Общие сведения о машинах для земельных работ. Классификация машин для земельных работ.
Рабочие органы и их взаимодействие с грунтом. Физико-механические свойства грунтов. Классификация грунтов резанию и копанию. Работы отечественных и зарубежных ученых в области разработки копания грунтов. Определение силовых, кинематических параметров землеройных и землеройно-транспортных машин.
Земляные сооружения - это устройство в грунте, полученные в результате его удаления за пределы сооружений, или из грунта, внесенного в сооружения из вне. Это: 1-выемки; 2-насыпи. Различают выемки: котлованы, траншеи, канавы, кюветы, ямы, скважины и шпуры, каналы.
Грунт из выемок укладывают рядом в КАВАЛЬЕРЫ для обратных засыпок. Для насыпей грунт доставляют из боковых РЕЗЕРВОВ. Различают временные и длительного пользования земляные сооружения. 1-траншеи; 2-дорожные насыпи, дамбы, плотины.
О способах разработки грунтов. Наиболее энергоёмкая операция - отделение грунта от массива (разрушение грунта).
Способы разделяют в зависимости от способа разрушения. Наибольшее применение - это механическое разрушение грунтов (резание). Различают статистическое (2-2,5 м/с) и динамическое (ударное и вибро) разрушение грунтов (зависит от скорости и характера воздействия режущего инструмента (рабочего органа).
Энергоёмкость механического разрушения грунта равна 0,05-0,5 кВтч/м3. Им выполняют 85% всего объёма земляных работ в строительстве.
Есть комбинированные способы: 1-газомеханический; 2-гидравлический (гидромониторы, землесосные товары); 3- гидромеханические, Э= 4квтч/м3 (50-60 метров виды на 1 м. 3 гр.); 4- взрывной (термомеханический и термопневматический, электрогидравлический).
Реже применяют физические способы разрушения грунтов (прожигания, оттаивания, токи высокой частоты, ультразвук, электромагнитной и инфракрасной энергии). Выбор способа зависит от прочности грунта, мерзлоты (сезонного промерзания).
Немного о свойствах грунта. Это выветрившийся горные породы, образующие кору земли. Различают скальные (граниты, песчаники, известняки и т.п.), полускальные (мергели , гипсоносные конгломераты, окаменевшие глины), крупнообломочные, песчаные, глинистые.
По грансоставу: глинистые, пылеватые, песчаные, гравийные, галечные и щебеночные, валуны, камни, глины, суглинки, супеси, пески чаще всего в строительстве.
Классификация грунтов на 8 категорий по профессору А. Н. Зеленину:
категория грунта | плотность, т/куб.м | число ударов плотномера ДорНИИ | коэффициент разрыхления | удельное сопротивление, кПа | |||||
резанию: | копанию при работе: | ||||||||
прямыми, обратными лопатками | драглайнами | экскаваторами непрерывного действия | |||||||
поперечного копания | траншейными | ||||||||
роторными | цепными | ||||||||
I | 1,2-1.5 | 1-4 | 1,08-1,17 | 12-65 | 18-80 | 30-120 | 40-130 | 50-180 | 70-230 |
II | 1,4-1,9 | 5-8 | 1,14-1,28 | 58-130 | 70-180 | 120-150 | 120-250 | 150-300 | 210-400 |
III | 1,6-2 | 9-16 | 1,24-1,3 | 120-200 | 160-280 | 220-400 | 200-380 | 240-450 | 380-660 |
IV | 1,9-2,2 | 17-35 | 1,26-1,37 | 180-300 | 220-400 | 280-490 | 300-550 | 370-650 | 650-800 |
V | 2,2-2,5 | 36-70 | 1,3-1,42 | 280-500 | 330-650 | 400-750 | 520-760 | 580-850 | 700-1200 |
VI | 2,2-2,6 | 71-140 | 1,4-1,45 | 400-800 | 450-950 | 550-1000 | 700-1200 | 750-1500 | 1000-2200 |
VII | 2,3-2,6 | 141-280 | 1,4-1,45 | 1000-3500 | 1200-4000 | 1400-4500 | 1800-5000 | 2200-5500 | 2000-6000 |
VIII | 2,5-2,8 | 281-560 | 1,4-1,6 | - | 220-250 | 230-310 | - | - | - |
Рис.1. Конструкция плотномера (ДорНИИ): 1-металлический стержень; 2-шайба-упор (нижняя); 3-груз, массой 2,5т; 4-шайба-упор (верхняя).
Груз совершает работу в 1 Дж.
