Строительные и дорожные машины

СОДЕРЖАНИЕ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1. Классификация бульдозеров

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2. Устройство бульдозеров с поворотным

и неповоротным отвалом

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3. Производство работ бульдозерами

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4. Производство работ скреперами

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5. Производство работ грейдерами

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6. Производство работ одноковшовыми

экскаваторами

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

Классификация бульдозеров

Бульдозер представляет собой универсальную землеройно-транспортную машину, состоящую из гусеничного или пневмоколесного трактора, оснащенного навесным оборудованием и органами управления. Навесное бульдозерное оборудование состоит из: отвала с ножами; толкающей рамы с подкосами, к которым крепится отвал; привода, обеспечивающего подъем и опускание отвала во время работы, а в отдельных моделях бульдозеров также и изменение положения отвала в плане.

На дорожно-строительных работах преимущественное распространение имеют бульдозеры на базе тракторов: ДТ-75М, Т-4АП2, Т100МЗГС, Т-100МЗГП, Т-130.1-Г-1, Т-150, Т-150К, ДЭТ-250М, Т.ЗЗО, Т-500, имеющие соо1ветственно классы тяги: 3 (30), 4 (40), б (60), 10 (100) и 25 (250) кгс (кН).

Современной тенденцией развития бульдозеров являются расширение их типоразмеров и увеличение единичной мощности, что обеспечивает повышение производительности и снижение себестоимости работ.

Тракторы как базовые машины снабжаются гидроприводами управления навесным бульдозерным и рыхлительным оборудованием потребляемой мощностью до 60 % от общей мощности тракторного двигателя при давлении в гидросистемах 16 – 20 МПа, что обеспечивает возможность значительно заглублять отвал или зубья рыхлителя, а также разрабатывать прочные грунты. Для независимого управления подъемом и перекосом отвала в современных бульдозерах предусматриваются раздельные гидроприводы.

Рабочий процесс бульдозера складывается из резания грунта и транспортирования его на относительно небольшие расстояния, не более 100м.

Бульдозерами можно выполнять расчистку полосы отвода с удалением кустарника, деревьев, крупных камней, растительного слоя, снега и т. п.; планировку различных строительных площадок, включая объекты дорожного строительства; перемещение и разравнивание грунтов в насыпях, отсыпаемых другими машинами; перемещение экскаваторных и скреперных отвалов в кавальеры; разработку профильных выемок в кавальеры, а там, где возможно, и в насыпи; возведение насыпей при перемещении грунтов из боковых резервов; засыпку ям и оврагов; устройство временных дорог и проездов; разработку песчаных и гравийных карьеров; перемещение и погрузку сыпучих материалов (песка, гравия, щебня и др.) в карьерах и на складах.

Работы по подборке и штабелированию строительных материалов на складах предпочтительнее выполнять бульдозерами на пневмоколесном ходу, так как бульдозеры на гусеничном ходу гусеницами трактора загрязняют материал.

Бульдозеры – маневренные и высокоэффективные машины, обладающие высокой проходимостью. На долю бульдозеров в дорожном строительстве приходится не менее 50 % общего объема земляных работ.

Бульдозеры классифицируются по основным признакам: по назначению, тяговым показателям (тяговому классу базовой машины), типу ходовой части, рабочему органу и виду управления рабочим органом.

По назначению бульдозеры подразделяются на общего назначения и бульдозеры специального назначения. Бульдозеры общего назначения применяют для всех основных видов землеройно-транспортных и вспомогательных работ преимущественно для разработки грунтов I, II и III категорий. Бульдозеры специального назначения – в особых условиях (к специальным бульдозерам относятся толкачи, бульдозеры для работы в подземных и подводных условиях и. т. п.).

По тяговым показателям базовых машин бульдозеры подразделяются на сверхлегкие, легкие, средние, тяжелые и сверхтяжелые.

К сверхлегким относятся класс до 0,9 мощностью 18,5 – 37,0 кВт; к легким – класс 1,4 – 4,0 мощностью 37,0 – 96,0 кВт; к средним – класс 6,0 – 15,0 мощностью 103 – 154 кВт, к тяжелым – класс 25 – 35 мощностью 220 – 405 кВт и к сверхтяжелым – класс свыше 35 мощностью 510 кВт и более.

По ходовой части бульдозеры подразделяются на гусеничные и пневмоколесные; по рабочему органу – с неповоротным и с поворотным отвалами; по виду управления рабочим органом – с механическим, гидравлическим и пневматическим управлениями.

В настоящее время преимущественное распространение имеет гидравлический привод, имеющий несравненное преимущество перед механическим.

В табл. 1.1 приведены основные данные по бульдозерам с неповоротным отвалом, в табл. 1.2 – с поворотным отвалом, в табл. 1.3 – по колесным бульдозерам.

В связи с возрастающими объемами строительства автомобильных дорог, соответственно значительного объема земляных работ, выполняемых бульдозерами, перспективный выпуск бульдозеров направлен на увеличение единичной их мощности, а также на сочетание использования базисных тракторов двумя видами оборудования — бульдозерным и бульдозерно-рыхлительным.

Таблица 1.1.

Таблица 1.2.

Таблица 1.3

Единичная мощность выпускаемых в настоящее время отечественной промышленностью гусеничных тракторов, на которых монтируется бульдозерное и рыхлительное оборудование, достигает 368 кВт, а в ближайшем перспективном плане эта мощность будет достигать 1178 кВт.

Бульдозерно-рыхлительный агрегат предназначен для разрушения плотных и мерзлых грунтов, отделяя их от общего массива в виде различной величины глыб и кусков с последующим рыхлением. Бульдозерно-рыхлительный агрегат монтируется на задней части базисного трактора, передняя часть которого оснащена основным бульдозерным оборудованием.

В табл. 1.4 приведены основные данные по бульдозерно-рыхлительным агрегатам, применяемым в дорожном строительстве.

Таблица 1.4.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

Устройство бульдозеров с поворотным и неповоротным отвалом

Отличительной особенностью бульдозеров является неизменяемое или изменяемое положение их рабочих органов. В первом случае (рис. 2.1-а) положение отвала бульдозера как рабочего органа не может быть изменено в плане (вправо или влево); во втором случае (рис. 2. 1-б) отвал бульдозера (как рабочий орган) может быть повернут в плане (вправо или влево) на угол до 35° в каждую сторону.

Рис. 2.1. Бульдозеры

а – с механическим приводом; б – с гидравлическим приводом; 1 – базовый трактор; 2 – передняя стойка; 3 – полиспаст канатно-блочной системы; 4 – козырек от вала; 5 – отвал; 6 – ножи; 7 – подкосы; 8 – толкатели; 9 – универсальная толкающая рама; 10 – опорные шарниры крепления толкающей рамы к раме трактора; 11 – опоры; 12 – приводная однобарабанная лебедка; 13 – гидроцилиндры управления отвалом; 14 – шаровое соединение отвала с универсальной толкающей рамой

Рабочее оборудование бульдозеров – отвал (рабочий орган), навешиваемый спереди базового трактора и управляемый посредством канатно-блочной системы однобарабанной фрикционной лебедки или гидравлической системы, состоящей из одного или нескольких насосов, трубопроводов и исполнительных гидроцилиндров.

К бульдозерному оборудованию относятся: отвал как основное рабочее оборудование; толкающее устройство (рама); система управления отвалом.

Отвал представляет собой сварную конструкцию, состоящую из лобового листа криволинейного очертания, козырька, нижней и верхней коробок жесткости, вертикальных ребер жесткости и боковых стенок. Тыльная часть отвалов у бульдозеров с неповоротным отвалом (рис. 2.2) по боковой их части снабжена проушинами для соединения отвала с толкающими брусьями и раскосами. У бульдозеров с поворотным отвалом (рис. 2.3) тыльная часть отвалов в средней их части снабжена шаровым гнездом для соединения отвала с толкающей рамой, имеющей шаровую пяту.

Лобовой лист сварен из двух продольных частей, одна, нижняя, имеет плоское очертание, а другая, верхняя — криволинейное очертание.

Торцы отвала у большинства бульдозеров закрыты боковыми щеками, к которым приварены вертикальные ножи. На щеках предусмотрены отверстия для крепления уширителей отвала. В большинстве случаев верхняя часть отвалов снабжается козырьком, препятствующим потере перемещаемого грунта через отвал.

Нижняя сварная коробка, к которой крепится нижняя часть отвала, в поперечном сечении имеет вид трехгранной призмы. Верхняя коробка также сварная, к которой крепится верхняя часть отвала, представляет собой балку квадратного сечения. Соединение отвала с толкающими брусьями и раскосами (при неповоротных отвалах) осуществляется проушинами и пальцами; соединение отвала с толкающей рамой (при поворотных отвалах) — посредством шарового гнезда, шаровой пяты и запорной пластины.

Толкающие устройства для бульдозеров с неповоротным отвалом состоят из брусьев коробчатого или трубчатого сечения (рис. 2.4-а) и винтовых раскосов (рис. 2.4-б), как правило, трубчатого сечения. На каждый бульдозер требуется по два бруса и по два раскоса – по одному брусу и раскосу на каждую сторону. Брусья толкающего устройства крепятся с одной стороны к основной раме базового трактора, с другой – к отвалу; соединение обеспечивается посредством опор, проушин, крестовин и пальцев.

Для бульдозеров с поворотным отвалом эти устройства представляют собой универсальную раму подковообразной формы, состоящую из двух одинаковых сваренных в середине половин (рис. 2.5). В соединении половин рамы спереди вварена шаровая пята, а с противоположной стороны (внутри рамы) приварена распорная пластина, обеспечивающая дополнительную жесткость универсальной раме. На верхней полке каждой полурамы приварены по три опорных кронштейна с проушинами, предназначенные для крепления толкателей (рис. 2.6), что обеспечивает возможность установки отвала в плане (в одну или в другую сторону) под различными углами. На универсальной раме по обе стороны от шаровой пяты приварены два кронштейна для крепления к ним штоков гидроцилиндров подъема – опускания отвала.

К нижнему листу отвала болтами с потайными головками крепятся сменные ножи – один средний и два боковых. Ножи имеют двустороннюю заточку, главным образом боковые, для того чтобы при затуплении их можно было переставлять.

Изменение положения отвала бульдозера (перестановка в плане и в поперечной плоскости) выполняется вручную при полной остановке машины. В последнее время ВНИИстройдормашем разработана конструкция для изменения положения отвала бульдозера за счет оснащения этой машины гидрофицированным устройством перекоса отвала, управление которым при изменении положения отвала выполняется непосредственно с рабочего места машиниста, не выходя из кабины трактора и обеспечивает разработку грунтов повышенной прочности.

