О.Г. Онищенко, В. М. Помазан

БУДІВЕЛЬНА ТЕХНІКА

 

ПІДРУЧНИК

 

 

КИЇВ,

,,УРОЖАЙ’’

 

 

ББК 38. 6я2

С 86

УДК 69. 002. 5(07)

 

 

О.Г. Онищенко, В. М. Помазан

 

Викладені загальні відомості про деталі машин і їх розрахунок, основні принципи будови та роботи будівельної техніки; наведені розрахунки продуктивності; висвітлені питання раціональної виробничої та технічної ії експлуатації.

Для студентів за спеціальностями: промислове і цивільне будівництво; міське будівництво і господарство; технологія будівельних конструкцій, виробів і матеріалів; автомобільні дороги і аеродроми.

 

 

ПЕРЕДМОВА

 

Мета підручника - допомогти студентам набути необхідні знання при вивченні конструкцій та галузі використання сучасної будівельної техніки, а також при ознайомленні з основами її технічної експлуатації.

У підручнику наведено схеми найбільш поширених і прогресивних машин, які слів розглядати як приклади, тому що їх конструкції, принцип роботи, ступінь універсальності, рівень автоматизації швидко змінюються. При викладі матеріалу автори виходили з того, що інженер - будівельник повинен розуміти конструкцію та принцип роботи машини, бачити зв’язок між конструкцією, параметрами та ії технологічними можливостями. У такому разі інженер - будівельник зможе без особливих труднощів освоїти нові види будівельної техніки та ознайомитися з літературою, яка відображає найвищий ії рівень. Підручник доповнює, але ні в якому разі не заміняє аудиторні заняття.

База для вивчення курсу - такі дисципліни: «Будівельні матеріали та вироби», «Теоретична механіка», «Нарисна геометрія», «Опір матеріалів».

У свого чергу знання курсу «Будівельна техніка» дозволяє наблизитися до вивчення таких основоположних для інженерів-будівельників дисциплін, як «Організація і планування будівельного виробництва», «Технологія будівельних процесів» та ін.

Підручник написаний відповідно до програми курсу «Будівельна техніка» для спеціальності «Промислове і цивільне будівництво» та спеціалізації «Сільськогосподарське будівництво», а також може бути використаний студентами спеціальності «Міське будівництво та господарство», «Будівництво й експлуатація автомобільних доріг і аеродромів», «Теплогазопостачання, вентиляція та охорона водних ресурсів» при вивченні відповідних курсів або ж їх розділів.

Підручник складається з двох взаємопов’язаних між собою розділів: деталі будівельної техніки та будівельна техніка. Така структура зумовлена необхідною послідовністю засвоєння матеріалу. Спершу студент знайомиться з призначенням, різновидністю та побудовою окремих деталей і збірних одиниць, які використовуються в будівельній техніці різноманітного призначення, а потім вивчає різновидність, конструкцію, принцип роботи та галузь ії раціонального використання. У другому розділі розглянуто також методи визначення продуктивності будівельної техніки, що необхідно для визначення типорозмірів і кількості машин для виконання технологічних операцій. Закінчується розділ викладом основних положень із технічної експлуатації будівельної техніки - одним із головних організаційно-технічних заходів, спрямованих на утримання техніки в працездатному стані протягом усього періоду її експлуатації.

 

ВСТУП

 

Основні завдання в галузі будівництва такі:

подальше підвищення ефективності капіталовкладень, спрямування їх на розв’язання першочергових потреб розвитку виробництва, на реконструкцію та технічне переобладнання діючих підприємств, забезпечення будівництва підприємств і об’єктів у суворій відповідності з установленими нормами тривалості будівництва й освоєння проектних потужностей;

підвищення ролі й відповідальності всіх ланок будівельного комплексу за прискорення науково-технічного прогресу на основі впровадження в практику проектування та будівництва високоефективних енерго- та ресурсозберігаючих технологій, нової техніки та автоматизації виробничих процесів, широкого застосування робототехнічних комплексів, гнучких автоматизованих ліній, які забезпечують суттєве збільшення продукції, що випускається, та продуктивності праці;

подальше зміцнення і розвиток матеріально-технічної бази будівельних організацій, розширення інтеграції господарчого і підрядного способів будівництва, нарощування потужностей підприємств будіндустрії, підвищення готовності виробів і деталей, що виготовляються, широке використання в будівництві прогресивних конструкцій та місцевих матеріалів, зменшення вартості й значне поліпшення якості проектних рішень і будівельно-монтажних робіт.

