Екскаватори - це самохідні землерийні машини з ковшовим робочим обладнанням. Вони призначені для розробки грунтів і гірських порід в транспортні засоби або у відвал. За характером робочих процесів розрізняють екскаватори циклічної та безперервної дії. До екскаваторів циклічної дії відносять одноковшеві з дизельним двигуном екскаватори, а до безперервної дії - роторні.
За ходовому обладнанню екскаватори поділяють на гусеничні. Типи і марки екскаваторів, що застосовуються на дорожніх роботах, наведені в табл. 3.12.1. При розробці виїмок в залежності від виду виконуваних робіт екскаватори можуть мати наступне робоче обладнання: пряму лопату (рис. 3.12.1, а), зворотний лопату (рис. 3.12.1, б) драглайн (рис. 3.12.2).
Мал. 3.12.1. Одноковшеві екскаватори:
а - пряма лопата; б - зворотна лопата
Мал. 3.12.2. Екскаватор з обладнанням драглайн:
I - ківш в верхньому положенні; II - в початковому положенні перед заповненням; III - в процесі заповнення
Екскаватори, обладнані прямою лопатою, ведуть розробку грунту вище рівня своєї стоянки. Ківш при цьому рухається від низу до верху і від екскаватора. Прямою лопатою розробляють грунт частіше з навантаженням у транспортні засоби.
Екскаватор, обладнаний зворотною лопатою, веде розробку грунту нижче рівня його стояння. При копанні ківш рухається зверху вниз і вгору до екскаватора.
Відмінною особливістю екскаваторів з обладнанням драглайнов (рис. 3.12.2) є наявність подовженою гратчастої стріли і гнучкою канатної підвіски ковша. Копання грунту ковшем драглайна і наповнення його ґрунтом здійснюється підтягуванням ковша до екскаватора при розташуванні самої машини вище виїмки.
У порівнянні з прямого і зворотного лопатами драглайн має великі радіус дії і глибину копання, що дозволяє розробляти великі за поперечним перерізом виїмки з відсипання грунту у відвал або в транспортні засоби.
Розробку виїмки екскаватором, обладнаному прямою лопатою, виробляють: боковим забоєм, коли транспортні засоби розміщують збоку екскаватора в одному або різному рівнях з ним (рис. 3.12.3); лобовим забоєм, коли екскаватор, розробляючи виїмку, грунт вивантажує в транспортний засіб, розташоване ззаду екскаватора (рис. 3.12.4).
Мал. 3.12.3. Схема бокового забою:
а - при навантаженні ґрунту в автомобілі-самоскиди на рівні стоянки екскаватора; б - те ж при розміщенні самоскидів вище, ніж стоянка екскаватора
Мал. 3.12.4. Схема розробки виїмки:
а - лобовим забоєм; б - розширеним лобовим забоєм;
1 - траєкторія руху екскаватора
Розробка боковим забоєм краща, тому що забезпечуються кращі умови для під'їзду і навантаження транспортних засобів, зменшується кут повороту екскаватора, що сприяє більш продуктивній роботі машин.
Місце розробки грунту екскаватором називається забоєм, а подовжню траншею, вироблену за один прохід, - проходкою. Розміри забоїв визначають робочими параметрами застосовуваних моделей екскаваторів (табл. 3.12.1).
Рекомендовані параметри вибоїв
Обсяг ковша екскаватора, м 3
РОЗТАШУВАННЯ ТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБІВ
Коли транспортні засоби під навантаження мають у своєму розпорядженні вище рівня стоянки екскаватора, то висоту уступу h (рис. 3.12.3, б) визначають за формулою
де Hв - найбільша висота вивантаження, м;
Hтр - висота транспортного засобу, м;
0,5 - зазор безпеки над транспортним засобом, м.
При великій глибині і ширині виїмки розробку її ведуть декількома проходками. Перетин забою проходок має відповідати робочим параметрами застосовуваного екскаватора. За чисельним значенням цих параметрів (табл. 3.12.1) для обраного екскаватора викреслюють перетин забою і по ньому розбивають діаметр виїмки на проходки (рис. 3.12.5). Розрахунок ведуть по найбільшій глибині виїмки. Проходки з мінімальною глибиною призначають для верхнього ярусу, де вони найкоротші. Розробку перших (піонерних) траншей виробляють лобовим забоєм нормальної ширини або розширеним. Розробку неглибоких піонерних траншей для створення вантажної площадки можна вести бульдозером або скрепером з переміщенням грунту у відвал або насип. Ширина пионерной траншеї по низу повинна бути не менше 4,0 м. Підошва кожного ярусу, крім останнього, повинна мати ухил 20 ‰ у бік початку розробки для забезпечення відводу води.
Мал. 3.12.5. Схема розбивки виїмки на проходки:
1 і 5 - розширені лобові; 2,3,4,6,7 - проходки бічними забоями
Лобовим забоєм розробляють неглибокі короткі виїмки, якщо роботу можна виконати за одну проходку екскаватора. Робота в більш широких лобових забоях (рис. 3.12.4, б) сприяє зменшенню кута повороту, підвищення його продуктивності і покращує маневреність автомобілів-самоскидів або інших транспортних засобів.
Розробку виїмок екскаваторами - драглайн можна вести двома способами:
1) проходками з лобовим забоєм, коли екскаватор переміщається в межах розроблюваної ним смуги;
2) проходками з боковим забоєм, коли екскаватор переміщається за межами розроблюваної ним смуги.
У порівнянні з боковим забоєм лобовій має перевагу, так як за одну проходку дає можливість розробляти грунт на смузі шириною майже рівною подвоєному найбільшому радіусу різання. Глибина лобового забою може бути значно більше глибини бічного.
Розробку грунту драглайном здійснюють нижче рівня стоянки екскаватора з вивантаженням у відвал або транспортні засоби, які подають по верху або по дну виїмки. Найбільша глибина розробки виїмок драглайном приведена в табл. 3.12.4.
Глибина розробки виїмки драглайном
Продуктивність одноківшових екскаваторів можна розрахувати за формулою
де Т - тривалість зміни, ч;
Кв - коефіцієнт використання часу;
q - обсяг ковша екскаватора, м 3;
Кн - коефіцієнт наповнення ковша (табл. 3.12.5);
t ц - тривалість робочого циклу екскаватора (табл. 3.12.6), с;
Кр - коефіцієнт розпушення грунту.
Тривалість циклу t ц включає в себе час, необхідний на копання t1. підйом ковша t2. поворот стріли з ковшем t3. вивантаження ковша t4. поворот стріли в забій t5 і опускання ковша t6
Орієнтовні усереднені значення тривалості робочого циклу одноківшових екскаваторів для середніх параметрів забою і кута повороту при вивантаженні 90 ° наведені в табл. 3.12.6.
Наповнення ковша екскаватора
Для підвищення продуктивності екскаваторів необхідно збільшити наповнення ковша, скорочувати тривалість циклу, раціонально організувати роботу екскаватора в забої. При вивантаженні грунту у відвал або транспортні засоби зменшення кута повороту стріли з 90 ° до 70 ° скорочує цикл не менше ніж на 10%.
Продуктивність екскаватора при роботі з транспортними засобами багато в чому визначається безперервністю їх подачі і правильною установкою в забої з тим, щоб кут повороту екскаватора був найменшим.
Глава 4.
Спорудження земляного полотна в особливих умовах