Рис. 2.2. Отвал бульдозера ДЗ-54:

1 – вертикальные ножи; 2 – лобовой лист; 3, 4, 5 – болты, шайбы, гайки; 6 – основной нож; 7 – боковые ножи; 8 – боковые щеки; 9 – кронштейн для крепления отвала

Рис. 2.3. Отвал бульдозера ДЗ-17

1 – вертикальная связь; 2 – козырек; 3 – крышка; 4 – гнездо; 5, 7 – крайние ножи; 6 – средний нож; 8 – уголок верхней коробки жесткости; 9 – проушина; 10 – пальцы крепления раскоса и толкателя; 11 – лобовой лист; 12 – нижняя коробка жесткости

Рис. 2.4. Толкающие устройства в бульдозерах с неповоротным отвалом

а – толкающее устройство; 1 – кронштейн; 2 – толкающий брус; 3 – опора; б – раскос;

4 – подшипник; 5 – винт раскоса; 6 – труба (раскос); 7 – патрубок, 8 – проушина раскоса; 9 – стопор

Рис. 2.5. Универсальная толкающая рама:

1 и 5 – балки коробчатого сечения; 2, 3 и 6 – проушины с пальцами для крепления толкателей и раскосов; 4 – шарообразная головка рамы; 7 – проушины для присоединения толкателей; 8 – разрезные проушины для присоединения рамы к трактору; 9 – опоры тележек тракторов

Рис. 2.6. Толкатель бульдозера

1, 12 и 14 – крестовины для присоединения раскосов и толкателей к отвалу; 2 – разъемные вкладыши; 3 – актовая нарезка раскосов; 4 – рукоять с винтовой нарезкой для изменения длины раскосов; 5 – раскосы; 6 – проушины; 7– винтовая нарезка для изменения длины толкателей при повороте отвала; 8 – шкворень; 9 – вилка; 10 – толкающее устройство; 11 – узел крепления; 13 – пальцы

К перспективной технике относится созданный Челябинским заводом дорожных машин сверхмощный трактор Т-800 с двигателем 600кВт, оснащенный мощным бульдозерным оборудованием.

Бульдозер, созданный на тракторе Т-800, не только обеспечивает высокую производительность (в 3 – 4 раза превышающую производительность бульдозера на тракторе ДЭТ-250М), но дает также возможность разрабатывать и скальные грунты.

Рабочее оборудование бульдозерно-рыхлительных агрегатов. Основное оборудование — рама и рыхлительные зубья, навешиваемые сзади базового трактора и управляемые посредством гидравлической системы (рис. 2.7).

По конструктивным особенностям бульдозерно-рыхлительное оборудование подразделяется на однозубные и многозубные рыхлители.

По способу навески этот вид оборудования навешивается либо к корпусу заднего моста (наиболее распространенный способ), либо к раме заднего моста; по креплению рыхлительных зубьев может быть с жестким и шарнирным креплением.

Бульдозерно-рыхлительиое оборудование (рис. 2.8) применяют для предварительной разработки (рыхления) более прочных, особо прочных, мерзлых, а в отдельных случаях и скальных грунтов и пород, особенно при мощных базовых тракторах.

Рабочим органом рыхлительного оборудования является зуб, состоящий из стойки с посадочным хвостовиком, наконечника, защитной накладки и элементов крепления.

В современных рыхлителях применяют стойки (как несущий элемент бульдозерно-рыхлительного оборудования) 3 типов — изогнутые, прямые, с малым изгибом. Наибольшее применение получили изогнутые стойки, так как в процессе рыхления грунтов имеют меньшую напряженность в сравнении с прямыми, хотя изогнутые стойки при работе нередко заклиниваются глыбами средних и тяжелых трещиноватых скальных и мерзлых грунтов и пород.

Рис. 2.7. Бульдозерно-рыхлительный агрегат

1 – отвал; 2 – гидрораскос; 3 – трактор; 4 – прицепная серьга; 5 – опорная рама;

6 – верхняя тяга; 7 – рама; 8 – рабочая балка; 9 – зуб; 10 – гидроцилиндр

Рис. 2.8. Навесное рыхлительное оборудование

1 – верхняя тяга; 2 – опорная рама; 3 – гидроцилиндры заглубления; 4 – нижняя рама;

5 – зуб; 6 – рабочая балка; 7 – рама рыхлителя

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

Производство работ бульдозерами

Операции, выполняемые бульдозером. Перед тем как приступить к работе, машинист бульдозера совместно с бригадиром или прорабом участка должен ознакомиться с рельефом местности, состоянием и особенностью грунтов, объемами предстоящих работ, а также с технической документацией о возможном наличии подземных коммуникаций (кабелей, трубопроводов и др.). Все это необходимо, чтобы наилучшим образом использовать имеющиеся уклоны местности и выбрать наиболее производительные и экономичные способы работы в данных условиях. При выполнении земляных работ бульдозерами могут выполняться следующие операции: зарезание и набор грунта перед отвалом бульдозера, перемещение грунта, разгрузка и укладка грунта, холостой ход и возвращение к месту зарезания. Перечисленные операции составляют полный цикл работы этого типа машин. Разработка грунта бульдозером начинается с операций зарезания и набора грунта. Для эффективной работы бульдозера тяговое усилие трактора, на котором смонтировано бульдозерное оборудование, должно быть переменным, близким к максимальному, которое сначала расходуется на зарезание и снятие стружки, а затем на перемещение призмы волочения грунта отвалом. Начинать зарезание следует при максимальном заглублении отвала h, уменьшая это заглубление по мере образования перед отвалом достаточного количества грунта. Стружка зарезания при этом получает форму клина (рис. 3.1-а).

Рис. 3.1. Формы срезаемых бульдозером стружек грунта при работе в различных условиях (стрелкой показано направление движения бульдозера)

При разработке тяжелого грунта сопротивления резанию могут быть настолько значительными, что из-за снижения числа оборотов двигателя трактора потребуется выглубление отвала даже при недостаточном наборе грунта перед ним. В этом случае следует повторить заглубление отвала, как только двигатель трактора наберет нормальные обороты, причем повторение может быть многократным. Стружка зарезания при этом будет иметь гребенчатую форму (рис. 3.1-б). При гребенчатом зарезании трехкратного заглубления для средних грунтов и средних классов по тяговому усилию базовых тракторов рекомендуются следующие размеры стружек:

h 1 =25 – 20 см l1=3 – 3,5м

h 2 =20 – 12 см l2=2 – 2,5м

h 3 =12 – 10 см l3=1,5 – 2м.

Для бульдозеров с базовыми тракторами других классов по тяговым усилиям (меньших или больших) размеры снимаемых стружек грунта соответственно будут меньшими или большими.

Для легких грунтов, когда тяговые усилия трактора, как правило, недоиспользуются, грунт разрабатывается при постоянной максимальной глубине стружки h. Стружка зарезания при этом получается ленточной (рис. 3.1-в). Длина участка зарезания L и время набора грунта перед отвалом будут минимальными. Ленточное зарезание применяется, когда заглубление по условиям производства требуется относительно небольшим, например, при снятии растительного слоя. Заглубление отвала в этом случае не превышает 10 – 15 см (рис. 3.1-г). Для разработки грунта такой способ зарезания не рекомендуется

Наиболее производительным является зарезание с образованием стружки клиновидной формы. Однако этот способ в ряде случаев не может быть применен. Так, в твердых и пересохших грунтах, особенно когда бульдозер оборудован канатно-блочной системой управления, нож отвала часто не погружается в грунт на требуемую глубину. В этих случаях резание следует выполнять по гребенчатой схеме.

Когда позволяет рельеф местности, разрабатывать грунты бульдозерами следует под уклон, так как это значительно повышает их производительность. При работе под уклон увеличивается сила тяги машины, уменьшается сопротивление перемещению грунта и увеличивается его объем перед отвалом. При разработке грунта на подъем наблюдается обратное явление – сила тяжести машины и перемещаемого грунта значительно снижает силу тяги трактора, соответственно объем перемещаемого отвала грунта резко уменьшается.

Увеличение тягового усилия при работе под уклон позволяет вести зарезание грунта более мощной ленточной или клиновой стружкой при несколько меньшей скорости, в результате чего путь и время зарезания и набора грунта сокращаются, а производительность увеличивается. При работе под уклон наиболее часто применяют прямое зарезание с получением стружки ленточной формы, при которой первоначальная максимально возможная толщина стружки может быть выдержана на всем пути набора грунта. Это обеспечивается тем, что в результате увеличения развиваемого трактором бульдозера тягового усилия и уменьшения сопротивления грунта при перемещении его под уклон объем грунта перед отвалом увеличивается не менее чем на 50 %. Бульдозер может работать на участках с уклоном до 30°, двигаясь при зарезании грунта сверху вниз и поднимаясь в гору задним ходом, без поворота, особенно на коротких участках.

На операции по зарезанию и набору грунта при работе бульдозером в среднем затрачивается 12 – 18 с. При разработке наиболее часто встречающихся грунтов (II—III групп) рекомендуется ступенчатый способ зарезания с получением отделяемых от массива грунта стружек (пластов) гребенчатой формы. Для повышения производительности бульдозера при зарезании и наборе грунта машинист должен стремиться к использованию всей длины ножа.

Операции по перемещению грунта к месту укладки начинают сразу же по окончании набора его перед отвалом, причем выполняют на II и Ш передачах базовой машины. При перемещении грунт осыпается по краям отвала, вследствие чего получаются значительные потери. Во избежание потерь и в целях повышения производительности бульдозера грунт перемещают двумя способами – по траншее в грунте (рис. 3.2-а) и по траншее, образованной из валов грунта, осыпавшегося во время предыдущих проходов бульдозера (рис. 3.2-б).

Для получения траншей в грунте зарезание выполняют бульдозером по одному и тому же следу несколько раз. В результате получается траншея глубиной 30 – 60 см с валиками по бокам до 20 – 30 см. Объем грунта, перемещаемого по траншее за один проход бульдозера, увеличивается в среднем на 20 %. Когда траншею в грунте получить почему-либо невозможно (разработка песчаных, супесчаных, насыпных грунтов), грунт перемещают по одному и тому же следу несколько раз, в результате чего из осыпающегося по краям отвала грунта образуются валики, между которыми получается траншея. Высота валиков при этом может достигать 30 – 60 см, что в дальнейшем при разработке и перемещении грунта почти полностью исключает его потери. Для того чтобы обеспечить постоянный объем грунта перед отвалом при перемещении грунта без траншеи, целесообразно небольшое заглубление отвала – на 1 – 2 см. Объем земляных работ, выполняемый бульдозерами траншейным способом, достигает 60 % от всего объема выполняемого этими машинами.

Рис. 1.2. Схемы перемещения грунта бульдозерам и по траншеям

Для уменьшения потерь грунта отвал бульдозера часто оборудуют открылками, которые позволяют значительно увеличить объем грунта, перемещаемого перед отвалом за один цикл, а это дает возможность примерно в 1,25 – 1,5 раза повысить производительность бульдозера. Применение козырьков исключает возможность пересыпания грунта через верх отвала. К недостаткам бульдозеров, отвалы которых оборудованы открылками и другими уширителями, относится уменьшение их маневренности. Поэтому такие бульдозеры целесообразно применять при работе в нестесненных условиях и преимущественно на планировочных работах.

В целях увеличения производительности бульдозеров при перемещении грунта нередко применяют работу двух спаренных бульдозеров. Этот способ требует более высокой квалификации машинистов, так как работа двумя спаренными бульдозерами должна быть более слаженной и согласованной.

Для спаренной работы бульдозеры устанавливают рядом с интервалом между внутренними щеками отвалов 0,25 – 0,5 м в зависимости от характера перемещаемого грунта. Для грунтов I – II категории интервал не должен быть больше 25 см, а для грунтов III – IV категории, т. е. связных, комковатых, этот интервал может быть увеличен до 0,5 м. Ширина перемещаемого вала грунта при спаренной работе бульдозеров достигает 6,0 – 7,0 м, а потери грунта в пути уменьшаются вдвое, так как грунт теряется только с наружного края каждого из отвалов. Объем грунта, перемещаемый спаренными отвалами, на 15 – 20 % больше объема грунта, перемещаемого за один прием двумя бульдозерами, работающими отдельно.