Сучасна технологія будівництва вимагає інтенсивного розвитку механізації та автоматизації виробничих процесів. Основні шляхи розв’язання цих завданнь такі:

технічне переобладнання машинного парку, включаючи заміну неефективної та застарілої техніки із закінченим строком експлуатації, новими засобами механізації які сприяють значному підвищенню продуктивності праці;

створення нових високопродуктивних машин більшої одиничної потужності та міні-техніки й збільшення їх частки в структурі будівельного і дорожнього машинобудування;

механізації процесів і операцій, що виконуються вручну, а також техніки для робіт в екстремальних умовах;

організація виробництва машин на основі модульної системи з використанням уніфікованих елементів, випуск більшої кількості модифікацій при обмеженій кількості базових моделей;

застосування сучасних систем автоматизації керування робочими процесами машин;

технічне переобладнання експлуатаційних баз та оснащення їх системою засобів для технічного обслуговування та поточного ремонту будівельної техніки і засобів малої механізації;

розробка й постачання в індустріальне будівництво нових типів машин, які призначені для механізації процесів і операцій, що виконуються вручну, а також техніка для робіт в екестремальних умовах;

організація системи фірмового ремонту й забезпечення запчастинами будівельної техніки на міжвідомчій і регіональній основі, перетворення підрозділів механізації у технічні центри обслуговування будівельної техніки.

Автори висловлюють подяку доц. кан. тех. наук В. Л. Гіверцю та М. М. Рябову за надання допомоги при підготовці матеріалів з деяких розділів підручника.

Значний вклад у розвиток теорії робочих процесів будівельноі техніки, методів їх розрахунку та конструювання внесли вітчизняні й зарубіжні вчені Ю. А. Вєтров, Д. П. Волков, М. Г. Домбровський, М. С. Болотський, В. Л. Баладинський,І. І. Назаренко, В. В. Нічке, А. М. Холодов, та ін.

 

 

РОЗДІЛ ПЕРШИЙ

ДЕТАЛІ БУДІВЕЛЬНОЇ ТЕХНІКИ

·

Глава 1

РОЗДІЛ ДРУГИЙ.

БУДІВЕЛЬНАТЕХНІКА.

·

Глава 2

Глава 3

·

Глава 4

Глава 5

МАШИНИ ДЛЯ ЗЕМЛЯНИХ РОБІТ

·

5.1. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ.

 

Земляні роботи - один із наймасовіших процесів будівництва. Для спорудження 1 м³ промислового чи цивільного приміщення доводиться виконувати відповідно понад 1,5...2,0 чи 0,5 м³ земляних робіт.

Вартість земляних робіт складає 10...15 відсотків повної вартості робіт. У процесі будівництва доводиться виконувати різноманітні земляні роботи: розробку виямок - котлованів, траншей; зведення насипів - підсипань території, шляхового полотна та ін.; планування поверхні, зворотне засипання траншей і котлованів; ущільнення грунту.

Перед початком земляних робіт іноді доводиться проводити підготовчі роботи з очищення території від рослинності та валунів, спушування твердого грунту.

При виконанні земляних робіт робочі органи машин здійснюють відокремлення елементів грунту від масиву, їх накопичення, розрівнювання та ущільнення.

Продуктивність машин, зусилля, які виникають на їх робочих органах, та енергомісткість процесів значною мірою визначаються властивостями грунту, що розробляється. Грунти - складні дисперсні тіла, які містять тверду фазу - мінеральні частини, рідку - воду, газоподібну - повітря. При негативній температурі до складу грунту входить також і лід.

Грунти класифікуються за гранулометричним складом, який спрощено характеризується вмістом глинистих частин (розміром менше 0,005 мм). При вмісті глинистих частин до 3 відсотків - це пісок, при 3...10 - супісок, 10...30 - суглинок, більше 30 відсотків - глина.

Важлива характеристика грунту - його середня щільність (г/см³), яка визначається як відношення маси грунту m(г) до зайнятого об’єму V(см³):

, (5.1)

Всі перераховані характеристики залежать від кількості води в грунті, що оцінюється його вологістю.

