книги / Выбор дорожных машин

Сменная производительность экскаваторов при разработке грунта определяется по формуле

_Т -К е -Ук-К„-Кт-Кн

11СМ----------------1---- Тг---------------

Тц-Кр

где Т - продолжительность смены, ч; К» - коэффициент использования внутрисменного времени, Кш-

=0,75 - 0,80;

V' - объем ковша, м3;

К„- коэффициент трудности разработки грунта, принимается по рис. 2.18;

К,- коэффициент перехода от технической производительности к эксплуатационной, Кг = 0,6 - 0,7 - при погрузке грунта в авто­ мобильные самосвалы, К7= 0,65 - 0,75 при работе на вымет:

	Ки~ коэффициент наполнения ковша, Кц = 1,1 -				1,3; тц - время од­
	ного цикла,ч. Для экскаваторов с емкостью ковша 0,5 м3 - тц
	= 0,004/0,006,	1,0 м3 - 0,005/0,007,		1,5 м3 -	0,006/0,008, 2,5 м3
	- 0,007/0,009	(в числителе	для экскаваторов с прямой лопа­
	той, в знаменателе - драглайна);
	Кг- коэффициент разрыхления грунта, ДГР=1,05-1,35.
	А'тг			Коэффициент			трудности
			разработки грунтов от их груп­
	№		пы не зависит от емкости ков­
	0,6		ша	экскаватора		и	системы
			управления (канатная или гид­
	0,1		равлическая).1
				Пути повышения произво­
	0,6		дительности экскаваторов:
				1. Увеличение			емкости
	0,5		ковша за счет наполнения его
	0,4-		грунтом с «шапкой». Разработ­
			ка	грунта	высокой		«шапкой»
	0,3		достигается		при оптимальной
		/р	глубине'забоя (табл. 2.14) [4].
	Ж Щ
	Рис. 2.18. Коэффициенты трудности разра			Оптимальная		высота за­
	ки грунтов экскаватором		боя должна приниматься всегда

с учетрм параметров забоя, назначенных исходя из технических ха­ рактеристик экскаваторов, но являются базовыми.

Наиболее эффективно достижение наполнения ковша экскавато­ ра с «шапкой» при конструктивно возможной высоте забоя за счет регулирования толщины срезаемого слоя.

Таблица 2.14 Зависимость глубины забоя (м)от емкости ковша экскаватора

и группы грунта

Емкость ков-			Группа грунта			IV
ша, м3		1	и	. III
0,65-0,80		2,5	2,5	4,5		5,5
1,0-1,25		3,0	3,0	4,5	]	6.0
1,0-2,50		3,0	3,0	4,5		6,0
Толщина срезаемого слоя определяется по формуле
			ук к н
			^сл ~'
			/?заб 'в* '
где 8Мтолщина срезаемого слоя, м;
\\	- объем ковша экскаватора, м3;
К„ - коэффициент наполнения ковша;
Л,а3.	высота	забоя,	назначаемая исходя из конструктивных осо­
	бенностей экскаватора, м;
в%- ширина ковша экскаватора в чистоте, м;
Кр- коэффициент разрыхления грунта.

2.Применение сменного набора ковшей различных групп грун­ тов. Грунты четвертой группы оказывают большое сопротивление ре­ занию и разработка их сопряжена с расходованием предельнЬй мощ­ ности, а при разработке первой группы грунтов - с недоиспользова­ нием.

3.Совершенствование конструкции, усиление боковых граней с установкой режущих зубьев, внедрение разработанных и применяе­ мых на строительстве способов повышения эксплуатационных ка­ честв ковша.

4.Сокращение продолжительности цикла посредством выгодно­

го размещения экскаватора в забое, совмещения операций, искусст­ венного формирования поперечного уклона в забое и использования силы инерции, внедрения рациональной схемы передвижения.

5. Повышение профессиональной подготовки машинистов экс­ каватора. Изучение, обобщение и распространение передовых мето­ дов труда. Конкурсный выбор машинистов экскаватора и подбор, по­ мощника экскаваторщика по принципу их психологической совмес­

тимости.