Применяют также способ перемещения грунта в два этапа, обеспечивающий увеличение производительности до 10 %. При этом способе разрабатываемый грунт сначала перемещают до половины пути и оставляют в куче – I этап. По мере накопления грунта в куче (до 100 – 200 м3) бульдозер перемещает его до места укладки – II этап (рис. 3.3-а). Этот способ разработки обеспечивает меньшие потери грунта в пути и более высокую производительность бульдозера по сравнению с разработкой и перемещением грунта в один этап.

Такой же эффективности можно добиться, применяя способ перемещения грунта с одним или двумя промежуточными валами. Перемещение грунта с одним промежуточным валом (рис. 3.3-б) заключается в том, что машинист, разрабатывая выемку или карьер траншейным способом, перемещает грунт при первом зарезании только на 1/2 или 1/3 часть пути.

Рис. 1.3. Схемы перемещения грунта бульдозерами в несколько этапов

а – перемещение в два этапа; б – перемещение с одним промежуточным валом; в – перемещение с двумя промежуточными валами; в – промежуточный вал

При втором зарезании набранный перед отвалом грунт перемещается к месту укладки, при этом по пути захватывается также грунт, оставленный от предыдущего зарезания. В такой же почти последовательности перемещают грунт с двумя промежуточными валами (рис. 3.3-в) с той лишь разницей, что машинист первый набор грунта перед отвалом перемещает на 3/4 пути до места укладки, а второй набор – на 1/2 пути; потом при третьем наборе грунта и перемещении его к месту укладки машинист захватывает отвалом бульдозера также грунт, оставленный за первые два прохода.

Операции по укладке перемещаемого грунта могут выполняться различными способами. Наиболее распространены способ послойного размещения (рис. 3.4-а, б) и способ накапливания отдельными кучами с последующей планировкой (рис. 3.4-в, г, д).

Рис.3.4. Основные схемы укладки грунта бульдозером

При укладке грунта отвал бульдозера во время движения поднимают на высоту 15 – 20 см, и грунт отсыпается ровным слоем. При этом уложенный грунт предварительно уплотняется гусеницами трактора и в последующем окончательно уплотняется катками или трамбующими машинами. Этот способ называется укладкой слоем "от себя" ( рис. 3.4-а).

При другом способе послойной укладки — укладке слоем "на себя" (см. рис. 3.4-б) машинист, доставив грунт к месту укладки и не останавливая бульдозера, быстро поднимает отвал и на 1,0 – 1,5 м продвигается вперед, после чего останавливает машину, опускает на грунт отвал, переключает заднюю скорость и, двигаясь задним ходом, тыльной стороной отвала разравнивает доставленный грунт.

Применяется способ укладки грунта кучами – отдельными, вполуприжим и вприжим. При укладке грунта отдельными кучами их доставляют к месту укладки и отсыпают на таком расстоянии, чтобы подошвы их откосов касались друг друга (см. рис. 1.4-в). При укладке грунта вполуприжим вторую и последующие кучи при отсыпке надвигают на ранее отсыпанные так, что расстояние между вершинами куч примерно равно их высоте (см. рис. 1.4-г). При укладке грунта вприжим расстояние между вершинами отсыпаемых куч должно быть 0,5 – 0,75 их высоты (см. рис. 1.4-д).

При укладке грунта отдельными кучами высота их равна примерно 0,6 – 0,7 м, после разравнивания (планировки) получается слой толщиной около 0,25 – 0,30 м. При укладке грунта вполуприжим высота куч равна 0,7 – 0,9 м, после их разравнивания получается слой толщиной 0,4 – 0,6 м. При укладке грунта вприжим высота куч достигает 1,0 – 1,2 м, после их разравнивания получается слой до 0,6 – 0,8 м.

После завершения операции по освобождению отвала от грунта машинист возвращает бульдозер в исходное положение – выполняет холостой ход. В зависимости от дальности перемещения грунта машина возвращается в исходное положение задним ходом (без разворота машины) или передним ходом (с разворотом машины). При перемещении грунта более чем на 50 м и широком фронте работ, когда имеется возможность свободного разворота машины в месте укладки и в месте зарезания грунта, холостой ход бульдозера выполняют передним ходом на IV – V передачах. При перемещениях грунта менее чем на 50 м холостой ход бульдозера выполняют задним ходом на III – IV передачах.

Основные схемы выполнения работ бульдозерами. К основным схемам выполнения работ бульдозерами относятся прямая и боковая разработки грунта, разработка грунта ступенями, срезка возвышенностей (холмов, бугров), засыпка оврагов, ям, траншей и пазух, планировка площадок, срезка откосов в выемках, возведение насыпей, устройство каналов при поперечном перемещении грунта.

При прямой разработке грунта бульдозер, двигаясь по прямой линии, срезает и перемещает грунт к месту отсыпки, после чего, подняв отвал, возвращается задним ходом в исходное положение. Грунт срезают и перемещают до тех пор, пока он не будет выбран на требуемую глубину. Работа бульдозера будет наиболее производительной при перемещении грунта на расстояние 15 – 25 м. Эта схема работы бульдозера применяется при разработке траншей по ширине, равной ширине отвала, при засыпке оврагов и т. п.

При боковой разработке грунта бульдозер, двигаясь сначала по прямой, срезает грунт, накапливая его перед отвалом, затем делает поворот в правую или в левую сторону, где отсыпает грунт. Оставив грунт в месте отсыпки, бульдозер возвращается задним ходом в исходное положение и повторяет ту же операцию. Эта схема применяется при срезке бугров, засыпке впадин и траншей, планировочных работах.

При разработке грунта ступенями бульдозер, двигаясь по прямой вперед, срезает и перемещает грунт в возводимую насыпь с одной позиции, а обратно возвращается для следующего забора грунта в другое место, находящееся рядом с первой позицией.

Для забора следующей партии грунта бульдозер возвращается задним ходом. Эта схема работы бульдозера наиболее распространена при возведении насыпей.

При срезке бугров, холмов и отдельных неровностей, а также при разработке выемок набор грунта осуществляется при движении бульдозера под уклон, причем общая высота срезки может достигать 3 м и больше, а уклон, под которым срезается грунт, – до 30°.

Засыпка оврагов, ям и траншей выполняется аналогично рассмотренной выше схеме по срезке холмов, бугров и различного рода неровностей. Эти работы часто совмещаются – срезая бугры и неровности, засыпают ямы, траншеи и др.

При выполнении планировочных работ проходы бульдозера должны перекрывать друг друга в среднем на 0,5 м. Машинист бульдозера обязан тщательно следить за ходом планировочных работ, срезая бугры и делая досылки в ямы срезанным грунтом.

Кроме того, машинист должен так регулировать положение отвала, чтобы не образовывалось, неровностей и волнистой поверхности. Планируемая поверхность может быть горизонтальной или иметь требуемый по проекту продольный или поперечный уклон.

После окончания планировки выполняется чистовая отделка участка, при этом бульдозер движется задним ходом со свободно опущенным отвалом для машин с канатным управлением и при "плавающем положении" – с гидравлическим управлением. Планировка откосов выполняется бульдозером, оборудованным откосником. Откосы выемок и насыпей крутизной до 35° можно планировать бульдозером при поперечных проходах под уклон.

Срезка откосов в глубоких выемках выполняется в два приема. Сначала срезают откос при движении бульдозера под уклон, перемещая грунт в выемку, а затем срезанный грунт из выемки перемещают в насыпь или под откос насыпи. Уклон откоса, по которому может спускаться бульдозер, перемещая грунт, во избежание сползания не должен превышать 25°.

При устройстве каналов с поперечным перемещением грунта нож отвала бульдозера срезает грунт по всей ширине канала и перемещает его на противоположную бровку, возвращаясь задним ходом в исходное положение.

Такой способ применим при устройстве каналов относительно небольшой ширины глубиной до 2,0 м и крутизне его откосов не более 20°. Окончательная доводка профиля канала выполняется откосниками.

Установка и наладка рабочих органов бульдозеров. Меняя при установке положение отвала, можно уменьшить или увеличить усилие резания, соответственно увеличить или уменьшить скорость рабочего хода машины, а также в известных пределах и мощность ее двигателя. Положение отвала бульдозера определяется углами: резания; положения отвала в плане; наклона отвала.

Угол резания грунта g – угол между передней гранью отвала и плоскостью резания, которая у бульдозеров совпадает с плоскостью движения режущей кромки ножей. При разработке легких грунтов отвал следует устанавливать с углом резания g = 60-65°, а при разработке тяжелых грунтов g = 52-57°. Для изменения угла резания g бульдозеры оборудованы устройствами (механическими или гидравлическими), посредством которых меняют положение отвала. У бульдозеров с механическим приводом для изменения угла g предусмотрены регулировочные винты на раскосах или специальная планка с отверстиями, а также особая конструкция опорных шарниров толкающих брусьев, обеспечивающих зазор в их соединениях: у бульдозеров с гидравлическим приводом – отдельно установленные гидроцилиндры.

Угол положения отвала в плане a – угол между осью движения бульдозера и плоскостью отвала. Изменение положения отвала в плане может быть обеспечено только в бульдозерах с поворотным отвалом (в универсальных бульдозерах – путем его перестановки при остановке машины). В бульдозерах с канатно-блочным, механическим приводами перестановка выполняется вручную с закреплением штырями подкосов бульдозерного оборудования на основной толкающей раме бульдозера; в бульдозерах с гидравлическим приводом – посредством гидроцилиндров из кабины машиниста.

Угол положения отвала в плане должен соответствовать характеру выполняемых работ. Рекомендуются следующие значения угла a: при перемещении грунта — 90°; при разравнивании грунта — 120°; при засыпке траншей, канав и др. — 135°.

Угол наклона отвала j – угол между плоскостью движения кромки ножей отвала и плоскостью движения бульдозера. В большинстве случаев наклон отвала является нежелательным, так как возникающее неравномерное распределение усилий резания неблагоприятно отражается на управляемости бульдозера (машину уводит в сторону) и его техническом состоянии. В отдельных случаях (работа на косогорах и т. п.) наклон отвала является необходимым. Принимаются следующие углы наклона отвала: на тяжелых, а также связных грунтах 4 – 8°; при работе на косогорах и неровностях – 4°.

Необходимо постоянно следить за состоянием ножей бульдозеров – работа затупленными ножами снижает производительность.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

Производство работ скреперами

Скреперы применяются преимущественно для разработки грунтов I и II групп. Более плотные и твердые грунты требуют предварительного рыхления бороздами по направлению рабочих ходов скрепера. Причем глубина рыхления должна быть несколько больше наибольшей глубины резания ножа скрепера, которым предусматривается выполнение скреперных работ. Мелкое рыхление грунта в процессе скреперных работ вызывает образование призмы волочения перед ковшом скрепера, что замедляет и ухудшает наполнение ковша, значительно снижая производительность скрепера.

Как правило, скреперы не могут быть использованы на заболоченных участках; переувлажненных несвязных грунтах; на связных грунтах при влажности более 25 %; на сыпучих песках. Перед работой участок должен быть очищен от леса, кустарника, пней, корней, камней и т. д.; обеспечен водоотвод; устроены временные дороги от мест разработки грунта к местам его отсыпки; предусмотрено освещение на участках разработки и укладки грунта, а также и по трассе временных землевозных дорог при производстве работ в ночное время. До начала работ выполняют разбивочные работы, обозначают границы разработки выемок и резервов, границы насыпей, отвалов, а также выносят и закрепляют оси возводимых сооружений, устанавливают на местах отсыпки насыпей разбивочные знаки.