Вагова вологість грунту w_в (%) - відношення маси води m_в, яка міститься в грунті, до маси твердих сухих частин грунту, m_г.с:

(5.2)

При розробці грунтів їх щільність зменшується, а об’єм збільшується. Це визначають коефіцієнтом розпушування К_р, який являє собою відношення об’єму розпушеного в процесі розробки грунту V_p до об’єму того ж грунту, що знаходиться в природному, не порушеному стані V:

(5.3)

Грунт розробляють кількома способами: механічним - використовують робочий орган, що має форму клина (виконують 85...90 відсотків усіх обсягів земляних робіт); гідравлічним - відокремлюють струменем води; вибуховим - руйнування грунту газами, які виділяють вибухові речовини; комбінованим. Крім того, використовують різноманітні фізичні та хімічні ефекти (ультразвук, та ін.).

При механічному способі розробки відрізняють поняття: різання і копання. Різання - це відокремлення елементів грунту від масиву. Копання - складний комплексний процес, який включає різання, переміщення грунту всередині робочого органа і (чи) перед ним та пересування самого робочого органа.

Розроблена теорія копання та різання грунту різноманітними робочими органами, яка дозволяє визначити необхідні умови залежно від властивостей грунту, параметрів робочого органа та режимів копання. На рис. 5.1. показана схема копання грунту.

Різальна частина робочого органа, яка має форму клина, характеризується такими геометричними параметрами: кутом загострення b, заднім a та переднім g кутами, кутом різання d=b+a та довжиною різальної стружки b₁.

При рухові робочого органа зрізається стружка грунту товщиною с. При цьому виникає перешкоджаюча рухові робочого органа сила F₀, яку часто розподіляють на дві складові: доторкувальну F₀₁ та нормальну F₀₂ до траєкторії руху робочого органа. М.Г. Домбровський запропонував назвати силу (Н) F₀₁ силою опору копанню (Н):

, (5.4)

де К₁ - питомий опір грунту копанню (визначається за таблицями, в яких наведені категорії грунтів та види робочих органів), Па; b - ширина стружки (часто береться рівною ширині робочого органа), м; с - в м.

 

Рис. 5.1. Схема копання грунту

 

Нормальна складова опору копання

, (5.5)

де y - 0,2...0,6 - коефіцієнт, який залежить від властивостей грунту та затуплення різальної окрайки.

Для виконання земляних робіт розрізняють такі машини: для підготовчих робіт (кущорізи, корчувачі, зпушувачі і т.д.); землерийно-транспортні (бульдозери, скрепери, грейдери, автогрейдери та грейдер-елеватори); екскаватори (циклічної та безперервної дії); для гідравлічної розробки грунту (гідромонітори та землесоси); для буріння скважин; для розробки мерзлих грунтів; для ущільнення грунтів.

 

5.2. МАШИНИ ДЛЯ ПІДГОТОВЧИХ РОБІТ

 

Підготовчі роботи - це очищення будівельного майданчика від лісу та чагарників, каміння, будівельного сміття, корчування пеньків, спушування гірських порід, мерзлих та твердих грунтів.

Кущорізи. Вони призначені для зрізання чагарників і дерев з найбільшим діаметром стовбурів 20...40 см. Кущорізи бувають ножові і фрезерні. Найширше застосовуються ножові. Кущоріз (рис. 5.2) являє собою гусеничний трактор 1, на якому навішено робоче обладнання. Ходові візки трактора шарнірно з’єднані з П-образною рамою 2, яку можна підіймати і опускати гідроциліндрами 7. До неї за допомогою сферичного шарніру 3 прикріплено робочий орган кущоріза - клиновидний відвал 6. На його нижній частині є ножі 4, частіше з пилкоподібною ріжучою крайкою. За відвалом встановлені лижі, які обмежують заглиблення відвалу. Центральна частина відвалу має додаткове укріплення 5. Для захисту машини від дерев, що падають, передбачено загорожу 8. При роботі відвал кущоріза опускається на грунт, машина пересувається вперед, зрізаючи чагарник та дрібні дерева й відсуваючи їх убік. Залежно від умов роботи проводять один або декілька проходів одним слідом. При коротких захватах роботу здійснюють човниковим способом без розворотів. При значній довжині майданчика, що очищається, машина працює з розворотами. Продуктивність ножових кущорізів 11000...14000 м²/год при середній швидкості руху 3...4 км/год та шириною захвату понад 3,6 м.

