В зависимости от вида работ, для выполнения которых планируется выполнить бульдозером (см. например ), производительность машины выражается по-разному . При разрабатывании грунта производительность считается в объеме, а при планировке земляной поверхности в площади.

На величину производительности оказывают влияние следующие факторы :

• Физические показатели разрабатываемого грунта:
  • гранулометрическое наполнение
  • плотность,
  • пористость,
  • предел пластичности,
  • набухаемость;
• Механические показатели: прочность, сжимаемость, просадочность, модуль упругости, характер структурных связей грунта;
• Путь перемещения земли;
• Рельеф строительной площадки;
• Геометрические составляющие и тип отвала (посмотрите характеристики ).

От характеристик грунта зависит и то, сколько его поместится в кузов самосвала. Об этом читайте

Формула для вычисления при переработке одного объема грунта за единицу времени (м3/час)

Расчет при разработке грунта

При работах по разработке грунта и его транспортировке на расстояние бульдозер выполняет повторяющийся цикл действий . В этом случае производительность машины выражается формулой :

П=(q*n*Kn*Ki*Kb)/Kp ,

в которой составляющими являются:

• Р – производительность, м3/час;
• q– объем грунта, который перемещается лопатой и определяется числовыми размерами отвала и факторов, влияющих на перемещение;
• n – число повторяющихся кругов в единицу времени в соотношении с расстоянием транспортирования;
• Кn – коэффициент, учитывающий потери объемов в боковые валики, зависит от расстояния перемещения и типа грунта;
• Кi– коэффициент, характеризующий величину уклона пути движения машины;
• Кв – коэффициент, показывающийстепень изначального разрыхления почвы;
• Кр –коэффициент, определяющий рациональное использование трудового времени.
• Количество циклов работы трактора за единицу времени (час):
• n= 3600/tц

Продолжительность цикла :

• tц=tн+tг.х.+tхх+2*tп+m*tп.п.+tо=lн/kv*vн+lг.х./ kv*vг.х.+(lн+lг.х.)/(kv*vх.х.)+2*tп+m*tп.п.+t0
• где t – продолжительности:
• tн – сбора грунта, с;
• tг.х. – груженого прохода, с;
• tх.х. – холостого хода, с;
• tп. – одного поворотного действия (10-20 секунд);
• tп.п. – одного перевода передачи скорости (5-6 секунд);
• t0 – опускания лопаты в начальное положение (2 секунды).
• m – количество изменений скоростей бульдозера за время одного хода;
• lн – путь снимания грунта, м;
• lг.х. –длина расстояния движения к месту скопления, м;
• vн, vг.х, vx.x– скорости передвижения трактора при резании, движении грунта и возвратного хода, м/с;
• kv – коэффициент, учитывающий уровень уменьшения скорости трактора по сравнению с расчетной: 0,7-0,75 при перемещении груза, 0,85-0,90 при возвратном холостом ходе;

Коэффициент утраченных объемов грунта в валунах зависит только от величины дальности перемещения грунта и выражается следующей зависимостью:

Kn=1-Ki*lг.х.

• К1 –коэффициент, полученный лабораторным методом, величина которого изменяется в пределах 0,008…0,04, в зависимости от сухого или связного состояния грунта;
• Lг.х. – длина, на которую перемещается грунт, м.

При необходимости перемещения грунта на расстояние свыше 30 м, использование бульдозеров считается нерациональным из-за больших потерь грунта во время движения. Перевозить грузы в таком случае можно самосвалами, например на любом из модельного ряда

Объем грунта, который способен переместить бульдозер на определенное расстояние, зависит от величины уклона места производства работ. Так на спусках с холма объем перемещенного грунта будет значительно больше, а значит и производительность машины увеличивается.

Выбрать можно либо электрический снегоуборник, либо бензиновый. Чтобы внести ясность, ознакомьтесь со статье о .

Если же у вас есть бензопила, и вы не хотите тратить деньги на снегоуборщик, то можно сделать его своими руками. Узнайте, как именно в .

Пример расчета эксплуатационной производительности бульдозера и мощности

Исходные данные :

1. Марка бульдозера – ДЗ -28 ;
2. Тип почвы – суглинок;
3. Расстояние срезания грунта – 10 м;
4. Расстояние перемещения – 20 м.

Шаг 1. Определяем длительность одного цикла :

Для удобства заменим буквенные значения показателей на цифровые.

Т=t1+t2+t3+t4

• t1 –продолжительность набора грунта, с;
• t1=l1/v1=3,6*10/3,2=11,25 с.
• l1 – расстояние резания грунта, l1=10 м (по условию);
• v1 –скорость передвижения трактора на пониженной передаче, v1=3,2 км/ч.
• t2 – продолжительность груженого хода бульдозера, с;
• t2=l2/v2=3,6*20/3,8=18,9 с.
• 3,6 –коэффициент перевода единиц измерения скоростей (км/ч в м/с);
• l2 – расстояние перемещения грунта, l2=20 м (по условию);
• v2 –скорость передвижения бульдозера с учетом понижающего коэффициента для груженого трактора, v2=3,8 км/ч.
• t3 – продолжительность холостого хода бульдозера, с;
• t3=(l1+l2)/v3=3,6*(10+20)/5,2=20,8 с.
• v3 –скорость передвижения бульдозера при обратном ходе с учетом понижающего коэффициента пустого трактора, v3=5,2 км/ч.
• t4 – продолжительность времени, дополнительно затраченного на поднимание и опускание отвала, переключение скоростей движения и разворота бульдозера в обратную сторону.

Для данного типа бульдозера и, исходя из условия задания t4=25 с.

Продолжительность одного цикла составляет:

Т=t1+t2+t3+t4=11,25+18,9+20,8+25=76 с .

Шаг 2. Определяем машинную производительность бульдозера :

Производительность тягача вычисляется по формуле:

Пт=q пр*n*kн:kр,

• qпр- объём перемещаемого грунта, м3;
• qпр=L*H2:2*а=3,93*0,816^2/2*0,7=1,92 м3
• L – длина лопаты бульдозера, L = 3,93 м,
  H – длина отвала лопаты, H=0,816 м,
  а = 0,7 – коэффициент, определяющий соотношение высоты и длины,
  n – число циклов за единицу времени работы (1 час):
• п = 3600/Т=3600: 76=47,4
• kн=1,1 – коэффициент, зависящий от объема наполнения призмы отвала грунтом,
  kр=1,3 – коэффициент, показывающий степень разрыхления грунта,

Пт=qпр*п *kн/kр=1,9*47,4*1,1: 1,3=76,2 м3/ч

Эксплуатационная производительность трактора определяется как соотношение:

П= Пт*kв= 76,2* 0,8=60,96 м3/ч Производительность бульдозера

Исходя из представленных формул, очевидно, что производительность бульдозера повышается, если в начальный момент работы отвал заглублен на максимально возможную глубину, а по мере того, как будет накапливаться грунт, глубина уменьшается.

Перед началом работы плотный грунт разрыхляется специальными зубьями , расположенными на задней части бульдозера. Это позволяет увеличить производительность до 30 процентов.

Распиловка грунта выполняется на пониженной передаче под уклон.
Для уменьшения потерь грунта при транспортировке, перемещать его следует на пониженной скорости.
Для сокращения потерь объема перемещаемого грунта, двигают его по одному и тому же следу.

При перемещении грунта на большие расстояния, весь объем делится на порции .
Выбор эффективного способа разгрузки грунта с отвала: в кучу, слоями или сталкиванием в котлован.

Обратный ход бульдозера к месту набора грунта осуществляется на максимально возможной при данных условиях работы скорости.

