Оборудованием прямая лопата
Экскаваторы с прямой лопатой используются для разработки грунтов, расположенных выше уровня своей стоянки, преимущественно с погрузкой на транспорт.
Прямая лопата представляет собой открытый сверху ковш с режущим передним краем. Ковш шарнирно соединен с рукоятью, при этом рукоять, шарнирно соединенная со стрелой машины, выдвигается вперед при помощи напорного механизма. В основном применяют ковши вместимостью 0,15–2,5 м3. Конструкция экскаватора позволяет ему копать ниже уровня своей стоянки не более чем на 10–20 см.
Ковш прямой лопаты заполняется грунтом при движении вверх вдоль откоса забоя.
Наиболее характерные радиусы резания (рис. 2.10) – наибольший и на уровне стояния. Радиус резания прямой лопаты – расстояние от зубьев ковша до оси поворота экскаватора – величина, переменная по высоте. Каждый из радиусов имеет два значения: минимальное Rрminи Rоminпри втянутом положении рукояти до отказа назад и максимальное Rрmaxи Romax при выдвижении рукоятки вперед напорным механизмом. Значение их зависит также от угла наклона стрелы. Наибольший радиус резания экскаватора измеряют на уровне расположения напорного вала.
 |
Рис. 2.10. Рабочее оборудование для земляных работ
и рабочие параметры прямых лопат
Минимальный радиус резания Rрmin на уровне стояния прямой лопаты определяется расстоянием от оси экскаватора до точки касания земли зубьями ковша, котораянаходится примерно на вертикали, проходящей через ось напорного вала.
Высота забоя прямой лопаты имеет три значения: минимальное, нормальное, максимальное.
Минимальная высота забоя соответствует глубине выемки, при которой достигается заполнение ковша за одно черпание. На легких грунтах с малым сопротивлением резанию толщина стружки может быть большая, что позволяет сократить длину набора. В тяжелых грунтах из-за малой толщины стружки минимальная высота забоя будет больше.
В среднем нормальная высота забоя прямой лопаты равна высоте напорного вала hнвнад уровнем стояния экскаватора.
Максимальная высота забоя соответствует наибольшей возможной высоте подъема ковша над уровнем стояния экскаватора. При высоте забоя, превышающей наибольшую высоту резания грунта экскаватором, сверху образуется так называемый козырек, особенно в связных и влажных грунтах. При обрушении козырька могут быть нанесены повреждения механизмам и обслуживающему персоналу.
Наибольший радиус выгрузки Rвmax так же, как и радиус резания, измеряют при положении зубьев ковша на уровне оси напорного вала (рис. 2.10). Этому же положению соответствует нормальная высота выгрузки Нв,измеряемая от уровня стояния экскаватора до нижней кромки открытого, свободно висящего днища ковша. При максимально поднятом вверх ковше будет наибольшая высота выгрузки Rвmax и соответствующий ей радиус выгрузки Rв.
Разработку грунта одноковшовыми экскаваторами прямая лопата производят лобовым и боковым забоем.
При лобовом забое экскаватор разрабатывает за один проход грунт впереди и сбоку от оси хода, которую совмещают с осью выемки. Разрабатываемый грунт грузят в транспортные средства, располагаемые на уровне подошвы забоя сзади экскаватора. При данном способе разработки угол поворота ЭО к транспортному средству достигает 140–180o – что значительно снижает производительность экскаватора. Поэтому лобовой забой принимают крайне редко, в основном при устройстве въездного пандуса в котлован или при разработке первой (пионерной) проходки.
При боковой разработке экскаватор черпает грунт преимущественно сбоку от оси по ходу экскаватора, который выгружают в транспортные средства, размещаемые либо на уровне стояния экскаватора, либо несколько выше на уступе, причем ось передвижения транспортных средств располагают параллельно оси хода экскаватора. Этот вид разработки возможен при широкой выемке, осуществляемой за два и более прохода.
Разработка боковым забоем предпочтительна, так как обеспечиваются лучшие условия для подъезда и погрузки транспортных средств, уменьшается угол поворота экскаватора, что способствует более производительной работе машин.
Ширина выемки поверху при лобовом забое может колебаться в значительных пределах:
Вл = (0,8–1,9) ∙ Rр. (2.30)
При ширине забоя поверху (0,8–1,5) ∙ Rрбезрельсовые транспортные средства (самосвалы) подают с одной стороны сзади экскаватора,а при ширине поверху (1,5–1,9) ∙ Rр – с обеих сторон экскаватора попеременно, что исключает простои экскаватора при смене транспортных единиц и уменьшает среднее значение угла поворота. В некоторых случаях для сокращения холостых проходов экскаватора и облегчения условий маневрирования автосамосвалов можно применить уширенный до 2,5Rрлобовой забой с перемещением экскаватора по зигзагу.
При ширине выемки, превышающей 2Rр, разработку грунта осуществляют при боковом забое прямых лопат, когда экскаватор черпает грунт преимущественно с одной стороны от оси перемещения и частично впереди себя.
С одной стоянки экскаватор может выбрать грунт впереди себя на длину не более чем длина напорного хода рукояти (lн).
Шаг экскаватора
Ш = (0,75–0,08) lн. (2.31)
Чтобы уменьшить недоборы по откосу уступа, не допускают работу экскаватора с предельными значениями радиусов резания. Тогда с учетом длины шага экскаватора расстояние от оси экскаватора до бровки откоса забоя не может быть больше.
(2.32)
Вести разработку грунта в сторону транспортных средств нецелесообразно с поворотом в плане на угол более 45°, так как при большем угле затрудняется набор грунта, который отодвигается в выработанное пространство, за пределы радиуса резания экскаватора.
Наибольшая ширина ленты при боковой разработке
Вл = В1 + В2 – (Rр – Rоmax). (2.33)
При боковом забое транспортные средства могут размещаться не только на уровне стояния экскаватора, но и на уступе со стороны выработанного пространства, на поверхности земли (при небольшой глубине выемки).
Транспортные средства следует размещать на некотором расстоянии от подошвы откоса (0,5–1,0 м), а также вне зоны обрушения грунта, если они стоят на уступе выше экскаватора.
Среднее значение угла поворота в плане определяется между направлениями на центр тяжести разрабатываемой части грунта в центр тяжести места выгрузки.
Возможность опускания рукояти ниже уровня стояния экскаватора позволяет ему самостоятельно войти в забой без помощи других механизмов. Заглубление происходит с постепенным продвижением вперед при уклоне пути не более 1:8–1:10. Образовавшаяся траншея дает возможность пройти следующую ленту с большей глубиной, так как транспортные средства уже могут перемещаться по дну первой (пионерной) траншеи.
Если проектная глубина выемки значительно превышает максимальную глубину резания экскаватора, то разработку ведут в несколько ярусов, число которых определяется следующим образом:
(2.34)
где Н – глубина выемки, м;
Нрmax – максимальная глубина резания экскаватором, м;
nя – число ярусов разработки.
Вход экскаватора в каждый ярус осуществляется прокладкой пионерных траншей, глубина которых определяется условиями погрузки грунта.
В процессе разработки грунта прямой лопатой откосы выемки получают криволинейную форму, что обычно не соответствует заданной форме откоса. Это требует последующих доработок другими механизмами (драглайнами, бульдозерами, экскаваторами).