Рис. 5.2. Схема кущоріза:

1 - трактор; 2 - П-образна рама; 3 - сферичний шарнір; 4 - ножі; 5 - укріплення; 6 - клиновидний відвал; 7 - гідроциліндри підйому та опускання відвала; 8 - загорожа

Викорчовувачі (викорчовувачі-збирачі). Їх використовують для видобування з грунту (викорчовування) пеньків понад 0,45 м, каміння вагою понад 3000 кг, корневих систем, чагарників, дрібних дерев та транспортування їх у межах підготовленого майданчика. Викорчовувачі виготовляють на базі трактора. Робочий орган - решітчастий або суцільний відвал, нижня частина якого має зубці. Зубці викорчовувача занурюють у грунт, і при переміщенні заводять під камінь чи пеньок, а згодом, піднімаючи робоче обладнання, їх викорчовують. Викорчовувачі навішують на гусеничні трактори тягового класу 30...350, потужністю 50...390 кВт. За 1 год. викорчовують 45...55 пеньків, прибирають 15...20 м³ каміння, згрібають зрізані дерева, чагарники, викорчувані пеньки та каміння на площі 2500...4000 м².

Зпушувачі. Вони служать для пошарового зпушування твердих і мерзлих грунтів із наступною їх розробкою іншими видами машин. Зпушувачі найчастіше виготовляють як навісне обладнання, яке розташовується в задній частині гусеничного трактора. Їх класифікують за тяговим зусиллям базового трактора та його потужністю: легкі (тягове зусилля - 30...10 кН, потужність двигуна базового трактора - менше 120 кВт), середні (100...150 кН, 120...150 кВт), важкі (250 кН, 300...500 кВт); надважкі (500 кН, 550...1000 кВт).

За конструкцією навісного обладнання розрізняють зпушувачі триланкові, паралелограмні нерегульовані та паралелограмні регульовані (рис. 5.3). У будь-якому випадку до корпуса заднього мосту трактора міцно прикріплена рама 1, шарнірно з’єднана з поворотним елементом 2.У триланкових зпушувачів до цього елемента приварена поперечна балка 6. У паралелограмних зпушувачів вона має шарнірне з’єднання та додатково кріпиться у нерегульованих зпушувачів тягою 8, а в регульованих - гідроциліндрами 9. Гідроциліндри 7 служать для підняття і опускання поперечної балки. На ній змонтовано корпуси 5, в яких установлено зпушуючі стійки 4. На одному зпушувачі може бути від однієї до п’яти зпушуючих стійок (залежно від конструкції). Корпуси часто кріпляться до поперечної балки за допомогою вертикальної осі. При роботі зпушувача, коли стійка защемлена в грунті, а одна з гусениць пробуксовує, це зменшує поперечні і скручувальні навантаження на стійку. На стійках є змінні наконечники 3, які виготовлені з матеріалу, стійкого до абразивного зношування. Найпростіша - триланкова схема, найскладніша - паралелограмна регульована. Однак при заглибленні стійок кут різання в триланковій схемі змінюється, а в паралелограмній залишається постійним. В паралелограмній регульованій його можна змінювати з кабіни оператора гідроциліндрами 9. Це підвищує продуктивність зпушувачів. Руйнування порід та грунтів відбувається при поступальному русі машини і одночасному примусовому заглибленні стійок до заданої позначки. У процесі розпушування кожна стійка розробляє канавку, яка розширюється у верхній частині, при цьому масив розділяється на шматки (глиби), які згодом розробляються, транспортуються і вантажаться іншими машинами.

Рис. 5.3. Схеми та загальний вид зпушувачів:

а, б - триланкові; в, г - паралелограмні нерегульовані; д, е - паралелограмні регульовані; 1 - рама; 2 - поворотний елемент; 3 - змінні наконечники; 4 - зпушуючі стійки; 5 - корпуси; 6 - поперечна балка; 7 - гідроциліндри підйому та опускання поперечної балки; 8 - тяга; 9 - гідроциліндри регулювання кута різання

Технічна продуктивність (м³/год) зпушувача

, (5.6)

де V - об’єм грунту, розпушуваного за цикл, м³;

, (5.7)

В - середня ширина полоси зпушування, яка залежить від кількості, шагу і товщини зпушуючих стійок, кут розвалювання грунту (тобто кут розширення канавки), коефіцієнт перекриття різів, м; h_ср, - середня глибина та довжина шляху зпушування, м; t_ц - тривалість циклу, с.