Плотность грунта оценивают числом ударов, соответствующим внедрению в грунт стержня до упора в нижнюю шайбу.
Вот характеристики грунтов, влияющие на процесс их взаимодействия с землеройными и грунтоуплотняющими рабочими органами.
1 - Влажность (оптимальная - пески - 8 - 14%, глина 20-30%);
2 – Коэффициент разрыхления - пески - 1, 0,8-1,15- мерзлый грунт 1,45 - 1,6;
3 - Коэффициент остаточного разрыхления -пески - 1,02- 1,05; скальные 1,2 - 1,3 и суглинки;
4 - Уплотняемость - коэффициент уплотнения 0,9- 0,1;
5 - Прочность и деформируемость;
6 - Силы внутреннего и внешнего трения - коэффициенты: внутреннее трение-0,18-0,7 внешнее трение 0,15-0,55;
7 - Изнашивание (абразивность);
8 – Липкость.
По трудности разработки грунты делят на 8 категорий:
I - категория - песок, супесь, мягкий суглинок средний крепости влажный и разрыхленный без включений;
II - суглинок, без включений, мелкий и средний гравий, мягкой влажности или разрыхления глины;
III - крепкий суглинок, глина средний крепости влажности или разрыхления, аргиллиты и алевролиты;
IV - крепкий суглинок, крепкая влажность, глина, сланцы, конгломераты;
V - сланцы, конгломераты отвердевшие глина и лесс, очень крепкий мел, гипс, песчаники, мягкие известняки, скальные и мерзлые породы;
VI - ракушечники, конгломераты, крупные сланцы, известняки, песчаники средней крепости, мел, гипс, очень крепкий. Опоки и Мергель;
VII - известняки, мерзлый грунт средней крепости;
VIII - скальные и мерзлые грунты (породы), очень хорошо взорванные (куски не более 1/3 ширины ковша).
Рабочие органы, с помощью которых грунт отделяют от массива (ковши, отвалы, зубья) называют землеройными. Землеройные рабочие органы называют ковшовыми, отвальными, зубья рыхлители.
Отвалы оснащают в нижней части ножами - ножевые овалы.
Режущая часть земляных работ органа имеет форму заостренного клина, ограниченного передней 1 и задней, 2 гранями, линию пересечения которых называют режущей кромкой. Угол б, образуемый с направлением движения клина его передней гранью, называется углом резанья. Угол Q, образующий с тем же направлением задней гранью - задним углом. Усилие Р, с которым клин воздействует на грунт называют усилием капания, а равные ему по модулю, но противоположно направленные усилия Ро- сопротивления грунта копанию.
Рис.2. Параметры режущего клина: 1-передняя грань; 2-задняя грань; б – угол резания; θ – задний угол; 3-линия пересечения граней или режущая кромка; 4-заостренный клин; v – угол заострения.
Запишем другие составляющие сопротивления грунта копанию:
1- Сила трения между рабочим органам и грунтом;
2- Сопротивления перемещению призмы грунта перед рабочими органам (призма волочения);
3- Сопротивления перемещения грунта в ковш (при ковшевом рабочем органе);
4– Сопротивления перемещения грунта по отвалу (при овальном раб органе).
По методу Н.Г.Долебровского - В.П. Горячкина сопротивления грунта резанию равно -
,(кН)
К1 - удельное сопротивления грунта резанью, кПа (см. табл);
b - ширина стружки (размер поперечного сечения грунтового среза);
c - толщина стружки.
Общая классификация машины и оборудованию для разборки грунтов.
Их классифицируют по назначению:
1 - землеройные
2 - землеройно-транспортные
3 - бурильные
4 - оборудование гидромеханизации
По режиму работы: цикличного и непрерывного действия.
По степени подвижности: к передвижным самоходным, прицепным стационарным и полустационарным.
Землеройные машины для отрывки и перемещения грунта в пределах зоны досягаемости рабочего органа в отвал либо в транспорт ( одно-, многоковшовые и роторные экскаваторы).
Землеройно-транспортные- для послойной разработки грунта и перемещения его на большее расстояния (бульдозеры, скреперы, грейдеры, грейдеры - элеваторы)
Бурильные машины - для бурения скважин, шпуров. Они позиционного действия.
Средства гидромеханизации - для разрезки гр. с использованием скоростного напора струи, воды или водяного потока.
Машины и оборудованиядля уплотнения грунтов, для разработки мёрзлых грунтов.
Дата добавления: 2015-10-09; просмотров: 2424;