Максимальную дальность транспортирования следует принимать, для прицепных скреперов с тракторами на гусеничном ходу при ковше до 6,3 м3 до 300 м; более 6,3 м3 – до 500 м; для полуприцепных скреперов с тракторами на пневмоколесном ходу при ковше до 10 м3 – не более 1500 м; для самоходных скреперов с одноосными автомобильными тягачами при ковше 10 и 15 м3 – не более 3000 м.

Операции, выполняемые скреперами. Наполнение ковша грунтом происходит при прямолинейном движении скрепера по забою с опущенным ковшом и заглубленными ножами. При этом скорость скрепера должна находиться в пределах 2 – 4 км/ч в зависимости от толщины срезаемой стружки грунта. Длина пути наполнения ковша должна быть 15 – 25 м. Обычно стремятся наполнять ковш скрепера возможно более толстой стружкой, используя при этом полную мощность двигателя базовой машины. Срезание тонкой стружки не только снижает производительность скрепера, но и создает трудности заполнения ковша грунтом, так как стружка при этом разрушается на мелкие комья, уходит в призму волочения и растекается в боковые валики

Формы срезаемых ножами скрепера стружек зависят от механических свойств и состояния разрабатываемых грунтов. Стружка мягких и вязких (легкоразрабатываемых) грунтов отделяется от массива, образуя сплошную ленту; стружка твердых сухих (трудноразрабатываемых) грунтов имеет трещины и разломы в нижней части. Малосвязные и песчаные грунты при резании и наполнении ковша распадаются на мелкие частицы.

Время и степень заполнения ковша грунтом зависят не только от глубины резания, но и от сопротивления грунтов продвижению в ковш. Сыпучие грунты, как правило, образуют значительную призму волочения и не дают такой сплошной и прочной стружки, как вязкие плотные грунты. Вследствие этого степень заполнения ковша сыпучими грунтами всегда меньше, чем плотными. При использовании скреперов с принудительной элеваторной загрузкой степень наполнения ковша сыпучим грунтом может быть обеспечена такой же, как и при разработке плотных грунтов, т. е. коэффициентом заполнения, равным или более 1. Для ускорения и улучшения набора грунта в ковш скрепера целесообразно эту операцию, особенно при работе в выемках, выполнять под уклон в 3 – 6°. При большем уклоне трудно обеспечить хорошее наполнение ковша грунтом, так как часть его будет накапливаться перед ковшом, затрудняя работу скрепера. Для увеличения производительности скрепера при разработке сухих песчаных грунтов целесообразно предварительно их увлажнять (до 1,5 % влажности) или выполнять работу на подъем (до 3°).

Зарезание грунта скрепером осуществляется следующими основными способами: с постоянной толщиной стружки (рис. 4.1-а); с переменной толщиной стружки (рис. 4.1-б); гребенчатое (рис. 4.1-в); «клевками» (рис. 4.1-г). Наиболее эффективен гребенчатый способ зарезания грунта.

Рис. 4.1. Способы зарезания грунта скреперами (стрелкой показано направление движения скрепера)

Зарезание грунта гребенчатым способом выполняют волнообразно с попеременным заглублением и выглублением ковша. Каждый последующий гребень меньше предыдущего по длине примерно в 2 раза, а по высоте – в 1,5 раза. В начале загрузки ковша следует срезать грунт более толстой стружкой. Толщина срезаемой стружки за один набор ковша в зависимости от группы грунта меняется в 2,5 – 5,0 раза. Для получения более ровного забоя каждое последующее зарезание грунта следует производить на одной и той же полосе с перекрытием гребней, для чего каждый следующий набор грунта начинают, отступив на 2—3 м от начала предыдущего. При гребенчатом способе зарезания ковш загружается полнее, что позволяет рациональнее использовать мощность двигателя трактора-тягача.

Для увеличения объема заполнения ковша в песчаных грунтах применяют метод многократного резания грунта "клевками" (см. рис. 4.1-г), заключающийся в том, что в период загрузки ковш скрепера на ходу несколько раз (от 3 до 5) наклоняют, заглубляя его, и получаются как бы "клевки". При этом вследствие движения ковша вверх грунт несколько раз сдвигается к задней стенке, в результате чего заполнение ковша увеличивается на 10 – 15 %.

Для облегчения заполнения ковша скрепера в плотных неразрыхленных грунтах применяют ребристо-шахматную схему набора грунта. Ребристо-шахматный способ резания грунта – разработка грунта последовательными рядами проходов, одинаковыми по длине и расположению, но сдвинутыми один по отношению к другому в шахматном порядке. Между проходами первого ряда оставляют полосы нетронутого грунта, шириной около половины ширины ножа L/2 скрепера. Разработку второго ряда начинают, отступая от начала первого ряда на половину длины зарезания L/2, при этом ось движения скрепера совпадает с осью оставленных полос грунта после прохода первого ряда (рис. 4.2-а). При резании грунта шахматным способом стружка имеет прямоугольное сечение постоянной толщины. Начиная со второго ряда, стружка на первой половине длины равна ширине ковша, а на второй половине – вдвое меньше (рис. 4.2-б). Такая форма стружки уменьшает сопротивление резанию в конце набора грунта в ковш, обеспечивая при этом хорошее его наполнение.

Рис 4.2. Ребристо-шахматная схема зарезания грунта

1 – 12 – проходы скрепера; I – III – ряды проходов скрепера

Для увеличения коэффициента наполнения ковша скрепера следует применять тракторы-толкачи, боковые щитки к ковшу, зубья-рыхлители и ножи, установленные в ступенчатом порядке, предварительное рыхление плотных грунтов на глубины от 10 – 15 до 20 – 30 см.

В качестве толкачей применяют гусеничные тракторы, оборудованные специальными устройствами, или бульдозеры на гусеничных тракторах. Предпочтение следует отдавать тракторам с толкающим оборудованием. При работе скреперов толкачи применяются в двух основных случаях: при заполнении ковша грунтом и при транспортировании грунта на труднопроходимых участках пути. Наиболее эффективно применение толкача при одновременной работе нескольких скреперов (не менее трех), когда один толкач, находящийся на месте разработки грунта, поочередно обслуживает скреперы.

Рыхлить грунт рекомендуется на толщину снимаемой стружки, при этом необходимо избегать его измельчения, особенно суглинистых грунтов, так как это ухудшает наполнение ковша. Недостаточно влажные грунты следует рыхлить в объеме, не допускающем их пересыхания

Скорость транспортирования груженого скрепера зависит от расстояния, состояния путей и мощности трактора-тягача Состояние дороги должно допускать движение гусеничных тракторов со скоростью до 10 км/ч, пневмоколесных тягачей до 20 км/ч. При этом необходимо учитывать допустимые подъемы, уклоны и радиусы закруглений.

Дороги для движения скреперов, как правило, следует устраивать по кольцевой схеме с односторонним движением, минимальным числом поворотов и подъемом в грузовом направлении

Для облегчения подъема груженого скрепера на насыпь или спуска его к месту набора грунта необходимо устраивать въезды и съезды с уклонами: подъем до 20°, спуск до 25°.

Ширина проезжей части въездов и съездов при одностороннем движении скреперов должна быть не менее:

для скреперов с вместимостью ковша до 6 м3 – 4 м;

для скреперов с вместимостью ковша 6 – 10 м3 – 4,5 м;

для скреперов с вместимостью ковша более 10 м3 – 5,5 м.

Разгрузка ковша скрепера допускается только на ходу при прямолинейном движении машины на I и II передачах трактора или тягача, что в среднем соответствует 3 – 4 км/ч. Разгрузку выполняют одновременно с послойной укладкой грунта в отсыпаемые места путем постепенного опрокидывания ковша скрепера. При разгрузке кромку ножа скрепера устанавливают на уровне, обеспечивающем требуемую толщину разгружаемого слоя. Сыпучие грунты необходимо выгружать слоем толщиной 10 – 15 см, так как это обеспечивает лучшее их уплотнение и облегчает проход скрепера по насыпанному грунту.

Наименьшая ширина площадки для разворота прицепных скреперов на обратный ход должна быть не менее следующих значений: для скреперов с ковшом 2,5 – 4,0 м3 – 7,5 м; с ковшом 6,0 – 8,0 м3 – 12,5 м; с ковшом 10 м3 – 15м, с ковшом более 10 м3 – 20 м.

Отсылка грунта в насыпь выполняется параллельными полосами при движении скрепера вдоль отсыпаемой насыпи, начиная от бровок к середине. Засыпку планируемой площадки грунтом следует выполнять также параллельными слоями, начиная с пониженных участков.

По окончании разгрузки ковш и заслонку скрепера переводят в транспортное положение, машина совершает холостой ход, направляясь в забой для очередного набора грунта. Порожний скрепер движется с более высокими скоростями – на Ш и IV передачах трактора или тягача, что в среднем соответствует 5 – 6 км/ч, реже на V передаче – около 8 км/ч при улучшенных дорогах. Во избежание опрокидывания не разрешается передвижение скрепера после опорожнения с высокоподнятым ковшом.

Возвращающиеся скреперы можно использовать для разравнивают и планировки землевозных путей. При этом некоторое снижение производительности скреперов вследствие затраты времени на планировочные работы вполне оправдывается.

Схемы движения скреперов при разработке грунтов. Грунты разрабатывают скреперами по поперечной или продольной схеме их движения. Схему движения выбирают исходя из следующих основных требований: забой должен иметь длину, достаточную для полного наполнения ковша скрепера, путь движения груженого скрепера должен быть кратчайшим без крутых поворотов. При выполнении земляных работ скреперами применяют следующие схемы движения: эллиптическую; в виде "восьмерки"; спиральную; зигзагообразную; продольно-челночную; поперечно-челночную.

При сооружении земляного полотна наиболее широкое распространение получили три основные схемы: эллиптическая, или кольцевая, в виде "восьмерки" и зигзагообразная. При планировочных работах или при сооружении небольших выемок с транспортированием грунта на близкие расстояния целесообразно выбирать эллиптическую (кольцевую) схему движения (рис. 4.3). При возведении насыпей из боковых резервов и при разработке выемок с транспортированием грунта в отвалы (кавальеры), находящиеся в непосредственной близости от выемок, при разработке полувыемок-полунасыпей, а также при планировочных работах целесообразно применять схему движения скреперов "восьмеркой" (рис. 4.4).

Преимущество схемы движения скрепера "восьмеркой" по сравнению со схемой движения по эллипсу (кольцу) в том, что на каждую загрузку ковша приходится только один поворот скрепера на 180°, а попеременные повороты трактора то в одну, то в другую сторону, хотя и изнашивают ходовую часть машины, но равномерно.

При транспортировании грунта на расстояние 200 – 400 м применяют схему движения скреперов в виде растянутой "восьмерки", так называемой "двусторонней петли". По этой схеме скреперы в забое и в насыпи делают замкнутые петли, соединенные между собой прямыми участками.

Рис. 4.3 Эллиптическая или кольцевая схема движения скрепера

а – с поперечной разработкой грунта; б – с продольной разработкой грунта; 1 – набор грунта; 2 – разгрузка грунта

Рис. 4.4 Схема движения скрепера "восьмеркой"

1 – набор грунта; 2 – разгрузка грунта

Если резервы расположены в одной или с обеих сторон дороги, скрепер может выполнять работу зигзагами (рис. 4.5).

Рис. 4.5. Схема движения скрепера зигзагами

а – при расположении резерва с одной стороны насыпи;

б – при расположении резервов по обе стороны насыпи;

1 – набор грунта; 2 – разгрузка грунта; 3 – ось насыпи; 4 – резерв

По этой схеме скреперы совершают движения по зигзагообразной насыпи, попеременно заходя в резерв для набора грунта и выезжая на возводимую насыпь для разгрузки, а в конце участка делают поворот на 180° и возвращаются в обратном направлении, повторяя цикл работ.

