¿Qué determina el patrón de movimiento de una excavadora? Desarrollo del suelo mediante excavadoras de un solo cucharón. Cálculo de penetraciones de excavadoras con diversos equipos de trabajo. Excavación de modelos con retroexcavadora.

30.05.2022

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Máquinas de excavación

Las máquinas para trabajos de excavación en la ingeniería civil se utilizan para aflojar suelos densos, rocosos y helados, planificar sitios de construcción, preparar cimientos para carreteras y accesos, desarrollar pozos para cimientos de edificios y estructuras, cavar zanjas de manera abierta al establecer comunicaciones urbanas y construcción de estructuras subterráneas, excavación de hoyos y pozos, limpieza del fondo y pendientes de estructuras de tierra, relleno de pozos y zanjas después de erigir cimientos y tendido de comunicaciones, compactación del suelo, etc.

Las máquinas realizan el desarrollo del suelo de tres formas principales:
mecánico, en el que el suelo se separa del macizo mediante elementos de corte pasivos y accionados (activos): cuchillos, dientes, raspadores, cuñas, cortadores, fresas, etc.;
hidromecánico, en el que el suelo se destruye a cielo abierto mediante un chorro de agua dirigido mediante un monitor hidráulico a una presión de hasta 6 MPa o por succión de suelo previamente destruido (mediante un monitor hidráulico o cortador) del fondo de un río o embalse con draga bomba de suelo;
explosivo, en el que la destrucción del suelo (roca) se produce bajo la presión de productos de combustión en expansión (gases) y explosivos.

A veces se usa métodos combinados desarrollo del suelo, por ejemplo explosivo (aflojamiento preliminar) en combinación con mecánico (desarrollo posterior mediante una máquina de movimiento de tierras con una herramienta de trabajo con cuchillo o cucharón).

Actualmente, alrededor del 95% de los movimientos de tierras en construcción se realizan de forma mecánica.

Al realizar trabajos de excavación se utiliza una amplia gama de máquinas con diferentes finalidades, diseños y principios de funcionamiento, que se dividen en: – máquinas para trabajos preparatorios; – movimiento de tierras y transporte; – excavadoras; – perforación; – para el tendido de comunicaciones sin zanjas; – para el desarrollo hidromecánico del suelo; – para la compactación del suelo.

Hay máquinas de movimiento de tierras: excavadoras de un solo cucharón y de varios cucharones, máquinas de movimiento de tierras y de transporte: excavadoras, raspadoras, niveladoras, elevadores-niveladoras; máquinas para compactar el suelo, que funcionan según el principio de acción de rodadura, compactación y vibración: rodillos, apisonadores, máquinas vibratorias.

Máquinas de movimiento de tierras

Las excavadoras de un solo cucharón excavan la tierra y la mueven con el movimiento de un cucharón. La fuerza al cucharón se transmite desde el motor a través de la transmisión. La propia excavadora permanece en su lugar (excavadora de un solo cucharón) o se mueve lentamente (excavadora de zanjas con varios cucharones).

Las excavadoras mueven tierra en distancias cortas (solo la longitud de la herramienta de trabajo). Se utilizan para excavar tierra y cargarla inmediatamente en un vertedero o para excavar y cargar tierra en vehículos durante el transporte a largas distancias.

Las excavadoras de cangilones (Fig. 10) se dividen en excavadoras de zanjas con cadena y cuerpo de trabajo giratorio. También existen excavadoras de excavación transversal con cuerpo de trabajo de cadena y excavadoras de rueda de cangilones diseñadas para operaciones de desmonte y extracción en minería a cielo abierto y para realizar otros tipos de trabajos de excavación.

Una excavadora de un solo cucharón es la máquina de movimiento de tierras más común y versátil. Consta de equipo de marcha, plataforma giratoria y equipo de trabajo. Uno o más motores están instalados en la plataforma giratoria.

El equipo de marcha de una excavadora de un solo cucharón está diseñado para mover la excavadora en el frente a medida que se excava el suelo y en distancias cortas dentro del sitio de construcción. El equipo de marcha de las excavadoras de un solo cucharón puede ser de orugas, neumático o móvil. Para trabajos especiales se utilizan excavadoras flotantes montadas sobre pontones.

El equipo de marcha sobre orugas de las excavadoras de un solo cucharón no está diseñado para movimientos prolongados en largas distancias, ya que se desgasta rápidamente y queda inutilizable. Por ello, las excavadoras de orugas se transportan a distancias de más de 15 km mediante transporte especial sobre remolques, por ferrocarril o por vía fluvial.

Arroz. 10. Excavadora de zanjas de varios cucharones: a - con cuerpo de trabajo de cadena, b - con cuerpo de trabajo giratorio

Las excavadoras de un solo cucharón con ruedas neumáticas con una capacidad de cucharón de 0,2 a 0,4 m3 pueden moverse por sus propios medios a alta velocidad a distancias considerables y se utilizan ampliamente para realizar pequeños volúmenes de trabajo.

Las excavadoras ambulantes tienen esquís retráctiles para moverse. La carrera de marcha se utiliza en excavadoras de alta potencia diseñadas para trabajar en suelos débiles.

Se instala un dispositivo giratorio con un marco giratorio de excavadora en el marco del equipo en marcha. El dispositivo de giro consta de rodillos o bolas situados entre dos pistas anulares y funciona como un rodamiento de bolas o de rodillos. En el anillo superior se instala una plataforma giratoria, que gira mediante dos engranajes. El pequeño engranaje gira sobre cojinetes instalados en la plataforma. En el bastidor del chasis hay montada una gran rueda dentada.

La plataforma giratoria alberga el motor, la transmisión, la cabina del conductor y el equipo de trabajo.

Dependiendo del trabajo realizado, se instalan diversos equipos de trabajo en las excavadoras de un solo cucharón, como se muestra en la Fig. once.

La pala recta es el principal tipo de equipo de trabajo, que se utiliza con mayor frecuencia para desarrollar el suelo y cargarlo en camiones volquete o carros de tierra, en andenes ferroviarios o en un vertedero. Se puede instalar una retroexcavadora en lugar de una pala recta, y la mayoría de las excavadoras universales utilizan un cucharón, un mango, una pluma y bloques de pala rectos para montar una retroexcavadora.

Se utiliza una retroexcavadora para cavar pozos y zanjas para colocar tuberías.

Las dragas se utilizan para desarrollar el suelo y cargarlo en un vertedero.

Rara vez se carga tierra con una dragalina en los vehículos, ya que el cucharón está suspendido de cuerdas, que se balancean durante la descarga y es difícil descargar en un lugar exactamente designado (por ejemplo, la carrocería de un automóvil). Con la ayuda de una draga, se excavan pozos y canales, se extraen terraplenes de ferrocarril de la reserva y se extraen minerales.

En la construcción se utiliza una grúa excavadora con pluma de dragalina para la instalación de estructuras.

Además de los tipos anteriores de equipos de trabajo reemplazables, las excavadoras se utilizan con los siguientes equipos:

cuchara para operaciones de carga y descarga y para desarrollo de pozos; removedor de tocones; arado para planificación; raspador y relleno para fosas.

Además, del brazo de la excavadora se puede suspender una placa apisonadora para compactar el suelo, una bola de metal o un martillo de cuña para destruir suelos congelados y viejos. superficies de la carretera y edificios que serán demolidos.

Arroz. 11. Equipo de trabajo reemplazable de una excavadora universal de un solo cucharón.

Las excavadoras de construcción universales se fabrican en varios tamaños con cucharones con una capacidad de 0,15 a 2,5 m3 y se utilizan según el volumen de trabajo realizado.

Las excavadoras de canteras y de sobrecarga de un solo cucharón con orugas y orugas ensanchadas se fabrican con cucharones con una capacidad de 2 a 25 m3 o más. Por ejemplo, la excavadora ESh 25/100 tiene una cuchara con una capacidad de 25 m3 y una longitud de pluma de 100 m. La planta de Novokramatorsk está desarrollando una excavadora con una potencia y productividad significativamente mayores.

Estas máquinas están destinadas principalmente a desarrollo de código abierto Los minerales no están cubiertos en este libro de texto.

La mayor maniobrabilidad del cucharón de una excavadora de un solo cucharón y las importantes fuerzas desarrolladas sobre los dientes permiten utilizar excavadoras de un solo cucharón para el desarrollo de suelos heterogéneos con inclusiones sólidas. Las excavadoras de varios cangilones se utilizan con gran éxito para desarrollar suelos homogéneos.

Para el funcionamiento ininterrumpido de ambos tipos de excavadoras, el tamaño de las inclusiones sólidas en el suelo no debe exceder de 0,20 a 0,25 del ancho del cucharón. Con tamaños de inclusión grandes, las excavadoras de varios cucharones no pueden funcionar y las excavadoras de un solo cucharón tienen una productividad reducida.

En condiciones favorables (suelo homogéneo, mismo tipo de trabajo, etc.), se aconseja utilizar excavadoras multicazo. Además, el control de una excavadora de un solo cucharón requiere la participación constante del operador, mientras que el control de una excavadora de varios cucharones es casi automatizado, ya que sólo requiere una intervención periódica para regular, dirigir, arrancar, detener y monitorear constantemente el funcionamiento de la máquina.

Máquinas de movimiento de tierras

Las máquinas de movimiento de tierras incluyen topadoras, traíllas, niveladoras, arados de zanjas y algunas otras máquinas.

Los vehículos de movimiento de tierras constan de un tractor de ruedas o de orugas y un equipo de trabajo remolcado o montado. Estas máquinas cortan el suelo, lo mueven y colocan, y también realizan trabajos de nivelación.

Las máquinas de movimiento de tierras y de transporte se diferencian de las máquinas de movimiento de tierras en que el corte y el movimiento del suelo se realizan únicamente cuando las máquinas están en movimiento y la posición del cuerpo de trabajo no cambia o casi no cambia con respecto al tractor, y también en que la tracción La fuerza del tractor se utiliza para cortar y mover el suelo.

