рус | укр

Главная

Контакты

Навигация:
Арсенал
Болезни
Витамины
Вода
Вредители
Декор
Другое
Животные
Защита
Комнатные растения
Кулинария
Мода
Народная медицина
Огород
Полесадник
Почва
Растения
Садоводство
Строительство
Теплицы
Термины
Участок
Фото и дизайн
Хранение урожая









Взаимодействие рабочих органов машин с грунтом.

А.В. СИДОРЕНКО, А.А. МАВРОДИ

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ

КУРС ЛЕКЦИЙ

Мариуполь 2009

Министерство образования и науки Украины

Приазовский государственный технический университет

Кафедра Подъемно-транспортных машин и деталей машин

 

 

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ

КУРС ЛЕКЦИЙ

для студентов очной и заочной форм обучения

 

ТОМ II

МАШИНЫ для земляных работ

 

 

Составили ____________ А.В Сидоренко

 

 

____________ А.А. Мавроди

 

 

Мариуполь 2009

УДК 621. 76 (077)

 

Строительные машины: Курс лекций: Том II: Машины для земляных работ /А.В. Сидоренко, А.А. Мавроди; - Мариуполь, 2009. – 101 с.: 62 илл.

 

В учебном пособии изложены основные разделы программы дисциплины «Машины для земляных работ». Даны краткие сведения о назначении машин, их конструкции, принципе работы, расчете производительности, необходимые справочные данные.

 

 

Составили ____________ А.В Сидоренко

 

 

____________ А.А. Мавроди

 

Отв. за выпуск ____________ В.В. Суглобов, д-р техн.

наук, проф.


Содержание

Лекция 1. Вводная. Машины для земляных работ. 5

Лекция 2. Землеройно-транспортные машины.. 9

Лекция 3. Бульдозеры–погрузчики, рыхлители. 16

Лекция 4. Скреперы.. 22

Лекция 5. Самоходные грейдеры (автогрейдеры) 28

Лекция 6. Экскаваторы.. 31

Лекция 7. Исполнительные механизмы экскаваторов. 39

Лекция 8. Пневмоколёсные и гусеничные гидравлические экскаваторы.. 45

Лекция 9. Грейферное оборудование экскаватора на напорной штанге. Оборудование рыхлителя и гидромолота. 52

Лекция 10. Механизмы поворота и передвижения гидравлических экскаваторов 58

Лекция 11. Экскаваторы-планировщики. 63

Лекция 12. Траншейные экскаваторы.. 67

Лекция 13. Цепные траншейные экскаваторы.. 72

Лекция 14. Роторные траншейные экскаваторы.. 78

Лекция 15. Машины для разработки мерзлых грунтов. 85

Лекция 16. Землерезные и землеройно-фрезерные машины.. 88

Лекция 17. Бурильно-крановые машины.. 93

Лекция 18. Бурильно-крановые машины на базе трактора. 98

Заключение. 100

Литература. 101

Вопросы к зачету по дисциплине «Машины для земляных работ». 102


Лекция 1. Вводная. Машины для земляных работ

 

Машины для земляных работ в промышленном и гражданском строительстве используют при рыхлении плотных, скальных и мерзлых грунтов, планировании строительных площадок, подго­товке оснований под дороги и проезды, разработке котлованов под фундаменты зданий и сооруже­ний, рытье траншей открытым способом при прокладке городских коммуникаций и строитель­стве подземных сооружений, копании ям и при­ямков, зачистке дна и откосов земляных сооружений, обратной засыпке котлованов и тран­шей после возведения фундаментов и укладки коммуникаций, уплотнении грунтов и т. п.

Машины осуществляют разработку грунтов тремя основными способами: механическим, при котором грунт отделяется от массива пассивными и приводными (активными) режущи­ми органами – ножами, зубьями, скребками, клиньями, резцами, фрезами и т, п.; гидроме­ханическим, при котором грунт разрушается в открытом забое направленной с помощью гидромонитора струей воды под давлением до 6 МПа или всасыванием предварительно разру­шенного (гидромонитором или фрезой) грунта со дна реки или водоема грунтовым насосом-землесосом; взрывным, при котором разруше­ние грунта (породы) происходит под давлением расширяющихся продуктов сгорания (газов), взрывчатых веществ. Иногда применяют ком­бинированные способы разработки грунтов, например взрывной (предварительное рыхление) в сочетании с механическим (последующая разработка землеройной машиной с ножевым или ковшовым рабочим органом).