При продольно-челночной схеме движения скрепера (рис. 4.6-а) ось земляного сооружения является границей между двумя ее частями и прилегающими резервами или отвалами. Применение продольных схем разработки грунтов находится в прямой зависимости от дальности транспортирования грунта скреперами. Эта схема движения позволяет сократить количество поворотов скрепера.

При поперечно-челночной схеме движения скрепера (рис 4.6-б) набор грунта производится перпендикулярно оси земляного сооружения как в одну, так и в другую сторону. Эта схема позволяет сократить количество поворотов скрепера и применяется при двусторонних резервах и кавальерах; при этом ширина резерва или выемки должна быть не менее длины пути набора грунта.

Управление скрепером при производстве работ. Работа скрепера с механическим управлением протекает в такой последовательности: при подходе скрепера к месту разработки машинист открывает переднюю заслонку. Для этого левый рычаг управления лебедки поворачивают в правое положение и тем самым включают барабан лебедки, на который наматывается канат заслонки. Установив требуемый зазор между ножом ковша и заслонкой, машинист закрепляет заслонку установкой левого рычага управления лебедки в нейтральное положение. После этого правый рычаг управления лебедки поворачивает в правое положение и тем самым растормаживает правый барабан лебедки, что дает возможность ослабить натяжение канатов, на которых удерживается ковш, в результате чего ковш под действием собственного веса углубляется в грунт. По мере врезания ковша в грунт и перемещения скрепера вперед ковш его стремится глубже уйти в грунт, поэтому машинист, управляющий скрепером, должен поддерживать ковш на определенной высоте, обеспечивая быстрое его наполнение без перегрузки трактора или тягача. Значительная толщина срезаемой стружки (примерно более 30 см) вызывает перегрузку двигателя, снижение его оборотов и остановку.

Рис. 4.6. Челночные схемы движения скрепера

1 – набор грунта, 2 – разгрузка грунта

Правильное положение ковша при резании и наборе грунта машинист определяет по работе двигателя. Двигатель должен работать на полную мощность, что определяется по звуку. Требуемое положение ковша машинист фиксирует переводом правого рычага в нейтральное положение. После того как ковш будет близок к заполнению, машинист постепенно выглубляет его и устанавливает в транспортное положение.

Для того чтобы поднять ковш в транспортное положение, правый рычаг управления лебедки машинист отводит в левую сторону, вследствие чего правый ее барабан начинает вращаться, наматывая на себя канат, и поднимает ковш. В это же время левый рычаг управления лебедки машинист отводит в левую сторону, чем достигается растормаживание левого барабана лебедки, при этом передняя заслонка под действием собственного веса опускается вниз. Транспортное положение ковша машинист фиксирует переводом правого рычага управления лебедки в нейтральное положение.

Операции по разгрузке грунта из ковша выполняют в такой последовательности: правый рычаг управления отводят вправо, что ведет к опусканию ковша, а левый отводят влево, что приводит в движение левый барабан и его канат, поднимающий заслонку.

Опускать ковш скрепера следует до тех пор, пока просвет между режущим ножом и поверхностью насыпи не достигнет требуемого размера (от 20 до 40 см в зависимости от группы грунта и его состояния).

Работа скрепера с гидравлическим управлением протекает в такой последовательности. При подходе скрепера к месту разработки грунта включается насос гидравлической системы. Для набора грунта машинист заглубляет ковш перемещением рычага управления на себя. Расходуемая при этом мощность двигателя трактора зависит от группы и состояния грунта. Если двигатель начинает сбавлять обороты, то следует опустить рычаг управления, фиксируя ковш на данной глубине. В процессе набора и наполнения ковша грунтом следует несколько раз (от 2 до 3) приподнимать ковш, меняя толщину стружки. Это способствует лучшему заполнению ковша грунтом и предохраняет двигатель от перегрузки. По окончании набора грунта машинист перемещает рычаг управления от себя и держит его в таком положении до тех пор, пока нож ковша не поднимется над уровнем грунта на 200 – 250 мм. После этого машинист фиксирует рычаг управления в таком положении и направляет скрепер к месту разгрузки (отсыпки) грунта.

Для опрокидывания ковша и разгрузки грунта машинист перемещает рычаг на себя. Угол наклона ковша зависит от вида грунта и его состояния. После полной разгрузки ковш необходимо опустить, перемещая рычаг управления от себя.

Особенности работы самоходных скреперов. Наполнение ковша самоходного скрепера имеет ряд особенностей. Усилие, которое развивается тягачом самоходного скрепера, недостаточно для наполнения ковша грунтом. При работе в легких грунтах и движении под уклон ковш самоходного скрепера может быть заполнен не более чем на 50 %. Наполнение ковша самоходного скрепера без толкача, как правило, сопровождается буксованием колес, поэтому при наполнении ковша этого скрепера следует применять трактор-толкач.

Ковш самоходного скрепера наполняют в следующем порядке: машинист устанавливает скрепер и опускает ковш, а водитель толкача ставит толкач сзади строго по центру скрепера. Толкач на I передаче и малых оборотах двигателя подводят к скреперу до соприкосновения с буферным устройством скрепера. Машинист скрепера включает муфту сцепления и при средних оборотах двигателя ведет в забое машину по прямой линии, а водитель толкача сразу же увеличивает подачу топлива, чтобы двигатель работал на полную мощность. Ковш самоходного скрепера наполняется в основном за счет трактора толкача, а одноосный тягач скрепера только помогает наполнению ковша.

Мощность двигателя, имеющего одноосное устройство, используется только частично, так как масса тягача по сравнению с мощностью его двигателя незначительна. При увеличении подачи топлива повышаются обороты двигателя и ведущих колес, которые при этом, как правило, начинают буксовать. Чтобы не происходило буксование, окружная скорость колес скрепера не должна превышать скорости трактора толкача. Для этого машинист скрепера во время наполнения ковша должен следить за оборотами двигателя по тахометру

Загрузку двигателей тягача и толкача регулируют толщиной срезаемой стружки. Наполнение ковша тонкой стружкой отнимает много времени, к тому же не полностью используется мощность двигателей. Наполнение ковша стружкой значительной толщины приводит к буксованию гусениц толкача и колес тягача и к перегрузке и остановке двигателей. Машинист должен следить за скоростью движения скрепера и при ее падении несколько выглублять, а при увеличении – несколько заглублять ножи.

Конструкция кабины скрепера не позволяет следить за грунтом, поступившим в ковш в начале наполнения, так как этому мешает передняя заслонка. Для устранения этого недостатка в передней заслонке часто проделывают окно и через него наблюдают за наполнением ковша. Прекращение интенсивного наполнения ковша грунтом указывает на то, что глубина резания недостаточна, поэтому необходимо несколько опустить ковш и заглубить ножи. Если же опустить ковш нельзя из-за перегрузки двигателя, следует прекратить наполнение, несколько поднять ковш, увеличить число оборотов двигателя и тем самым увеличить скорость движения скрепера.

Водитель толкача во время наполнения ковша следит за работой двигателя. Наполнение ковша определяется по увеличению числа оборотов вала двигателя. Как только водитель толкача установит, что наполнение ковша закончено, он уменьшает обороты двигателя и направляет толкач к следующему скреперу.

При работе недостаточно опытных машинистов толщина стружки может увеличиться и усилий толкача и тягача будет недостаточно. В этом случае скрепер остановится и возникнет опасность остановки двигателя толкача. Тогда водитель толкача должен выключить муфту сцепления и начинать толкание так же, как в начале наполнения. Машинист скрепера при этом быстро выключает муфту, чтобы прекратить буксование колес тягача, после чего приподнимает ковш и продолжает прерванное наполнение, как только почувствует толчок, указывающий на соприкосновение толкача со скрепером.

Форма поверхности грунта в ковше зависит от вида грунта и толщины стружки. При наполнении ковша толстой стружкой связный грунт заполняет заднюю часть ковша. Стружка поднимается мощными пластами, которые часто переваливаются через заднюю, а иногда и через боковые стенки ковша. Передняя часть ковша заполняется плохо. Если же ковш наполняется тонкой стружкой несвязного или сухого грунта, который легко крошится, то, падая с ножа, грунт образует бесформенную кучу. Поступающие новые небольшие порции грунта сходят с ножа и, рассыпаясь, доходят до передней заслонки.

Исходя из характера наполнения ковша грунтом можно управлять рабочим процессом скрепера. Например, при заполнении задней части ковша и пересыпании грунта через заднюю стенку следует несколько уменьшить толщину стружки тонкая стружка крошится быстрее толстой, разрушается вблизи ножа и грунт поступает в переднюю часть ковша.

Перемещение самоходного скрепера с грунтом или без грунта возможно на больших скоростях в сравнении с прицепным скрепером Это преимущество может быть реализовано только при хорошо подготовленных подъездных путях Во время движения самоходного скрепера следует придерживаться следующих основных режимов эксплуатации. В тяжелых дорожных условиях при большой нагрузке частота вращения вала двигателя (например, для скрепера ДЗ-11П) должна быть в пределах 1500—2000 об/мин. В легких дорожных условиях и при малой нагрузке двигателя частоту вращения снижают до 1200—1400 об/мин. При движении с малыми скоростями пользуются II или III передачей коробки передач или же понижающей передачей дополнительной коробки, поддерживая рекомендуемое число оборотов вала двигателя

При работе двигателя вхолостую продолжительное время (свыше 10 мин) нельзя снижать частоту вращения его вала ниже 1000 об/мин. При длительной работе двигателя на холостом ходу через каждые 10 мин следует на 2 – 3 мин повышать частоту вращения вала двигателя до 1500—2000 об/мин. Это мероприятие предохраняет насос-форсунки от закоксовывания отверстий распылителей. При движении тягача под уклон не рекомендуется допускать частоту вращения вала двигателя более 2000 об/мин. Во избежание потери управления тягачом при спусках под уклон запрещается отключать сцепление и устанавливать рычаг переключения коробки передач в нейтральное положение.

Разгрузка грунта самоходным скрепером также отличается от этой операции, выполняемой прицепным скрепером. Самоходный скрепер обладает более низкой проходимостью по насыпным грунтам, чем прицепной скрепер, работающий с гусеничным трактором, поэтому при разгрузке и движении по рыхлому грунту необходимо следить за тем, чтобы грунт отсыпался небольшими слоями равной толщины и ведущие колеса не перемещались по свежеотсыпанному грунту.

Грунт разгружают в такой последовательности. Вначале опускают ковш так, чтобы ножи его находились на высоте отсыпаемого слоя грунта, затем поднимают переднюю заслонку, выжидают, когда грунт, находящийся в передней части ковша, высыпается, и затем, выдвинув вперед заднюю стенку, высыпают оставшийся в ковше грунт. После этого необходимо проехать по насыпи с передней заслонкой и задней стенкой в положении, соответствующем разгрузке так, чтобы остатки грунта полностью высыпались из ковша. При этом нельзя перемещать заднюю стенку, пока полностью не откроется передняя заслонка и не высыпется весь грунт, находящийся под ножами. В противном случае грунт зажимается и спрессовывается между передней заслонкой и задней стенкой, что значительно ухудшает опорожнение ковша.

Толщину отсыпаемого слоя грунта принимают равной 20 – 30 см. Длина отсыпки при этом будет равна 10 – 12 м. Можно отсыпать слой грунта толщиной и менее 20 см. Однако при малой толщине отсыпаемого слоя путь разгрузки будет более длинным, что снижает производительность скрепера. Большая призма волочения, возникающая перед ковшом, затрудняет разгрузку и движение скрепера, а это вызывает буксование колес, так как движение происходит по слабоуплотненному грунту.