Las máquinas enumeradas se caracterizan por un diseño simple y una alta productividad, por lo que el costo de los trabajos de excavación es bajo. Por lo tanto, este tipo de máquinas se utilizan cada vez más cada año en economía nacional países.

Las máquinas de movimiento de tierras son máquinas universales, ya que pueden realizar diversos trabajos de excavación y mover tierra para diferentes distancias. Sin embargo, no se pueden utilizar en condiciones de barro, lluvia y arena movediza.

Máquinas compactadoras de suelos.

La compactación del suelo se realiza de la siguiente manera: – presión estática: con rodillos lisos, estriados, de almohadilla o con neumáticos; – impactos del apisonamiento de los órganos de trabajo - apisonadores; – utilizando vibración - máquinas de vibración.

Los rodillos arrastrados constan de un bastidor, un tambor hueco soldado o fundido y dispositivos de acoplamiento. El tambor está equipado con trampillas para cargar lastre, lo que aumenta el peso del rodillo y permite compactar el suelo a mayor profundidad (Fig. 12).

El tambor gira sobre cojinetes montados en el marco. El tambor liso de un rodillo arrastrado puede estar equipado con levas unidas a llantas de acero colocadas en el tambor.

Al marco del rodillo se adjuntan un raspador para limpiar el tambor, dos dispositivos de acoplamiento, delantero y trasero, y refuerzos extraíbles en las esquinas para colocar rodillos adicionales. A menudo trabajan con dos rodillos conectados entre sí, a veces con tres y menos frecuentemente con un acoplamiento de cinco rodillos. Los rodillos compactan el suelo a una profundidad de 0,25 a 0,3 m, pero queda sin compactar una pequeña capa superior de suelo de 4 a 6 cm.

El suelo recién vertido se compacta bastante bien con neumáticos de raspadores y camiones volquete. En este caso, la tierra se debe verter en pequeñas capas.

Para garantizar una compactación uniforme del suelo, algunos rodillos se fabrican con suspensión separada de ruedas neumáticas, es decir, cada rueda con su propia carga es como un remolque independiente.

Arroz. 12. Rodillo de leva arrastrado:
1 - tractor. 2 - marco. 3 - tambor, 4 - levas, 5 - raspadores, 6 - escotilla

Las apisonadoras compactan el suelo a una profundidad de 0,6 a 2,5 m y se utilizan en los casos en que no se puede utilizar el método de rodadura, por ejemplo en condiciones de hacinamiento. La desventaja de este método de compactación es la posibilidad de que las sacudidas dañen las estructuras cercanas, los edificios, las alcantarillas y otras tuberías enterradas en el suelo, etc.. La ventaja es la posibilidad de compactar el suelo a grandes profundidades.

Arroz. 13. Máquina vibratoria de compactación de suelos:
a - vista general, b - diagrama de funcionamiento; 1 - plato, 2 - motor, 3 - eje, 4 - desequilibrios

El suelo se puede compactar mediante compactación utilizando una grúa excavadora, sobre la cual, en lugar de una carga, se suspende una placa especial que pesa entre 1,5 y 4 toneladas, que se levanta y arroja alternativamente, dando de 10 a 20 golpes por minuto en el suelo.

También se utilizan accesorios en el tractor T-100. Las partes de trabajo de esta máquina son dos placas cuadradas suspendidas por cuerdas detrás del tractor. La elevación y caída alternadas de las losas se realiza mediante mecanismos de manivela y polea montados delante del radiador del tractor. Estos mecanismos son accionados desde el cigüeñal del motor a través de una caja de cambios.

Las máquinas vibratorias se utilizan para compactar suelos sueltos, recién vertidos y no cohesivos, así como para compactar margas y margas arenosas.

La vibración se refiere a oscilaciones de baja amplitud producidas por un vibrador, que consta de varias partes giratorias desequilibradas. Cuando los desequilibrios giran, la carcasa en la que giran vibra. Las vibraciones del cuerpo se transmiten al suelo y provocan el movimiento de las partículas del suelo, como resultado de lo cual el suelo se compacta.

Las máquinas vibratorias son arrastradas o autopropulsadas. La máquina autopropulsada por vibración consta de una placa vibratoria, un vibrador de un solo eje y cuatro equilibrios, cuyos desequilibrios medios giran en la dirección opuesta a la rotación de los dos desequilibrios extremos (Fig. 13).

Al cambiar manualmente la posición de algunos desequilibrios en relación con otros mediante un engranaje especial, el conductor puede regular la magnitud y la dirección de las vibraciones de la placa vibratoria y así cambiar la dirección de movimiento de la máquina.

Un rodillo vibratorio arrastrado consta de un bastidor con una barra de tiro, un motor montado en el bastidor y un tambor con un vibrador montado en el interior. El motor está conectado al vibrador mediante una transmisión por correa trapezoidal.

Los principales movimientos de tierras en la construcción de carreteras son: construcción de terraplenes, desarrollo de suelos en excavaciones, reservas y zanjas, trabajos de acabado, preparación de fosos para soportes de puentes, así como trabajos de planificación. Los trabajos de excavación se dividen en concentrados y lineales.

El trabajo concentrado incluye la construcción de grandes excavaciones y terraplenes con un volumen de más de 15.000 m3 por objeto, incluida la construcción de accesos a estructuras artificiales, cruces de pantanos, etc.

Los trabajos lineales incluyen la construcción de pequeñas excavaciones y terraplenes, perfilería firme, acabado de arcenes y taludes. Los terraplenes suelen construirse con suelo de reservas laterales. El trabajo concentrado y lineal es realizado por varios equipos especializados equipados con máquinas diseñadas para estos fines.

Se utilizan ampliamente tres métodos principales de trabajo de excavación: mecánico, hidráulico y explosivo.

El método mecánico consiste en separar parte del suelo con una herramienta de trabajo: un balde, un cuchillo o un cortador; con el método hidráulico, el suelo se lava con un chorro de agua suministrado a presión por un monitor hidráulico, o se aspira mediante el tubo de entrada de una draga desde debajo del agua, a veces con un aflojamiento mecánico preliminar del suelo con una punta especial. en forma de fresa; El método explosivo se basa en aflojar el suelo o, si es necesario, mover masas de tierra en la dirección deseada (explosión para liberar) mediante la detonación de cargas explosivas.

Cada uno de estos métodos tiene sus propias áreas de aplicación. Por tanto, ninguno de estos métodos puede considerarse el mejor en todos los casos. Todos ellos se complementan y en cada caso individual es necesario combinarlos correctamente de acuerdo con las condiciones operativas específicas.

Dependiendo de la dificultad del desarrollo del suelo, que se refiere principalmente a su resistencia a la excavación, se elige el método de desarrollo y las máquinas necesarias.

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MÁQUINAS PARA MOVIMIENTO DE TIERRAS

Tipos de movimientos de tierras

Las estructuras de tierra son dispositivos en el suelo obtenidos como resultado de su extracción fuera de la estructura, o del suelo introducido en la estructura desde el exterior. Los primeros se llaman excavaciones y los segundos, terraplenes. Dependiendo de la forma y tamaño de las excavaciones, se distinguen fosas, trincheras, zanjas, acequias, canales, fosas, pozos y perforaciones. Las excavaciones y pozos tienen tamaños comparables en las tres direcciones, mientras que la profundidad del pozo suele ser menor y los pozos son más grandes que los otros dos tamaños. Además, las fosas tienen un volumen pequeño. Las longitudes de zanjas, zanjas, acequias y canales superan significativamente las dimensiones de sus secciones transversales. Los pozos son excavaciones cerradas, cuyo tamaño (profundidad o longitud dependiendo de la orientación de la excavación con respecto a la superficie abierta del terreno) excede significativamente las dimensiones de sus secciones transversales. Los pozos con un diámetro de hasta 75 mm inclusive se denominan pozos de sondeo. Los pozos pueden ser verticales, horizontales e inclinados.

Al construir excavaciones, la tierra extraída de ellas se retira del lugar de trabajo o se coloca cerca en cavaliers para su uso posterior durante el relleno. Al construir terraplenes, el suelo se suministra desde el exterior o desde reservas laterales.

Existen movimientos de tierras temporales (zanjas para el tendido de comunicaciones subterráneas en ellas, etc.) y movimientos de tierras a largo plazo (zanjas, terraplenes de carreteras, presas, presas, etc.). Los movimientos de tierra temporales se eliminan durante la construcción, por ejemplo durante el tendido de tuberías y la instalación de accesorios para tuberías, después de lo cual se restaura la superficie de tierra original. Dependiendo del tipo y condición del suelo, las condiciones climáticas, así como la duración de la existencia de estructuras temporales de tierra, para evitar el colapso, sus paredes se refuerzan o se dejan sin fijación. Las pendientes laterales de los movimientos de tierras a largo plazo generalmente se refuerzan con césped, listones de madera, etc. Más a menudo, los terraplenes se rellenan con compactación del suelo capa por capa.

Las estructuras de tierra también incluyen franjas y sitios planificados, que pueden ser estructuras temporales o de largo plazo. Dependiendo del nivel de diseño en relación con el relieve original, la necesidad de reemplazar el suelo natural aportado desde el exterior, estas estructuras de tierra se pueden realizar de acuerdo con el esquema de formación de excavaciones o terraplenes, así como de forma combinada: remoción de suelo de los cerros y llenando con él las depresiones.

Si, durante la formación de excavaciones, el trabajo se lleva a cabo solo para separar parte del suelo del macizo, asociado con la destrucción de su conectividad y su movimiento, entonces durante la construcción de terraplenes, además de mover el suelo, el Por lo general, se resuelve el problema inverso: restaurar el estado denso anterior del suelo.

Métodos de desarrollo del suelo.