При човниковій схемі руху зпушувача (без розворотів)

,

де u_р, u_х - швидкість руху машини відповідно при зпушуванні та зворотньому русі, м/с; t_n - час на перемикання передач, с; t_о - час на опускання зпушувача, с.

 

5.3. ЗЕМЛЕРИЙНО-ТРАНСПОРТНІ МАШИНИ.

 

Землерийно-транспорні машини (ЗТМ) широко застосовуються при виконанні земляних робіт. Вони розробляють і переміщують грунт у процесі переміщення самої машини.

Енергія до робочого органа, як правило, підводиться у вигляді тягового зусилля. Однак існують ЗМТ (активної дії), у яких частина енергія підводиться до робочого органа іншими способами.

З усіх ЗМТ найширше застосовуються бульдозери. Робочий орган бульдозера - відвал.

За видом ходового устаткування бульдозери бувають гусеничні та пневмоколісні. Найбільше поширення отримали гусеничні бульдозери, оскільки при однаковій вазі машин вони мають більше тягове зусилля. Крім того, у них менший тиск на грунт. Однак гусеничні бульдозери мають низькі транспортні швидкості, вимагають більших затрат часу та коштів на переміщення з об’єкта на об’єкт.

 

Рис. 5.4. Схема неповоротного бульдозера:

1 - базовий трактор; 2 - штовхаючі бруски; 3 - відвал; 4 - змінні ножі; 5 - гідроциліндри регулювання кутів різання та перекосу відвала; 6 - гідроциліндри підйому та опускання відвала; L - довжина відвала; Н - висота відвала

За системою керування робочим обладнанням розрізняють бульдозери канатно-блочні та гідравличні. Випускають в основному гідравличні бульдозери, які забезпечують примусове заглиблення відвалу, мають меншу металоємкість та вищу продуктивність. Широке використання бульдозерів визначається простотою їх конструкції, надійністю, економічністю в експлуатації, універсальністю. Бульдозери застосовують для розробки і переміщення грунтів І-ІV категорій, а також попередньо зпушених скельних і мерзлих грунтів. Їх використовують для планування будівельних майданчиків, зведення насипів, розробки виїмок і котлованів, зворотне засипання траншей і котлованів, розчистки територій від снігу, каміння, чагарників, пеньків, дрібного дерева та будівельного сміття. Головний параметр бульдозерів - тягове зусилля. Розрізняють бульдозери з тяговим зусиллям понад 300, 200...300, 135...200, 25...135, та до 25 кН.

Розрізняють два різновиди бульдозерів - неповоротні та універсальні.

Найпоширеніші бульдозери неповоротні гусеничні гідравличні (ГОСТ 7410-79). У цих машин відвал завжди встановлено під прямим кутом до їх поздовжньої осі (в плані).

До базового трактора 1 (рис. 5.4) шарнірно прикріплено штовхаючі бруски 2, а до останніх - робочий орган бульдозера - відвал 3. Відвал - це зварна конструкція, яка містить лобовий лист циліндричного профілю, підсилений із зворотного боку коробами та ребрами міцності. На верхній частині відвалу є козирок, який попереджує пересипання грунту через відвал і вберігає штоки гідроциліндрів від пошкодження. На нижній частині відвалу, яка інтенсивно зношується, змонтовано змінні ножі 4. Основний керуючий вплив на бульдозер - піднімання і опускання відвалу, яке здійснюється гідроциліндрами 6. У сучасних бульдозерів передбачають поперечний перекіс відвалу на кут до 12⁰ і регулювання кута різання, що здійснюють гідроциліндрами 5. Найчастіше середнє значення кута різання складає 55⁰.

При роботі бульдозер зрізує і переміщує грунт. На початку копання доцільно швидко заглибити відвал, це зручніше зробити при більшому куті різання. Копання і переміщення грунту ефективніше проводити при меншому кутові різання. При горизонтальному розміщенні відвалу тягове зусилля розподіляється по всій його довжині. При поперечному перекошенні відвала вирізається трикутна стружка. Це дозволяє сконцентрувати все тягове зусилля бульдозера на меншій площині і розробляти значно міцніші грунти. Крім того, перекіс відвалу необхідний на початку копання на косогорах. Якщо всі шарніри бульдозера виготовлені універсальними, перекіс відвалу можна здійснити зміною довжини одного з гідроциліндрів 6 при постійній довжині іншого циліндру (частіше на бульдозери встановлюють два гідроциліндри 6 та два гідроциліндри 5, по одному з кожного боку трактора).

