Машины для производства земляных работ

Земляные работы характеризуются высокой стоимостью и трудоемкостью. Так, в промышленном строительстве их стоимость составляет около 15 %, а трудоемкость – 18…20 % от общего объема работ.

На земляных работах занято около 10 % общей численности рабочих строительства. Минимальная стоимость и трудоемкость земляных работ могут быть обеспечены:

1) при минимальном проектном объеме разрабатываемого грунта;

2) при такой последовательности выполняемых работ, когда каждый объем грунта, разрабатываемого в проектной выемке, сразу укладывается в предусмотренное для него место в проектной насыпи, что исключает многократную переработку одного и того же объекта грунта;

3) при использовании наиболее эффективных по стоимости и трудоемкости методов производства работ и их механизации.

Это подразумевает наличие основных знаний и принципов эффективной эксплуатации средств механизации земляных работ, создания, внедрения и совершенствования перспективных образцов такой техники и методов ее эксплуатации.

Технологический процесс земляных работ состоит из нескольких основных и вспомогательных операций. К основным относят разработку грунта, его транспортирование, укладку в земляные сооружения или отвал, горизонтальную планировку участков под сооружения и уплотнение. Такие же операции, как подготовка грунта к разработке (рыхление, водопонижение), устройство стенок, ограждающих котлованы и т.п., считают вспомогательными.

Основные машины для земляных работ по характеру рабочего процесса можно разделить на ряд групп:

- землеройные машины, которые отделяют грунт от массива и перемещают его за счет энергии своего двигателя. При этом расстояние, на которое перемещается грунт, определяется размерами конструктивных элементов машин. К группе землеройных машин относят экскаваторы различных типов;

- землеройно-транспортные машины, разрабатывающие грунт под действием тягового усилия, т.е. только во время движения. В эту группу машин входят бульдозеры, скреперы, грейдеры, грейдер-элеваторы. Дальность перемещения грунта, как правило, не зависит от размеров конструкций машин и определяется технико- экономическими соображениями;

- погрузочные машины, к которым относят прежде всего фронтальные погрузчики, соединяющие в себе черты землеройных и землеройно-транспортных машин; они могут копать грунт как стоя па месте, так и в движении;

- машины для гидравлической разработки грунта, отрывающие его от массива и транспортирующие с помощью энергии воды (гидромониторы, землесосы и землесосные снаряды);

- грунтоуплотняющие машины — различные катки, трамбующие и вибрационные машины.

Вспомогательные машины, обеспечивающие работу основных машин, также подразделяют на несколько групп. К ним относят:

- машины для подготовки площадки к работе основного оборудования (корчеватели, кусторезы, камнеуборочные и другие машины);

- машины для подготовки грунта к разработке - рыхлители. В эту же подгруппу входят и буровые машины, с помощью которых бурят шпуры для рыхления плотных и мерзлых грунтов взрывом;

- машины и оборудование для водопонижения и водоотлива, обеспечивающие работу основных машин при высоком уровне грунтовых вод.

Некоторые машины могут выполнять разнохарактерные работы. Так, бульдозерами можно готовить площадки и сооружать насыпи, т.е. выполнять как вспомогательные, так и основные работы.

Рабочий процесс всех машин может протекать непрерывно или циклично. В первом случае машины (например, экскаваторы непрерывного действия, землеройные струги, средства гидромеханизации) работают при установившемся режиме, во втором - периодически чередуются рабочие операции - копание, перемещение грунта, холостой ход и т.д.

Циклично работают одноковшовые экскаваторы и погрузчики, скреперы и др. У некоторых машин цикличного действия отдельные операции рабочего цикла протекают при установившемся режиме (например, копание и перемещение грунта грейдером). У таких машин, как одноковшовые экскаваторы, бульдозеры, скреперы, каждая операция цикла совершается при неустановившемся режиме.

Каждая машина состоит из пяти групп элементов, сочетание которых определяет собой конструкцию машины в целом. К этим элементам относят:

- рабочее оборудование, непосредственно выполняющее технологическую операцию (например, разработку грунта);

- силовое оборудование (двигатель), являющееся источником энергии для приведения в движение элементов машин;

- базовое и ходовое оборудование, позволяющее объединить все элементы машин в единое целое (рама), передвигать ее и передавать давление на опорную поверхность;

- передаточные механизмы (трансмиссии), передающие энергию двигателя рабочему и ходовому оборудованию;

- система управления, служащая для включения и выключения отдельных механизмов машины и ее двигателя.

Последовательность и способ передачи движения от двигателя к механизмам машины показывают на ее кинематической схеме, а взаимное расположение элементов машины и связь между ними - на конструктивной схеме.

Машины классифицируют с учетом типов их элементов. Рабочее оборудование различают по конструктивному устройству, определяемому рабочим процессом машины, и размерам (например, вместимостью ковша экскаватора). Размерами рабочего оборудования определяется в конечном счете мощность машины, конструкция ее элементов и основные технико-экономические показатели в целом.

Различают машины универсальные, имеющие несколько видов рабочего оборудования, и специальные - обычно только с одним видом рабочего оборудования. Специальные машины, как правило, бывают более мощными. Машины могут иметь в качестве основного привода электрические двигатели или двигатели внутреннего сгорания. Применяют и комбинированные приводы (например, дизель- электрические).

Все машины для земляных работ имеют ходовое оборудование, которое может быть автомобильного типа, специальным пневмоколесным, гусеничным, плавучим, шагающим. Передаточные устройства (трансмиссия) могут быть механическими, гидравлическими, пневматическими, электрическими. Часто они представляют собой комбинации различных типов.

В зависимости от систем управления различают машины с ручным и автоматическим управлением, а от средств управления – с механическим, электрическим, гидравлическим, пневматическим или комбинированным.

Все машины по назначению подразделяют на классы. Машины для земляных работ образуют один класс. Этот класс состоит из групп, в которые включают машины с одинаковыми рабочими процессами. Внутри каждой группы машины делят на типы, различающиеся конструкциями основных элементов. Например, в группу землеройно-транспортных машин включены бульдозеры, скреперы и другие машины. Типоразмеры машин различаются внутри типа своими техническими характеристиками (например, вместимостью ковша, мощностью двигателя).