Экскаватор технологическая схема. Виды проходок одноковшовых экскаваторов. Требования к качеству выполнения работ

Область применения

Применяется в основном при разработке грунта ниже уровня стоянки, для разработки грунтов в нешироких каналах, небольших котлованах, траншеях с крутыми откосами, при устройстве и очистке осушительных каналов, для нетяжелых грунтов, т.к. не имеет принудительного напора. В гидротехническом строительстве эти экскаваторы не получили большого распространения из-за того, что они выпускаются с ковшами небольшой емкости и с более низкой производительностью по сравнению с прямой лопатой.

Основными рабочими параметрами (р. п.) являются (рис. 7.9 а): Ro - радиус резания на уровне поверхности земли, Rр.max - радиус резания на уровне наибольшей глубины резания, Нр.тах - наибольшая глубина резания (от поверхности земли до дна забоя). (Последняя имеет два значения в зависимости от ширины разрабатываемой выемки: большее - при ширине выемки меньшей расстояния между гусеницами; меньшее - при более широких выемках). Rв.нач.; Яв.кон. - радиус выгрузки (начальный и конечный), Нв.нач.; Нв.кон. - высота выгрузки (начальная и конечная).

Схема работы экскаватора обратная лопата

Разработка грунта производится копанием «на себя». При этом стрела обратной лопаты, в отличие от прямой лопаты, поднимается и опускается при каждом черпании. Угол ее наклона к горизонту а изменяется от +60° до -40°.

Рабочий цикл: копание, поворот на выгрузку, разгрузка ковша. Возвращение к месту копания.

Разработка грунта ведется лобовым или боковым забоем.

При лобовом забое (рис. 7.9 б) экскаватор перемещается по оси выемки и отсыпает грунт на транспорт или отвал. Такой способ применяется при разработке траншей, узких каналов и котлованов. В связных грунтах откосы выемок очень крутые, вплоть до вертикальных. Наименьшая ширина траншеи равна ширине ковша.

Выемки большой ширины (В > 1,6 Rmax) разрабатывают боковым забоем (рис. 7.9 в). В этом случае обратная лопата размещается и передвигается сбоку от выемки, отсыпая грунт в односторонний отвал или в транспортные средства. При очень больших размерах выемки разработка ведется за несколько проходов.

Технический термин применяют в строительной и горнодобывающей отрасли в том случае, когда речь идёт о работе тяжёлой техники на разработке карьеров, котлованов зданий, сооружений. Забой экскаватора представляет собой производственную площадку, в границах которой происходит перемещение грунта.

В зависимости от масштаба работ, технологической карты подбирают вид и мощность машины. Экономически целесообразно заказать аренду экскаватора (http://www.mtarenda.ru/arenda_ekskavatora) согласно техническим требованиям. Техника небольшой производительности стоит дешевле, но увеличит сроки работы на объекте. Кроме того, чрезмерные нагрузки выведут из строя узлы и агрегаты рабочего оборудования.

Виды экскаваторов

Ковш является основным органом экскаватора. Технику для разработки горной породы оснащают одним или несколькими ковшами. Одноковшовая машина перемещает землю при повороте осевой платформы. Существует следующие виды одноковшовых экскаваторов:

• драглайн;
• прямая;
• обратная лопата.

В зависимости от направления движения стрелы техника снабжена прямой или обратной лопатой. Ковш жёстко закреплён на рукоятке машины, выгрузка грунта происходит в отвал и автотранспорт. Модели оснащены механическим или гидравлическим приводом. Драглайн оборудован ковшом на гибкой подвеске из троса. Вылет стрелы самоходной машины достигает 120 метров, а ёмкость ковша до 4–120 м3. Драглайном перемещают рыхлый грунт с площадки, расположенной выше или ниже уровня стоянки.

В роторной и цепной многоковшовой машине рабочее оборудование движется по кругообразной траектории. Производительность шагающего роторного экскаватора 800–10000 м3/час. Различия в устройстве рабочего оборудования влияют на технологию разработки, площадь и форму котлована.

Виды забоев

Цепные многоковшовые экскаваторы производят выработку горной породы во фронтальном забое. Мощное оборудование, перемещаясь по площадке, режет ковшами плотные грунты с удалением в отвал. Используют технику в сооружении каналов, траншей, для вскрытия карьеров.

Торцовый забой выполняют роторные экскаваторы, драглайны, лопаты с механическим приводом. В результате деятельности горно-разрабатывающего оборудования получают характерную для открытой добычи угля форму карьера. Разработка проходит из плоскости, расположенной ниже горизонта экскаватора.

