3.7.4. Способы устройства и ремонта каналов экскаваторами

Способы устройства и ремонта каналов различаются в зависимости от расположения экскаватора (оси его хода) относительно оси канала. Разработка грунта при устройстве каналов драглайном или обратной лопатой в зависимости от размеров поперечного сечения канала и рабочих параметров экскаватора может осуществляться продольным, продольно-поперечным или поперечным способами.

При продольном способе ось хода экскаватора располагается на оси канала. Ковш экскаватора при наборе грунта движется преимущественно в вертикальной плоскости, параллельной оси выемки. Это обстоятельство позволяет наиболее точно выполнять проектный профиль выемки, обеспечивая, таким образом, высокое качество устраиваемого канала. Вместе с тем размеры поперечного сечения канала относительно невелики.

При необходимости устройства канала с параметрами В, m, Н, m_o, h_о (рис. 3.11) требуемые значения рабочих параметров определяются следующим образом:

в_ковш ≤ в;

Н_в = h_o + 0,5 м;

(с учетом принятой величины шага при смене забоя).

Средний угол поворота платформы при укладке грунта в односторонний отвал (рис. 3.11)

При укладке на обе стороны средний угол несколько меньше.

Наибольшие значения ширины канала по верху и его глубины, которые может обеспечить конкретный экскаватор при разгрузке на одну сторону, определяются следующим образом:

В = в + 2 mH;

w = (в + mH) H;

Рис.

Необходимо решить это уравнение относительно Н, что позволяет определить и В_max. Заметим, что в таком случае средний угол поворота платформы достигает максимального значения – 90^о.

При продольно-поперечном способе (рис. 3.12), благодаря запасу по радиусу копания, экскаватор может обеспечить устройство канала большей ширины, чем при продольном способе. Ось хода экскаватора в таком случае оказывается смещенной относительно оси канала на величину Е.

Наибольшая ширина канала по верху в этом случае может быть

В_max = R_{к 1} + R_в – С – m_oh_o,

где R_{к 1} – радиус копания экскаватора на уровне стоянки (рис. 3.12), зависящий от принятого шага S при смене забоя;

Рис. 3.12. Схема работы экскаватора для определения среднего угла

поворота платформы и наибольшего шага передвижки

При устройстве выемки наибольшей ширины ось хода экскаватора должна быть смещена от оси канала на величину:

Если экскаватор устраивает канал шириной по верху меньшей, чем В_max, при укладке грунта на одну сторону его ось хода может располагаться на полосе, удовлетворяющей условию

Е_min ≤ Е ≤ Е_max.

Величина Е_min определяется из условия укладки грунта в отвал:

Е_min = А – R_в.

Изменение Е влияет на величину среднего угла поворота платформы экскаватора, которая является суммой углов β₁ и β₂ (рис. 3.11), определяемых значениями:

Таким образом,

При продольно-поперечном способе грунт, как правило, укладывается на одну сторону.

Возможность укладки грунта на обе стороны может быть реализована при соблюдении условий, выраженных формулой Е_min ≤ Е ≤ Е_max. Е_min и Е_max при этом соответствуют условиям (рис. 3.13):

Е_min = А₂ – R_в;

Е_{max 1} = R_к – 0,5В;

Е_{max 2} = R_min + 0,5в;

Е_{max 3} = R_в – А₁;

Е_max = min (Е_{max 1}, Е_{max 2}, Е_{max 3}).

Оптимальное значение Е, соответствующее наименьшей величине средневзвешенного угла поворота платформы экскаватора, определяется по одной из следующих формул, полученных по результатам нашего анализа:

– для экскаваторов с оборудованием обратная лопата

Е_опт = 0,2w + 2,3 – (0,257w + 3,952) а^с;

с = 0,769 – 0,021w;

– для драглайна с нормальной стрелой

Е_опт = 0,543w + 0,17 – (0,643w + 2,18) а^с;

с = 2,197w^–0,557;

– для драглайна с удлиненной стрелой

Е_опт = 0,33w – 1,03 – (0,267w + 2,13) а^с;

с = 1,78 – 0,04w,

где w – площадь поперечного сечения канала;

w₁ – часть площади поперечного сечения канала, грунт которого укладывается налево (в сторону А₁ – рис. 3.13), остальной – направо.

Наибольшая величина шага экскаватора при смене забоя определяется по следующим формулам:

(по условию отсутствия недоборов на дне канала);

(по условию отсутствия недоборов у дальней бровки канала);

Рис. 3.13. Определение характерных углов рабочей зоны платформы экскаватора

Практически величина шага выбирается исходя из удобства разработки грунта, обеспечения хорошего обзора забоя.

Рабочая зона поворотной платформы определяется углами b₁, b₂, b^/₃, b^//₃, b_{ср. взв} (рис. 3.13):

b_ср.взв = а (b^/₃ – b₁) + (1 – а) (b₁ + b₂).

Заметим, что средний угол поворота платформы при продольно-поперечном способе практически всегда больше 90^о и может достигать значений 120–150^о.

При поперечном способе экскаватор располагается на берме канала и разрабатывает грунт движением ковша в вертикальной плоскости, перпендикулярной оси канала (или близкой к этому положению) (рис. 3.13). Ввиду того, что средний угол поворота платформы при этом на 20–40 % больше, чем при продольном способе, а производительность соответственно меньше, применение поперечного способа при устройстве новых каналов весьма ограничено (хотя и не исключается). При ремонте же существующих каналов этот способ является единственно возможным.

Наш анализ позволяет сформулировать основные закономерности использования экскаваторов при ремонте каналов.

Исходное положение экскаватора при работе определяется величиной f (рис. 3.14):

где u – ширина колеи экскаватора по наружным кромкам гусениц;

f^/ – расстояние от наружной кромки гусеницы до бровки канала (по условиям безопасности f^/ ≥ 1 м).

Теоретически допустимая для анализируемого экскаватора глубина канала (рис. 3.14)

В любом случае проектная глубина ремонтируемого канала должна быть меньше при использовании анализируемого экскаватора.

Ширина наносов по верху в канале, доступная рассматриваемой марке экскаватора,

Учитывая, что Н_i = H_к – h_у, получим

Возможная проектная ширина канала по дну:

в_i = В_i – 2m_i h_у.

Таким образом, рассматриваемая марка экскаватора возможна к применению при условии

В < B_i; в < в_i,

где В – ширина наносов по верху (видимая ширина канала по дну), м;

в – проектная ширина канала по дну, м.

Если рабочие параметры рассматриваемой марки экскаватора не соответствуют параметрам канала при его ремонте за одну проходку, возможно выполнение работы за две проходки машины.

Наш анализ показывает, что при ремонте канала глубиной Н_к наибольшая ширина по дну за две проходки (рис. 3.14) будет равна:

Работы на каналах с большими значениями Н_к и в_max рассматриваемой маркой экскаватора будут невозможны.