Производительность является важнейшей технической характеристикой и определяющим показателем эффективности работы такой строительной машины, как бульдозер (см. ). Величина производительности для машин с цикличным принципом работы зависит прежде всего от длительности цикла.

Ознакомьтесь с самых больших и мощных бульдозеров.

Техническая производительность бульдозера при резании и перемещении грунта, м 3 /ч, определяется по формуле

П Т = 3600 V пр К У К С / Т Ц, (2.21)

Где V ПР – геометрический объем призмы волочения грунта (в плотном теле), м 3 ;

V ПР = 0,5 L H 2 / ctg φ o K p , (2.22)

Где L, H – соответственно длина и высота отвала; φ о – угол естественного откоса при перемещении материала (среднее значение φ о = 30°; ctg φ o = 1,73); К Р – коэффициент разрыхления грунта (для грунта 1-й группы равен 1,1; 2-й группы – 1,2; 3-й группы – 1,3); К У – коэффициент, учитывающий влияние уклона местности (табл. 2.22); К С – коэффициент сохранения грунта при его транспортировке:

К С = 1 – 0,005 S в, (2.23)

где S в – дальность перемещения (возки) грунта, м; Т Ц – продолжительность цикла, с:

Т Ц = S p / v p + S B / v B + S 0 / v o + Σ t, (2.24)

где S P , S B , S O – длина соответственно пути резания, возки грунта и обратного хода, м; S O = S P + S B ; v P , v B , v O – скорость трактора при резании, перемещении грунта и обратном ходе, м/с, (табл. 2.23); Σt – время на переключение передачи, опускание отвала, остановки в начале и конце рабочего хода и др. вспомогательные операции (в среднем Σ t = 15…20 с).

Длина пути резания грунта

S p = V пр / L h c (2.25)

где V ПР – объем призмы волочения грунта, м 3 ; L – длина отвала бульдозера, м; h С – толщина срезаемого слоя грунта, м, (табл. 2.23).

Таблица 2.22

Влияние уклона местности на производительность бульдозера

Таблица 2.23

Основные технологические параметры работы бульдозера

Группа грунта	Тяговый бульдозера	Толщина грунта, см	Скорость, м/с, при
			резании грунта	груженом ходе	обратном ходе
I	1,4…4	18,5	0,7	1,1	2,0
	6…15	25	0,75	1,2	2,5
	25…35	35	0,76	1,0	2,1
II	1,4…4	17,5	0,65	1,0	2,0
	6…15	22	0,7	1,1	2,5
	25…35	31	0,74	0,9	2,1
III	1,4…4	12,5	0,5	0,7	2,0
	6…15	18	0,65	1,0	2,5
	25…35	27	0,72	0,8	2,1

Среднечасовая эксплуатационная производительность бульдозераравна:

П Э = П Т К В, (2.26)

где К В – коэффициент использования машины по времени в течение смены: К В = 0,8 – при мощности бульдозера до 200 кВт; К В = 0,75 – при мощности свыше 200 кВт.

2.5.2. Бульдозеры-рыхлители

В целях совмещения в бульдозере землеройно-транспортной и рыхлительной машины, что расширяет область ее применения в различных грунтовых и погодно-климатических условиях, на задний мост базового гусеничного трактора навешивают рыхлительное оборудование (рис. 2.10).

Рыхлительное оборудование состоит из навесного устройства в виде рамы 1, системы тяг 2, рабочей балки 4, обеспечивающих ориентированную подвижность и фиксированные положения рабочих органов – зуба с наконечником 7 (или нескольких зубьев) в пространстве с использованием гидроцилиндров 3. Навесное оборудование монтируют на базовом тракторе посредством опорных элементов: рам, балок, кронштейнов, жестко закрепленных на корпусе заднего моста.

Рис. 2.10. Бульдозер-рыхлитель

1 – рама; 2 – тяга; 3 – гидроцилиндры; 4 – балки; 5 – буфер;

6 – флюгерное устройство; 7 – зуб с наконечником

Конструктивные и классификационные отличия современных рыхлителей обусловлены тяговым классом и ходовым устройством базового трактора, назначением рыхлителя, видом его навесного устройства, способом установки, числом зубьев и их креплением (табл. 2.24).

Таблица 2.24

Классификация рыхлителей

Главным классификационным параметром рыхлителя, определяющим типоразмер, является тяговый класс базового трактора. Техническая характеристика бульдозеров-рыхлителей приведена в табл. 2.25.

Таблица 2.25

Техническая характеристика бульдозеров-рыхлителей

Индекс	Базовый трактор			Масса, т
	марка	класс	мощность,	оборудование		машины общая
				бульдозер	рыхлитель
Б10М.0100	Т-10М	10	132	2,51	1,72	18,24
ЧЕТРА-11	Т-11.01	11	123	2,4	1,0	20,0
Т-15.01	Т-15.01	15	176	3,11	3,575	28,0
Т-20.01	Т-20.01	20	206	4,3	3,575	36
ТМ-25.01	ТМ-25.01	25	279	6,95	4,6	50,98
ДЭТ-320	ДЭТ-250М2	25	258	5,2	4,28	45,0
ДЭТ-250М 2Б1Р1	ДЭТ-250М2	25	237	6,2	3,95	41,34
Т-35.01	Т-35.01	35	353	8,95	6,12	61,55
Т-50.01	Т-50.01	50	550	12,0	12,5	95,5
Т-75.01	Т-800	75	603	16,295	11,2	106

Число зубьев рыхлителей принимают один, три или пять в зависимости от назначения и типоразмера машины. На тракторах мощностью до 100 кВт используют три – пять зубьев рыхлителя для вспомогательных работ при разрушении плотных немерзлых грунтов. При разработке мерзлых и разборно-скальных грунтов на тракторах мощностью свыше 100 кВт устанавливают один – три зуба.

Рабочий цикл рыхлителя состоит из следующих операций: опускание зубьев рыхлителя и их заглубление в грунт, рыхление грунта, выглубление зубьев рыхлителя, возвращение машины в исходное положение холостым ходом. Объем разработанного грунта зависит от глубины рыхления, числа зубьев и расстояния между ними.

Техническая производительность бульдозера-рыхлителя , м 3 /ч, при рыхлении грунта определяется по формуле

П Т = 3600 Q / Т Ц, (2.27)

Где Q – объем грунта, разрыхленного за цикл, м 3 ; Т Ц – продолжительность цикла, с:

Q = B h CP s, (2.28)

Где В – средняя ширина полосы рыхления, зависящая от числа, шага и толщины зубьев, угла развала (15…60°) и коэффициента перекрытия (0,75…0,8) резов, м; h ср – средняя глубина рыхления в данных грунтовых условиях, м; s – длина пути рыхления, м.

При челночной схеме работы рыхлителя

Т Ц = s / v p + s / v x + t c + t o , (2.29)

Где v p , v x – скорости движения машины соответственно при рыхлении и холостом ходе, м/с; t c = 5 c – среднее время на переключение передач; t o = 2…5 c – среднее время на опускание рыхлителя.

При круговой схеме работы рыхлителя к времени цикла добавляется продолжительность разворотов машины в конце участка (два разворота) и исключается время холостого хода.

2.5.3. Контрольные вопросы к разделу 2.5

1. Для чего предназначены бульдозеры? Какие виды работ они могут выполнять? Приведите классификацию бульдозеров.

2. Из каких частей и сборочных единиц состоит бульдозер?

3. Назовите типы и охарактеризуйте принципы действия рабочего оборудования бульдозера.

4. Как устроен и как работает бульдозер с неповоротным и поворотным в плане отвалом?