Толщина отсыпаемого слоя более 30 см также нежелательна, так как грунт при этом уплотняется меньше, а рыхлый грунт оказывает большее сопротивление качению колес и вызывает их буксование. К тому же при значительной толщине отсыпаемого слоя невозможно получить ровную поверхность, так как образующиеся неровности препятствуют движению скрепера, а в отдельных случаях без толкача невозможно дальнейшее движение скрепера.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

Производство работ грейдерами

При выполнении работ сцепка грейдера с базисным трактором может быть жесткой (когда трактор сцепляется с грейдером непосредственно за дышло) и гибкой (когда сцепка обеспечивается посредством каната или цепи, длина которых должна быть 5,5 – 7,5 м для легких грейдеров и 7,5 – 10м для тяжелых). Механизм управления дышлом грейдера обеспечивает возможность трактору двигаться в стороне от грейдера, при жесткой сцепке – на расстоянии 1,1 м между осями грейдера и трактора; при гибкой сцепке – на расстоянии 2,5 – 4,0 м, но не более 5,0 м (при повороте дышла грейдера до 15°). При гибкой сцепке небольшие отклонения базисного трактора от прямолинейного движения не оказывают влияния на прямолинейность движения грейдера и на его работу. Следовательно, машинист грейдера в какой-то мере может управлять машиной независимо от движения трактора. При жесткой сцепке все отклонения трактора оказывают влияние на грейдер, что усложняет управление этой машиной. В связи с тем, что идущий впереди грейдера трактор ограничивает видимость, все круговые повороты (во избежание поломки дышла) следует выполнять по возможно большему радиусу. Перед выполнением земляных работ грейдером, необходимо очистить площадку от кустарника, пней и убрать крупные камни, произвести разбивку объекта на отдельные участки с закреплением соответствующих знаков (например, ось дороги и др.). Работа прицепных грейдеров состоит из ряда последовательных проходов, выполняющих операции по зарезанию и перемещению грунта, характер и последовательность которых определяются видом сооружений, рельефом местности и состоянием грунтов. Зарезание и перемещение, являющиеся основными операциями грейдерных работ, требуют установки рабочего органа грейдера (отвала) на определенный угол относительно его рамы (рис. 5.1): угол захвата a, образованный пересечением продольной оси грейдера с направлением отвала; угол резания между касательной к поверхности ножа отвала, проведенной через режущую кромку ножа, и плоскостью резания грунта (показывает, под каким углом разрабатываемой поверхности находится нож грейдера); угол наклона g, показывающий величину поперечного наклона отвала к линии горизонта. Кроме угла резания, имеются затылочный угол и угол заточки ножа. Затылочный угол в зависимости от угла резания может колебаться от 3 до 35°, а угол заточки принимается в пределах 25 – 30°, но не более. При зарезании угол наклона отвала, как правило, принимается в пределах 15 – 20°. Конструкция грейдеров позволяет угол наклона иметь до 70°. При смешивании грунтов с вяжущими добавками и особенно при отдельных работах (планировка) угол резания принимается не более 60°. Резание грунтов грейдеров выполняется одним концом отвала на 1/3 — 1/2 его длины. Глубина резания принимается в среднем на 1/2 высоты ножа отвала. Выполнение грейдерных работ с углом захвата менее 30° не допускается, так как возникает опасность бокового заноса и опрокидывание грейдера. При зарезании угол захвата должен находиться в пределах 35 – 40°. Профилирование грунтовой дороги грейдеров состоит из трех основных операций: зарезания грунта в кювете дороги с образованием небольшого валика (рис 5.2-а), перемещения полученного валика к оси дороги (рис 5.2-б), разравнивания валика (рис 5.2-в)

Рис 5.1. Углы установки отвала прицепных грейдеров 1 – рама; 2 – отвал грейдера, 3 – удлинитель отвала, 4 – валик отсыпанного грунта

Рис 5.2 Последовательность проходов прицепного грейдера

при профилировании дороги

Выполнение и чередование операции продолжается до тех пор, пока весь грунт, необходимый для сооружения земляного полотна дороги, не будет выбран из канавы или резерва, перемещен и спланирован в соответствии с заданным профилем. Наиболее целесообразно применять прицепные грейдеры для профилирования грунтовых дорог в равнинной местности и устройства канав глубиной 0,6 – 0,8 м.

Необходимо также следить за тем, чтобы колеса грейдера не катились по валику перемещаемого грунта, так как такое положение колес (особенно передних) вызывает неустойчивость грейдера, затрудняет управление им и увеличивает потери мощности базового трактора на перемещение грейдера. Особенно важное значение имеет первый проход грейдера, который называется пробивкой. При пробивке участка с самого начала работ необходимо правильно установить отвал для зарезания, и правильно провести первую борозду, которая определит направление всех последующих проходов грейдера. Пробивку выполняют по отметкам, которые устанавливают при разбивке дороги или после специальной разбивки по колышкам, вехам и по движущейся вешке (рис 5.3). При разбивке участка дороги по колышкам на расстоянии несколько больше половины ширины дороги от оси полотна забивают колышки 1 высотой 0,8 м на расстоянии 10 – 15м друг от друга (рис 5.3-д).

Рис. 5.3. Схема разбивки участка дороги и пробивки борозды при первом зарезании грейдера: а – пробивка по колышкам при гибкой сцепке, б – то же, при жесткой сцепке, в – пробивка по вехам при гибкой сцепке; г – то же при жесткой сцепке, д – пробивка npи помощи движущейся вешки

Режущий конец отвала при этом устанавливают так, чтобы край его шел по следу обода переднего колеса, зарезая грунт на расстоянии 15 – 20 см от забитых колышков. Тракторист ведет трактор по возможности ближе к колышкам, а машинист направляет грейдер так, чтобы внешний край обода переднего колеса проходил рядом с колышками (около 5 см), не сбивая их. При разбивке участка дороги по вехам 2 замеряют расстояние от линии первого зарезания до середины трактора (рис 5.3-б) и выставляют по этой оси вехи на расстоянии 100 – 150 м друг от друга. При этом тракторист ведет трактор точно по направлению, обозначенному вехами, визируя направление через пробку радиатора, а машинист направляет грейдер так, чтобы внешний край обода переднего колеса грейдера шел по следу края гусеницы трактора. Разбивка участка дороги по движущейся вешке наиболее экономична. По этому способу рабочий с вешкой 3 идет на расстоянии 15 – 20 м впереди трактора по линии зарезания отвала, а параллельно ему по оси дороги, размеченной вешками 4, идет второй рабочий. Оба рабочих держат натянутый шнур или рулетку так, чтобы рабочий с вешками мог выдержать требуемое расстояние от оси полотна. В процессе работы грейдера зарезание ведут послойно по двум основным схемам. В первом случае (рис. 5.4-а) зарезание начинают от внешней бровки резерва, срезаемая при этом стружка получается треугольного сечения.

Рис. 3.4. Схема зарезаний при послойной разработке грунта прицепным грейдером

При работе грейдера по этому варианту дно резерва получается неровным, требующим в последующем планировки и снова выполнения операции зарезания. Во втором случае (рис. 5.4-б) зарезание начинается от внутренней бровки резерва, при этом в первом слое получаются треугольная стружка, затем три-четыре стружки переходного профиля, а дальше стружка до конца имеет в сечении форму параллелограмма. При этом варианте дно резерва получается ровным, не требующим дополнительной работы. Второй способ является наиболее экономичным. При перемещении и разравнивании грунта рекомендуется работать с удлинителем отвала. Разравнивание производится на повышенных скоростях трактора. Возведение насыпи прицепными грейдерами целесообразно выполнять на высоту до 0,6 м. При высоте насыпи 0,7 – 0,8 м производительность грейдера значительно уменьшается. К наиболее рациональным методам перемещения грунта в насыпь относится укладка валиков из перемещаемого грунта вразбежку, вполуприжим и вприжим. При укладке грунта вразбежку (рис. 5.5-а) валики располагают так, чтобы они касались друг друга только основаниями При укладке грунта вполуприжим (рис. 5.5-б) валики укладывают так, чтобы перемещаемый валик только частично прижимался к ранее уложенному валику, т. е. чтобы гребни валиков находились на расстоянии один от другого на 20 – 40 см. При укладке грунта вприжим каждый последующий валик (1-6) прижимают к ранее уложенному валику без зазора, в результате чего получается один плотный и широкий слой насыпи (рис. 5.5-в, г). Такой результат достигается тем, что край ножа грейдера, перемещающий вновь образуемый валик, подходит вплотную к ранее уложенному валику или несколько (на 5 – 10 см) захватывает его.

Рис. 5.5. Схема укладки валиков в насыпи прицепным грейдером

Наиболее широкое применение прицепные грейдеры находят при профилировании грунтовых дорог. В этом случае грейдер выполняет следующие операции (рис. 5.6): зарезание грунта в кювете дороги с образованием из грунта небольшого валика; перемещение полученного валика к оси дороги; разравнивание валиков. Чередование операций продолжается до тех пор, пока весь грунт, необходимый для сооружения полотна дороги, не будет выбран из канавы или резерва, перемещен и спланирован в соответствии с заданным профилем. Количество проходов грейдера составляет 12 – 18.

Отделочные работы, состоящие в разравнивании и планировке поверхности земляного полотна, выполняют грейдерами с применением откосников и удлинителей. Планировать откосы насыпей рекомендуется планировщиками. Грунт разравнивают послойно при круговых движениях грейдера за один – два прохода по одному следу (рис. 5.7-а, б). Разравнивание выполняют от краев насыпи с перемещением грунта по ножу в сторону от оси полотна к бровке, а при следующем проходе – от бровки к оси насыпи. Способы работы грейдера при сооружении земляного полотна на косогорах зависят от крутизны склона и поперечного профиля земляного полотна. При пологом склоне возведение насыпей или профилировочные работы выполняют так же, как и в равнинной местности. При значительной крутизне склона вырезание и перемещение грунта из подгорной канавы на полотно дороги являются трудоемкой операцией, поэтому грунт для насыпи вырезают только с нагорной стороны, где устраивают уширенную канаву (рис. 5.8).

Грейдер при этом зарезает грунт то правым, то левым концом ножа и только последними тремя – четырьмя проходами перемещает и разравнивает грунт. При сооружении на косогоре полунасыпи-полувыемки требуется предварительная разметка колышками границ перехода выемки в насыпь. Если грунт песчаный, супесчаный или легкий суглинистый, полунасыпь-полувыемку устраивают грейдером, в остальных случаях – бульдозером.

Первыми проходами грейдер срезает дерновый покров выемки, который перемещает в насыпь. Для устойчивости грейдера целесообразно вырезать стружку прямоугольного сечения. Зарезание можно вести при движении в обоих направлениях. Канаву устраивают после того, как будет вырезана выемка и отделан откос.

Выемку можно разрабатывать снизу методом подрезания, при котором конец ножа грейдера разрабатывает косогор с подошвы, при этом верхний слой грунта будет обваливаться сам. Нож грейдера в этом случае устанавливают на средние проушины отвала. Основная рама при этом выносится в сторону режущего конца ножа.

Работы на террасе не могут быть выполнены круговыми рейсами – их производят при переменной работе то одним концом отвала (ход вперед), то другим (ход назад).