La mayor intensidad de energía de todas las operaciones de excavación es la separación del suelo del macizo (destrucción del suelo) y, por lo tanto, los métodos de desarrollo del suelo están determinados por los métodos de su destrucción, caracterizados por el tipo de impacto energético. La mayor aplicación en la construcción es la destrucción mecánica de suelos mediante la acción concentrada de la fuerza de contacto del cuerpo de trabajo de una máquina sobre el suelo, también llamada corte. Para implementar este método, las piezas de trabajo de las máquinas excavadoras de suelo están equipadas con herramientas de corte en forma de cuña que se mueven con respecto a la masa del suelo. Dependiendo de la velocidad y la naturaleza del impacto. herramienta para cortar distinguir entre destrucción estática y dinámica de suelos. Durante la destrucción estática, la herramienta de corte se mueve uniformemente o con ligeras aceleraciones a velocidades de hasta 2...2,5 m/s. Este método se utiliza como principal en el desarrollo de suelos con excavadoras, máquinas de movimiento de tierras, desgarradores y perforadoras rotativas. En las máquinas que extraen rocas fuertes, se implementan métodos tanto estáticos como dinámicos para su destrucción, en particular el impacto. También se conocen métodos de vibración y vibración-impacto, que aún no han recibido un uso industrial generalizado. La intensidad energética de la destrucción mecánica de suelos arenosos y arcillosos, dependiendo de su resistencia y del diseño de las herramientas de corte, oscila entre 0,05 y 0,5 kWh/m 3 . Este método se utiliza para realizar hasta el 85% del volumen total de movimientos de tierras en construcción.

El proceso de trabajo de una máquina para el desarrollo mecánico del suelo puede consistir únicamente en la operación de destrucción del suelo, como, por ejemplo, en un desgarrador al destruir suelos fuertes, o incluir esta operación como parte integral del proceso de trabajo. En el último caso, simultáneamente con la separación del macizo, el suelo es capturado por una herramienta de trabajo con cucharón o se acumula frente a él, con una herramienta de trabajo de vertedera, por ejemplo, cuando se desarrolla con una topadora o una motoniveladora. El movimiento de tierra mediante un elemento de trabajo de cuchara o vertedera también es parte integral del ciclo de funcionamiento de la máquina, y el llenado de tierra, realizado al final de esta operación, consiste en su descarga selectiva del elemento de trabajo. Para aumentar el rango de movimiento del suelo, algunas máquinas están equipadas con dispositivos de transporte especiales, por ejemplo, excavadoras continuas. Con el mismo fin, máquinas como las raspadoras, después de separar el suelo del macizo y llenar el cubo con él, transportan el suelo al vertedero a distancias considerables por sus propios medios. Durante las excavaciones se utilizan vehículos de transporte especiales para transportar tierra: transportadores de tierra, así como camiones volquete, plataformas ferroviarias o barcazas.

Para intensificar el proceso de destrucción del suelo, se utilizan métodos combinados, por ejemplo, gas-mecánicos, proporcionados por el suministro pulsado de gases bajo presión en los orificios de la herramienta de trabajo de movimiento de tierras. Los gases que se escapan a través de los agujeros aflojan el suelo, reduciendo así la resistencia al movimiento del cuerpo de trabajo.

La resistencia a la destrucción de suelos congelados saturados de agua se puede reducir introduciendo en ellos reactivos químicos con un punto de congelación bajo (cloruro de sodio, cloruro de potasio, etc.).

En la construcción de movimientos de tierra hidráulicos (presas, diques), así como en algunos otros casos en o cerca de embalses, se utiliza ampliamente la destrucción hidráulica de suelos mediante un chorro de agua utilizando monitores hidráulicos y dragas de succión. Del mismo modo se extrae arena, grava o una mezcla de arena y grava para su posterior uso como material de construcción. La intensidad energética del proceso alcanza los 4 kW h/m 3 y el consumo de agua es de hasta 50...60 m 3 por 1 m 3 de suelo desarrollado. El mismo método se utiliza para desarrollar suelos en el fondo de los embalses. En este caso, los suelos poco cohesivos se desarrollan mediante succión sin aflojamiento previo, y los suelos fuertes se aflojan previamente con fresas. El método de desarrollo de suelos mediante la presión de un chorro de agua y dragas de succión, que se utiliza para desarrollar alrededor del 12% del volumen total de suelos en la construcción, se llama hidromecánico.

Las rocas fuertes y los suelos congelados generalmente se destruyen mediante una explosión bajo la presión de los gases que se forman cuando se encienden los explosivos, que se colocan en orificios especialmente perforados (agujeros), en ranuras estrechas y ranuradas o en zanjas. Para perforar agujeros se utilizan perforadoras mecánicas, así como taladros termo y termoneumáticos. Las ranuras y zanjas suelen realizarse mecánicamente. El taladro térmico implementa un método termomecánico de destrucción del suelo: calentándolo con un chorro de gas a alta temperatura (hasta 1800...2000°C), seguido de la destrucción de la capa de suelo térmicamente debilitada con una herramienta de corte. Durante la perforación termoneumática, el suelo se destruye y se extrae del pozo mediante un chorro de gas a alta temperatura a una velocidad de hasta 1400 m/s. La excavación de suelo por explosión es el método que consume más energía y, por tanto, el más caro de todos los métodos comentados anteriormente.

Para triturar cantos rodados y piedras de gran tamaño formadas como resultado de la destrucción del suelo por explosión, se utilizan instalaciones que implementan un método electrohidráulico de destrucción del suelo, utilizando una onda de choque que se forma en una descarga de chispa en un líquido. En este caso, el calor recibido en el canal de descarga calienta y evapora las capas cercanas de líquido, formando una cavidad de vapor-gas con alta presión, afectando el suelo.

Se utilizan con menos frecuencia los métodos físicos de destrucción del suelo sin combinación con otros métodos. Se basan en el impacto sobre el suelo de los cambios de temperatura (quema de suelos fuertes, descongelamiento de suelos congelados), corrientes ultrasónicas de alta frecuencia, energía electromagnética e infrarroja, etc.

La elección del método de desarrollo depende, en primer lugar, de la resistencia del suelo, incluida la resistencia estacional asociada con su congelación. Con una organización adecuada del trabajo planificado (que no sea de emergencia), es posible evitar o minimizar los costos de energía y otros costos asociados con el desarrollo de suelos congelados, realizando trabajos de excavación principalmente antes del inicio del invierno. En la práctica de la construcción, también se utilizan métodos para proteger los materiales a desarrollar en horario de invierno Evite que los suelos se congelen cubriéndolos con esteras especiales o materiales auxiliares (aserrín, nieve que cayó antes de que el suelo se congelara, una capa suelta de tierra, etc.). Así, en la construcción de tuberías, donde, para evitar el colapso, las zanjas se abren con anticipación con un breve intervalo de tiempo antes de colocar las tuberías en ellas, las secciones sujetas a desarrollo invernal se arrancan a una profundidad parcial antes del inicio de las heladas y se reponen inmediatamente. El suelo suelto protege las capas subyacentes de la congelación y permite reconstruir zanjas de la profundidad requerida incluso a bajas temperaturas ambientales.

Propiedades del suelo

Los suelos son las rocas erosionadas que forman la corteza terrestre. Según su origen, condición y resistencia mecánica, los suelos se dividen en rocosos: rocas cementadas resistentes al agua con una resistencia a la tracción en estado saturado de agua de al menos 5 mPa (granitos, areniscas, calizas, etc.), semi-rocas - rocas cementadas con una resistencia a la tracción de hasta 5 mPa (margas, arcillas petrificadas, conglomerados que contienen yeso, etc.), clásticas gruesas - trozos de rocas rocosas y semirocosas, arenosas - formadas por pequeñas partículas no consolidadas, rocas destruidas con un tamaño de 0,05...2 mm, arcilloso - con un tamaño de partícula inferior a 0,005 mm.

Según la composición granulométrica, estimada por el contenido fraccionario de fracciones en masa, se distinguen suelos: arcillosos (con tamaños de partículas inferiores a 0,005 mm), limosos (0,005...0,05 mm), arenosos (0,05...2 mm), grava (2... 20 mm), guijarros y piedras trituradas (20... 200 mm), cantos rodados y piedras (más de 200 mm). Los suelos más comunes en la práctica de la construcción se distinguen por el porcentaje de partículas de arcilla que contienen: arcilla, al menos 30%; margas - del 10 al 30%; franco arenoso - del 3 al 10% con predominio de partículas de arena sobre las polvorientas, arena - menos del 3%.

A continuación se presentan algunas características de los suelos que influyen en el proceso de su interacción con los cuerpos de trabajo que mueven tierras y compactan el suelo. El suelo está formado por partículas sólidas, agua y gases (normalmente aire) atrapados en sus poros. La humedad del suelo, estimada por la relación entre la masa de agua y la masa de partículas sólidas, oscila entre 1...2% para arena seca y 200% o más para arcillas y limos fluidos. En algunos casos, por ejemplo, a la hora de evaluar el grado de compactación forzada del suelo, se utiliza la denominada humedad óptima, que varía del 8...14% para arenas finas y limosas al 20...30% para arcillas grasas.

Durante el desarrollo, los suelos aumentan de volumen debido a la formación de huecos entre las piezas. El grado de este aumento de volumen se evalúa mediante el coeficiente de aflojamiento, igual a la proporción el volumen de una determinada masa de suelo después del desarrollo a su volumen antes del desarrollo (Tabla 1). Los valores del coeficiente de aflojamiento oscilan entre 1,08...1,15 para arenas y 1,45...1,6 para suelos y rocas heladas. Luego de la colocación del suelo en vertederos y compactación natural o forzada, el grado de aflojamiento disminuye. Se evalúa mediante el coeficiente de aflojamiento residual (de 1,02...1,05 para arenas y margas a 1,2...1,3 para rocas).