5. Какими сменными рабочими органами оборудуют бульдозеры? Каково их назначение?

6. Какими способами разрабатывают грунт бульдозером? При каких условиях челночная схема работы бульдозера производительней работы с разворотами на концах захватки?

7. Как определяют техническую производительность бульдозера при разработке грунта в выемках и резервах?

8. Какими мерами снижают потери грунта при его перемещении бульдозером? Какие другие приемы используют для повышения производительности бульдозера?

9. Какие задачи решаются благодаря использованию автоматических систем управления работой бульдозера? Какими типовыми системами автоматического управления оснащаются отечественные бульдозеры?

10. Как устроен рыхлитель? Для чего предназначены бульдозеры-рыхлители?

11. Перечислите состав рабочих операций бульдозера-рыхлителя и способы их выполнения.

12. Как определяют техническую производительность бульдозера-рыхлителя при послойном рыхлении грунта? Какие технологические схемы используются при работе рыхлителя?

2.6. Автогрейдеры

2.6.1. Общая характеристика автогрейдеров

Автогрейдер – самоходная землеройно-транспортная машина с ножевым рабочим органом для профилировочных и точных планировочных земляных работ (рис. 2.11). Рабочим органом автогрейдера является грейдерный отвал с ножами, укрепленный на поворотном круге под тяговой рамой в средней части машины между передними и задними колесами. При движении автогрейдера ножи срезают грунт, и отвал, установленный под углом к продольной оси машины, сдвигает его в сторону.

Рис.2.11. Автогрейдер с кирковщиком

1 – кирковщик; 2 – гидроцилиндр кирковщика; 3 – отвал; 4 – рама;

5 – гидроцилиндр отвала; 6 – колеса; 7 – кабина; 8 – карданный вал;

Подвеска отвала в большинстве случаев допускает его вращение вокруг трех ортогональных осей и поступательное перемещение вдоль собственной продольной оси. Таким образом, отвал может поворачиваться в горизонтальной плоскости на 360° в любом направлении, становиться вертикально справа и слева от машины, выдвигаться вправо и влево более чем на треть своей длины и поворачиваться вокруг своей режущей кромки. При необходимости отвал дооборудуют специальными приставками, например для одновременной планировки подошвы и откоса насыпи, верха и откоса выемки и т.д.

Грейдерный отвал – основной, но не единственный рабочий орган машины. Как правило, автогрейдер оборудуется ещё одним постоянным рабочим органом: бульдозерным отвалом, устанавливаемым перед машиной; кирковщиком, размещаемым перед передними колесами (рис. 2.11), сразу за ними или за грейдерным отвалом; рыхлителем, располагаемым в задней части машины. Дополнительный рабочий орган предназначен для выполнения вспомогательных рабочих операций и обеспечивает бесперебойное использование основного рабочего органа.

Автогрейдеры имеют общую компоновочную схему, при которой двигатель и кабина расположены в задней части машины, а отвал с механизмом выноса – в средине колесной базы. По конструктивному исполнению ходовых устройств они бывают двухосными (рис. 2.11) и трехосными (рис. 2.12). Особенности конструкции ходового устройства отражаются колесной формулой , которая записывается как АхБхВ, где А, Б и В – число осей, соответственно управляемых, ведущих и общее. Например, трехосная машина с двумя ведущими (задними) осями и передней осью с управляемыми колесами имеет формулу 1х2х3. Автогрейдеры этой формулы получили наибольшее распространение в строительстве.

Автогрейдеры классифицируют по следующим основным признакам: по классу, мощности двигателя, конструкции рабочего органа, колесной формуле, типу трансмиссии (табл. 2.26).

Таблица 2.26

Схема классификации автогрейдеров

Для обозначения автогрейдеров, как и других землеройно-транспортных машин, принят буквенный индекс – ДЗ. Цифровая часть индекса соответствует номеру, который присваивается при регистрации новой машины (например, ДЗ-98). При модернизации машины прибавляют букву в алфавитном порядке (например, ДЗ-98В.1). Порядковая цифра (.1) означает модификацию машины). После 1991 г. некоторые заводы используют другие системы индексации (табл. 2.27).

Практически все современные автогрейдеры оборудуются системами автоматического управления, основной функцией которых является сохранение заданной ориентации грейдерного отвала в пространстве. В зависимости от модификации машины используются системы «Профиль – 10», «Профиль – 20» и «Профиль – 30». САУ «Профиль –10» предназначена для автоматического обеспечения заданного углового положения отвала автогрейдера с гидравлическим управлением в поперечной плоскости независимо от поперечного профиля земляного полотна и применяется при окончательной отделке (планировке) поверхностей. САУ «Профиль – 20» включает в себя два канала управления: стабилизации углового положения отвала в поперечном направлении и высотного положения отвала относительно жесткой направляющей (копира).

Аппаратура второго поколения (базовый комплект «Профиль – 30» ) включает в себя САУ «Профиль – 20», дополнительно оборудованную подсистемой стабилизации заданного курса движения автогрейдера. Основные элементы САУ «Профиль – 30» показаны на рис. 2.12.

Рис. 2.12. Основные элементы САУ "Профиль-30"

1 – бортовой аккумулятор; 2 – пульт управления; 3 – гидрозолотники;

4 – датчик угла (ДКБ); 5 – датчик курса;

6 – датчик высотного положения отвала (ДЩБ); 7 – копирная проволока

В рассматриваемые САУ включены также подсистемы, обеспечивающие защиту двигателя от перегрузок за счет регулирования частоты вращения коленчатого вала.

2.6.2. Производительность автогрейдера

Способ расчета производительности автогрейдера зависит от вида выполняемой им работы.

При возведении земляного полотна техническая производительность автогрейдера определяется как

П т = 60 L sin ά H 2 / tg φ K p (S 1 /v 1 + S 2 /v 2 + t o + t п), (2.30)

Где L – длина отвала, м; H – высота отвала, м; ά – угол установки отвала (угол захвата) при резании грунта (табл. 2.28); φ – угол внутреннего трения грунта; K p – коэффициент разрыхления грунта: S 1 – длина пути зарезания (резания) грунта, м; S 2 – длина пути холостого хода, м; v 1 , v 2 – соответствующие скорости автогрейдера, м/мин.; t o – время на опускание и подъем отвала (0,06…0,07 мин.); t п – время на переключение передач за один цикл (0,08…0,09 мин.).

Коэффициент использования автогрейдера в течение смены при разработке грунта принимается равным 0,7…0,75.

Таблица 2.27

Техническая характеристика автогрейдеров

При производстве планировочных работ техническая производительность

П т = 1000(L sin – b) v / n, (2.31)

Где L – длина отвала, м; – угол установки отвала в плане (табл. 2.28); b – ширина перекрытия смежных полос планировки (0,3…0,5 м); v – скорость движения при планировке, км/ч, (обычно принимается 1-я скорость); n – необходимое число проходов: при ручном управлении 4-10; при автоматическом управлении 2-4.

Операция	Угол установки отвала, град.
	захвата ()	резания (δ)
Зарезание грунта без предварительного рыхления	40…45	30…35
Зарезание грунта с предварительным рыхлением	30…40	35…45
Перемещение влажного грунта	40…50	30…40
Перемещение сухого грунта	35…45	35…45
Планировка верха земляного полотна	45…60	35…45
Планировка откосов	60…65	40…45

Коэффициент использования автогрейдера в течение смены при планировочных работах принимается равным 0,8.

2.6.3. Контрольные вопросы к разделу 2.6

1. Для чего предназначены автогрейдеры? Какие виды работ они могут выполнять? Укажите область эффективного использования автогрейдеров в железнодорожном строительстве.