Бульдозер працює таким чином. При русі трактора на першій передачі при повній подачі палива вмикають опускання відвалу. Відвал торкається грунту, передня частина трактора піднімається, до 50 відсотків ваги трактора передається на відвал і останній інтенсивно заглиблюється. При копанні зв’язних грунтів стружка, що зрізається, ковзає по відвалу і в верхній частині обрушується вперед, утворюючи призму волочіння. Частина призми волочіння здійснює обертальний рух разом із стружкою. При цьому на поверхні призми відбувається осипання грунту, частина грунту висипається за межі відвалу. Поверхня грунту, який переміщується відвалом, наближається до конічної. При копанні незв’язних грунтів (пісків, супісків) стружка не утворюється, а грунт перед відвалом переміщується за рахунок послідовних зсувів. Після набирання призми волочіння, коли її висота досягає висоти відвалу, копання припиняється і відбувається переміщення грунту.

При копанні та переміщенні частина грунту з призми волочіння губиться в торцевих частинах відвалу, утворюючи бічні валики. Це обмежує економічно ефективну відстань транспортування грунту на відстань до 100 м. Робочий цикл бульдозера складається з копання грунту, його транспортування, розвантаження і повернення машини в забій. Швидкість бульдозера при ручному керуванні не призводить до підвищення продуктивності, тому що оператор не встигає регулювати висоту положення відвалу.

Транспортувати грунт доцільніше на можливо вищій швидкості, застосовуючи при цьому заходи що до зменшення втрат грунту.

Розвантажувати грунт бульдозерами можна двома способами. Розвантаження з пошаровим розрівнюванням проводиться таким чином. Наприкінці транспортування відвал напівпідіймають на 15...20 см і, продовжуючи рух, відсипають грунт рівним шаром або ж, швидко піднявши відвал, проїжджають 1,0...1,5 м, тоді, опустивши відвал і рухаючись заднім ходом, проводять розрівнювання. Місцеве відсипання без розрівнювання відбувається завдяки швидкому підняттю відвалу й застосовується при вкладанні вантажу шаром значної товщини.

До забою бульдозер повертається на максимальній швидкості. При транспортуванні до 50 м це виконують, здаючи назад, при значній відстані- переднім ходом із розворотом машини.

Бульдозерами можна виконувати всі види підготовчих робіт.

Підвищити продуктивність бульдозерів дозволяють слідуючи експлуатаційні прийоми:

різання та транспортування грунту під нахилом, при цьому зменшується опір пересування призми волочіння та самого бульдозера, частина ваги бульдозера додається до сили тяги, що дозволяє збільшити товщину стружки, що зрізається, та обсяг призми волочіння; збільшення продуктивності бульдозера при роботі під нахилом складає (у відсотках) при нахилі 2 %- 5...7; 3 %- 10...12; 5 %- 15...20; 10 %- 25...30; 20 %- 60...70;

зменшення кількості розворотів бульдозера; наприклад, переміщення грунту в траншеї глибиною 40...60 см при бічних валиках- висотою 20...25 см дозволяє підвищити продуктивність на 10...15 % в результаті збільшення обсягу призми волочіння;

переміщення грунту з проміжним розвантаженням; при цьому грунт транспортується на частину довжини і розвантажується; при подальших проходах він підбирається і транспортується далі; ефект досягається за рахунок того, що весь час переміщується велика призма волочіння;

встановлення на відвалах відкрилків та розширювачів при роботі на легких сухих грунтах;

Рис. 5.5. Схема спареної роботи двох бульдозерів

 

 

спарена робота двох бульдозерів (рис. 5.5); при цьому об’єм грунту, що переміщується на 10...15 % перевищує сумарний обсяг двох окремих призм волочіння; відстань між відвалами не повинна перевищувати 0,3 м для легких грунтів та 0,5- для важких; складність вся в необхідності забезпечення синхронної роботи двох машин, тому такий спосіб доцільно застосовувати не при розробці, а при транспортуванні грунту (або на легких грунтах).

Бульдозери неповоротні можуть забезпечуватися змінними робочими органами: вилами для підняття і переміщення штучного вантажу; зубами на відвалі для розробки міцних матеріалів; гакової підвіски на відвалі та ін. Це розширює їхні технологічні можливості. Часто в задній частині бульдозера монтують зпушувальне обладнання.