Сложный забой, с грунтами различной плотности, выполняют уступами. Технику для рыхления размещают в верхней части, а экскаваторы на нижних участках карьера. В проектировании ступенчатого забоя рассчитывают высоту уступа исходя из наполняемости ковша, производительности оборудования и создания безопасных условий работы.

В процессе разработки происходит нависание породы над нижними ярусами. Устойчивость козырька зависит от вида горной породы, её способности к осыпанию. Параметры забоя являются расчётными величинами, находятся в прямой взаимосвязи с техникой, свойствами грунта, способами разработки.

Технология и организация производства работ экскаватором

Технологическая схема производства земляных работ одноковшовыми экскаваторами складывается из четырех основных рабочих процессов: разработка и выемка грунта; перемещение его к месту укладки; укладка грунта в насыпь или отвал; отделка земляного сооружения, т.е. доведение выемки и насыпи до проектного профиля. При организации работ и рабочих мест, производстве работ руководствуются требованиями СНиП 12-03-2001 «Безопасность труда в строительстве. Часть 1. Общие требования» и СНиП 12-04-2002 «Безопасность труда в строительстве. Часть 2. Строительное производство». Машинисту экскаватора перед началом работ выдают технологическую карту и наряд на выполнение работ.

Разработка и выемка грунта. Одноковшовыми экскаваторами грунт в забое разрабатывают несколькими проходками. Параметры проходок и забоев должны обеспечивать возможность работы экскаватора с наименьшими затратами времени на выполнение рабочего цикла экскавации (копание, поворот платформы с груженым ковшом, разгрузка ковша, поворот платформы в забой и опускание ковша в положение резания).

Продолжительность цикла экскавации - один из основных факторов, влияющих на производительность экскаватора. При этом особое значение
имеют операции поворота платформы, занимающие до 60 % продолжительности цикла. Для сокращения времени на выполнение рабочего цикла экскавации:

Ширина проходок должна обеспечивать работу экскаватора при среднем значении углов поворота в пределах 70°;

Глубина (высота) забоев должна быть не менее длины стружки грунта, необходимой для заполнения ковша;

Длина проходок должна обеспечивать наименьшее число вводов экскаватора в забой и выводов из забоя;

Радиус копания должен быть в пределах 0,7 - 0,9 наибольшего радиуса копания для данного типа экскаватора;

Копание грунта производят при полной мощности двигателя; по возможности максимально совмещают рабочие операции; при разработке грунтов I - III категорий применяют ковши увеличенной вместимости.

При использовании прямой лопаты грунт разрабатывают выше уровня стоянки экскаватора лобовой или боковой проходкой (рис. 7.2). При лобовой проходке малой ширины экскаватор перемещается по центру, а при большой - зигзагообразно. Мягкие грунты разрабатывают так, чтобы каждое последующее копание перекрывало предыдущее; твердые грунты - в шахматном порядке; глубокие выемки - уступами, при этом сначала разрабатывают пионерную траншею лобовым или расширенным забоем, а затем - боковыми забоями. Подошва каждого уступа должна иметь уклон в сторону разработки для отвода ливневых вод. Прямой лопатой с поворотным ковшом ковш заполняют движением, близким к прямолинейному, с последующим поворотом его «на себя». Разработку забоя или погрузку сыпучих материалов осуществляют с верхней части забоя. Поворотом рукояти и ковша или только поворотом ковша наполняют его, поворачивают «на себя», поднимают стрелу, выводят ковш из забоя, поворачивают платформу на выгрузку и разгружают ковш.

При использовании обратной лопаты грунт разрабатывают в основном ниже уровня стоянки экскаватора лобовой проходной (рис. 7.3), а при очистке каналов, зачистке откосов котлованов - боковой. При разработке широких котлованов грунт разрабатывают лобовой проходкой, при этом экскаватор перемещают зигзагообразно или параллельно. Размеры проходок зависят от параметров обратной лопаты. Наполняют ковш поворотом ковша «к себе» или поворотом рукояти «к себе» с последующим поворотом ковша. Толщину резания грунта регулируют подъемом или опусканием стрелы. Заполненный ковш поднимают из забоя, поднимая стрелу и поворачивая рукоять «от себя». После вывода ковша из забоя поворачивают платформу в сторону разгрузки. Разгружают ковш поворотом его «от себя». При погрузке грунта в транспортные средства ширина проходки составляет 1,2 -

1,3 наибольшего радиуса копания, при отсыпке в отвал 0,5 - 0,8 этого же радиуса, причем ось рабочего перемещения экскаватора смещают в сторону подхода транспортных средств. Экскаватор и транспортные средства во

время разгрузки ковша устанавливают так, чтобы угол между осью экскаватора и осью транспортного средства был не более 40°, а угол поворота экскаватора для большей производительности - не более 70°.

