Тема 9. Розроблення грунту екскаваторами

9.1. Основні положення розробки ґрунту екскаваторами

9.2. Екскаватори з прямою лопатою

9.3. Екскаватори із зворотною лопатою та драглайном

9.4. Багатоківшеві екскаватори
 

9.1. Основні положення розробки ґрунту екскаваторами

Екскаватори є одноківшеві та багатоківшеві. Одноківшеві – з прямою лопатою, зворотною лопатою, драглайн і грейфер. Багатоківшеві – ланцюгові та роторні.

 Забоєм називають робочу зону екскаватора, яка складається з майданчика, на якому розміщений екскаватор, частини масиву ґрунту, що розробляється із однієї стоянки, та майданчика для стоянки транспортних засобів під час завантаження.

Найчастіше майданчики планують екскаватором із ковшем місткістю 0,5...1,0 м³.

При розробленні щільних та розпушених скельних ґрунтів застосовують ковші із зубами, які дають змогу одночасно й розпушувати ґрунт. Для легких та м'яких ґрунтів ефективнішими є змінні ковші трохи більшої місткості з суцільною ріжучою окрайкою.

Екскаватор з ковшем потрібної місткості вибирають залежно від обсягів робіт, характеристики ґрунту та робочих позначок забою.

Найменша тривалість циклу досягається, якщо кут повороту стріли екскаватора становить 70...90°. В мокрих забоях та при високому рівні ґрунтових вод треба влаштовувати відкритий водовідлив або зниження ґрунтових вод. Якщо глибина котловану перевищує максимальну висоту копання екскаватора, то розроблення ведуть ярусами, прагнучи, щоб у периметр котловану вписати мінімальну кількість проходок.

Для в'їзду в забій улаштовують траншеї зі значним уклоном – пандус. Чим більший ухил пандуса, тим менша довжина його закладання. Ухил пандуса має забезпечити виїзд машини з вантажем із дна котловану при найменш оптимальних умовах (вологий грунт). Ширину пандуса по низу беруть 3.5 м за умови, що транспорт рухається в один бік.

Ґрунт від екскаватора найчастіше перевозять автосамоскидами, рідше – тракторними причепами, стрічковими конвеєрами, залізницею, гідравлічними засобами. Для ефективного використання екскаватора і транспортних засобів доцільно брати місткість транспортної одиниці рівну 4... 10 об'ємам ковша екскаватора.

Кількість транспортних одиниць за умови безперервної роботи екскаватора:

;            

де t_ц – тривалість циклу роботи транспортної одиниці, хв:

     t_з – тривалість завантаження транспортної одиниці, хв;

     L – відстань перевезення ґрунту, км;

 – середня розрахункова швидкість руху з ґрунтом та без нього, км/год;

 – тривалість розвантаження з маневруванням, хв.

9.2. Екскаватори з прямою лопатою

В процесі влаштування котлованів та планування майданчиків, якщо робочі позначки дають змогу наповнити ківш за один прийом копання ґрунту, використовують екскаватори з прямою лопатою в комплекті з транспортними засобами.

Планувати майданчики екскаватором з прямою лопатою краще за все боковими проходками, використовуючи транспорт, що розміщений на рівні підошви забою паралельно осі переміщення екскаватора, але назустріч йому.

 

Рис. 9.1. Екскаватори з прямою лопатою

 

Розроблення прямими лопатами котлованів та траншей здійснюється з недобором ґрунту в підошві котловану чи траншеї не більше ніж 20 см при місткості ковша 0,25...5 м³. Розроблення недоборів ґрунту, виконують механізованим способом: найчастіше бульдозерами, а також авто­грейдерами, екскаваторами-планувальниками та ін.

 

9.3. Екскаватори із зворотною лопатою та драглайном

Екскаватором, оснащеним зворотною лопатою та драглайном, розробляють котловани торцевими чи боковими проходками з розміщенням екскаватора вище рівня дна забою та завантаженням ґрунту в транспортні засоби. Вказані умови дають змогу використовувати ці екскаватори і для розроблення зволожених та мокрих ґрунтів.

Можливість розроблення котлованів торцевою чи боковою проходками залежить від характеристики робочого оснащення ексклава-тора, глибини копання та ширини котловану.

 

Рис. 9.2. Екскаватори з зворотною лопатою (а) та драглайном (б)

 

Котловани, ширина яких перевищує максимальну ширину проходки екскаватора, що переміщується по прямій, розробляють зигзагоподібними, поперечно-торцевими або кількома торцевими проходками.

За поперечно-човниковою схемою розроб-лення котлованів драглайном ґрунт набирається по черзі з кожного боку автосамоскида, розташованого на дні виїмки. Вивантаження ґрунту відбувається без зупинки стріли екскаватора в момент перевертання ковша над кузовом автосамоскида.

За поздовжньо-човниковою схемою ґрунт набирають перед задньою стінкою кузова і, піднявши ківш, розвантажують його над кузовом. Завдяки зменшенню висоти підняття ковша та кута повороту екскаватора до 6... 10° продуктивність екскаватора збіль­шується в 1,5...2 рази. Ця схема доцільна для розроблення широких котлованів.

Екскаватором, оснащеним зворотною лопатою чи драглайном, роз­робляють також траншеї нижче рівня стоянки з вертикальними стінками чи з укосами торцевими або боковими проходками, вивантажуючи ґрунт у транспортні засоби чи у відвал (в один або два боки). Звичайно траншею розробляють торцевим забоєм із переміщенням екскаватора по осі траншеї та укладанням ґрунту у відвал з одного боку при кутах повороту стріли а = 60...90°. Якщо ґрунт у відвалі не поміщається, то для його перерозподілення додатково використовують бульдозер. Екскаватор при цьому може переміщуватись по осі, зміщеній у бік відвалу.

Екскаватором із зворотною лопатою розробляють поодинокі виїмки під фундаменти колон чи опор.

 

9.4. Багатоківшеві екскаватори

Багатоківшевими екскаваторами розробляють траншеї для укладан­ня трубопроводів значної довжини, якщо ґрунти м'які й щільні. Ними, як правило, розробляють траншеї з вертикальними стінками. У такому разі отримують менший недобір ґрунту і більш чітке окреслення траншеї порівняно з іншими землерийними машинами. Потрібне лише незначне зачищення дна. Застосовують багатоківшеві екскаватори ланцюгові та роторні поздовжнього копання. Ширина траншеї залежно від типу машини – 0,4...1,8 м, а глибина – до 3,5 м.

У слабких ґрунтах для утворення стійких стінок траншей на екскаваторі додатково встановлюють легкознімні ланцюгові укосостворювачі, що надають траншеї трапецеїдального профілю. Наприклад, ланцю­говим багатоківшевим екскаватором, комбінуючи складові частини робочого органа, можна створити вісім розмірів траншей: чотири прямокутних 2,5 та 3,5 м завглибшки, 0,8 та 1,1 м завширшки та чотири трапецеїдальних 2,5 та 3,5 м завглибшки, траншеї зверху 2,8 м завширшки, а знизу 0,8 та 1,1 м.

 

Рис. 9.3. Екскаватори багатоківшеві