрузочной высоты (500…900 мм) с помощью объем­ного гидропривода. Как и другие транспортные средства, тяжеловозы оборудуются опорно-сцепными и тормозными устройствами, а также сред­ствами для надежного крепления оборудования и машин.

Тяговый расчет автотракторного транспорта проводят с целью определения оптимальных режимов его движения в различных дорожных условиях при использовании максимальной мощности двига­теля и достижения наивысшей технической производительности.

Для движения транспорта необходимо выполнить два условия: 1) чтобы сила тяги S, развиваемая двигателем при его движении с посто­янной скоростью, была достаточной для преодоления общего сопротивле­ния движению W, которое слагается из основного сопротивления дви­жению на прямолинейном горизонтальном участке пути (сопротивле­ния качению колес или гусениц и трения в силовой передаче) W и дополнительного сопротивления движению на уклоне W:, 2) чтобы сила сцепления ведущих колес (гусениц) с дорогой S была достаточной для реализации силы тяги, развиваемой двигателем.

Для автопоезда в составе автомобильного тягача и полуприцепа (рис. 6.18, а) сила тяги (Н), развиваемая двигателем,

SiW=(Gml+Q,)(f ± і) + (Gnp + Q2)(f ± і), (6.1)

а сила тяги по сцеплению

(6.2)

S — (G , + Q.) <p> S. сц nil ^ 1 ‘ Для поезда в составе тягача и прицепов (рис. 6.18,6): S > Gjf ± i) + (nGnp +)(f ± і); S = G (p> S, cu mT ’

(6.3)

(6.4)

где Gm, Q, Gnp — соответственно силы тяжести тягача, груза, прицепа; Qt, 02_силы тяжести груза, приходящиеся на прицеп или полуприцеп; Gm/­нагрузка на ведущие оси тягача от его массы; / — коэффициент сопро­тивления движению тягача, прицепа (зависит от типа движителя, вида и состояния пути); і — уклон пути (в тысячных); (р — коэффициент сцеп­ления колес (гусениц) с дорогой; п — число прицепов.

S,

*

SVWS

л

Рис. 6.18. Схемы к тяговым расчетам автотракторного транспор­та: а — тягача-полуприцепа; б — тягача-прицепа; в — схема трассы.

___ а___	П

а,

ill

Каждой скорости движения, изменяемой коробкой перемены пере­дач тягача, соответствует определенная сила тяги. Она больше на пони­женных и меньше на повышенных передачах. Используя приведенные зависимости, определяют скорость движения поезда на отдельных участ­ках трассы, время прохождения отдельных участков, полное время одной поездки с грузом по трассе следования, продолжительность рейса и тех­ническую производительность транспорта.

Скорость движения поезда (км/ч) на отдельных участках пути из условия использования полной мощности

3.6-Ю3^ г)

Vimax — щ, (6.5)

где N — мощность тягача (трактора), кВт; т] — общий КПД силовой пере­дачи; — общее сопротивление движению поезда на данном участке пути, Н.

По характеристике тягача или трактора выбирают передачу и ско­рость, с которой возможно движение на каждом из участков трассы. При этом следует иметь в виду, что выбранная таким образом скорость является максимально возможной, при которой запас мощности тягача равен нулю. Фактическая скорость движения транспорта всегда ниже максимально возможной. На нее влияют не только дорожные условия, но и требования безопасности движения. Так, движение на спуске по условиям безопасности осуществляется на низших передачах. Кроме того, движение с максимальной скоростью сопровождается крайне на­пряженной работой агрегатов транспортного средства с повышенным расходом топлива. Поэтому скорость длительного безостановочного дви­жения (км/ч) при относительно ровном продольном профиле дороги обычно составляет 70-60 % от максимальной, т. е.

v.= (0.7- 0.8) V. . (6.6)

і х imax ‘ ‘

Зная скорость движения на каждом участке дороги v и протяжен­ности этих участков I., можно определить время (ч) одной поездки с грузом по трассе следования:

/ = Ег’ “ (6.7)

Продолжительность рейса включает время загрузки, груженого хода, разгрузки и порожнего хода.

Производительность поезда (т/ч) за один рейс

п = Q/tp, (6.8)

где Q — масса груза, т; tp — продолжительность рейса, ч.