La compactibilidad de los suelos se caracteriza por un aumento de su densidad debido al desplazamiento de agua y aire de los poros y la colocación compacta de partículas sólidas. Una vez eliminada la carga externa, el aire comprimido en los poros se expande, provocando una deformación reversible del suelo. Con cargas repetidas, se elimina cada vez más aire de los poros, como resultado de lo cual disminuyen las deformaciones reversibles.

tabla 1
Características del suelo
Categoría de suelo	Densidad kg/m3	El número de golpes es denso - medida DorNII	Coeficiente de aflojamiento	Resistencia específica, kPa
corte	cavar mientras se trabaja:
Palas hacia adelante y hacia atrás	draglay-nami	excavadoras continuas
excavación cruzada	Zanja
giratorio	cadena
I	1200-1500	1-4	1,08-1,17	12-65	18-80	30-120	40-130	50-180	70-230
II	1400-1900	5-8	1,14-1,28	58-130	70-180	120-250	120-250	150-300	210-400
III	1600-2000	9-16	1,24-1,3	120-200	160-280	220-400	200-380	240-450	380-660
IV	1900-2200	17-35	1,26-1,37	180-300	220-400	280-490	300-550	370-650	650-800
V	2200-2500	36-70	1,3-1,42	280-500	330-650	400-750	520-760	580-850	700-1200
VI	2200-2600	71-140	1,4-1,45	400-800	450-950	550-1000	700-1200	750-1500	1000-2200
VII	2300-2600	141-280	1,4-1,45	1000-3500	1200-4000	1400-4500	1800-5000	2200-5500	2000-6000
VIII	2500-2800	281-560	1,4-1,6	-	220-250	230-310	-	-

El grado de compactación del suelo se caracteriza por una deformación residual, la mayor parte de la cual ocurre en los primeros ciclos de carga. Se evalúa mediante coeficientes de compactación iguales a la relación entre la densidad real y su valor estándar máximo correspondiente a la humedad óptima. Al compactar suelos, el coeficiente de compactación requerido se asigna según la responsabilidad de la estructura de tierra de 0,9 a 1.

La resistencia y deformabilidad de los suelos está determinada principalmente por las propiedades de las partículas que los componen y los enlaces entre ellas. La fuerza de las partículas está determinada por las fuerzas intramoleculares y la fuerza de los enlaces está determinada por su adhesión. Durante el desarrollo del suelo, estos enlaces se destruyen y, cuando se compactan, se restablecen.

Cuando las partículas del suelo se mueven entre sí, surgen fuerzas de fricción internas, y cuando el suelo se mueve en relación con los cuerpos de trabajo, surgen fuerzas de fricción externas. Según la ley de Coulomb, estas fuerzas son proporcionales a la carga normal con coeficientes de proporcionalidad llamados coeficientes de fricción interna y externa, respectivamente. Para la mayoría de suelos arcillosos y arenosos, el primero está entre 0,18 y 0,7, y el segundo entre 0,15 y 0,55.

Con el movimiento mutuo del suelo y la herramienta de trabajo de excavación, las partículas duras del suelo rayan las superficies de trabajo de la herramienta de corte y otros elementos de la herramienta de trabajo y, como consecuencia, cambian su forma y tamaño, lo que se denomina desgaste. El desarrollo de suelos con herramientas de corte desgastadas requiere más energía. La capacidad de los suelos para desgastar las piezas de trabajo de las máquinas de movimiento de tierras se denomina abrasividad. Los suelos más duros (arenosos y franco arenosos) con partículas fijadas (cementadas) en el suelo, por ejemplo, una masa congelada, son más abrasivos. La capacidad de desgaste abrasivo de los suelos congelados, dependiendo de su temperatura, humedad y composición granulométrica, puede ser decenas de veces mayor que la de los mismos suelos en estado no congelado.

Los suelos que contienen partículas de arcilla pueden adherirse a las superficies de trabajo de los cuerpos de trabajo, por ejemplo, los baldes, reduciendo así su volumen de trabajo y creando una mayor resistencia al movimiento del suelo separado del macizo hacia el balde, lo que resulta en costos de energía. para el desarrollo del suelo aumenta y la productividad disminuye máquina de movimiento de tierras. Esta propiedad de los suelos, llamada pegajosidad, aumenta con las bajas temperaturas. Las fuerzas de adhesión del suelo congelado a las piezas de trabajo son decenas y cientos de veces mayores que las del suelo no congelado. Para eliminar la suciedad adherida a las piezas de trabajo, es necesario forzar la parada de la máquina y, en algunos casos, por ejemplo, para limpiar la suciedad congelada, se deben tomar medidas especiales, principalmente acciones mecánicas.

Los suelos desarrollados por máquinas se clasifican según la dificultad de desarrollo en 8 categorías (Tabla 1). La base de esta clasificación propuesta por el prof. A. N. Zelenin, puso la densidad en medidas físicas [kg/m 3 ] y según las lecturas del densímetro diseñado por DorNII (Fig. 103). Densitómetro

Se trata de una varilla metálica de sección redonda de 1 cm 2 de superficie con dos arandelas de tope, entre las cuales se mueve libremente una carga de 2,5 kg. La carrera completa de la carga es de 0,4 m. La longitud del extremo libre inferior de la varilla es de 0,1 m. Para medir la densidad, coloque el dispositivo con su extremo inferior en el suelo, levante la carga hasta la lavadora superior y suéltela. Al caer, la carga golpea la arandela inferior, haciendo 1 J de trabajo y obligando al extremo inferior de la varilla a penetrar en el suelo. La densidad del suelo se evalúa por el número de golpes correspondientes a la penetración de la varilla en el suelo hasta tocar la arandela inferior.

Según la clasificación del Prof. Los suelos A. N. Zelenin se dividen en categorías de la siguiente manera: Categoría I: arena, franco arenoso, franco blando de resistencia media, húmedo y suelto sin inclusiones; Categoría II: marga sin inclusiones, grava fina y media, arcilla blanda húmeda o suelta; Categoría III: franco fuerte, arcilla de resistencia media, húmeda o suelta, lutitas y limolitas; Categoría IV: franco fuerte, arcilla húmeda fuerte y muy fuerte, lutitas, conglomerados; Categoría V: lutitas, conglomerados, arcilla endurecida y loess, creta muy fuerte, yeso, areniscas, calizas blandas, rocas y rocas congeladas; Categoría VI: conchas y conglomerados, lutitas fuertes, calizas, areniscas de resistencia media, creta, yeso, opoka y margas muy fuertes; Categoría VII: piedra caliza, suelo congelado de resistencia media; Categoría VIII: roca y rocas congeladas, muy bien voladas (trozos de no más de 1/3 del ancho del cucharón).

Cuerpos de trabajo de máquinas de movimiento de tierras y su interacción con el suelo.

Los cuerpos de trabajo con cuya ayuda se separa el suelo del macizo (cucharones de excavadora, palas de excavadora, dientes de desgarrador) (Fig. 104) se denominan máquinas de movimiento de tierras. En los diseños de máquinas de movimiento de tierras y de transporte de tierras, cuyo proceso de trabajo consiste en realizar secuencialmente

Las operaciones de separación del suelo del macizo, movimiento y vertido, las piezas de trabajo de movimiento de tierras se combinan con las de transporte: cucharones (excavadoras, raspadores) o vertederos (excavadoras, motoniveladoras). Los primeros se llaman balde y los segundos, volcado. Los dientes de los desgarradores (Fig. 104, a) separan el suelo del macizo sin combinarlo con otras operaciones.

El elemento de trabajo del cucharón es un recipiente con un filo equipado con dientes (Fig. 104, b - d, f) o sin ellos (Fig. 104, e, g, h). Los cucharones con bordes cortantes sin dientes se utilizan más a menudo para el desarrollo de arenas poco cohesivas y margas arenosas, y los cubos con dientes se utilizan principalmente para el desarrollo de margas, arcillas y suelos fuertes. Al excavar tierra, el cucharón se mueve con respecto a la masa de suelo de modo que su filo o dientes penetran en el suelo, separándolo de la masa. El suelo aflojado como resultado de esta operación ingresa al balde para su posterior traslado en el mismo al lugar de descarga.

Los cuerpos de trabajo de la vertedera (Fig. 104, i) están equipados con cuchillas en la parte inferior, en este caso también se denominan cuchillas. Para destruir suelos más duraderos, además se instalan dientes en los cuchillos. El proceso de trabajo de la herramienta de trabajo del vertedero se diferencia del descrito anteriormente en el método de mover el suelo al lugar de colocación: arrastrando suelo no perturbado frente al vertedero.

La parte cortante de la herramienta de trabajo para movimiento de tierras tiene la forma de una cuña puntiaguda (Fig. 105), limitada por los bordes delantero 1 y trasero 2, cuya línea de intersección se denomina filo. Esquina δ formado con dirección

El movimiento de la cuña de corte por su borde frontal se llama ángulo de corte, y el ángulo Θ , formado en la misma dirección por el borde trasero: la esquina trasera. La capacidad destructiva de una cuña de corte es mayor cuanto mayor sea la fuerza activa ejercida por el cuerpo de trabajo por unidad de longitud del filo. Para la misma fuerza, una cuña de corte estrecha es más efectiva que una ancha. Dado que la longitud total de los bordes cortantes de todos los dientes instalados en un cucharón o cuchilla es siempre menor que la longitud del borde del mismo cuerpo de trabajo sin dientes, el cuerpo de trabajo con dientes tiene una mayor capacidad destructiva en comparación con el cuerpo de trabajo sin dientes. Cuantos menos dientes tenga el cuerpo de trabajo, mayor será su capacidad destructiva.

Al interactuar con el suelo que tiene propiedades abrasivas, la cuña de corte se vuelve desafilada, su filo se vuelve cada vez menos pronunciado y aumenta la intensidad energética de su desarrollo del suelo.