Технічна продуктивність бульдозера (м³/год) при копанні

, (5.8)

де V_п- об’єм призми волочіння, м³

, (5.9)

де L, H- відповідно довжина і висота відвала, м; К_р- коефіцієнт розпушення грунту; К_р=1,1...1,35; j- кут природного відкосу грунту, град; К_с- коефіцієнт збереження грунту; К_с=1-0,005žL_п; К_у- коефіцієнт урахування впливу схилу на продуктивність (при роботі на підйомі від 5 до 15 % зменшується від 0,67 до 0,4; при роботі на схилах від 5 до 15 % збільшується від 1,35 до 1,6); L_п - відстань переміщення, м;

,

, , - довжина шляху різання, переміщення грунту та зворотного ходу, м; , , - швидкості руху бульдозера при різанні грунту, переміщенні і при зворотньому русі, м/с; , - час на перемикання передач та опускання відвала, с.

Універсальні бульдозери (рис. 5.6.) розробляють і переміщують грунт уперед і вбік. Їх відвал можна встановлювати під кутом від 90° до 60° до повздовжньої осі машини (в плані).

Рис. 5.6. Схема універсального бульдозера:

1- підкоси; 2- гвинтові тяги; 3- П-образна рама; 4- гідроциліндри підйому та опускання відвалу; 5- відвал

 

Ці бульдозери складніші за конструкцією і значно металоємкіші.

Відвал 5 прикріплений сферичним шарніром до П-подібної рами 3 і утримується додатково підкосами. Підкоси можна переставляти, змінюючи кут установлювання відвалу в плані. За допомогою гвинтових тяг 2 можна змінити кут різання. Відвал підіймається і опускається гідроциліндрами 4. Існують і такі універсальні бульдозери, у яких кут встановлення відвалу в плані можна змінити з кабіни оператора гідроциліндрами.

Універсальні бульдозери більш продуктивні при зворотньому засипанні; плануванню території; очищенні майданчиків від сміття, снігу і працюють у режимі машин безперервної дії.

Технічна продуктивність (м²/год) універсального бульдозера при плануванні території.

, (5.10)

де - - довжина ділянки, м; q- кут встановлення відвалу в плані, град; 0,5- значення перекриття проходів, м; n- кількість проходів по одному місцю; n- швидкість руху бульдозера, м/с.

Скрепер. Це - землерийно-транспортна машина, яка служить для розробки грунтів 1....4 категорій та транспортування їх на відстань 0,5...5,0 км.

Робочий орган - ківш. Головний параметр скрепера - ємкість ківша. Розрізняють скрепери малої (до 3 м³), середньої (3...10 м³) та великої (понад 10 м³) ємкості. Найбільші скрепери мають ємкість ківша 15, 25, 40 м³.

За мобільністю скрепери поділяються на причіпні до гусеничних та пневмоколісних тягачів; напівпричіпні, коли частина ваги ковша передається на тягач; самохідні, коли тягач без ківша пересуватися не може (з одноосним тягачем).

За способом розвантаження скрепери поділяються на машини з вільним розвантаженням коли ківш перекидається, висипаючи грунт; з напівпримусовим розвантаженням, коли бічні стіни ковша залишаються нерухомі, а днище і задня стінка обертається, виштовхуючи грунт; з примусовим розвантажуванням, коли задня стінка примусово пересувається вперед, виштовхуючи грунт із ковша.

За способом завантаження ковша розрізняють скрепери із завантаженням за рахунок тягового зусилля та з примусовим завантаженням за допомогою шкребкового елеватора.

На рис. 5.7. показано схему гідравлічного самохідного скрепера з примусовим розвантаженням та завантаженням за рахунок тягового зусилля.

На одноосному тягачі 1 розміщено також тягово-зчіпний пристрій 2, до якого прикріплена рама 3. До рами шарнірно під’єднано ківш 7 з днищем і бічними стінками.

На днищі закріплені змінні ножі 12. Ківш підіймають і опускають одним чи двома гідроциліндрами 4. Спереду ківш закривається передньою заслінкою 5, яка може повертатися двома гідроциліндрами 6. Задня стінка 8 ковша висувається гідроциліндрами 9. До ковша прикріплена пневмоколісна вісь 10 та буфер 11.