2. Приведите общую классификацию автогрейдеров. Какова структура колесной формулы автогрейдера? Какие автогрейдеры (с какой колесной схемой) наиболее распространены в строительстве?

3. Как устроен и как работает автогрейдер? Каким образом обеспечивается планировочная способность автогрейдера?

4. Назовите технологические схемы работы автогрейдера. При каких условиях они реализуются?

5. Какие задачи решаются благодаря использованию систем автоматического управления (САУ) автогрейдером? Какие типы САУ используются на автогрейдерах?

6. Перечислите основные элементы САУ и объясните принципы их работы.

7. Как определяют техническую и эксплуатационную производительность автогрейдера при выполнении им разных видов работ?

2.7. Машины и оборудование для уплотнения грунта

2.7.1. Общая характеристика машин для уплотнения грунта

Машины и оборудование для уплотнения грунтов предназначены для восстановления плотности и прочности грунтов, уложенных в земляные сооружения, придания им необходимой устойчивости, несущей способности и водонепроницаемости.

Грунты уплотняют слоями одинаковой толщины, для чего отсыпанный грунт разравнивают бульдозерами или грейдерами. Толщина разравниваемых слоев зависит от условий производства работ, вида грунта и технической характеристики уплотняющих машин и оборудования.

Послойное уплотнение грунта осуществляется укаткой, трамбованием, вибрированием и комбинированным воздействием. Грунтоуплотняющие машины позволяют использовать все способы уплотнения грунтов.

При укатке уплотнение грунта происходит в результате давления, создаваемого вальцом или колесом на поверхности уплотняемого слоя.

При трамбовании грунт уплотняется падающей массой, обладающей в момент встречи с поверхностью грунта определенной скоростью.

При вибрировании уплотняемому слою грунта сообщаются колебательные движения, которые приводят к относительному смещению частиц и более плотной их укладке.

Комбинированные способы уплотнения грунта – виброукатка и вибротрамбование.

Обобщенная характеристика грунтоуплотняющих машин и оборудования приведена в табл. 2.29.

Таблица 2.29

Схема классификации грунтоуплотняющих машин и оборудования

Машины и оборудование для уплотнения грунтов	Воздействие на грунт	Статическое Динамическое Комбинированное
	Способ уплотнения	Укатка Трамбование Вибрирование Укатка + вибрирование Вибрирование + трамбование
	Способ перемещения рабочего органа	Прицепной Самоходный Полуприцепной Навесной С помощью импульсных реактивных сил
	Вид оборудования	Катки статического действия Виброкатки Трамбовочные машины Вибротрамбовочные машины Виброплиты
	Тип вальца катка	Гладковальцовый Кулачковый Решетчатый Сегментный пневмоколесный

Грунтоуплотняющим машинам присваивается индекс , состоящий из букв ДУ и двух цифр, после которых иногда следует порядковая буква (А, Б, В и т.д.) или порядковая цифра (, 2, 3 и т.д.). Буквы ДУ указывают, что машина относится к группе дорожных машин для уплотнения грунта. Две цифры в индексе – порядковый номер заводской модели. Буквами А, Б, В, Г и т.д. обозначают очередную модернизацию машины. Например, индекс ДУ–16Г расшифровывается так: ДУ – дорожная машина для уплотнения грунта; 16 – заводской номер модели; Г – четвертая модернизация 16-й заводской модели. В последнее время вместо букв для обозначения модернизации используют также цифры, например, ДУ-70-1; ДУ-85-1.

В железнодорожном строительстве наиболее распространены прицепные и полуприцепные пневмоколесные катки, прицепные кулачковые, решетчатые и вибрационные катки, а также грунтоуплотняющие машины ударного и виброударного действия.

Пневмоколесный каток состоит из четырех-пяти пневматических колес и одного или нескольких (по числу колес) балластных ящиков. В последнем случае ось каждого колеса крепится к днищу соответствующего балластного ящика так, что в зависимости от неровностей укатываемой поверхности с грунтом контактирует все колеса катка. В качестве балласта используют чугунные отливки или железобетонные блоки, с помощью которых можно существенно увеличить массу катка. Прицепные пневмоколесные катки работают в сцепе с гусеничными тракторами. Полуприцепные и самоходные пневмоколесные катки, представляют собой самоходные агрегаты, состоящие из одноосных колесных тягачей и соединенных с ними хоботами одноосных катков с колесами на пневматических шинах.

Прицепные кулачковые катки работают в сцепе с гусеничным трактором. Это весьма эффективные машины. Однако их применяют лишь на связных грунтах, так как на несвязном грунте происходит выброс грунта кулачками вверх, вследствие чего уплотняемый слой разрыхляется.

Решетчатые и сегментные катки можно применять для уплотнения комковатых и переувлажненных связных грунтов, а также разрыхленных мерзлых и скальных крупнообломочных грунтов.

Вибрационные катки выпускают с гладкими, кулачковыми или решетчатым вальцом, внутри которого вмонтирован вибратор направленных колебаний. Вибратор приводится в движение от автономного двигателя, установленного на раме катка. Максимальный эффект при использовании виброкатков достигается при уплотнении увлажненных песчаных, супесных, гравийно-песчаных и других несвязных грунтов.

В стесненных условиях грунт можно уплотнять самопередвигающимися виброплитами . Площадь рабочей поверхности такой плиты 0,5…2 м 2 , толщина уплотняемого слоя несвязного грунта до 0,6 м.

К трамбовочным машинам относятся навесные трамбовочные плиты на экскаваторах, трамбовочные машины с падающими плитами и дизель-трамбовками на базе гусеничного трактора. К числу основных преимуществ этих машин относится возможность уплотнять связные и несвязные грунты слоями до 1 м и более. Тем не менее они не нашли широкого применения в транспортном строительстве, так как установки со свободно падающими плитами тихоходны, а машины с дизель-трамбовками эффективны только на предварительно уплотненных грунтах.

Вибро-трамбовочные машины представляют собой навесное оборудование на самоходной машине на базе гусеничного трактора. Рабочее оборудование состоит из двух вибромолотов, получающих привод от гидромотора-редуктора через двухступенчатую клиноременную передачу. Удары вибромолотов передаются на трамбующую плиту, создавая эффект трамбования и вибрирования. Подвеска трамбующей плиты позволяет перемещать ее в поперечном направлении на 0,5…0,7 м от следа базового трактора с целью уплотнения бровочной части насыпи с соблюдением требований техники безопасности.

В табл. 2.30 приведены технические характеристики некоторых моделей отечественных грунтоуплотняющих машин.

Таблица 2.30

Техническая характеристика машин для уплотнения грунтов

Индекс	Масса, т		Скорость, км/ч	Ширина уплотнения, м
	без балласта	с балластом
Прицепные кулачковые и решетчатые катки
ДУ-2 ЗУР-25	9,2	17,6	0-3	4
Прицепные пневмоколесные катки
ДУ-4 ДУ-39Б	5,65	25	0- 5	2,5
Полуприцепные пневмоколесные катки
ДУ-16В ДУ-74	25,4	35,9	0-40	2,6
Самоходные пневмоколесные катки
ДУ-29 ДУ-100	23	30	0-23	2,22
Самоходные вибрационные (комбинированные) катки
ДУ-52 ДУ-99	16	–	0-10,8	2,0
Прицепной вибрационный каток
А-4	3,8	–	по	1,5

Производительность бульдозера на землеройно-транспортных работах определяется количеством разработанного грунта в кубических метрах за единицу времени.