1

3. УПЛОТНЕНИЕ ГРУНТОВ И МАТЕРИАЛОВ

ЗЛ. Катки и трамбующие машины

Уплотнение грунтов и дорожно-строительных материалов осу­ ществляется катками и трамбующими устройствами. По принципу воздействия катки подразделяются на статические, вибрационные и импульсные [9,10,11].

Катки статического действия по конструктивному признаку подразделяются на пневматические, металлические гладковальцовые, кулачковые, решетчатые.

Вибрационные катки выпускаются с металлическими гладкими вальцами с вынуждающей силой от 57 до 227 кН.

Уплотняющими средствами импульсного действия являются трамбующие плиты, навешиваемые на экскаваторы драглайн или ав­ томобильные краны, и самоходные машины на базе трактора Т-130.

По размерам трамбующие плиты подразделяются на 0,6; 1,0 и 1,5 м2, а по массе 1,0; 1,5 и 2,5 т.

Широкое распространение получили комбинированные катки, оказывающие статическое и вибрационное воздействие на уплотняе­ мый слой грунта или материала

По способу перемещения катки делятся на прицепные и само­ ходные.

Технические характеристики уплотняющих машин приведены в табл. 3.1

						Таблица 3.1
Технологические характеристики катков [7,8,11]
Типораз­	Масса, т			Ширина	Ско­	Двига­
мер катка	без	с бал­	Тип	уплот­	рость,	тель
	бал­	лас­		няемого	км/ч
	ласта	том		слоя, м
1	2	3	4	5	6	7
ДУ-31А	8,44	16,0	Пневмо-	1,92	1,8-	А-41Д
			колесный	2,22	18,0	А-01МД
ДУ-29	15,5	30,0	Пневма­		1,5-
			тический	2,50	23,0	А-01МД
ДУ-55	20,0	20,0	Пневма­		1,5-
			тический		15,0

1	2
ДУ-16В	7,95
ДУ-37Б	5,7
ДУ-39А,Б	7,0
ДУ-26,А	4,7
ДУ-47А-1 6,0
ДУ-50	6,5
ДУ-48Б	9,0
ДУ-51	10,0
ДУ-49А	11,0
ДУ-54А	1,5
ДУ-47А,б	6,0
ДУ-52	16,0
ДУ-63	10,5

3		4	5	6	7
25,0	Полупри-		2,60	1,5-	МоАЗ-
	цепной			11/25	546П
	пневмати­
	ческий		2,60	1,5-	Т-158
15,5	Полупри-
	цепной			11/25
	пневмати­
	ческий		2,60		Трактор
25,0	Прицеп­			1,5-
	ной	пнев­		6/30	кл. тяг
	матиче­				10 т.с.
	ский				Тракт,
	Прицеп­
8	ной ку­		1,80	1,2-	класс
	лачковый			5,0	тяги
					3,4,5 т.с
8,0	Двухваль­		1,20	1, 7,	Д-144
	цовый			3, 15
8,0	Трехваль­		1,80	2,73	Д-144
12,0	цовый
	Трехваль­		1,85	0,8- Д-144
13,0	цовый			6,55
	Трехваль­		1,85	1,2- Д-37Е
18,0	цовый			8,0
	Трехваль­		1,29	1,1-	Д-37Е
2,2	цовый			7,8
	Двухвал.		0,83	1,8- УД-25
8,0	вибрац.			3,0
	Двухвал.		1,2	1,7,	Д-144
	вибрац.			3,0, 15
	Комбин.
	б=2,0 м,		2,0	0-108 ЯАЗ-
	пневмо­				М206А
	шин	-
	4 шт.
	Вибраци­		1,7	0,5- Д-144
	онный			10,1

1	2	3	4		5	6	7
ДУ-96	7,0		Вибраци­		1,5	0-12	У=48
ДУ-97	7,0		онный				кВт
			Вибраци­		1,5	0-12	48 кВт
'ДУ-98	10,5		онный
			Вибраци­		1,7	0-15	N-13,6
ДУ-99	9,5		онный				кВт
			Вибраци­		1,7	0-12	N=13,6
ДУ-.100	14		онный				кВт
			Вибраци­		1,95	0-16	N=13,6
	13		онный			Г	кВт
ДУ-85			Комбин.,		2,0	; 0-15	N=14
			вибрац.				кВт
ДУ-84	14		Комбин.,		2,0	0-15	N=13,6
			вибрац.				кВт
ДУ-74	9		Комбин.		1,7	0-12	Д-144
			вибрац.
Технические характеристики трамбующей машины
Марка						ДУ-128
Масса плиты, т							1,4
Базовая,маш(ина						трактор Т-130
Ширина уплотняемого слоя, м ..........................							2,5
Рабочая скорость, км/ч				‘			0,14
Двигатель							Д-144

Технологическая схема работы катков при уплотнении зависит от их конструкции. Прицепные катки работают по «кольцевой» схе­ ме, как показано на рис. 3.1.