 

Рис.5.7. Гідравлічний самохідний скрепер:

1- одноосний тягач; 2- тягово-зчіпний пристрій; 3- рама; 4- гідроциліндри підйому та опускання ковша; 5- передня заслінка; 6- гідроциліндри висування задньої стінки; 10- пневмоколісна вісь; 11- буфер; 12- змінні ножі

 

Під час копання скрепер рухається уперед. Ківш 7 опущений гідроциліндрами 4, передня заслінка напівпіднята так, що між нею і ківшем утворилася щілина, ножі 12 врізаються в грунт.

При копанні зв’язних грунтів ножі зрізають грунт, стружка, що утворюється, ковзає в ківш, заповнюючи спершу його задню частину, а тоді - передню. Остання порція проштовхується через грунт, що заповнив ківш, тому стружка повинна бути досить міцною. У цей момент необхідні найбільші зусилля, однак частина тягового зусилля витрачається на переміщення завантаженого ковша. Час заповнювання ківша незначний порівняно з часом транспортування, розвантаження і повернення в забій, але саме процес заповнення визначає продуктивність скрепера. У зв’язку з цим ківш треба завжди заповнювати з «шапкою». Для цього використовують бульдозери-штовхачі, які в процесі копання штовхають ківш, упираючись відвалом у буфер, або ж роботи виконують за спареною схемою, коли два тягачі заповнюють по черзі спершу один, а потім другий ківш.

З тих же міркувань доцільно застосовувати скрепери з елеваторним завантаженням (рис. 5.8.). У такому випадку на ковші замість передньої заслінки закріплено шкребковий елеватор 1. Процес копання має такі відмінності. Тягове зусилля, обмежене зчіпною вагою тягача або потужністю його двигуна, витрачається лише на переміщення ковша і зрізання стружки, а переміщення стружки всередині ковша здійснюють елеватором. У такому випадку ківш заповнюється з «шапкою» без надлишкового тягового зусилля наприкінці копання та при будь-якій міцності стружки.

Особливо ефективні скрепери з елеваторним завантаженням при копанні сипких грунтів. Їх недоліки - підвищена металоємкість, менша надійність, залипання елеватора на перезволожених грунтах.

Наповнений ківш закривають, опускаючи передню заслінку або елеватор, підіймають і транспортують. Розвантаження здійснюють обов’язково

Рис. 5.8. Схема ковша скрепера з елеваторним завантаженням:

1- скребковий елеватор; 2- ківш

 

при русі скрепера. При цьому відкривають ківш, піднімаючи передню заслінку чи елеватор, і виштовхують висувною задньою стінкою вміст ковша.

Застосування двомоторних скреперів та скреперів із моторколесами дозволяє підвищити їх тягові зусилля. У перших за ківшем встановлено додатковий ДВЗ, яким керують дистанційно з кабіни оператора. Другі мають дизель-електричну або дизель-гідравлічну трансмісію. Приводні гідро- та електродвигуни разом із редукторами змонтовані на колесах. Щоб легше заповнювати ківш грунтом, застосовують телескопічні ковші та ковші з двохщілинним завантаженням.

Скрепери широко використовують для розробки, транспортування і укладання грунту в штучні споруди або у відвал із подальшим розрівнюванням, плануванням та частковим ущільненням (при проїзді скрепера відсипаним грунтом).

Можливість виконання закінченого циклу робіт дозволяє широко застосовувати скрепери при будівництві доріг, вирівнюванні полів, розробці кар’єрів, будівництві гідротехнічних та ірригаційних споруд у промисловому, цивільному та сільському будівництві.

Технічна продуктивність (м³/год) скрепера

, (5.11)

де q- вміст ковша скрепера, м³; К_н- коефіцієнт наповнення ківша грунтом; К_р=0,6...1,1; К_р- коефіцієнт розпушування грунту; К_р=1,1...1,3; t_ц- тривалість робочого циклу, с

, (5.12)

де , , , - довжина ділянок відповідно заповнення ковша, транспортування грунту, розвантаження ківша, руху холостого ходу скрепера, м; , , , - швидкість скрепера відповідно при заповненні ковша, транспортуванні грунту, розвантаженні, холостому русі, м/с; t_п- час на перемикання передач, с; n- кількість поворотів у циклі; t_пов- час на один поворот, с; t_пов=15...20 с.