Техническую производительность транспорта выражают количе­ством перевезенного груза в тоннах или выполненной транспортной работой в тонно-километрах за единицу времени. При этом учитывают ряд дополнительных факторов, в том числе использование грузоподъем­ности и парка машин, среднее расстояние перевозок и использование пробега, среднюю техническую скорость и время, потраченное на погру­зочно-разгрузочные и другие работы, отражающие как технический уро­вень транспортных средств, так и организацию и технологию перевозок.

6.4 Конвейеры

Конвейерами перемещают сыпучие, кусковые материалы, штучные грузы, а также пластичные смеси бетонов и растворов. По конструкции конвейеры делят на ленточные, ковшовые, винтовые и вибрационные. У ленточных и ковшовых конвейеров транспортируемый материал перемещается бесконечной лентой или цепью, у винтовых и вибрацион­ных — вращением или колебанием жесткого рабочего органа в виде винта или желоба.

Ленточные конвейеры. Их широко применяют для непрерывного транспортирования различных материалов в горизонтальном или на­клонном направлениях. Они обеспечивают высокую производительность (до нескольких тысяч тонн) и значительную дальность транспортирова­ния (до нескольких десятков километров). В строительстве используют передвижные и стационарные ленточные конвейеры, перемещающие грузы на сравнительно небольшие расстояния.

Передвижные ленточные конвейеры изготовляют длиной 5, 10 и 15 м. Они оборудуются колесами для перемещения вручную или в прицепе к тягачу. Стационарные ленточные конвейеры для удобства монтажа со­ставляют из отдельных секций длиной 2…3 м и общей протяженнос­тью 40-80 м. Ленточные конвейеры широко используются как транс­портирующие органы в конструкциях траншейных и роторных экскава­торов, бетоноукладчиков и других машин, где их параметры определяются параметрами основной машины.

Рис. 6.19. Ленточный конвейер: а — схема конструкции; 6 — роли­коопоры; в — схема усилий на приводном барабане; 1 — натяжное устройство; 2 — натяжной барабан; 3 — воронка; 4 — лента; 5 — верхняя роликоопора; 6 — приводной барабан; 7 — отклоняю­щий барабан; 8 — нижняя роликоопора; 9 — редуктор; 10 — электродвигатель.

Основным транспортирующим и тяговым органом ленточного кон­вейера (рис. 6.19, а) является бесконечная прорезиненная лента 4, огиба­ющая два барабана — приводной 6 и натяжной 2. Поступательное дви­жение ленты с грузом создается силами трения, действующими в зоне
контакта ленты с приводным барабаном. Вращение барабан получает от приводного электродвигателя 10 через редуктор 9. Для увеличения тяго­вого усилия рядом с приводным барабаном устанавливают отклоняю­щий барабан 7, увеличивающий угол обхвата а. Верхняя рабочая и ниж­няя холостая ветви поддерживаются верхними 5 и нижними 8 роликоо — порами. В целях получения наибольшей производительности конвейе­ров их верхние роликоопоры делают желобчатой формы, при прохожде­нии по ним лента той же ширины способна нести больше материала по сравнению с плоской (рис. 6.19, б). Для предотвращения провисания между роликоопорами, а также для увеличения тягового усилия лента предварительно натягивается посредством винтового или грузового натяж­ного устройства /.

Загрузка транспортируемого материала на ленту производится че­рез специальную воронку 3. Съем материала может производиться че­рез приводной барабан или в промежуточных пунктах с помощью специ­альных сбрасывающих устройств. Для предотвращения самопроизвольно­го обратного хода ленты после остановки конвейера на валу приводного барабана устанавливается тормоз. Угол наклона конвейера зависит от подвижности транспортируемого материала. Для таких материалов, как шлак, песок, щебень, он обычно составляет 16-20°.