Самоходные катки работают по челночной схеме (рис. 3.2). Уплотнение грунтов катками начинается от бровки земляного

полотна с последующим перемещением к оси. Предыдущий след пе­ рекрывается последующим на 20-25 см для катков с металлически­ ми вальцами и на след одного колеса-для катков на пневматических шинах. Последний проход осуществляется по оси земляного полотна.

1 1	1 . 1 ,	I 1.1 я!	.. 1, 1
	--.	3 ^	|Г
	I1—	:	ь
г г т г 1 4 ' 1 . ' I М 1 1 4
Рис. 3.1. Схема движения прицепно				Р ис.3.2. Схема движения сам оход ­
го катка (1-4 -		последователь­		ного катка (7 -5 - последователь ­
	ность прохода катков)			ность прохода катков)

Рис. 3.3. Схема уплотнения трамбованием: а - трамбующей маш и­ ной; б - трамбующей плитой, навешенной на экскаватор

Толщина уплотняемого слоя грунта катками на пневматических шинах определяется по формуле [4]

	^пн —0,18Е -		тк -Рт)*
		IV,о V, 1 4
где IV- фактическая влажность уплотняемого грунта, доли ед.;
Шо - оптимальная влажность уплотняемого грунта, доли ед.;
тк - масса катка, приходящаяся на одно колесо, кг;
Рт- давление в шинах, кг/см2;
£ - коэффициент жесткости шины, зависящий от давления в ней:
Рт, кг/см3	1	2	3	4	5	6
$	0,6	0,5	0,4	0,3	0,2	0,15

Толщина слоя грунта при уплотнении кулачковыми катками оп* ределяется по формуле [10]

^кул = 0,65(/,к +2,5(7—Ир|

где Л* - длина кулачка, см; с1 наименьший поперечный размер опорной поверхности кулач­

ка, см; И? - глубина разрыхляемой верхней части слоя грунта, образующе­

гося в период выхода кулачка из слоя, см. Зависит от длины кулачка и принимается равной 3 - 4 см.

Вибрационные катки оцениваются критериями отношения воз­ мущающей силы к их весу РЮ = К. По данным Н.Я. Хархуты [8], при определенном соотношении Р и О наступает критическое состоя­ ние Ко, когда качественно меняется колебание вибрирующей массы плиты или круглого металлического вальца. Когда К< Кй, поверх­ ность вибрирующей массы не отрывается от уплотняемого слоя, но: тем не менее грунт или материалы слоев дорожной одежды испыты­ вают знакопеременное воздействие и происходит виброуплотнение.

В случае К>К0 поверхность вибрирующей массы отрывается от поверхности грунта или слоя дорожной одежды и уплотнение проис­ ходит вибротрамбованием.

Вибротрамбующие машины на поверхности уплотняемого слоя грунта создают напряжение 0,05 - 0,08 МПа, однако за счет проявле­ ния тиксотропных превращений в уплотняемом материале достигает­ ся высокая эффективность их работы.

Вибрирование способствует поднятию ;водь1 из нижней части уплотняемого слоя вверх. Лучшие результать1 виброуплотнением и вибротрамбованием достигаются, когда влажность грунта превышает оптимальную, определенную стандартным уплотнением, на 10-20 %.

Масса вибротрамбующей машины выбирается по удельному

статическому давлению:

Р = 0/{У Щ

где Р - удельное статическое давление, МПа;

О- масса уплотняющей машины или масса, приходящаяся на виб­ ровалец, кг;

У- площадь контакта вальца с грунтом, см2

Наибольшие глубины уплотнения достигаются для грунтов при удельных статических давлениях, МПа: переувлажненные пески 0,003 - 0,004; пески оптимальной влажности - 0,006 - 0,01; супески оптимальной влажности - 0,01 - 0,02.