Рис. 5.6. Последовательность проходов прицепного грейдера при профилировании грунтовых дорог

1 – правая гусеница трактора; 2 – правое переднее колесо грейдера; 3 – левое заднее колесо грейдера; 4 – левая гусеница трактора;

I, II, III – включенные передачи трактора при выполнении операций проходов (цифры, указанные в кружках, – последовательность проходов)

Рис. 5.7. Схема работы грейдера по разравниванию грунта в насыпи за два прохода по одному месту: а – при первом проходе; б – при втором проходе по тому же следу;

I, II — последовательность проходов грейдера

Рис 5.8. Схема возведения земляного дорожного полотна

прицепным грейдером на косогоре

1 – 18 – последовательность проходов; I – проход вперед, II – проход обратно;

III – отделка

Первым проходом грейдера зарезают грунт с нагорной стороны и перемещают его в подгорную. Угол захвата минимальный. Колесам и ножу придают наклон в нагорную сторону. Нож устанавливается так, чтобы задние колеса шли по дну вырезанной борозды.

Прицепные грейдеры применяют также для устройства дорожного корыта. Возможны два способа устройства корыта – с присыпными и с полуприсыпными обочинами. По первому способу корыто устраивают одновременно с устройством земляного полотна. В этом случае грунт вырезают из боковых канав так же, как при профилировании полотна дороги, но перемещают его не до оси полотна, а разравнивают на обочинах, образуя стенки корыта. По второму способу корыто устраивают по ранее отсыпанному полотну дороги, когда между отсыпкой земляного полотна и устройством одежды проходит длительное время, а также при строительстве дороги и выемки. В современных условиях поточного строительства лучшим является способ присыпных обочин. Подсыпать обочины следует непосредственно перед устройством основания. Для увеличения производительности грейдера рекомендуется применять левосторонний удлинитель и работать на гибкой сцепке, что позволяет трактору поворачиваться в конце участка на 180° без отцепки от грейдера. При возведении насыпи высотой до 0,6 м, когда дорожную одежду укладывают вслед за устройством насыпи, корыто устраивают одновременно с возведением насыпи. Грунт вырезают из боковых канав и разравнивают его на обочинах до требуемого уклона и толщины, образуя стенки корыта (рис. 5.9-а). После этого производят разбивку корыта и ведут зарезание грунта по расставленным колышкам на глубину корыта. Вырезанный грунт перемещают в сторону оси полотна дороги с одновременным его разравниванием и планировкой по дну корыта до придания требуемого по проекту профиля (рис. 5.9-б).

При возведении земляного полотна высотой более 0,6 м (до 0,8 м) корыто устраивают обычно по схеме, представленной на рис. 5.9-в. Первый (нижний) слой укладывают наращиванием грунта от края насыпи к ее оси вразбежку и после разравнивания уплотняют его. Второй слой укладывают вполуприжим, перемещая грунт от оси дороги до середины обочины, а затем до края обочины вприжим. После разравнивания второго слоя и его уплотнения устраивают корыто. При устройстве корыта по второму способу в готовом земляном полотне и в выемках профиль корыта с уплотнением стенок создают путем вырезки грунта из земляного полотна и перемещения его на обочины (рис. 5.10.). Работу выполняют продольными проходами грейдера, а зарезание начинают от оси корыта в обе стороны дороги. При первом зарезании отвал заглубляют по оси дороги на 10 – 20 см ниже отметки корыта.

Рис 5.9. Схема устройства корыта с присыпными обочинами:

а – возведение насыпи; б – устройство корыта в насыпях высотой до 0,6 м; в – устройство корыта в насыпях высотой до 0,8 м; 1 – 9 – последовательность укладки грунта

При втором проходе вырезанный грунт перемещают на обочину и укладывают его в виде валика. При третьем проходе зарезание производят на глубину не более 2 – 4 см от отметки дна корыта. Следующим четвертым проходом на обочине разравнивают два валика грунта, уложенные при втором проходе. Перед пятым проходом меняют угол наклона ножа грейдера до 0° или в пределах 3 – 6° и зарезают грунт корыта в месте примыкания его к обочине. В этом случае зарезание выполняют сбрасывающим концом ножа, при этом валик грунта укладывают на обочину вприжим, уплотняя его в месте перехода в корыто. При шестом проходе угол наклона увеличивают и повторяют операцию. Следующими проходами грейдера корыто зачищают, зарезая грунт от обочины к оси дороги, и разравнивают грунт в средней части корыта.

Прицепные грейдеры находят применение при улучшении грунтовых дорог и гравийных покрытий различными добавками.

Рис. 5.10. Схема устройства корыта с полуприсыпными обочинами

1, 3, 5, 6 и 7 – зарезание; 2 и 4 – перемещение; 8 – разраваивание дна корыта

Рис. 5.11. Схема проходов прицепного грейдера при перемешивании материалов при строительстве дорог местного значения

1 – разрыхленный грунт дорожного полотна; 2 – слой добавок; 1 – 5 – последовательность перемешивания материалов

Рабочие операции, выполняемые грейдером в этом случае, аналогичны операциям при возведении и профилировании земляного полотна. Для улучшения грунтовой дороги добавками, земляное полотно предварительно рыхлят кирковщиками или другими машинами и механизмами, после чего измельчают комья грунта дорожными фрезами. Затем на измельченную поверхность завозят улучшающие добавки и размещают их сплошными валами. Добавки грейдером равномерно распределяют по ширине полотна. В зависимости от количества добавок и поперечного профиля покрытия применяют различные схемы размещения, перемещения и разравнивания материалов. При серповидном поперечном профиле (рис. 5.11-а) первым проходом производят зарезание ножом по краю полотна с перемещением материалов по ножу в сторону бровки. Разрыхленный грунт полотна и захваченные ножом добавки, передвигаясь по ножу, перемещаются и отбрасываются на бровку. Вторым проходом производят зарезание ножом по оси полотна, а также перемешивание и передвижение смеси в сторону бровки. После этого материалы перемещают от бровки к оси полотна дороги. Проходы грейдера с перемещением валиков в сторону к бровке и обратно совершают до тех пор, пока не получится смесь требуемого качества. Затем эту смесь разравнивают и профилируют. Таким же способом смешивают каменные материалы, имеющие различные размеры. Эти материалы завозят и складывают в виде валиков на обочинах. На одной обочине складывают крупный, а на другой – мелкий каменный материал. Вначале разравнивают крупный щебень, затем по всей ширине проезжей части поверх этого слоя разравнивают более мелкий щебень и перемешивают их. В таком же порядке выполняют работы по смешению каменных материалов с органическими вяжущими. Иногда перемешивание выполняют без предварительного распределения каменных материалов по проезжей части (рис. 5.11-б}. В этом случае каменный материал укладывают грейдером по оси земляного полотна в виде валика и после распределения вяжущих материалов по валику начинают перемешивание. Для перемешивания материалов рекомендуется применять навесное оборудование – смеситель в виде треугольной рамы, устанавливаемый вместо снимаемых тяговой рамы и поворотного круга. Применение такого смесителя в 2 – 3 раза увеличивает производительность грейдера.

Установка и наладка рабочих органов прицепных грейдеров. В зависимости от конкретных условий, в которых выполняются грейдерные работы (виды и состояние разрабатываемых грунтов, режимы резания и др.), устанавливают или меняют рабочий орган грейдера. От правильной установки рабочего органа этой машины зависят ее производительность и качество выполняемых работ. Производственный процесс работы прицепного грейдера состоит из ряда последовательных операций: зарезания, перемещения и укладки (разравнивания) грунта. Положение отвала грейдера при этом определяется величиной его перемещения в вертикальной плоскости, а также углами: захвата a, резания g и наклона j, измеряемыми в градусах. Отвал грейдера может быть перемещен в вертикальной плоскости (рис. 5.12-а), что обеспечивает возможность менять глубину зарезания h, т. е. толщину срезаемой стружки.

Отвал может быть поднят над уровнем планируемого грунта (рис. 5.12-б), что позволяет регулировать толщину слоя Н планируемой поверхности. Угол захвата a (рис. 5.12-в), образуемый пересечением линии продольной оси грейдера с направлением отвала, определяет ширину обрабатываемого ножом полотна дороги, соответственно объем и скорость перемещения грунта.

Рис. 5.12. Схема установки и регулировки положения отвала прицепного грейдера:

а – глубины резания грунта; б – подъема отвала; в – угла захвата отвала в плане;

г – угла наклона отвала; д – угла резания

Угол захвата изменяют при помощи механизма поворота отвала. Угол наклона (рис. 5.12-г) или угол зарезания, образуемый линией горизонта и режущей кромкой ножа, характеризует поперечный наклон ножа. Угол наклона ножа изменяют при помощи подъема и опускания ножа. Угол резания у (рис 5.12-д)) образуется касательной, проведенной через режущую кромку ножа, и плоскостью его резания. Угол резания изменяют перестановкой гребенок, имеющихся на кронштейнах поворотного круга и отвала. В зависимости от конструктивных особенностей грейдеров возможны различные положения отвала (табл. 5.1). В тех случаях, когда требуется как можно больше срезать грунта и отваливать его в сторону, угол a (положение отвала в плане) следует выбирать возможно меньшим, а когда требуется больше перемещать грунт в сторону, этот угол принимается с возможно большими значениями. Увеличение угла наклона j отвала приводит к уменьшению скорости движения грунта по отвалу, к тому же вызывает некоторую неустойчивость грейдера. Поэтому этот угол не должен превышать 10 – 12°. Увеличение угла резания g увеличивает сопротивление резанию, соответственно увеличивает и тяговое сопротивление машины, снижает скорость ее движения. При небольших углах резания грунт даже плотный разрыхляется и свободно скользит по отвалу. При больших значениях этого угла грунт при резании и перемещении уплотняется и стремится уходить под отвал, поднимая его вверх.

Таблица 5.1

В табл. 3.2 приведены наиболее целесообразные углы установки отвала.

Таблица 5.2 Целесообразные углы установки отвала

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6

Производство работ одноковшовыми экскаваторами

Экскаваторы одноковшовые относятся к группе машин цикличного действия. В зависимости от производственных условий в качестве сменного оборудования экскаваторов применяют прямые и обратные лопаты, драглайны, грейферы и струги. Одноковшовые экскаваторы могут быть также оборудованы: стрелой с крюком и использоваться в качестве подъемного крана, трамбовкой для уплотнения грунта, дизель-молотом с клин-молотом для рыхления мёрзлого грунта, захватом-корчевателем для корчевки пней, дизель-молотом (сваебойной установкой) для забивка свай.

Одноковшовые экскаваторы благодаря своим мощным рыхлящим способностям и высокой производительности при разработке грунтов различных категорий по лучили наибольшее распространение в производстве земляных работ. Рабочее место экскаватора называется забоем. По мере разработки грунта в забое экскаватор перемещается, оставляя разработанные участки, называемые проходками. Рабочий цикл экскавации включает следующие операции: наполнение ковша грунтом, поворот к месту выгрузки грунта, разгрузку ковша и поворот к забою. Разработку грунта одноковшовыми экскаваторами в котлованах и траншеях следует производить с недобором грунта, не превышающим величин, приведенных в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Разработку недоборов грунта, как правило, необходимо производить механизированным способом: бульдозерами, автогрейдерами, экскаваторами со специальными зачистными ковшами, экскаваторами-планировщикам

Грунт в забоях разрабатывается по кольцевому, челночно-кольцевому способу и при работе экскаватора с поворотом. При всех этих способах допускается вести разработку на рабочей площадке с уклоном 2 – 4° в сторону разгрузки грунта, что облегчает работу машиниста экскаватора.