В настоящее время около 95 % земляных работ в строительстве осуществляется механическим способом. При выполнении земляных работ используется широкая номенклатура различных по назначению, конструкции и принципу действия машин, которые разделяются на: машины для подготовительных работ; землеройно-транспорт­ные; экскаваторы; бурильные; для бестраншейной прокладки коммуникаций; для гидромеханической разработки грунта; для уплотнения грунтов.

 

Взаимодействие рабочих органов машин с грунтом.

 

На процесс взаимодействия рабочего органа землеройной машины с грунтом существенное влияние оказывают физико-механические свой­ства грунта, конструкция, геометрические параметры и режимы работы рабочего органа.

Рабочие органы землеройных машин, отделяющие грунт от массива механическим способом, могут быть выполнены в виде: зуба на стойке (рис. 1, а) для рыхления разрабатываемой среды, ковша определенной вместимости со сплошной режущей кромкой (рис. 1, д, ж, з) или оснащенной зубьями (рис. 1, б, в, г, е), отвала (рис. 1, и), снабженного в нижней части режущими ножами. Рабочие органы в виде ковшей называют ковшовыми, в виде отвала с ножами – отвальными или ножевыми. Рабочий процесс землеройных машин с ковшовыми и ножевыми рабочими органами состоит из последовательно выполняемых операций отделе­ния грунта от массива, его перемещения (транспортирования) и отсыпки. Рабочие органы отделяют грунт от массива резанием и копанием. Резание – процесс отделения грунта от массива режущей частью рабочего органа. Копание – это совокупность процессов, включающих резание грунта, перемещение срезанного грунта по рабочему органу и впереди его в виде призмы волочения, а у некоторых машин и перемещение грунта внутри рабочего органа. Сопротивление грунта копанию в 1,5...2,8 раза больше, чем сопротивление грунта резанию.

Рис. 1. Рабочие органы землеройных машин:

а - зуб рыхлителя; б – ж - экскаваторные ковши прямой и обратной лопат, драглайна,

погрузчика, планировщика; з - ковш скрепера; и - отвал бульдозера

 

Физико-механические свойства грунтов ха­рактеризуются: гранулометрическим составом – процентным содержанием по массе частиц различной крупности; плотностью – массой еди­ницы объема (для большинства грунтов — 1,5...2 т/м3); пористостью – выраженным в % отношением объема пор к общему объему грунта; влажностью – выраженным в % количеством воды, содержащейся в порах грунта; связно­стью – способностью грунта сопротивляться раз­делению на отдельные частицы под действием внешних нагрузок; разрыхляемостью – свойст­вом разрабатываемого грунта увеличиваться в объеме при постоянстве собственной массы, которая выражается коэффициентом разрыхления Кр, равным отношению объемов грунта в разрых­ленном и естественном состояниях (Кр= 1,1…1,4); углом естественного откоса – углом у основания конуса, который образуется при отсыпании разрыхленного грунта с некоторой высоты; пластичностью – способностью грунта деформи­роваться под действием внешних сил и сохранять полученную форму после снятия нагрузки; сжимаемостью – свойством грунтов уменьшаться в объеме под действием внешней нагрузки; прочностью – способностью грунта сопротив­ляться разрушению под действием внешних нагрузок; сопротивлением сдвигу – сцеплением частиц грунта между собой; коэффициентами трения грунта о сталь (0,55...0,65) и грунта по грунту (0,3…0,5); абразивностью – способностью грунта (породы) интенсивно изнашивать (истирать) взаимодействующие с ним рабочие органы машин; липкостью – способностью грунта прили­пать к поверхности рабочих органов.

Различают грунты нескальные (песок, супесь, суглинок, глина и т. п.), разборно-скальные (сцементированные глины – аргаллиты, гипс, мел, известняки и др.) и скальные (плотные известняки, доломит, мрамор, песчаник и др.). Грунты, имеющие положительную температуру, называют немерзлыми (талыми), отрицательную – мерзлыми, если они содержат лед, и морозными (охлажденными), если лед в их составе отсутствует. Наличие льда в мерзлых грунтах существенно повышает их прочность и затрудняет работу землеройных машин. Нескальные немерзлые грунты разрабатывают обычными землеройными средствами, скально-разборные и мерзлые грунты с небольшой глубиной промерзания перед разработкой предварительно разрыхляют механическим способом. Скальные и мерзлые грунты с большой глубиной промерзания предварительно разрыхляют взрыв­ным способом.

В некоторых случаях мерзлые грунты разрабатывают специально предназначенными для этих целей землеройными машинами. Для оценки трудности разработки нескальных мерзлых и немерзлых грунтов обычно пользуются предло­женной А. Н. Зелениным классификацией грунтов, разбитых на восемь категорий по числу ударов (числу С) динамического плотномера (ударника) ДорНИИ. Категория грунта определяется числом ударов, которые необходимы для погружения в грунт на глубину 10 см цилиндрического стержня плотномера площадью 1 см2 под действием груза весом 25 Н, падающего с высоты 0,4 м и производящего за каждый удар работу в 10 Дж.