Толщина уплотняемого слоя зависит от коэффициента уплотне­ ния и массы вибрационного агрегата (табл, 3.2) [10].

При уплотнении связных грунтов виброкатками эффективность их применения снижается. В зависимости от физико-механических

свойств и влажности связных грунтов толщина уплотняемого слоя составляет 35 - 60 см для катков массой 6 - 12 т.

Таблица 3.2 Зависимость толщины уплотняемого слоя от массы катка

и коэффициента уплотнения, см

Масса катка,		Коэффициент уплотнения для несвязных грунтов
	т	1,0	1,1
	3’	40 - 50	25	- 30
6	- 8	60 - 70	35	- 40
10	- 12	80-100	40	- 50

Толщина уплотняемого слоя трамбованием определяется по формуле, предложенной Н.Я. Хархутой [10],

уу (	-м ’-у
Лтр =и-Янаим ттг	’

где Л1р - толщина уплотняемого трамбованием слоя (глубина актив­ ной зоны) грунта, см;

Вмн - наименьший размер трамбовки в плане, см;

IV, IV» - фактическая и оптимальная влажность грунта, доли ед.;

/, - удельный и предельный импульс трамбовки [10], кг с/см2,

м-1?«ь„Гк

£./Г.Т

где М - масса трамбовки, кг;

g - ускорение силы тяжести, см/с2; Иг. - высота падения трамбовки , см;

К - коэффициент, учитывающий опережающее развитие напряже­ ния относительно развития деформации и нелинейности из­ менения напряжения;

И - площадь основания трамбовки, то есть контакта с грунтом, см2;

т - время удара, с. По Н.Я. Хархуте [10] время удара зависит от массы трамбовки и разновидности грунта (табл.3.3).

Экспериментально определенные значения предельных удель­ ных импульсов трамбовки /„ для разных грунтов составляют: пески,

супеси пылеватые 0,005 - 0,007; суглинки 0,007 - 0,012; суглинки тяжелые 0,012 - 0,020; глины 0,020 - 0,027

Величина коэффициента разности развития напряжения и де­ формации зависит от скорости движения трамбовки в период удара и величины удельного импульса; для средних условий К = 1,7 - 2,0.

Таблица 3.3

	Время удара трамбовки, с
Состояние		Масса трамбовки, кг
грунта	500	500	950	1200	1500
Рыхлое	Несвязные грунты		Связные грунты		0,110
	0,024	0,035	0,065	0,076
Плотное	0,012	0,017	-	-	-

Число ударов трамбовок по одному месту для достижения необ­ ходимой плотности при расчетной толщине уплотняемого слоя опре­ деляется по формуле

где п - необходимое число ударов; А0оптимальная толщина слоя, И0= 60 - 80 см;

К - коэффициент, учитывающий степень уплотнения грунта и его разновидности (табл. 3.4).

Таблица 3.4 Зависимость К от степени уплотнения грунта и его разновидностей

Требуемая плотность грунта		Связный грунт		Несвязный грунт
0,95		4	1	2
0,98		7		4
1,0	Г	14		10

Наибольшие толщины уплотняемых слоев дорожной одежды оп­ ределены СНиП [6] и приведены в табл.3.5

Сменная производительность катков и трамбующих машин оп­ ределяется исходя из толщины уплотняемого слоя, полученной рас­ четом или принятой по нормативным материалам.

Вид материала	с гладким
	вальнем
	массой Ют
	и более
Трудноуплот-
няемые(из из­
верженных и
метаморфиче­
ских пород	18
марки по проч­
ности 1000 и
более, гравий
прочный» хо­
рошо окатан­
ный, шлаки ос­
теклованной
структуры)
Легкоуплот-
няемые (из из­
верженных и
метаморфиче­
ских пород
марки по проч­	22
ности менее
1000, осадоч­
ные, гравий не­
окатанный,
шлаки с порис­
той структурой)

Катки
решетчатые и на	вибрационные и
пневматических	комбинирован­
шинах массой	ные массой
15 т и более	до 10 т	16 т
		и более

-24

18

24

30

22

30

3.2. Расчет производительности уплотняющих маш ин

Производительность катков в смену зависит от их типоразмера. Для катков на пневматических шинах