Для транспортирования строительных материалов применяют тка­невые прорезиненные ленты, состоящие из нескольких слоев (прокла­док) ткани (бельтинга). Ширина и число прокладок ленты стандар­тизированы. Растягивающую нагрузку воспринимают только тканевые прокладки, которые изготовляют из хлопчатобумажных или из более прочных синтетических волокон. Ширина ленты ленточных конвейеров зависит от производительности и ее скорости. У серийно выпускаемых конвейеров она составляет 0,4-1,6 м. Скорости конвейеров, используе­мых для транспортирования наиболее распространенных строительных материалов, находятся в пределах 0,8-2,5 м/с. Конвейеры специального назначения, являющиеся транспортным органом многоковшовых экскава­торов, землеройных комплексов и других машин, имеют ширину ленты до 3,2 м при скорости 8 м/с.

В конвейерах большой длины и производительности прочность прорезиненной ленты с прокладками из синтетических волокон оказы­вается недостаточной. В этих случаях применяют несколько последо­вательно расположенных самостоятельных конвейеров, составляющих общую длину трассы, а для тягового и несущего органов в ряде случаев применяют резино-тросовые ленты, у которых в качестве прокладок ис­пользованы тонкие стальные проволочные канаты при 6…8-кратном запасе прочности.

При транспортировании на дальние расстояния применяют также конвейеры с раздельными тяговым и несущим органами. В качестве тягового органа используют стальные канаты или цепи, а несущего — облегченную прорезиненную ленту специальной формы, опирающуюся на тяговый канат или тяговую цепь.

Производительность ленточных конвейеров (т/ч)

П = 3600 Apv, (6.9)

где А — площадь поперечного сечения потока материала, м2; v — скорость Движения материала, м/с; р — плотность материала, т/м3.

Для обеспечения требуемой производительности необходимо, что­бы ширина ленты (м)

В>к Jn/(pv), (6.10)

где k — коэффициент, учитывающий изменение площади поперечного сечения материала на желобчатой ленте (для трехроликовой опоры с углом наклона боковых роликов о! = 20 и 30° соответственно при­нимают равным 0,05 и 0,04).

При транспортировании крупнокусковых материалов ширина лен­ты должна исключить их рассыпание и удовлетворять следующему тре­бованию:

В > 2а + 0,2 м, (6.11)

max ’ ’

где атах — максимальный размер кусков, м.

Таким образом, при известной ширине ленты ее прочность опреде­ляется количеством прокладок в ней и допустимой нагрузкой на едини­цу ширины одной прокладки:

І=Т/(ВК), (6.12)

где Т — усилие в набегающей на барабан ветви ленты, Н; К — допусти­мое усилие на разрыв 1 см ширины одной прокладки, Н/см.

При эксплуатации конвейерная лента вытягивается. Относительное удлинение ленты при разрыве прокладок доходит до 20…30 %. Поэтому для устранения большой вытяжки ленты применяют 10… 12-кратный за­пас прочности. Допустимое усилие на разрыв принимают 60 Н/см для хлопчатобумажных и 300 Н/см — для синтетических бельтингов.

Тяговое усилие на приводном барабане (Н) можно определить че­рез потребляемую им мощность N, т. е.

S = 1000 N/V. (6.13)

По теории Эйлера, тяговое усилие на приводном барабане (Н) рав­но разности между натяжениями в набегающей Т и сбегающей t ветвях ленты, т. е. S = Т — t, а натяжения в ветвях ленты определяются следу­ющими зависимостями:

Sefa

где / ~ коэффициент трения ленты о приводной барабан: а — угол обхва­та приводного барабана лентой, рад.

Лента не должна проскальзывать по барабану. Это условие определя­ется неравенством Т < tela. Для устранения пробуксовки ленты увеличива­ют угол обхвата барабана или коэффициент трения, а при недостаточности этих мер применяют дополнительное натяжение каждой ветви ленты.

Мощность привода конвейера реализуется на подъем потока мате­риала на высоту Н, на преодоление сопротивлений движению материала по горизонтальному участку пути длиной іг и на преодоление сопротив­лений в движущихся элементах самого конвейера (сопротивлений холо­стого хода). Следовательно, мощность на валу приводного барабана (кВт)

(6.16)

N = ПН/367 + Шг/367 + 0.02qnvU(O,

где qm — масса 1 м ленты, кг/м; со — 0.04 — коэффициент сопротивления движению ленты по роликоопорам.