Категории немёрзлого грунта: I (C=1…4), II (C=5…8), III (C=9…16), IV (C=17…35). Категории мёрзлого грунта: V (C=36…70), VI (C=71…140), VII (C=141…280), VIII (C=281-560).

При отделении грунта от массива механическим способом рабочему органу землеройной машины сообщаются обычно два движения – вдоль (главное движение) и поперек (движение подачи) срезаемой стружки грунта (рис. 2), которые могут выполняться раздельно или одновременно.

Режущая часть (кромка) рабочего органа, имеющая обычно форму клина, характеризуется следующими геометрическими параметрами (рис. 2, а): длиной режущей кромки b, углом заострения β, задним углом α, передним углом γ, углом резания δ = β + α и толщиной стружки h. Эффективность процесса резания обеспечива­ется при оптимальных углах резания и рациональ­ной геометрии режущего инструмента. Оптималь­ные значения угла резания δ составляют 30...32° для легких грунтов и 40…43° для тяжелых; угла заострения δ = 25…27° для легких и 32…35° для тяжелых грунтов. Задний угол принимают равным не менее 6…8°. Ножевые рабочие органы землеройных машин характеризу­ются также длиной В, высотой Н и радиусом кривизны r отвала, ковшовые – вместимостью q, шириной В, высотой H и длиной L ковша.

На взаимодействующий с грунтом рабочий орган (рис. 2, б) действует сила сопротивления его движению в грунте Fo, раскладываемая на две составляющие – касательную F01 и нормальную F02 к траектории движения рабочего органа. Силу F01 (кН) можно представить в виде:

где Fp – сопротивление грунта резанию, кН; Fт – сопротивление трения рабочего органа о грунт, кН; Fп.в – сопротивление перемещению призмы во­лочения и грунта в рабочем органе, кН.

 

 

Рис. 2. Геометрия режущих элементов рабочих органов землеройных машин

 

Сопротивление грунта резанию представляет собой сопротивление внедрению передней грани рабочего органа в грунт в направлении главного движения.

Величина Fp зависит от поперечного сечения срезаемой стружки, физико-механических свойств грунта и геометрии режущей части рабочего органа:

где kp – удельное сопротивление грунта резанию, кПа; b и h – ширина и толщина стружки, м.

Отношение величины F01 к поперечному сечению стружки представляет собой удельное сопротивле­ние грунта копанию rр = F01/(bh). Значения rp, rк, выбирают по таблицам, в которые сведены данные, полученные экспериментальным путем для различных категорий грунтов и видов рабочих органов. Значения удельных сопротивлений резанию и копанию растут с увеличением прочности грунта. Нормальная составляющая сопротивления копанию F02, представляющая собой сопротивление внедрению режущей части рабочего органа в грунт в направлении, перпендикулярном касательной составляющей F01, определяется из соотношения F02=φF01, где φ=0,2...0,6 – коэффициент, зависящий от физи­ко-механических свойств грунта и затупления режущей кромки. Более высокие значения φ соответствуют большему затуплению режущей части.

 

Лекция 2. Землеройно-транспортные машины

Землеройно-транспортными называют машины с ножевым рабочим органом, выполняющие одновременно послойное отделение от массива и перемещение грунта к месту укладки при своем поступательном движении. К этой группе машин относятся бульдозеры, скреперы, автогрейдеры, грейдеры. Первые два типа машин, особенно бульдозеры, широко используются в промышлен­ном и гражданском строительстве.

Каждая модель землеройно-транспортной машины имеет индекс, включающий буквенные и цифровые обозначения. Две начальные буквы индекса ДЗ обозначают группу машин, последующие за ними цифры – порядковый номер регистрации модели, буквы после цифровой части индекса – порядковую модернизацию (А, Б, В,) и климатическое (северное С и холодное ХЛ) исполнение машины. В индексе бульдозеров и скреперов с автоматизированной системой управления наличие последней обозначается цифрой 1, следующей через тире за основными цифрами индекса, а у модернизированных машин – после букв, обозначающих модернизацию. В индекс автогрейдеров после указанных выше цифр и букв включаются через тире цифры 1, 2, 4, 6, обозначающие их модификации.

 

Просмотров: 638

Вернуться в категорию: Почва

© 2013-2020 cozyhomestead.ru - При использовании материала "Удобная усадьба", должна быть "живая" ссылка на cozyhomestead.ru.