Техническую производительность бульдозера (м 3 /ч) определяют по формуле

где - объем призмы волочения, м 3 ; - коэффициент уклона местности; - коэффициент сохранения грунта при перемещении (= 1-0,005); - время рабочего цикла, с; - дальность перемещения грунта, м.

Значения коэффициента уклона местности приведены в табл. 2.

Для того или иного значения производительности большую роль играет количество грунта, перемещаемого отвалом за один рабочий цикл, которое характеризуется объемом призмы волочения (рис. 5).

Таблица 2

Коэффициенты уклона местности

Уклон или подъем, град.	Мощность двигателя, кВт

Рис. 5.

1 - призма; 2 - отвал; 3 - боковые валики; 4 - стружка

При резании стружки грунт 4 собирается перед отвалом 2 в виде призмы 1, которая выступает на расстояние. В процессе перемещения грунта неизбежны потери в валики 3 через боковые щиты отвала. Чем больше призма волочения, тем выше производительность бульдозера.

Объем призмы волочения, м 3 , ориентировочно определяют из условия, что грунт располагается под углом естественного откоса, град.:

где - ширина отвала, м; - высота отвала, м; - коэффициент разрыхления грунта, равный 1,10-1,35 в зависимости от его плотности и влажности.

Время рабочего цикла, с, бульдозера определяют по формуле

где - длина пути резания грунта и формирования призмы волочения, = (5-7) м; - средние скорости при резании, перемещении грунта и холостом ходе, м/с; - время переключения передачи и разгона (2-5 с); - время опускания отвала (1-2 с).

Меньшее значение времени переключения принимают для гидромеханической трансмиссии, большее - для механической.

Среднюю скорость движения определяют по формуле

где - частота вращения коленчатого вала двигателя, мин -1 ; - радиус ведущего колеса или звездочки, м; - передаточное отношение трансмиссии на соответствующей передаче; - коэффициент снижения скорости движения (для механической трансмиссии = 0,85-0,95, для гидромеханической = 0,7-0,8).

Эксплуатационная производительность машины определяется за час или смену работы и учитывает простои, связанные с необходимостью ежесменного технического обслуживания, возможными поломками и технологическими перерывами в работе, отдыхом машиниста.

Сменную эксплуатационную производительность (м 3 / см.) для всех видов машин определяют по формуле

где - количество часов работы в смену с учетом техобслуживания машины, отдыха машиниста, равное 6,82 ч; - коэффициент использования машины по времени, равный 0,85-0,95.

На практике эксплуатационную производительность определяют часто по объему отрытой траншеи, котлована или возведенного земляного полотна и времени, затраченному на выполнение этой работы.

Объемы грунта определяют геометрическими обмерами с помощью рулетки и рейки или маркшейдерским способом с применением теодолита и рейки.

Тогда эксплуатационную производительность машины (м 3 / ч) в плотном теле грунта находят по формуле

где - объем грунта, м 3 ; - время работы машины.

На планировочных работах производительность бульдозера определяют по площади спланированной поверхности за единицу времени и выражают в квадратных метрах на час.

Анализ приведенных формул и составляющих их элементов позволяет наметить рациональные способы работы с целью повышения производительности машины. Они должны быть направлены на сокращение рабочего цикла и увеличение объема призмы волочения.

Для уменьшения продолжительности рабочего цикла важно повышать скорость выполнения рабочих операций. Скорость рабочего хода принимают в пределах 2,5-3,5 км/ч. Она зависит от точности управления машиной (т. е. квалификации машиниста), так как в процессе формирования призмы волочения и ее перемещения машинисту приходится 15-20 раз за цикл поднимать и опускать рабочий орган, восполняя призму грунтом вместо высыпающегося через торцы отвала в боковые валики. Фактически рабочие скорости бульдозеров за счет буксования гусениц и колес составляют 2,0-2,8 км/ч. Увеличение скорости холостого хода до 5-10 км/ч позволяет существенно уменьшать время цикла. При этом важно, чтобы рабочая поверхность была возможно более ровной. Тогда обратный ход машины принесет минимум неудобств машинисту и уменьшит его утомляемость.

Для увеличения объема призмы волочения и уменьшения потерь грунта в боковые валики используют следующие рациональные способы (рис. 6).

Рис. 6.

Движение бульдозера по одному и тому же следу () позволяет образовать после двух-трех проходов боковые валики достаточной высоты. Благодаря этому уменьшаются боковые утечки грунта и объем призмы волочения сохраняется.

Траншейный способ разработки () сохраняет грунт призмы волочения, так как боковые стенки траншеи удерживают его перед отвалом. Этот способ в основном используют для земляных работ бульдозерами.

Спаренная работа двух-трех бульдозеров () способствует сохранению массы перемещаемого грунта, так как ограничивается вытеснение грунта в боковые валики между машинами. Спаренная работа требует внимания и взаимопонимания машинистов.

При работе бульдозером под уклон (угол) можно увеличить объем призмы волочения или скорость движения (). Этот способ следует чаще использовать в тех случаях, если рабочей поверхности можно придать уклон или во время отрывки котлованов при разработке грунта между ярусами.

Работа бульдозера с образованием промежуточных валов грунта также способствует уменьшению потерь грунта в боковые валики. Каждый промежуточный вал формируется из нескольких призм волочения (), а количество промежуточных валов - на единицу меньше количества дробных дальностей перемещения (т. е.). При этом потери грунта в боковые валики уменьшаются в раз. В табл. 3 приведены некоторые значения коэффициентов уменьшения потерь грунта в боковые валики.

Выбор оптимального угла резания () в зависимости от плотности и влажности грунта имеет большое значение. При работе на влажных грунтах он должен составлять 45-50є стружка грунта поднимается выше отвала, опускаясь в верхней зоне от козырька, и способствует образованию призмы волочения большего объема. Во время работы на насыпных грунтах угол резания должен составлять 60-65є.

Увеличению массы перемещаемого грунта способствует использование уширителей и удлинителей (). Дополнительное оборудование рационально применять и на планировочных работах.

Открылки, установленные на боковинах отвала, повышают объем призмы волочения и, следовательно, производительность машины ().

Таблица 3

Коэффициенты уменьшения потерь грунта в боковые валики

Дополнительное оборудование повышает эффективность машины только при разработке легких грунтов и насыпных штабелированных материалов. В противном случае перегружаются двигатель, трансмиссия и ходовая часть и снижается надежность машины.

Применение сферического отвала позволяет увеличить производительность бульдозера (рис. 7).

Рис. 7. 1 - бульдозер мощностью 275 кВт со сферическим отвалом; 2 - то же, с плоским отвалом; 3 - бульдозер мощностью 80 кВт со сферическим отвалом; 4 - то же, с плоским отвалом

Оснащение отвалов бульдозеров выступающим средним ножом дает положительные результаты. На рис. 8 показано увеличение производительности при различной дальности транспортировки грунта - мореных глин (= 6-25) - и различных конструкциях отвалов. Рациональная ширина выступающей части отвала 0,33-0,16 ширины отвала.

На малосвязных грунтах (сыпучих и переувлажненных) применение бульдозера с выступающим ножом не дает преимуществ по сравнению с обычным.

Бульдозер, оборудованный выступающим ножом, целесообразно применять при разработке связных грунтов II-V категорий, подмороженных грунтов, некоторых горных пород типа мела и известняка, а также на вскрышных карьерных работах.

Рис. 8. 1 - ножи плоские; 2 - ножи с выступающей средней частью

Большой эффект достигается при разрушении старых асфальтобетонных покрытий и особенно при устройстве лотков, траншей под дренажные трубы, сточных и нагорных канав, для устройства корыта при расширении проезжей части автомобильных дорог за счет обочин и под временные колейные пути лесовозных дорог. Применение бульдозеров с выступающим ножом можно рекомендовать для гражданского, промышленного, дорожного, гидромелиоративного строительства, в горнодобывающей промышленности и других отраслях народного хозяйства.