Мощность двигателя конвейера должна быть достаточной для воз­можности запуска случайно остановившегося груженого конвейера. Для этого необходимо, чтобы средний пусковой момент двигателя превышал суммарный момент статических и динамических сопротивлений конвей­ера, действующих в период пуска.

Рис. 6.20. Конвейеры с цепным тяговым органом; 1 — пластина; 2 — натяжная звездочка; 3 — цепь; 4 — приводная звездочка; 5 — скребок.

Пластинчатые конвейеры. При транспортировании материалов с острыми кромками, например для подачи крупнокускового камня в дробилки, применяют пластинчатые конвейеры (рис. 6.20, а), у которых
тяговым органом являются две бесконечные цепи 3, огибающие привод­ные 4 и натяжные 2 звездочки. К тяговым цепям прикрепляют металли­ческие пластины /, перекрывающие друг друга и исключающие просыпа­ние материала между ними. Пластинчатые конвейеры применяют также для перемещения горячих материалов, деталей и изделий на заводах строительных конструкций.

Скребковые конвейеры. Разновидностью конвейеров с цепным тяговым органом являются скребковые (рис. 6.20, б). Они отличаются от пластинчатых тем, что на тяговых цепях 3 закреплены скребки 5, а нижняя рабочая ветвь погружена в открытый неподвижный желоб и при своем движении перемещает материал.

Ковшовые конвейеры. Такие конвейеры перемещают материал в ковшах в вертикальном или наклонном (под большим углом) направ­лениях на высоту до 50 м. Ковшовый конвейер (рис. 6.21) представляет собой замкнутый тяговый орган 4 в виде ленты или двух цепей, огибаю­щий приводной 6 и натяжной / барабаны (при цепном органе — звез­дочки), на котором закреплены ковши 3 с шагом Т. Рабочий орган вме­сте с ковшами размещен в металлическом кожухе 5. Загрузка мате­риала осуществляется через загрузочное 2, а разгрузка — через разгру­зочное 7 устройство.

Различают быстроходные, со скоростью 1,25-2,0 м/с, конвейеры для транспортирования порошкообразных и мелкокусковых материалов и тихоходные, со скоростью 0,4-1,0 м/с, для транспортирования крупно­кусковых материалов. В зависимости от вида транспортируемого мате­риала применяют мелкие и глубокие полукруглые ковши, монтируемые на тяговом органе с шагом 300-600 мм, и остроугольные ковши, распола­гаемые вплотную друг к другу. Заполнение ковшей быстроходных кон­вейеров происходит при прохождении ими загрузочного башмака зачер­пыванием, а в тихоходных — путем засыпания материала в ковш.

Разгрузка ковшей быстроходных конвейеров осуществляется при огибании ими приводного барабана под действием центробежных сил, а у тихоходных — под действием силы тяжести (гравитационная разгруз­ка). При гравитационной разгрузке остроугольных ковшей материал ска­тывается по передней стенке впереди идущего ковша, в результате чего снижается сила удара его о разгрузочный башмак.

Производительность ковшового конвейера (т/ч) определяется по формуле производительности для машин непрерывного действия с пор­ционной выдачей материала:

П = 0.6 qkHpn, (6.17)

Рис. 6.21. Ковшовый конвейер: а — схема конструкции; б — мелкий полукруглый ковш для сыпучих малоподвижных материалов; в — глубокий полукруглый для сыпучих подвижных материалов; г — остроугольный для кусковых материалов; 1 — натяжной бара­бан; 2 — загрузочное устройство; 3 — ковш; 4 — тяговый орган; 5 ~ кожух; 6 — приводной барабан; 7 — разгрузочное устройство.

где q ~ вместимость одного ковша, л; kH — коэффициент наполнения ковша, принимаемый для мелких 0,6, для глубоких — 0,8 и для остроуголь­ных ковшей — 0,8; р — плотность материала, т/м3; п — 60и/ Т — число разгрузок в минуту; v — скорость ковшей, м/с; Т — шаг расстановки ковшей, м.

Ковшовые конвейеры имеют малые габариты, но требуют постоян­ного контроля за равномерностью загрузки их материалом.