Экскаваторами с прямой лопатой разрабатывают грунт, расположенный выше уровня стоянки экскаватора. Их используют в основном при разработках разрезных и пионерных траншей, выемок при дорожном и гидротехническом строительстве, магистральных каналов, траншей для коллекторов и фундаментов зданий, а также котлованов.

Как правило, прямыми лопатами разрабатывают грунт с погрузкой на транспортные средства и реже, в связи со своими конструктивными особенностями, на работах с отсыпкой грунта в отвал. Экскаваторы с прямой лопатой могут разрабатывать грунт и ниже уровня стоянки, но на незначительную глубину, что используется только для устройства съездов в котлован. Экскаваторы с прямой лопатой разрабатывают грунт в выемке способами лобового (продольного) и бокового (поперечного) забоев (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Лобовые забои, разрабатываемые экскаватором – прямая лопата:

а – узкого забоя; б – нормального; в – уширенного (с перемещением экскаватора по зигзагу)

Лобовые забои в зависимости от ширины проходки разделяются на узкие (ширина проходки 0,8 – 1,5 размера наибольшего радиуса резания R), нормальные (ширина 1,5 – 1,8R) и широкие (ширина более 2R).

Разработка выемок способом лобового забоя очень затрудняет работу транспортных средств. Кроме того, средний угол поворота платформы экскаватора для погрузки грунта в транспортные средства может достигать 180° (в узких забоях), что увеличивает время рабочего цикла и снижает производительность экскаватора. В связи с этим способ лобового забоя используют только при разработке узких выемок и пионерных траншей (первых проходок).

В мягких грунтах забой разрабатывают прямой лопатой так, чтобы каждое последующее резание несколько перекрывало предыдущее (рис. 6.2-а). Величина перекрывания а возрастает с увеличением толщины стружки, высоты забоя и коэффициента разрыхления грунта. В твердых грунтах забой целесообразно разрабатывать шахматном порядке (рис. 6.2-б). Второе резание 2 производят на расстоянии а от места первого резания 1 размером, менее ширины ковша, а третьим резанием 3 забирают целик. Благодаря этому резание лобовой частью ковша выполняют с большей скоростью, чем достигается хорошее наполнение ковша.

При разработке грунта прямой лопатой с погрузкой на транспорт размеры проходок рекомендуется принимать по таблице 6.2.

Наименьшая высота забоя «М», обеспечивающая наполнение ковша экскаватора грунтом с «шапкой» приведена в табл. 6.3.

Наибольшая высота забоев при разработке грунта прямой лопатой должна быть равна максимальной высоте резания экскаватора, указанной в табл. 6.4.

Таблица 6.2

Таблица 6.3

Таблица 6.4

Экскаватор с рабочим оборудованием драглайн применяют для разработки карьеров, выемок в транспортном и гидротехническом строительствах, осушительных и оросительных каналов с шириной по дну более 1,5 м, траншей под газовые магистрали, водопроводных, канализационных и тепловых сетей, при возведении дамб и насыпей из одно- и двусторонних резервов, на вскрышных и планировочных работах, а также для извлечения грунта из-под воды.

Рис. 6.2. Разработка забоев:

а – в мягком грунте; А – величина перекрытия; В – ширина ковша;

б – шахматная разработка забоя в твердом грунте; С – ширина резания;

Д – ширина ковша; 1 – 3 – последовательность резания

Экскаватором-драглайном разрабатывают грунты мягких и средних пород, расположенных ниже уровня стоянки экскаватора, или когда работа экскаваторов с подошвы забоя затруднена.

Земляные работы с помощью драглайнов могут производиться с выгрузкой грунта в отвал или непосредственно в насыпь, а также в транспортные средства.

Преимуществом драглайна являются большой радиус действия и глубина копания.

Земляные работы с помощью драглайнов производятся лобовыми (продольными) или боковыми (поперечными) проходками (рис. 6.3).

Автотранспорт в зависимости от условий работы может перемещаться по верху разработки или по подошве забоя. При работе с укладкой грунта непосредственно в земляное сооружение или отвалы угол поворота стрелы принимают: при сооружении выемок – в пределах 90 – 120°, при возведении насыпных сооружений – не более 90°.

При погрузке на транспортные средства, подаваемые к экскаватору в одном с ним уровне, угол поворота стрелы экскаватора принимается в пределах 70 – 180°.

Рис. 6.3. Способы разработки выемки экскаватором-драглайном:

а – лобовой (продольный) забой; б – боковой (поперечный) забой

В случаях, когда состояние грунта и размеры подошвы забоя позволяют подавать автомобили-самосвалы по дну выемки (ниже уровня стоянки экскаватора), применяют поперечно-челночный или продольно-челночный способ погрузки грунта (рис. 6.4).

Поперечно-челночный способ заключается в том, что набор грунта производится поочередно с каждой стороны автосамосвала, подаваемого по дну выемки. При этом ковш разгружают без остановки поворота стрелы в момент его нахождения над кузовом автомашины.

При продольно-челночном способе грунт набирают перед задней стенкой кузова автосамосвала и, подняв ковш, разгружают его над кузовом. При продольно-челночном способе поворотные движения экскаватора фактически отсутствуют, а при поперечно-челночном – не превышают 15°.

В результате применения челночных способов погрузки грунта значительно сокращается рабочий цикл экскаватора и повышается его производительность. Сокращение цикла происходит не только за счет уменьшения угла поворота стрелы, а также за счет сокращения времени на подъем ковша под разгрузку, так как высота подъема ковша определяется не высотой забоя, а погрузочной высотой самосвала.

Экскаваторы, оборудованные обратной лопатой, предназначены для разработки грунтов ниже уровня стоянки экскаватора и используются при разработке траншей с откосами и вертикальными стенками для различных коммуникаций, котлованов под отдельно стоящие фундаменты в грунтах I – IV группы, предварительно разрыхленных скальных и мерзлых грунтов. Разработку грунта ведут лобовыми или боковыми проходками. Лобовой вид забоя применяется преимущественно при разработке траншей осевой проходкой, а боковой – используется при разработке небольших котлованов (рис. 6.5).

Рис. 6.4. Способы разработки забоя экскаватором-драглайном:

а – поперечно-челночный; б, в – продольно-челночный;

1 – автосамосвал; 2 – опускание ковша и набор грунта;

3 – окончание набора и подъем ковша; 4 – разгрузка ковша

Рис. 6.5. Способы разработки забоя экскаватором с обратной лопатой:

а – лобовой (продольный) забой; б – боковой (поперечный) забой; 1 – автосамосвалы

Разработку осуществляют в отвал или с погрузкой транспортные средства.

Экскаваторы с обратной лопатой при перемещении грунта в транспортные средства имеют преимущество по отношению к экскаваторам с прямой лопатой, так как не требуется спуск автомашин в котлованы; их маневренность увеличивается.

Обратными лопатами представляется возможным рыть траншеи с вертикальными стенками.

Экскаватор, оборудованный грейфером, применяют для разработки котлованов отдельно стоящих сооружений сложного профиля, котлованов под опускные колодцы, фундаменты силосных башен, опор линий электропередачи, а также для разработки глубоких узких траншей под защитой глинистых суспензий для устройства противофильтрационных завес и других сооружений по методу «стена в грунте», обратной засыпки грунтом траншей, пазух котлованов после укладки трубопроводов и устройства фундаментов, погрузки сыпучих грунтов и материалов. Грейфер применяется при разработке мягких и сыпучих грунтов в отвал или на транспортные средства. Работает независимо от уровня грунтовых вод. Допускается разработка грунтов под водой.

Грейферное оборудование бывает как с гибкой подвеской ковша, так и с жесткой. В целях лучшего наполнения грейферного ковша (при гибкой подвеске) вес его выбирается соответственно группе разрабатываемого грунта (табл. 6.5).

При разработке грейферным ковшом с жесткой веской улучшается наполнение ковша и увеличиваете точность посадки ковша на грунт и выгрузки.

Таблица 6.5

Экскаваторы-планировщики – это одноковшовые гидравлические экскаваторы с телескопическим рабочим оборудованием. Они в последнее время получили широкое распространение вследствие своей большой универсальности.

Телескопическое рабочее оборудование экскаваторов-планировщиков имеет не менее четырех движений: наклон стрелы в вертикальной плоскости, выдвижение стрелы, поворот ковша или всей стрелы относительно ее продольной оси и поворот ковша в вертикальной плоскости.

Возможность движения рабочего органа по прямым, горизонтальным и наклонным траекториям позволяет использовать экскаватор-планировщик на работах по планировке дна котлована, траншей под фундаменты, для планировки откосов насыпей, выемок горизонтальных поверхностей, обратной засыпке пазух фундаментов в труднодоступных местах и траншей с разравниванием, зачистке недоборов грунта в котлованах и траншеях, разработке траншей, небольших котлованов и выемок в стесненных условиях и других земляных работах.

Экскаваторы-планировщики могут быть также использованы на погрузочно-разгрузочных работах, при рыхлении дорожных покрытий или плотных грунтов путем применения соответствующего сменного оборудования.

Схемы производства работ экскаваторами-планировщиками представлены на рис. 6.6.

Рис. 6.6. Схемы работ, выполняемых экскаваторами-планировщиками

а – разработка траншей в стесненных местах; б – планировка откосов выемок насыпей с верхней стоянки: I – положение оси экскаватора, перемещающегося в допустимо возможном приближении к откосу; II – положение оси экскаватора, перемещающегося в возможном удалении от откоса; в — планировка откосов выемок и насыпей с нижней стоянки: I — положение оси экскаватора, перемещающегося в возможном удалении от откоса; II — то же, перемещающегося в допустимо возможном приближении к откосу; 1, 2 — зоны планирования.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Анферов В.А. Современные зарубежные экскаваторы: Учебное пособие / Пермский гос. техн. ун-т., 1999. - 59с.,

2. Бакшеев В.Н. Гидромеханизация в дорожном строительстве: Учеб. пособие / В.Н. Бакшеев. - Тюмень: Вектор Бук, 2000. - 216с., ил.

3. Баловнев В.И. Моделирование процессов взаимодействия со средой рабочих органов дорожно-строительных машин: Учеб. пособие - М.: Машиностроение, 1994. - 432с., ил.

4. Волков Д.П. Строительные машины: Учебник для вузов / Д.П.Волков, В.Я.Крикун. - М.: АСВ, 2002. - 376с., ил.

5. Гидропневмоавтоматика и гидропривод мобильных машин. Средства гидропневмоавтоматики: Учеб. пособие для студентов спец. "Гидропневмосистемы транспотных и технологических машин" вузов / А.Ф. Андреев, П.П. Артемьев, П.Р. Бартош и др.; Под общ.ред.: Н.В. Богдана, Н.Ф. Метлюка. - Минск: ВУЗ-ЮНИТИ БГПА, 2000. - 224с., ил.

6. Гоберман Л.А. Строительные и дорожные машины: Атлас конструкций - М.: Машиностроение, 1985. - 95с.,

7. Дорожно-строительные машины: Учебник для вузов / А.В. Вавилов, И.И. Леонович, А.Н. Максименко и др - Минск: Технопринт, 2000. - 515с., ил

8. Максименко А.Н. Эксплуатация строительных и дорожных машин: Учеб. пособие для студ. вузов - Mинск: Вышэйшая школа, 1994. - 221с., ил.

9. Мартынов В.Д. Строительные машины и монтажное оборудование: Учебник для вузов / В.Д. Мартынов, Н.И. Алешин, Б.П. Морозов. - М.: Машиностроение, 1990. - 351с., ил.