Важным фактором повышения производительности машин является повышение коэффициента использования машины по времени путем снижения потерь времени по организационным причинам (определение фронта работ, перемещение с объекта на объект), уменьшения простоев машин из-за поломок и неисправностей своевременным проведением профилактических мероприятий и технических обслуживаний машин.

Техническую производительность бульдозера на планировочных работах определяют по протяженности полосы планировки, ширине отвала и углу установки в плане (для поворотных от­валов) при числе проходов п > I, м 2 /ч

3600 S(B sinα у - bn)

П =_________________

п(S/υ+to)

где S -длина планируемого участка, м; α у - угол установки отвала в плане, град (для непо­воротного от вал а 90°, для поворотного 63 и 90°); υ - средняя скорость движения бульдозера, м/с; to - время на разворот бульдозера, с |( to = 16... ...45); B - ширина бульдозерного отвала, м; bn =(0,2,..0,3) В.

При резании и перемещении грун­тов в насыпи, разработке, выемок, кот-

лованов, траншей и других работ боль­ших объемов техническую производи­тельность определяют на единицу объема грунта в состоянии естествен ной плотности и влажности

П = 3600 V6 Кк Ку Кс / Тц..б.

где V=0,5ВН²сtgφо/К Р, м э - объем призмы волочения, срезаемой отвалом бульдозера; Н - высота отвала по хорде с учетом козырька, м; φо - угол естественного откоса перемещаемого материала, составляющий 15...50° в зависимости от типа и состояния грунта (среднее значение φо = 30° и сtg 30° = 1,73); К Р -коэффициент разрыхления грунта, характеризующий переход от объема призмы в рыхлом теле к объему грунта в плотном теле; Кк - коэффициент учета квали­фикации машиниста (принимают за 1 при управ­лении гусеничным бульдозером машинистом вы­сшей квалификации, 0,85-средней и 0,65- низшей). Ку - коэффициент учета влияния ук­лона местности (табл. 3.5); К с - коэффициент сохранения грунта при перемещении (принима­ют К с = I - 0,005Sn, где Sn - путь перемещения призмы грунта, м); Тц..б. - продолжительность рабочего цикла бульдозера.

Коэффициент разрыхления грунта принима­ется:

Песок и супесь в немерзлом со­
стоянии....................................... 1,1… 1, 2

Суглинок и глина в немерзлом
состоянии...................................... 1,27...1,55

Скальный грунт и уголь. . . 1,34...1,67
Песок и супесь к мерзлом состоя­
нии. .......................................... 1,2...1,75

Суглинок и глина в мерзлом со­
стоянии....................................... 1,75...2.0

3.5. Коэффициент учета влияния уклона релье­фа местности

Продолжительность рабочего цик­ла бульдозера, с

Тц..б. = Sp / υ p + Sх / υа + tос + 3

где Sp и Sх - длина рабочего и холостого хо­дов, м; tос - время остановок в начале и конце

рабочего хода, составляет: для гидромеханичес­кой трансмиссии при наличии быстродействую­щего реверса - З с; для механической трансмис­сии при наличии шестерен постоянного зацепле­ния - 4-8 с, без постоянного зацепления (боль­ше значения для 2-х рычагов реверса) - 6. ..10 с; 3 - время, добавляемое на разгон н замедле­ние, с.

Средняя скорость рабочего хода трактора с рабочим оборудованием эк­сплуатационной массой, т. G, м/с

υр = NеηКзаг (1 – δ)/Gqφк

где Nе - номинальная мощность двигателя, кВт; η = 0,88..Д95 - КПД трансмиссии; Кзаг - коэффициент загрузки двигателя трактора (0,7 - с механической и 0,8- - с гидромеханичес­кой трансмиссией); δ - среднее значение коэф­фициента буксования при рабочем ходе (0,18 - для гусеничного трактора) ; φк - среднее значе­ние коэффициента использования сцепного веса за рабочий элемент цикла, составляющее 0,78φкmax - 0.22 при максимальном коэффици­енте сцепления по касательному усилию φкmax ≥0,45; φкmax - ускорение свободного паде­нии.

Величина максимального коэффи­циента сцепления при работе бульдо­зера и бульдозера-рыхлителя φкmax =

Средняя скорость холостого хода зависит от типа подвески ходовой сис­темы трактора и составляет υx= = 0,9= υxmax , где υxma - максималь­ная расчетная скорость заднего хода

на I или II передаче. Она не превышает как правило, 1,4...1,7 м/с при полу жесткой балансирной подвеске и 1,9... ...2,2 м/с - эластичной.

Техническая производительности рыхлителя, м³/ч

Пр = 3600 V...р. Ку Кк / Тц...р.

где Тц...р.- продолжительность цикла работы рых- лителя, с; V...р. ,= Вр hэф Sр - объем разрых­ленного грунта, м 3 ; В р - средняя ширина поло­сы разрыхления за один цикл при числе зубьев больше одного или шаг соседних борозд при рыхлении одним зубом, обеспечивающий разру шение и уборку разрыхленного грунта на эффек тивную глубину hэ ф рыхления, м; hэ ф = (0,6... ...0,8) H 0 . где H 0 - средняя оптимальная глу­бина послойного рыхления в заданных уcловиях.

Средняя оптимальная глубина ры­хления (определяющая наибольшую производительность) зависит от тяго­вого класса базового трактора, шири­ны наконечника, количества зубьев, оборудования зубьев уширнтелями. свойств грунта. При оценочных расче-. тах может быть принята H 0 =А в, где в - ширина наконечника, м; А - коэффициент, составляющей при про­дольном рыхлении твердомерзлых грунтов однозубым рыхлителем 3...5; поперечном рыхлении - 4...6.

3.6. Коэффициент использования по времени бульдозеров и бульдозеров-рыхлителей

Землеройная машина

Коэффициент Кв

Бульдозер на тракторе ДЭТ-250

Бульдозеры остальных марок Бульдозеры всех марок

Бульдозер-рыхлитель на тракторе ДЭТ-250 Бульдозеры-рыхлители остальных марок Бульдозеры-рыхлители всех марок

Разработка и перемещение нескального грунта

Перемещение разрыхленного мерзлого грунта

Перемещение взорванного скального грунта

Разравнивание грунта при отсыпке траншеи

Срезка растительного слоя Предварительная и окончательная планировка площадей, планировка от­косов откосниками

Засыпка траншей и котлованов

Рыхление мерзлого грунта

Рыхление немерзлого грунта

Ширина полосы разрыхления грунта

Bр = Кn

3.8. Разработка и перемещение грунтов буль­дозерами

где Кn - коэффициент перекрытия (для средних

условий Кn =0,75); γ - угол развала (15... 60°) в зависимости от вида разрыхляемого материа­ла, большие значения - для пластично-мерзлых грунтов, меньшие для хрупких; l - шаг зубьев, м.

Продолжительность рабочего цик­ла определяется по той же формуле, что и при бульдозерных работах.

При рыхлении участка продольно-поворотным способом из формулы ис­ключают время холостого хода, оста­новок и замедления, добавляя время на разворот tр.

Эксплуатационная производитель­ность определяется с учетом организа­ционных перерывов в работе машин за рабочую смену.

Пэ= Пт-Кв.-N,

где N - число часов работы машины в смену; Кв - коэффициент использования рабочего вре­мени (табл. 3.6); Пт - часовая техническая производительность, м 3 /ч.