Винтовые конвейеры. Винтовые конвейеры применяются для гори­зонтального или наклонного (под углом до 20°) транспортирования сыпу­чих, кусковых и тестообразных материалов на расстояние до 30-40 м и имеют производительность 20-40 м3/ч. Конвейер (рис. 6.22, а) пред­ставляет собой желоб 4 полукруглой формы, внутри которого в подшип­никах 5 вращается винт 3. Вращение винту сообщается электродвигате­лем I через редуктор 2. Загрузка материала производится через загру­зочное отверстие 6, а выгрузка — через выходное отверстие 7 с задвиж­кой. Конструкция винта, частота его вращения, а также коэффициент заполнения желоба зависят от вида транспортируемого материала.

Рис. 6.22. Винтовой конвейер: 1 — электродвигатель; 2 — редук­тор; 3 — винт; 4 — желоб; 5 — подшипник; 6 — загрузочное отвер­стие; 7 — выходное отверстие.

Сплошной винт (рис. 6.22, б) применяют для хорошо сыпучих мате­риалов (цемента, мела, песка, гипса, шлака, извести в порошке) при коэф­фициенте заполнения желоба kH = 0,25-0,45 и частоте вращения винта 90-120 мин1. Ленточный и лопастной винты (рис. 6.22, а, д) применяют для транспортирования кусковых материалов (крупного гравия, извест­няка, негранулированного шлака) при kH = 0,25-0,40 и частоте враще­ния 60-100 мин1. Для транспортирования тестообразных, слежавшихся

и влажных материалов (мокрой глины, бетона, цементного раствора) при­меняют фасонный и лопастной винты (рисунок 6.22, г, д) при частоте вращения 30-60 мин’1 и кн = 0,15-0,30.

Производительность горизонтального винтового конвейера (м3/ч) зависит от средней площади сечения потока материала и скорости его движения вдоль оси:

7Г D1

П = 3600——— Ь, (6.18)

4

где D — диаметр винта, м; v — скорость движения материала вдоль оси конвейера, м/с.

В случае перемещения материалов при угле наклона конвейера 5° производительность его снижается на 10 %, при угле наклона 10° — на 20%, при угле наклона 20° — на 35%. Диаметры винтов стандар­тизированы и составляют 0,15-0,6 м. Шаг винта t = D для горизонталь­ных и t — 0,8 D — для наклонных конвейеров. При частоте вращения двигателя п и шаге винта t = D (где D — диаметр винта) скорость движе­ния материала (м/с) вдоль оси v = tn/60.

Для пропуска через конвейер кускового материала необходимо, что­бы шаг винта был больше максимального размера куска в 4…6 раз для рядового материала и в 8-10 раз — для сортированного.

Вибрационные конвейеры. Вибрационные конвейеры основаны на принципе значительного снижения сил внутреннего трения между частицами сыпучих материалов и вязких смесей, а также внешнего тре­ния об ограждающие поверхности при сообщении материалу колебаний с определенной частотой и амплитудой. Источником колебаний служат
электромагнитные возбудители или вибраторы с механическим приво­дом (эксцентриковые, кривошипно-шатунные). Колебания материалу со­общаются через жесткий орган в виде трубы или желоба. Материалы можно перемещать под уклон, по горизонтали, а также под углом вверх. Общий вид конвейера показан на рис. 6.23. При высоких или среднеча­стотных колебаниях наклонный желоб при каждом колебании перехо­дит из положения I в положение II и вновь возвращается в положение 1. При этом частица материала, расположенная в точке А, перемещается вместе с желобом в точку Б и при резком возвращении желоба в исходное положение окажется в точке В, расположенной выше точки А, совершая за каждое колебание скачкообразное движение по транспор­тирующему органу. В строительстве вибрационные конвейеры исполь­зуются для транспортирования материалов равномерным потоком на небольшие расстояния, например при дозировании инертных материа­лов или при загрузке конвейеров.

Виброжелобы. При подаче бетонной смеси к месту укладки ее в сооружение применяют виброжелобы (рис. 6.24). Корпус вибрационного желоба 1 с помощью подвески 2 присоединен к несущей конструкции. Колебания корпусу сообщаются укрепленным на нем вибратором 3.

А

Л

Рис. 6.24. Вибрационный желоб: 1 — корпус;

2 — подвеска;

3 ~ вибратор.