Для вывоза грунта из забоя применяют самосвалы.

Типы экскаваторных забоев

Экскаваторами разрабатывают грунты I-IV категорий в забоях. Забоем называют зону, ограниченную радиусом действия рабочего оборудования экскаватора. Сюда же включают площадку, на которой он размещается, часть массива, из которого вынимают грунт, а также площадку для установки транспортных средств под погрузку. Если разработку ведут в отвал, то к забою относят также площадку для вынутого грунта. По мере разработки грунта в забое экскаватор перемещается, оставляя разработанные участки, называемые проходками, которые должны удовлетворять следующим требованиям: ширину выбирают с таким расчетом, чтобы экскаватор мог работать при средней величине углов поворота не более 70°; глубину (высоту) проходки назначают из условия обеспечения заполнения ковша «с шапкой» за один рабочий цикл экскаватора (табл. 8.21 - для экскаватора, оборудованного прямой лопатой; табл. 8.22 - обратной лопатой); длину - с учетом возможно меньшего количества переходов экскаватора в забое.

Размеры и форма забоя зависят от типа рабочего оборудования экскаватора, назначения земляного сооружения и принятой схемы разработки грунта. Во всех случаях забой проектируют и организуют работу в нем так, чтобы обеспечить наилучшее использование оборудования, высокую производительность труда и снижение стоимости работ.

Основные типы экскаваторных забоев - лобовой и боковой (рис. 8.27), которые также называют лобовыми и боковыми проходками.

При разработке грунта лобовым забоем ось перемещения экскаватора находится в пределах разрабатываемого массива. Лобовым забоем грунт разрабатывают при рытье пионерных траншей, ленточных фундаментов и узких выемок.

Рис. 8.27. Схемы забоев:
а - лобовой; б - боковой; 1 - ось проходки; 2 - автотранспорт; 3 - ось землевозной дороги; Н - высота забоя

Они эффективно используются экскаваторами, оборудованными обратной лопатой или драглайном.

Для экскаваторов с прямой лопатой этот тип забоя затрудняет работу транспортных средств и увеличивает угол поворота на выгрузку грунта до 180°, что снижает его производительность.

Лобовые забои в зависимости от ширины проходки делятся на узкие (ширина проходки до 1,5 R; где R - наибольший радиус копания), нормальные (ширина 1,5-1,8 R) и широкие (ширина более 1,8).

Узкие котлованы шириной до 1,5 R разрабатывают лобовой проходкой с односторонней погрузкой в транспортные средства (рис. 8.28, а), при ширине 1,5-1,8 R - с двусторонней подачей транспортных средств (рис. 8.28,6).

Котлованы шириной 2,0-2,5 R целесообразно разрабатывать уширенной лобовой проходкой с перемещением экскаватора по зигзагу (рис. 8.28, в) с двусторонней или односторонней погрузкой, а при ширине до 3,5 if - поперечно-лобовой проходкой с двусторонней погрузкой грунта в транспортные средства (рис. 8.28, г).

При ширине разработки более 3R после первой лобовой проходки по одному из упомянутых выше способов ее следует расширить до необходимого размера последующими проходками боковых забоев.

Рис. 8.28. Схемы разработки котлованов экскаваторами, оборудованными прямой лопатой:
а - лобовая с односторонней погрузкой грунта в автосамосвалы; б - то же, с двусторонней; в - то же, с перемещением по зигзагу; г - уширенная проходка с перемещением экскаватора поперек котлована

Лобовые забои при разработке выемок шириной более 3R применяют только при необходимости обеспечить фронт последующих работ.

При работе экскаватора с транспортными средствами в узких и неглубоких забоях (менее половины радиуса копания) наиболее рационально размещать подъездные дороги выше уровня стоянки экскаватора, параллельно оси его передвижения. В этом случае автомобили подходят под погрузку без затрат времени на развороты. Угол поворота платформы экскаватора не превышает 120°, что дает возможность получать высокую производительность обеих машин.

При разработке грунта боковым забоем ось перемещения экскаватора находится за пределами разрабатываемого массива. Экскаватор грузит грунт в транспортные средства или отсыпает его в отвалы, которые располагаются сбоку, параллельно оси его движения.

