Расчет забоя одноковшового экскаватора «обратная лопата»

Расстояние от передней опоры экскаватора до бровки откоса l_min (ширина бермы безопасности) (рис. 8) должно исключать обрушение откоса, сползание или опрокидывание экскаватора в разрабатываемую выемку. Ширина бермы безопасности определяется размерами призмы обрушения и является минимальным расстоянием для установки или движения транспортных, землеройных, грузоподъемных и других машин, укладки кавальера от бровки откоса. При глубине выемки на сухих грунтах до 7 м можно принять:

 

                                   (23)

 

а на увлажненных это расстояние (рис. 8):

 

                (23а)

 

где m_в=1,35 – заложение откоса на увлажненном грунте.

Расстояние от оси вращения поворотной платформы до бровки откоса R_ст должно быть не меньше, чем:

 

                                     (24)

 

где l₀ – расстояние от оси вращения до передней опоры экскаватора.

У гусеничных машин м у колесных машин , где Б – продольная база машины.

Тогда наименьший радиус копания по дну проходки :

 

                  (25)

 

Так как технические характеристики экскаваторов в реальных условиях полностью не реализуются, рабочий радиус копания принимается:

 

                       (26)

 

Наибольший радиус копания на глубине H определяется из треугольника nop:

             (27)

 

Рис. 8. Продольный разрез забоя экскаватора «обратная лопата: а – схема для расчета забоя; б – определение расстояния от передней опоры до бровки откоса на увлажненных грунтах

 

при этом из Δ n ₁ op ₁:

          (28)

 

Для производительной работы экскаватора шаг его перемещения в забое L_пдолжен быть не менее рекомендованного (приложение 2):

                                (29)

 

Радиус выгрузки в транспортное средство  (рис. 9а):

 

               (30)

 

                                        (31)

 

где  – необходимая высота выгрузки; h_т– высота транспортного средства; – длина ковша; q – вместимость ковша;  – запас высоты режущей кромки (зубьев) ковша над призмой грунта в транспорте:

 

                                      (31а)

 

где Δh – превышение призмы грунта в транспортном средстве над его бортом, Δh=0,3м; h_d – запас высоты режущей кромки ковша над призмой грунта; для гидравлических экскаваторов h_d=0,1¸0,3м; для механических h_d=0,3¸0,5м.

Расстояние между кузовом экскаватора и транспортным средством должно быть не менее 1 м. (рис. 9а).

При работе экскаватора навымет необходимые радиус  и высота выгрузки (рис. 9б) зависят от расположения и размеров кавальера и его формы.

Для кавальера треугольного сечения:

   (32)

 

а для трапецеидального:

 

  (33)

 

                                       (33)

 

где – запас высоты выгрузки над кавальером:

для механического экскаватора

для экскаватора с гидроприводом

 

Рис. 9. Поперечный разрез экскаватора «обратная лопата»:

а) работа в транспорт; б) работа навымет

 

План забоя (рис. 10) позволяет определить возможное расположение, наибольшую длину кавальера и расстояние от торцевой бровки до ближайшего препятствия, а также наиболее целесообразную ширину последующих проходок при известных  и .

Ширина берм В_б и В_б' зависит от вида грунта и его влажности (см. формулы 23 и 23а).

Угол поворота экскаватора в забое 2γ_о и положение его первой стоянки в начале работ определяется планом забоя (см. рис. 10).

Для более производительной работы углы поворота на разгрузку γ_т и γ_н должны быть выбраны наименьшими из возможных, что достигается рациональным расположением экскаватора относительно кавальера и транспортного средства. При этом трасса его перемещения не обязательно должна совпадать с осью траншеи.

Углы поворота γ нормируются (приложение 2), поэтому при разгрузке на одну сторону он не должен в среднем превышать 135°, а на две стороны - 270°. Если угол поворота в забое 2 γ_о меньше 55°, значит выбран слишком большой экскаватор, в связи, с чем возрастает стоимость работ. Из экономических соображений целесообразно принимать 2 γ_о в пределах:

 

                                      (34)

 

На основании вышеизложенного при разработке котлована ширина первой проходки по дну а_п, обеспечивающая въезд в него,принимается равной 4 м или 7 м, а_з с одной стороны (рис. 11):

 

                               (35)

 

но должна быть в пределах:

при разгрузке на одну сторону:

 

                       (36)

 

при разгрузке на две стороны:

 

                           (37)

 

 

Рис. 10. План забоя экскаватора с рабочим оборудованием «обратная лопата»

 

 

Рис. 11. Схема проходок экскаватора при разработке котлована