Para aumentar la resistencia al desgaste de las herramientas de corte de los cuerpos de trabajo de movimiento de tierras, el borde frontal

reforzado con una aleación dura en forma de superficie con electrodos resistentes al desgaste o soldadura de placas de carburo de metal y cerámica (Fig. 106). Estos últimos son más efectivos en comparación con los de superficie. Tienen una dureza elevada, acorde con la dureza de los óxidos de silicio contenidos en los suelos arenosos, pero están sujetas a fracturas frágiles cuando se encuentran con cantos rodados. En comparación con la capa de refuerzo (placa) 2, se desgasta más rápido que esta última (los patrones de desgaste se muestran en Fig. 106 mediante líneas finas), de modo que la herramienta de corte permanece prácticamente afilada durante toda la operación, con embotamiento sólo a lo largo del espesor de la capa de refuerzo. Una herramienta de corte de este tipo garantiza un desarrollo del suelo que consume menos energía que una herramienta sin endurecer. Las fuerzas aplicadas por la cuña de corte para separar el suelo del macizo (fuerzas de corte) son casi estables cuando se desarrollan suelos arcillosos plásticos (Fig. 107, A ). En todos los demás casos, las fuerzas de corte cambian de valores mínimos a valores máximos con un período determinado, similar al que se muestra en la Fig. 107. b .

Figura 107. Gráficos de carga externos típicos

La amplitud de estas vibraciones aumenta a medida que aumenta la resistencia y fragilidad de los suelos. El proceso de corte se acompaña del movimiento del suelo delante del cuerpo de trabajo, en su interior (con un cuerpo de trabajo de cucharón) o a lo largo de él (con una herramienta de volcado). La combinación de estos movimientos, junto con el corte, se denomina excavación.

La resistencia al corte del suelo depende únicamente del tipo de suelo y los parámetros de la herramienta de corte, mientras que la resistencia a la excavación también depende del método de extracción (tipo de máquina de movimiento de tierras), lo cual se refleja en la Tabla 1.

La elección del método de excavación depende de las propiedades del suelo, el volumen de trabajo, el tipo de movimiento de tierras, las condiciones hidrogeológicas y otros factores. Proceso tecnológico Los trabajos de excavación consisten en excavación, transporte, colocación en botadero o terraplén, compactación y nivelación. Para mecanizar los trabajos de excavación se utilizan excavadoras de construcción de un solo cucharón con suspensión flexible y rígida de los equipos de trabajo en forma de pala delantera y trasera, dragalina, cuchara, dispositivos de movimiento de tierras, nivelación y carga; excavadoras continuas, que incluyen multicuchara de cadena, raspadora de cadena, multicuchara rotativa y rotativa sin cucharón (fresadora); topadoras, traíllas, motoniveladoras (remolcadas y autopropulsadas), motoniveladoras, desgarradores, perforadoras. Además de la máquina líder en movimiento de tierras, el conjunto de máquinas para el desarrollo mecanizado del suelo también incluye máquinas auxiliares para transportar el suelo, limpiar la excavación del fondo, compactar el suelo, terminar pendientes, aflojar previamente el suelo, etc., según sobre el tipo de trabajo.

Desarrollo del suelo mediante excavadoras de un solo cucharón

En la construcción industrial y civil se utilizan excavadoras con cucharón con una capacidad de 0,15 a 4 m3. Cuando se realizan grandes volúmenes de trabajos de excavación en la construcción de ingeniería hidráulica, se utilizan excavadoras más potentes con una capacidad de cuchara de hasta 16 m3 o más.

Se recomienda el uso de excavadoras de ruedas cuando se trabaja en suelos con alto capacidad de carga con volúmenes de trabajo dispersos, cuando se trabaja en condiciones urbanas con frecuentes traslados; las excavadoras de orugas se utilizan para volúmenes de trabajo concentrados con reubicaciones raras, cuando se trabaja en suelos blandos y rocas mineras; Excavadoras montadas en tractores de ruedas neumáticas: para volúmenes de trabajo dispersos y cuando se trabaja en condiciones todoterreno.

El desarrollo del suelo con excavadoras de un solo cucharón se realiza mediante excavaciones de túneles. El número de penetraciones, caras y sus parámetros se proporcionan en proyectos y mapas tecnológicos para la producción de movimiento de tierras para cada objeto específico de acuerdo con los parámetros de movimiento de tierras (según planos de trabajo) con las dimensiones óptimas de trabajo del equipo de excavadora.

Las excavadoras de un solo cucharón se clasifican como máquinas cíclicas. El tiempo del ciclo de trabajo está determinado por la suma de las operaciones individuales: la duración de llenado del cucharón, giro para descargar, descarga y giro hacia el frente. El tiempo mínimo necesario para completar el ciclo de trabajo se garantiza bajo las siguientes condiciones:

el ancho de las penetraciones (caras) se toma de tal manera que garantice el funcionamiento de la excavadora con una rotación promedio de no más de 70 grados;
la profundidad (altura) de las caras no debe ser menor que la longitud de las virutas de tierra necesarias para llenar el cucharón con tapa en un solo paso de excavación;
la longitud de las penetraciones se toma teniendo en cuenta el menor número posible de entradas y salidas de la excavadora dentro y fuera del frente.

El área de trabajo de una excavadora se llama cara. Esta zona incluye el sitio donde se ubica la excavadora, parte de la superficie del macizo en desarrollo y el sitio de instalación de vehículos o el sitio de colocación del suelo excavado. Las dimensiones geométricas y la forma del frente dependen del equipo de la excavadora y sus parámetros, el tamaño de la excavación, los tipos de transporte y el esquema adoptado de desarrollo del suelo. En las características técnicas de las excavadoras de cualquier marca, por regla general, se indican sus indicadores máximos: radios de corte, radios de descarga, altura de descarga, etc. Al realizar trabajos de excavación, se toman los parámetros operativos óptimos, que ascienden a 0,9 del pasaporte máximo. datos. Altura óptima(profundidad) de la cara debe ser suficiente para llenar el cucharón de la excavadora de una sola vez, debe ser igual a la distancia vertical desde el horizonte de estacionamiento de la excavadora hasta el nivel del pozo de presión, multiplicada por un factor de 1,2. Si la altura de la cara es relativamente pequeña (por ejemplo, al desarrollar una excavación de nivelación), es aconsejable utilizar una excavadora junto con una topadora: la topadora desarrolla el suelo y lo traslada al lugar de trabajo de la excavadora, luego eleva el suelo, mientras asegurando una altura de cara suficiente. La excavadora y los vehículos deben colocarse de manera que el ángulo medio de rotación de la excavadora desde el punto donde se llena el cucharón hasta el punto donde se descarga sea mínimo, ya que se gasta hasta el 70% del tiempo del ciclo de trabajo de la excavadora. al girar la pluma.

A medida que se excava el suelo en el frente, la excavadora se mueve; las áreas minadas se llaman penetraciones. Según la dirección de movimiento de la excavadora con respecto al eje longitudinal de la excavación, se distinguen los métodos de extracción longitudinal (con una cara frontal o frontal) y transversal (lateral). El método longitudinal consiste en desarrollar una excavación mediante penetraciones, cuya dirección se elige a lo largo del lado mayor de la excavación. La cara frontal se utiliza al desarrollar una rampa hacia un pozo y al iniciar una excavación en pendientes pronunciadas. En la minería frontal, el suelo se extrae en todo el ancho de la excavación. La cara final se utiliza al desarrollar excavaciones debajo del nivel de estacionamiento de la excavadora, mientras que la excavadora, moviéndose en reversa a lo largo de la superficie del suelo o en un nivel ubicado sobre el fondo de la excavación, desarrolla el final de la excavación. Los paramentos laterales se utilizan para desarrollar una excavación con una pala recta, mientras que las vías de vehículos se disponen paralelas al eje de movimiento de la excavadora o por encima del fondo del paramento. Con el método lateral, se puede obtener el ancho total de la penetración desarrollando secuencialmente una serie de penetraciones. El método transversal (lateral) se utiliza para desarrollar excavaciones con relleno de suelo en dirección perpendicular al eje de la excavación. El método transversal se utiliza cuando se desarrollan excavaciones largas y estrechas con relleno de cavaliers o cuando se construyen terraplenes a partir de reservas laterales.

Algunos tipos de excavaciones (por ejemplo, nivelación) se pueden desarrollar utilizando un paramento lateral con el tráfico circulando al mismo nivel que la excavadora. En ocasiones, para proceder al desarrollo con un paramento lateral, primero es necesario arrancar la denominada zanja pionera, que la excavadora comienza a desarrollar descendiendo hasta el fondo del paramento por una rampa. Si la altura de descarga de la excavadora es mayor o igual a la suma de la profundidad de la excavación, la altura del costado del camión volquete y la “tapa” sobre el costado (0,5 m), se desarrolla la zanja pionera utilizando una cara lateral mientras los vehículos circulan por la superficie diurna a una distancia de al menos 1 m del borde de la excavación. Si la excavación es de gran tamaño, se desarrolla mediante penetraciones transversales por el lado menor, asegurando la longitud mínima de la zanja pionera, lo que permite organizar el movimiento circular más productivo. Excavaciones cuya profundidad exceda la profundidad máxima del frente para de este tipo excavadora, se desarrollan en varios niveles. En este caso, el nivel inferior se desarrolla de manera similar al superior, y los vagones se entregan a la excavadora de modo que el cucharón quede ubicado en la parte trasera de la carrocería. En este caso, el recorrido del vehículo debe ser paralelo al eje de excavación de la excavadora, pero dirigido en sentido contrario.

Una excavadora equipada con una retroexcavadora se usa para excavar tierra debajo del nivel del estacionamiento y se usa con mayor frecuencia para cavar zanjas para colocar comunicaciones subterráneas y pequeños pozos para cimientos y otras estructuras. Cuando se trabaja con retroexcavadora, también se utiliza una cara frontal o lateral. Lo más recomendable es utilizar una excavadora con retroexcavadora para excavar pozos de no más de 5,5 m de profundidad y zanjas de hasta 7 m, la fijación rígida de la cuchara de la retroexcavadora le permite cavar zanjas estrechas con paredes verticales. La profundidad de las estrechas zanjas que se extraen es mayor que la profundidad de los pozos, ya que la excavadora puede bajar la pluma con la manija a la posición más baja, manteniendo la estabilidad.