Организация разработки грунта боковыми проходками позволяет более полно использовать возможности экскаваторов, повышать их производительность за счет уменьшения угла поворота стрелы для разгрузки грунта в транспортные средства или отсыпки в отвал.

Если проектная глубина выемки превышает наибольшую высоту копания экскаватора, ее разбивают на ярусы.

Наиболее эффективная высота разработки грунта прямой лопатой должна быть 0,8-1,2 высоты напорного вала. Наименьшая высота проходки, обеспечивающая наполнение ковша экскаватора на 50%, должна быть не менее 1/3 высоты до напорного вала в нескальных грунтах и не менее 1/4 высоты до напорного вала в скальных породах.

Разработку недоборов грунта, как правило, необходимо производить механизированным способом: бульдозерами, автогрейдерами, экскаваторами со специальными зачистными ковшами, экскаваторами-планировщиками.

При работе экскаватора в скальных грунтах допускаются переборы проектных отметок основания забоя (выемки) не более 25 см.

Все простои экскаватора можно разделить на технические, технологические и организационные. Причинами первого вида простоев являются неисправности (отказы) машин, рассматриваемые в разделе технической эксплуатации дорожных и строительных машин. Технологические простои вызваны необходимостью перемещать экскаватор в забое по мере его разработки, потерями времени на маневрирование автомобилей при подаче под погрузку, на смену рабочего оборудования, очистку ковша от налипшего грунта и т. д. Организационные простои определяются отсутствием фронта работ, просчетами в организации поставки ГСМ и запасных частей, нарушением трудовой дисциплины и т. д. Сокращение этих простоев позволяет повысить производительность машин и выработку продукции на одного человека.

К атегория: - Механизация строительства земляного полотна

Для экскаваторов оборудованных прямой лопатой применяют лобовую или боковую проходку. В этом случае разработка ведется с подошвы выемки, а забойная стенка находится выше уровня стоянки экскаватора (рис. 5).

Для экскаваторов оборудованных обратной лопатой или ковшом типа драглайн проходки применяют торцовые или боковые (рис. 6).

Экскаваторным забоем называют площадку где находится экскаватор, часть кавальера, часть площадки куда выгружается грунт для обратной засыпки и площадки для стоянки транспорта, которым увозят избыточный грунт. Экскаваторные забои, соответственно, могут быть лобовые, торцовые, боковые.

В торцовой и лобовой проходке ось движения экскаватора совпадает с осью выработки. Экскаватор, перемещаясь со стоянки на стоянку, разрабатывает то левую, то правую часть проходки. Угол между крайними положениями стрелы при резании не должен быть более 90 (оптимально около 70). Увеличение угла между крайними положениями стрелы приводит к резкому уменьшению производительности машины, так как значительное время цикла экскавации уходит на непроизводительное перемещение стрелы и ковша. Чем меньше угол между крайними положениями стрелы, тем выше производительность, но и меньше ширина проходки.

Ширина нормальной лобовой проходки поверху определяется из выражения:

где
- рабочий радиус резания экскаватора, м

- длина перемещения (или передвижки) экскаватора со стоянки на стоянку, м

Длина передвижки определяется как разность между максимальным и минимальным радиусами резания на глубине копания экскаватора:

В предварительных расчетах можно пользоваться ориентировочными значениями длины передвижки из следующей таблицы.

Примечание: длина передвижки экскаватора, оборудованного ковшом типа драглайн принимается равной 1/5 длины стрелы.

Боковой забой (боковая проходка) образуется при смещении экскаватора относительно оси разработки. Величина смещения может быть продиктована, например, необходимостью выгрузки грунта непосредственно в кавальер, как показано на рисунке 6а. Здесь объем грунта из принятой боковой проходки равен объему обратной засыпки. Поэтому грунт остальной части котлована, вырабатываемый зигзагообразной торцевой проходкой, вывозится. Максимальная ширина боковой проходки по одну сторону от оси определяется по формуле:

Ширину каждой последующей боковой проходки после первой находят из выражения:

,

где
- наибольший радиус резания на уровне стоянки экскаватора, м.

Боковыми проходками можно разрабатывать довольно широкие котлованы, выполняя их последовательно, одну за другой.

Лобовые (и торцевые) забои могут выполняться разной ширины: нормальной, с зигзагообразным перемещением экскаватора (рис. 6а) и с поперечной перестановкой экскаватора.

В целом при разработке котлованов может быть несколько проходок разных видов; их комбинация может рационально назначаться проектировщиком и зависит от размеров выемки и схемы размещения вынимаемого грунта.