В табл. 3.7 - З.1О приведены ориен­тировочные часовые выработки буль­дозеров и бульдозеров-рыхлителей, определенные исходя из норм времени, заданных ЕНиР (1988 г.) и ВНнР Минтрансстроя СССР (1987 г.) на ос­новные виды земляных работ.

3.7. Планировка площадей бульдозерами

Примечание. Слева от черты - при рабочем ходе в одном направлении; справа - при рабочем ходе в двух направлениях

Тяговый класс трактора	Группа грунта	Дальность перемеще­ния, М	Норма времени на 100 м³, наш -ч	Часовая выработка. м³,
	I		0,94	106,4
			1,81	55,2
			2,68	37,3
			3,55	28,1
	II		1.1	90.9
			2,04
			2.98	33,6
			3,92	25,5
	III		1.3	76,9
			2.28	43,9
			3,26	30,7
			4,24	23,6
	I		0.35	285,7
			0.65	153,1
			0.95	105,3
			1.25
	И		0,41	243,9
			0,74	135,1
			1.07	93,5
			1.40	71.4
			0,47	212.8
			0.82
			1.17	85,5
			1,52	65,8
			0.32	312,5
			0.61	163,9
			0.9	111,1
			1.19
	П		0.38	263.2
			0,68	147.1
			0,98
			1,28	78,1
	III	Ю	0,4
			0.72	138,9
			1,04	96.2
			1.36	73,5
	I		0,22	454,5
			0,42	238.1
			0,62	161.3
			0.82
	II		0.24	416.7
			0.45	222,2
			0,66	151.5
			0,87	114,9

Продолжение табл. 3.8

3.10. Перемещение разрыхленного грунта буль­дозерами-рыхлителями

3.9. Рыхление мерзлого грунта бульдозера­ми-рыхлителями

Тяговый класс	Группа грунта	Норма времени на 100 м³.	Часовая Выработка м³
Трактора		маш. -ч
	I м	0,92	108,7
	II м	1,2	83,3
	III м	1,5	66,7
	IVм	1,9	52.6
	I м	0,73
	II м
	III м	1,3	76,9
	IVм	1,6	62,5
	I м	0,66	151,5
	II м	0.88	113,6
	III м	1,1	90,9
	IVм	1,3	70.9
	I м	0,27	370,4
	II м	0,34	294,1
	III м	0,44	227,3
	IVм	0,58	172,4

Тяговый класс трактора	Группа грунта	Дальность перемеще ния, м	Норма времени на 100 м ³ чаш. -ч	Часовая выработка, м³
	Iм		0.54	185,2
			0,94	106,4
			1,34	74,6
			1,74	57,5
	II м		0,64	156.3
			1,13	88,5
			1,62	61,7
			2,11	47,4
	III м		0.71	140.8
			1,25
			1,79	55,9
			2,33	42,9
	I м		0.28	357,1
			0,5
			0.72	138,9
			0,94	106,4
	II м		0,31	322.6
			0.55	181,8
			0,79	126,6
			1,03	97,1
	III м		0,34	294,1
			0.59	169,5
			0.84
			1.09	91.7
	Iм		0,21	476.2
			0,39	256.4
			0,57	175.4
			0.75	133.3
	II м		0,24	416,7
			0,43	232,8
			0,63	161,3 ,
			0,81	123,5
	III м		0.26	384.6
			0,4	217,4
			0.66	151.5
			1,86	116.3

Глава 4. Скреперы

4.1. Область применения

Скреперы применяют в гидроме­лиоративном, автомобильном и желез­нодорожном строительстве, в горно­добывающей промышленности.

В гидромелиоративном строитель­стве скреперы разрабатывают грунт в выемках (каналах, котлованах, карь­ерах, резервах); устраивают насыпные земляные сооружения (плотины, уча­стки каналов в полунасыпях или насы­пях, дамбы); проводят вскрышные ра­боты и подготовку оснований сооруже­ний (снятие растительного слоя грун­та, удаление непригодных грунтов с площади оснований плотин); выполня­ют планировочные работы на орошае­мых землях и строительных площадках.

Особенно широко используют скре­перы на строительстве крупных кана­лов при глубине выемки более 5...7 м, а также земляных плотин из насыпно­го грунта, где этими машинами выпол­няют практически полный технологи­ческий комплекс.

При строительстве земляного по­лотна автомобильных и железных дорог скреперами снимают поверх­ностный растительный слой, отсыпают насыпи из резервов, разрабатывают выемки или карьеры с перемещением грунта в насыпь па расстояние 150... ...500 м.

В горнодобывающей промышлен­ности скреперы служат для добычи и транспортировки рыхлых пород, вскрыши карьеров строительных ма­териалов, выемки пустых пород, за-

крывающих полезные ископаемые.

Скреперы наиболее эффективно применяют в районых с малой продол­жительностью зимнего периода - в южном и среднем климатических поя­сах страны. В зимний период при глу­бине промерзания грунта примерно 0,2 м его предварительно рыхлят.

Конфигурация земляного сооруже­ния влияет на возможность его возве­дения скрепером и выбор машины определенного типоразмера. Наиболее характерные для разработки скрепе­рами выемки и котлованы имеют фор­му прямоугольника без выступов и карманов в плане, а также различные насыпи, к которым устраивают поло­гие подъездные пути.

Дальность перемещения грунта в значительной мере определяет выбор типа скрепера и вместимость его ков­ша (табл. 4.1).

Решение вопроса о выборе типо­размера скрепера для возведения кон­кретного земляного сооружения зави­сит от объема работы и определяется экономическим расчетом.

При строительстве сооружений с сосредоточенными объемами земля­ных работ 10...250 тыс. м³ целесообраз­но использовать самоходные скреперы с ковшом вместимостью 8 м 3 ; крупных линейно-протяженных сооружений с объемом более 200 тыс. м на I км (оросительные системы, каналы, пло­тины)-скреперы с ковшами вмести­мостью 10...15 м³; насыпей земляного дорожного полотна высотой до 1,5 м -

прицепные скреперы с ковшом вмести­мостью 10 м³, а при высоте свыше 1,5 м- 15 м 3 .

Разработка выемок или карьеров при строительстве дорожного полотна с перемещением грунта в насыпь на расстояние до 500 м и объеме работ на объекте до 80 тыс. м! рациональна прицепными скреперами с ковшом вместимостью 10 м 3 , а при перемеще­нии на расстояние свыше 500 м и том же объеме работ- самоходными скреперами с ковшом вместимостью 10 м 3 .

При планировке рисовых чеков ис­пользуют преимущественно прицепные скреперы с ковшом вместимостью 8 м 3 . Ввиду небольшой дальности переме­щения грунта (до 100 м) на этих рабо­тах применяют также скреперы с ков­шами вместимостью 4,5 м³. Целесооб­разно использовать прицепные скре­перы, оборудованные системой авто­матики, позволяющей значительно повысить точность планировки.

4.2. Технологические схемы производства работ

Особенности технологического цик­ла. Полный рабочий цикл скрепера включает набор грунта, его транспор­тирование, разгрузку ковша, обратный (порожний) ход.

Набор грунта характеризуется тол­щиной срезаемой стружки и длиной пути набора. Толщина срезаемой стружки зависит от типа разрабатыва-

емого грунта и силы тяги толкача (табл. 4.2)

Наиболее распространен способ наполнения ковша стружкой перемен­ного сечения, начиная от возможно толстой с постепенным уменьшением ее к концу пути набора. Это обусловли­вает постоянную загрузку двигателей скрепера и толкача в течение всего времени набора. Такой способ особен­но эффективен при работе на связных грунтах.