Se utiliza una excavadora con equipo de trabajo de dragalina cuando se desarrollan pozos grandes y profundos, cuando se construyen terraplenes a partir de reservas, etc. Las ventajas de la dragalina son un gran radio de acción y una profundidad de excavación de hasta 16-20 m, la capacidad de desarrollar Se enfrenta a una gran afluencia de agua subterránea. Dragline desarrolla excavaciones mediante penetraciones finales o laterales. Para penetraciones finales y laterales, la organización del trabajo de la draga es similar al trabajo de una retroexcavadora. Al mismo tiempo, se mantiene la misma proporción. profundidad máxima corte La draga generalmente se mueve entre paradas 1/5 de la longitud de la pluma. El desarrollo del suelo con una draga se lleva a cabo con mayor frecuencia para un vertedero (de un lado o de dos lados), con menos frecuencia, para el transporte.

Las excavadoras excavan pozos y zanjas a una profundidad algo menor que la prevista, lo que deja el llamado déficit. El déficit se deja para evitar daños a la base y evitar un exceso de suelo, suele ser de 5 a 10 cm. Para aumentar la eficiencia de la excavadora se utiliza una cuchilla raspadora montada en un cucharón. Este dispositivo permite mecanizar las operaciones de limpieza del fondo de fosos y zanjas y realizarlas con un error no superior a más o menos 2 cm, lo que elimina la necesidad de modificaciones manuales.

El desarrollo del suelo con excavadoras continuas se lleva a cabo en ausencia de piedras, raíces, etc., en el suelo. Antes de comenzar a trabajar a lo largo de la ruta de la zanja, una topadora planifica una franja de terreno de al menos el mismo ancho que el ancho de la vía de oruga, luego se rompe y asegura el eje de la zanja, después de lo cual se comienza a sacar de las marcas del lado inferior (para drenaje de agua). Las excavadoras de cangilones excavan zanjas de dimensiones limitadas y, por regla general, con paredes verticales.

Desarrollo del suelo mediante máquinas de movimiento de tierras y transporte.

Los principales tipos de máquinas de movimiento y transporte de tierras son las topadoras, las raspadoras y las niveladoras, que en un ciclo desarrollan el suelo, lo mueven, lo descargan en un terraplén y lo devuelven vacío al frente.

Trabajos de excavación con bulldozers.

Las topadoras se utilizan en la construcción para desarrollar el suelo en excavaciones poco profundas y extensas y para moverlo a terraplenes a una distancia de hasta 100 m (cuando se utilizan máquinas más potentes, se puede aumentar la distancia de movimiento del suelo), así como para limpiar trabajos de planificación y territorio, para la limpieza de cimientos bajo terraplenes y cimientos de edificios y estructuras, en la construcción de vías de acceso, excavación de tierra en pendientes, etc.

Arroz. 7. :
a - corte normal; b - corte de peine

En la práctica de movimientos de tierras, existen varias formas de cortar el suelo con una topadora (Fig.7):

corte ordinario: el cuchillo se entierra primero a la profundidad máxima para un suelo determinado y, a medida que se carga, aumenta gradualmente, a medida que aumenta la resistencia del prisma de tracción, que consume la fuerza de tracción del tractor;
corte de peine: el vertedero se llena con varias depresiones y elevaciones alternas.

El patrón de peine le permite reducir la longitud de corte aumentando profundidad media virutas. Además, con cada profundización del cuchillo, se corta la tierra debajo del prisma de dibujo y la tierra ya cortada se compacta en el vertedero. Esto reduce el tiempo de corte y aumenta el volumen de tierra en el vertedero.

Al realizar trabajos de excavación con excavadoras, se utiliza con éxito el método de corte cuesta abajo, basado en el uso racional de la tracción del tractor. Su esencia es que cuando el tractor avanza cuesta abajo, se libera parte de la fuerza de tracción necesaria para mover la máquina, por lo que el suelo puede destruirse en una capa más gruesa. Cuando el bulldozer trabaja cuesta abajo, se facilita el triturado del suelo y se reduce la resistencia del prisma de tracción, que se mueve parcialmente bajo la influencia de su propio peso. Si no hay pendiente natural, se puede crear con las primeras penetraciones de una topadora. Cuando se trabaja en una pendiente de 10 a 15 grados, la productividad aumenta aproximadamente entre 1,5 y 1,7 veces.

Arroz. 8. :
a - corte de una sola capa; b - corte de zanjas. Los números indican el orden de corte.

La topadora funciona según los esquemas que se muestran en la Fig. 8. Mediante corte en una sola capa con tiras superpuestas de 0,3 a 0,5 m, se elimina la capa vegetal. Luego, la topadora mueve la tierra hacia el vertedero o pozo intermedio y regresa al nuevo lugar de corte sin girar, en sentido inverso (patrón de lanzadera) o con dos vueltas. El desarrollo de la zanja se realiza dejando dinteles de 0,4 m de ancho en suelos cohesivos y de 0,6 m en suelos poco cohesivos. Se supone que la profundidad de las zanjas es de 0,4 a 0,6 m y se construyen dinteles después de pasar cada zanja.

Trabajos de excavación con raspadores.

Las capacidades operativas de los raspadores permiten su uso al excavar pozos y nivelar superficies, así como al construir diversas excavaciones y terraplenes. Los raspadores se clasifican:

según el volumen geométrico del cucharón: pequeño (hasta 3 m3), mediano (de 3 a 10 m3) y grande (más de 10 m3);
por tipo de agregado con tractor: remolcado y autopropulsado (incluidos semirremolque y silla de montar);
según el método de carga del cucharón: cargado mediante la fuerza de tracción del tractor y con carga mecánica (elevador);
según el método de descarga del cucharón: con descarga libre, semiforzada y forzada;
según el método de accionamiento de los cuerpos de trabajo: hidráulico y por cable.

Los raspadores se utilizan para desarrollar, transportar (el rango de transporte del suelo varía de 50 ma 3 km) y colocar suelos arenosos, franco arenosos, loess, francos, arcillosos y otros que no tienen cantos rodados, y la mezcla de guijarros y piedra triturada no debe exceder el 10%. Dependiendo de la categoría de suelo, cortarlos es más eficaz en un tramo recto del camino cuando se conduce con una pendiente de 3 a 7 grados. El espesor de la capa desarrollada, dependiendo de la potencia del raspador, oscila entre 0,15 y 0,3 m, el raspador se descarga en un tramo recto, mientras se nivela la superficie del suelo con el fondo del raspador.

Arroz. 9. :
a - llenando el cucharón con virutas de espesor constante; b - con el cubo lleno de virutas de sección variable; c - método de peine para llenar el cucharón con virutas; d - llenar el balde mediante el método de picotear

Hay varias formas de cortar virutas cuando se utiliza un raspador (Fig. 9):

virutas de espesor constante. El método se utiliza para planificar el trabajo;
virutas de sección transversal variable. En este caso, el suelo se corta con una disminución gradual del grosor de las astillas a medida que se llena el cubo, es decir, con una profundización gradual de la cuchilla raspadora hacia el final del conjunto;
método de peine. En este caso, el suelo se corta alternando la profundidad y la elevación gradual del cucharón raspador: en diferentes etapas, el espesor de las astillas cambia de 0,2-0,3 ma 0,08-0,12 m;
picotazos. El llenado del cubo se realiza profundizando repetidamente las cuchillas raspadoras hasta la mayor profundidad posible. El método se utiliza cuando se trabaja en suelos granulares sueltos.

Dependiendo del tamaño de la estructura de tierra, la posición relativa de las excavaciones y terraplenes, se utilizan diferentes esquemas de funcionamiento de los raspadores. El más común es el patrón de trabajo de elipse. En este caso, el rascador gira cada vez en una dirección.

Arroz. 10. :
a - peine de trinchera; b - tablero de ajedrez acanalado

Cuando se trabaja en caras anchas y largas, el cucharón raspador se llena utilizando los métodos de peine de zanja y tablero de ajedrez acanalado. Con el método de zanja-cresta (Fig. 10), la cara se extrae desde el borde de la reserva o excavación en franjas paralelas de profundidad constante de 0,1 a 0,2 m, de igual longitud. Entre las franjas de la primera fila, quedan franjas de tierra sin cortar: crestas, de igual ancho a la mitad del ancho del cubo. En la segunda fila de pasadas, la tierra se lleva a todo el ancho del cucharón, cortando la cresta y formando una zanja debajo de ella. El espesor de las virutas en este caso en el centro del cucharón es de 0,2 a 0,4 m y en los bordes de 0,1 a 0,2 m.

Con el método del tablero de ajedrez nervado (Fig. 10), la cara se desarrolla desde el borde de la excavación o reserva en franjas paralelas de modo que entre las penetraciones del raspador queden franjas de suelo sin cortar de igual ancho a la mitad del ancho del cucharón.

Se desarrolla la segunda fila de penetraciones, retirándose desde el inicio de la primera fila la mitad de la longitud de la penetración de la primera fila. El trabajo de una raspadora debe combinarse con el trabajo de una topadora, utilizándolos para desarrollar áreas elevadas y mover tierra en distancias cortas hacia lugares bajos.

Trabajos de excavación con niveladoras.

Las niveladoras se utilizan para nivelar el territorio, pendientes de estructuras de tierra, limpiar el fondo de pozos y cavar zanjas de hasta 0,7 m de profundidad, al construir terraplenes extendidos de hasta 1 m de altura y la capa inferior de terraplenes más altos de la reserva. Las motoniveladoras se utilizan para perfilar superficies de carreteras, accesos y carreteras. Lo más eficaz es utilizar motoniveladoras con una longitud de penetración de 400 a 500 m. Los suelos densos se aflojan previamente antes del desarrollo con una motoniveladora. Al construir un terraplén a partir de una reserva desarrollada, un cuchillo inclinado mueve la tierra cortada hacia el terraplén. La siguiente vez que pasa la niveladora, esta tierra se mueve aún más en la misma dirección, por lo que es recomendable organizar el trabajo con dos niveladoras, una de las cuales corta y la otra mueve la tierra cortada.

Al construir terraplenes y superficies de carreteras perfiladas, el corte del suelo comienza desde el borde interior de la reserva y se realiza capa por capa: primero se cortan virutas triangulares, luego, hasta el final de la capa, las virutas son rectangulares. Al desarrollar reservas amplias en suelos que no requieren aflojamiento previo, el corte comienza desde el borde exterior de la reserva y se realiza capa por capa, con todas las pasadas de astillas de forma triangular; Es posible otro método: las virutas se obtienen en formas triangulares y cuadrangulares.

Al realizar diversas operaciones, los ángulos de inclinación de la niveladora cambian dentro de los siguientes límites: ángulo de agarre: 30 a 70 grados, ángulo de corte: 35 a 60 grados, ángulo de inclinación: 2 a 18 grados. En la práctica de la construcción, se utilizan varios métodos de colocación del suelo:

el suelo se coloca en capas, vertiéndolo desde el borde hasta el eje de la carretera (trabajos de nivelación en marcas cero con una altura de terraplén que no exceda de 0,1 a 0,15 m);
los rodillos se colocan uno al lado del otro con sus bases sólo tocándose (llenando terraplenes con una altura de 0,15-0,25 m);
cada rodillo posterior se presiona parcialmente contra el previamente colocado, superponiéndolo con la base en un 20-25%; las crestas de estos dos rodillos están situadas a una distancia de 0,3-0,4 m entre sí (llenando terraplenes de hasta 0,3-0,4 m de altura);
cada rodillo posterior se presiona contra el colocado previamente sin ningún espacio; el nuevo rodillo se mueve con una cuchilla cerca del previamente colocado, agarrándolo de 5 a 10 cm; Se forma un eje ancho y denso 10-15 cm más alto que el primer rodillo (llenando terraplenes de hasta 0,5-0,6 m de altura).

Desarrollo de suelos helados.

Los suelos congelados tienen las siguientes propiedades básicas: mayor resistencia mecánica, deformación plástica, agitación y mayor resistencia eléctrica. La manifestación de estas propiedades depende del tipo de suelo, su humedad y temperatura. Los suelos arenosos, de grano grueso y de grava, que se encuentran en una capa gruesa, por regla general, contienen poca agua y a bajas temperaturas casi no se congelan, por lo que su desarrollo en invierno casi no difiere del verano. Cuando las excavaciones y zanjas se desarrollan en suelos secos y sueltos en invierno, no forman pendientes verticales, no se levantan y no provocan hundimientos en primavera. Los suelos limosos, arcillosos y húmedos cambian significativamente sus propiedades cuando se congelan. La profundidad y velocidad de la congelación dependen del grado de humedad del suelo. Los trabajos de excavación en invierno se realizan mediante los siguientes métodos:

mediante el método de preparación preliminar del suelo, seguido de su desarrollo mediante métodos convencionales;
método de corte preliminar de suelo congelado en bloques;
método de desarrollo del suelo sin preparación previa.

La preparación preliminar del suelo para el desarrollo en invierno consiste en protegerlo de la congelación y descongelación. suelo congelado y aflojamiento preliminar del suelo congelado. La forma más sencilla de proteger la superficie del suelo de la congelación es aislarlo con materiales aislantes del calor; Para ello se utilizan finos de turba, virutas y serrín, escorias, esteras de paja, etc., que se colocan en una capa de 20-40 cm directamente sobre el suelo. El aislamiento de superficies se utiliza principalmente para huecos de áreas pequeñas.

Para aislar grandes áreas se utiliza el aflojamiento mecánico, en el que el suelo se ara con arados de tractor o desgarradores a una profundidad de 20 a 35 cm, seguido de una rastra a una profundidad de 15 a 20 cm.

El aflojamiento mecánico del suelo congelado a una profundidad de congelación de hasta 0,25 m se realiza con desgarradores pesados. Cuando se congela a 0,6-0,7 m, al excavar pequeños pozos y zanjas, se utiliza el llamado aflojamiento por división. Los desgarradores de heladas de impacto funcionan bien a bajas temperaturas del suelo, cuando el suelo se caracteriza por deformaciones frágiles que contribuyen a su división bajo la influencia del impacto. Para aflojar el suelo a una gran profundidad de congelación (hasta 1,3 m), se utiliza un martillo diésel con cuña. El desarrollo del suelo congelado mediante corte implica cortar surcos perpendiculares entre sí con una profundidad de 0,8 de la profundidad de congelación. El tamaño del bloque debe ser entre un 10% y un 15% más pequeño que el tamaño del cucharón de la excavadora.

La descongelación del suelo congelado se realiza mediante agua caliente, vapor, corriente eléctrica o fuego. La descongelación es el método más complejo, lento y costoso, por lo que se recurre a él en casos excepcionales, por ejemplo, durante trabajos de emergencia.

Ministerio de Educación de la Federación de Rusia

Universidad Estatal de los Urales del Sur

Departamento de Tecnología de la Construcción

SB Koval, M.V. Molodtsov

Tecnología de Construcción de Edificios y Estructuras

Curso de conferencias para estudiantes por correspondencia.

Tecnología de construcción de movimientos de tierras.

Cheliábinsk

Editorial SUSU

CDU 69,05(075,8) + 69.003,1(075,8)

Koval S.B., Molodtsov M.V. Tecnología de construcción de edificios y estructuras: un curso de conferencias para estudiantes por correspondencia. Tecnología de construcción de estructuras de tierra - Chelyabinsk: Editorial. SUSU, 2003. – 25 p.

Se dan las clasificaciones de las estructuras de tierra y los requisitos para las mismas. Se consideran los principales métodos de desarrollo del suelo. Se describen las secuencias y características de la realización del trabajo mediante un método cerrado mediante el método de perforación y voladura. Se consideran las cuestiones de interconexión de obras.

El curso de conferencias está destinado a estudiantes de la Facultad de Arquitectura e Ingeniería Civil de cursos nocturnos y por correspondencia.

Illinois. 24, pestaña. 3.

Aprobado por la comisión docente y metodológica de la Facultad de Arquitectura e Ingeniería Civil.

Revisores: Kromsky E.I.

Cheliábinsk 1

Clasificación de estructuras de tierra. 4

Métodos de desarrollo del suelo. 5

Arroz. 3 Diagramas de ubicación de cargas concentradas 10

Interconexión de procesos productivos de movimiento de tierras. 27

Clasificación de estructuras de tierra.

estructura de tierra - una estructura de ingeniería construida a partir de suelo en un macizo de suelo o erigida a partir de suelo depositado sobre la superficie de la tierra.

La clasificación de las estructuras de tierra se realiza en función de diversas características:

dividido en relación con la superficie de la tierra

lo más hondo– movimientos de tierras creados en el macizo del suelo debajo de la superficie de la tierra;

terraplenes– estructuras construidas a partir del suelo sobre la superficie de la tierra;

trabajos subterráneos– construido a cierta profundidad y cerrado desde la superficie de la tierra;

por propósito funcional:

hidráulico– presa, dique, canal...;

recuperación– estanques artificiales, canales de abastecimiento y drenaje de agua...;

camino– la estructura inferior de carreteras y ferrocarriles;

industriales y civiles fines – sitios planificados, pozo, zanja, túnel, vertedero...;

por vida útil:

permanente– funcionamiento durante mucho tiempo;

temporario– están dispuestos a realizar trabajos posteriores de construcción e instalación.

Métodos de desarrollo del suelo.

1) método mecánico Consiste en separar el suelo del macizo de tierra mediante corte mediante máquinas de movimiento de tierras y transporte y movimiento de tierras sin procesamiento previo ni aflojamiento.

2) método hidromecánico Consiste en el desarrollo del suelo mediante chorro de agua a presión procedente de instalaciones de hidromonitoreo y/o suelo aluvial al realizar un trazado vertical, etc.

3) método explosivo Consiste en el desarrollo del suelo mediante explosiones destinadas a la construcción de diversos movimientos de tierras de ingeniería.

4) método combinado consiste en realizar diversas actividades preparatorias para mejorar las propiedades del suelo antes de su mayor desarrollo: aflojamiento, descongelación, regulación de la humedad, etc.

5)método cerrado se lleva a cabo durante el desarrollo de trabajos subterráneos, así como al colocar estructuras de ingeniería sin excavación. Se distinguen los siguientes métodos principales de excavación de túneles cerrados: perforación, punzonado, perforación horizontal, perforación por vibración, excavación de escudos, excavación de túneles, perforación y voladura.

método mecánico

El método mecánico de trabajo de excavación permite reducir significativamente la intensidad del trabajo, mejorar las cualidades constructivas del suelo y reducir el volumen de trabajo de excavación. Estas tareas se resuelven mediante todo un parque de máquinas y mecanismos utilizados en la construcción (Fig. 1).

La planificación vertical y la disposición de excavaciones y terraplenes se realizan mecánicamente (Tabla 1).

tabla 1

Tipo de trabajo	Mecanismos	Características tecnológicas producción de trabajo
Disposición vertical del sitio.	Excavadora	Se desarrolla suelo de los grupos I y II, y del grupo III con aflojamiento preliminar. Se utiliza eficazmente al mover tierra hasta 100 metros.
		Se están desarrollando suelos de los grupos I y II. Uso efectivo: arrastrado -1000 m, autopropulsado -5000 m.
	pala recta excavadora	Se están desarrollando los grupos I, II, III. y IV, V, VI con aflojamiento preliminar. Se utiliza eficazmente con camiones volquete con una distancia de transporte de más de 1000 m. La altura de la capa de suelo cortada debe garantizar que el cucharón se llene completamente al mismo tiempo.