При планировочных работах ковш наполняют стружкой постоянной толщины.

Лучшее наполнение ковша получа­ют при разработке грунтов влажностью до 25 %. Чрезмерно сухие грунты сле­дует предварительно увлажнять. Тя­желые грунты III и IV категорий перед началом разработки скреперами рых­лят продольными полосами с помощью бульдозеров-рыхлителей параллель­ными их проходами со сдвигом, рав­ным заданному измельчению грунта. Чрезмерное измельчение грунта при рыхлении нежелательно, так как оно способствует образованию призмы во­лочения и ухудшает наполнение ковша. Рыхлить грунт рекомендуют на комья размером 10...15 см. Наибольший раз­мер комьев разрыхленного грунта не должен превышать 2/3 глубины реза­ния скрепера. Объем разрыхленного грунта должен быть не более полу­сменной нормы работающих скреперов, чтобы он не пересыхал при жаре или

5. Определить производительность бульдозера при разработке грунта

Исходные данные к задаче: бульдозер марки Т-500, дальность транспортировки грунта L = 160 метров, грунт – плотный суглинок.

Производительность бульдозера определяем по формуле

где П – производительность бульдозера, м 3 /час; V пр – объем призмы волочения, м 3 ; Т ц – продолжительность цикла, с; К – коэффициент потери грунта, К = 1- 0,005 L, L – дальность транспортирования грунта,

L = 1- 0,005∙160 = 0,2; К р – коэффициент разрыхления грунта, К р = 1,3 (таб.8)

Тяговое усилие, развиваемое трактором при мощности 372 кВт (таб.5), в ньютонах;

, (5.2)

где N дв - мощность двигателя трактора, кВт; - КПД трансмиссии трактора, = 0,9; V 1 - скорость движения трактора на 1-ой передаче, м/с. V 1 =4 км/час = 1,1 м/с.

Сила тяги по сцеплению Т сц, в ньютонах:

где G сц = m 9,8 – сила тяжести трактора с навесным оборудованием, Н; m – эксплуатационная масса бульдозера, 59455 (кг), таб.5 - коэффициент сцепления при движении по плотному суглинку =0,9;

G сц =59455∙9,8 = 582659 (Н)

Т сц =582659∙0,9=524393 (Н)

Условие движения без буксования:

Т сц › Т N ›W

где W – суммарное сопротивление, возникающее при работе бульдозера.

W=ΣW=W 1 +W 2 +W 3 +W 4, (5.4)

где W 1 – сопротивление грунта резанию:

W 1 =B∙sinα∙c∙k,

где В = 4530 мм. (таб.5) – длина отвала, м; α = 90 ° (таб.5) – угол поворота отвала в плане относительно оси трактора, град; с – толщина срезаемого слоя, принимаем равной 0,3 м; κ = 100000 Па по (таб.8) – удельное сопротивление грунта резанию, Па.

W 1 =4,53∙1∙0,3∙100000=135900

W 2 = (5.5)

где W 2 – сопротивление волочению призмы грунта перед отвалом; Н=2,12м (таб.5) – высота отвала, м; ψ=40 ° - угол естественного откоса грунта; γ = 1800 кг/м 3 (таб.8) – плотность грунта; g = 9,81 м/с 2 – ускорение свободного падения; μ = 0,7 – коэффициент трения грунта по грунту; i = 0 -уклон пути, участок горизонтальный.

W 2 =

W 3 = (5.5)

где W 3 – сопротивление перемещению стружки грунта вверх по отвалу; δ=50 ° - угол резания; μ 1 = 0,7 - коэффициент трения грунта по стали;

W 3 =

Определяем W 4 – сопротивление движению бульдозера с трактором:

W 4 =G∙f (5.5)

Где G = 59455∙9,8 = 582659 (Н) - сила тяжести бульдозера, Н; f=0,12 – удельное сопротивление движению бульдозера.

W 4 = 582659∙0,12=69919

Свободную силу тяги определяем по формуле (5.6)

Т = Т сц - (W 2 + W 3 + W 4) (5.6)

Т = 524393 – (149,79+61,37+69919) = 454262

Запас тягового усилия по мощности определяем по формуле (5.7)

Т = Т N - (W 2 + W 3 + W 4) (5.7)

Т = 304363 – (149,79+61,37+69919) = 234233

Для дальнейших расчетов принимаем меньшее значение запаса тягового усилия Т min = 234233

Расчетную глубину резания в конце набора грунта определяем по формуле (5.8)

где W 1 – сопротивление грунта резанию (принимаем равным Т min = 234233)

C min =

Максимальную глубину резания по формуле (5.9)

C max =

Определяем среднюю толщину срезаемой стружки

Определяем объем грунта в призме волочения:

V пр = l 1 ∙B∙C, (5.11)

где l 1 – длина участка набора грунта, м;

l 1 =

Подставляем значение l 1 в формулу 5.11

V пр = 5∙10 -6 ∙4,53∙520751=12,1м 3

Определяем Т ц – продолжительность цикла, с;

Т ц = t 1 + t 2 + t 3 + t 4 (5.13)

где t 1 – время резания грунта, t 1 =

где t 2 – время перемещения грунта, t 2 = с,

где t 3 – время обратного хода, t 3 = с,

где t 4 – дополнительное время (время на переключение передач и т.д),

Т ц = 146+146+26=317с,

По формуле 5.1 определяем производительность бульдозера

м 3 /час

Производительность бульдозера составляет 21,14 м 3 /час.

Список литературы

1. Г.Г. Воскресенский, Г.И. Декина, В. А. Клюев, Лещинский А.В., Позынич К.П., Шемякин С.А. Строительные и дорожные машины: Лабораторный практикум: 2003 – 89с.

2. Чернявский С.А., Кузнецов Б.С. Проектирование механических передач. Учебно-справочное пособие для вузов – 5-е изд. перериб. и доп. - М.: Химия 1984 – 560 с. ил.

3. Сиденко П.М. Изменение в хим. промышленности. - М.: Химия 1977 – 368 с. ил.

4. Чернилевсий Д.В. Детали машин и механизмов. Учебное пособие - 2-е изд. перероб. и доп. – К.: Выща шк. Головное изд-во 1987г. – 328 с.

5. Батурин А.Т. Цецкович Г.М. Панич.Б. Б. Чернин П.М. Детали машин – 6-е изд. машиностроение – М: 1971 – 467 с.

В условиях нынешних российских стройплощадок не может решаться из-за недостатка этой принципиальной важной предпосылки. Подтверждением чему служит то обстоятельство, что подавляющее большинство строительных машин и механизмов классифицируется по признакам рода выполняемой работы, режима работы и степени универсальности. Иначе говоря, речь идет о механизации конкретных трудовых операций (в том...

В том числе скважин для изготовления буронабивных свай. Рыхлители служат для рыхления мерзлых грунтов и пород, которые не могут разрабатываться обычными машинами для земляных работ, экскаваторами, бульдозерами, скреперами. Одноковшовые строительные экскаваторы могут разрабатывать грунты с удельным сопротивлением копанию k1=0,5МПа, а многоковшовые с k1=0,8МПа. Бульдозеры и скреперы могут...

По конструкции разделяются на машины с бортовым поворотом или с шарнирно сочлененной рамой. В мини-погрузчиках широко используется как гидромеханическая трансмиссия, так и специализированный гидрообъемный привод в механизмах привода хода и в механизмах рабочего оборудования. Малогабаритными строительными машинами считаются погрузчики массой до 7,4 т, грузоподъемностью до 1,5 т, с двигателем...