Dispositivo de hueco	pala recta excavadora	Construcción de fosos de hasta 4 m de profundidad, más de 4 m funcionan con repisas. El volumen del cubo es de 0,15...0,65 m 3 después de cortar la capa protectora.
	retroexcavadora excavadora	Construcción de zanjas y pequeños pozos de hasta 4 m de profundidad, el volumen del cucharón es de aproximadamente 0,5 m 3
	Dragalina	Pozos profundos de hasta 20 m.
		Construcción de pozos y fosas estrechas y profundas.
	Bulldozer-excavadora, retroexcavadora, dragalina.	Pequeños pozos con movimiento de suelo de hasta 100 m, cortados en capas de 0,6...0,8 m, con posterior carga en volquetes.
	Excavadoras multicuchara.	Construcción de zanjas de hasta 3,5 m de profundidad y hasta 0,85 m de ancho, las zanjas se instalan únicamente con paredes verticales.
Construcción de terraplenes, calzadas.	Excavadora	La altura del terraplén es de 1,5 m. El suelo se toma de una reserva lateral dentro de los 100 m del terraplén.
		Cuando se trabaja en “elipse”, la altura del terraplén es de aproximadamente 1,5 m con una distancia de transporte de 1000 m, en el patrón de “ocho”, 6 my 2000 m, respectivamente, y en zigzag, 6 m y el la duración es ilimitada.
		La altura del terraplén es de aproximadamente 1 m, la longitud es de hasta 3000 m y el tamaño del terraplén es de 300 m.
	Dragalina de excavadora	Las dimensiones del terraplén no están limitadas. Se requiere compactación del suelo.

Los trabajos de excavación incluyen los siguientes procesos constructivos: excavación de suelo en una excavación, movimiento y colocación de suelo en un terraplén. Una máquina que sólo excava tierra se llama excavadora. Si una máquina mueve y desarrolla el suelo, se llama máquina de movimiento y transporte de tierras.

Las excavadoras de un solo cucharón se utilizan ampliamente. Ellos realizan aproximadamente el 50% del trabajo de movimiento de tierras.

El proceso con una excavadora incluye las siguientes operaciones: cortar el suelo, levantar un cucharón lleno de tierra, girar la excavadora al lugar donde se descarga la tierra del cucharón, girar la excavadora hacia atrás, bajar y alimentar el cucharón para un nuevo juego de suelo.

Principales parámetros operativos de las excavadoras de un solo cucharón: altura más alta columnas +Н, profundidad de excavación (de corte) –Н, radios de excavación mayor y menor en el nivel de estacionamiento de la excavadora Rmax y Rmin, radio de descarga Rв, altura de descarga Нв.

Las excavadoras de un solo cucharón desarrollan el suelo y se mueven de un sitio a otro con un paso determinado. Se llama frente al espacio que incluye el sitio en el que se encuentra la excavadora, parte de la masa de suelo que se extrae de un estacionamiento y el sitio en el que se instala el transporte de carga (o vertedero de tierra).
Las excavadoras de un solo cucharón, dependiendo del volumen de suelo a desarrollar, la profundidad de excavación y el método de excavación (por encima o por debajo del estacionamiento de la excavadora), se utilizan en los siguientes tipos: con pala frontal, con retroexcavadora, dragalina, agarrar.

Excavadora con pala recta. Desarrolla el suelo situado por encima del nivel de estacionamiento de excavadoras con carga en vehículos. Se utilizan los siguientes métodos de desarrollo del suelo: penetraciones frontales y laterales.
La esencia de la excavación frontal es que la excavadora retira la tierra delante de sí misma y la carga en un vehículo ubicado en el nivel de estacionamiento de la excavadora.

Se utilizan los siguientes esquemas para el desarrollo frontal del suelo:
– estrecho (extremo), si el ancho de la fosa (B) es (1,5–1,9) del radio de corte óptimo (Ro); Ro = 0,9 Rmáx (Fig. 1a);
– ensanchado en zigzag, si el ancho de la fosa es igual a (2–2,5) Ro (Fig. 1b);
– ensanchado, con la excavadora moviéndose a través de la excavación, si el ancho de la fosa (B) es igual a (2,5–3,5) Ro (Fig. 1c).

Arroz. 1. Excavación de suelo con excavadora mediante excavación frontal Fig. 2 Método de excavación lateral

Durante la excavación frontal, la excavadora se mueve paralela al eje longitudinal del pozo.

Método lateral de desarrollo de excavación. La esencia de este método es que la excavadora excava el suelo principalmente en un lado del movimiento y parcialmente delante de sí misma (Fig. 2).

Figura 3. Método de penetración frontal.

En este caso, el vehículo de carga se instala en el costado del desarrollo, reduciendo así el ángulo de rotación del brazo de la excavadora al cargar tierra; En consecuencia, aumenta la productividad de la excavadora. Por tanto, el uso de la penetración lateral en comparación con la penetración frontal es más eficaz.

Se utiliza una excavadora con retroexcavadora cuando se desarrollan suelos ubicados debajo del nivel de estacionamiento de la excavadora; Se utiliza al desarrollar excavaciones de pequeño volumen y profundidad. Se utilizan ambos métodos de penetración: frontal y lateral (Fig. 3).

Provisiones generales. Aproximadamente el 97% de todo el trabajo en la construcción de estructuras de tierra está completamente mecanizado, es decir. Al realizar el proceso se elimina por completo el trabajo manual. La Figura 11 muestra esquemas de la compleja mecanización del trabajo al llenar el cuerpo de una presa de tierra. El suelo se desarrolla en una cantera con una excavadora y se carga en camiones volquete (Fig. 5.11, A), transportado a una distancia L, descargado después de levantar la carrocería, nivelado con topadoras y compactado con rodillos (Fig.11, antes de Cristo).

Figura 11. Esquemas de mecanización compleja de movimientos de tierras.

A- desarrollo y transporte;

b - descarga y nivelación;

V- sello.

En la construcción industrial y civil, las máquinas más comunes para trabajos de excavación son: excavadoras (excavadoras); movimiento de tierras y transporte (excavadoras, traíllas, niveladoras); desgarradores (bulldozers, desgarradores, martillos diesel); transporte (camiones volquete); compactación del suelo (rodillos, placas vibratorias, etc.); máquinas especiales (perforadoras, martinetes, etc.).

El mayor volumen de trabajos de excavación en la construcción (45%) se realiza con excavadoras de un solo cucharón: sobre ruedas neumáticas (capacidad de cucharón estándar 0,15...0,65 m), sobre orugas (capacidad de cucharón estándar 0,25...2,5, menos a menudo hasta 4 m). Además de los cucharones estándar, al desarrollar suelos ligeros, se pueden instalar cucharones de mayor capacidad.

El índice (marca) de una excavadora doméstica producida antes de 1968 significa la capacidad de un cucharón estándar, por ejemplo, E-652A: una excavadora con un cucharón con una capacidad de 0,65 m, modelo 2, primera modernización. El índice de una excavadora moderna contiene información sobre sus principales características (Fig. 12). Por ejemplo, la EO-3322AT es una excavadora de grupo de tercer tamaño, universal, de un solo cucharón, sobre ruedas neumáticas, con suspensión rígida del equipo, modelo 2, que ha sufrido la primera modernización en una versión tropical.

Figura 12. Esquema de marcado para excavadoras universales de un solo cucharón:

OE- excavadora universal de un solo cucharón;

CON- versión norte;

t- versión tropical;

TELEVISOR- versión tropical húmeda;

G - tren de aterrizaje de oruga con la superficie de vía mínima permitida;

GU- tren de aterrizaje de oruga con mayor superficie de rodadura;

PAG- dispositivo de marcha neumático de la rueda;

SSH- chasis especiales de tipo automóvil;

A- chasis de camión;

tr- tractor;

Etc- tren de rodaje arrastrado;

Pl.- dispositivo de propulsión flotante.

Las excavadoras de los modelos anticuados tipo E se fabricaban, por regla general, con suspensión flexible y control por cable. Las excavadoras modernas tipo EO están disponibles con suspensión rígida y control hidráulico.

El principal equipo de la excavadora es la cuchara retroexcavadora. Otros tipos de equipos intercambiables incluyen pala recta, cuchara, dragalina, nivelación y cucharones de carga.

La zona de trabajo de la excavadora, incluida la zona de estacionamiento de vehículos, se denomina sacrificio mover una excavadora al excavar tierra - tunelización. La cantidad de movimiento de una excavadora al cambiar de lugares de estacionamiento adyacentes se llama longitud del viaje. Las caras son frontales (cuando se utiliza retroexcavadora - extremo) y laterales, las penetraciones son longitudinales y transversales. Dependiendo del número de penetraciones a lo largo de la altura de la excavación, se distinguen excavaciones de uno, dos y tres niveles.

El ciclo de trabajo de una excavadora tiene cinco operaciones principales: recolectar tierra, mover el cucharón, descargar el cucharón en un vertedero o vehículo, regresar para recolectar tierra y bajar el cucharón para recolectar más tierra. Para reducir el tiempo del ciclo, los operadores de excavadoras suelen combinar la cuarta y quinta operaciones cuando cargan tierra en un vehículo, y la segunda y tercera cuando arrojan tierra en un vertedero.

Rendimiento de excavadoras y otras máquinas de movimiento de tierras y movimiento de tierras.

T,T- respectivamente, el tiempo de funcionamiento de la máquina y el tiempo del ciclo de excavación;

q- capacidad geométrica del cubo (prisma terrestre);

A, A,A- respectivamente, los coeficientes de llenado del balde, aflojamiento del suelo y uso del tiempo durante el turno.

La productividad se puede mejorar mediante las siguientes actividades:

acortando el ciclo de excavación ( t), combinando operaciones de trabajo, reduciendo el ángulo de rotación de la pluma durante la descarga, aflojando el suelo durante las pausas en el suministro de transporte, etc.;

aumentar el volumen de suelo desarrollado en un ciclo (q,k), en el caso de utilizar baldes de mayor capacidad, llenarlos más completamente (“con tapón”), etc.;

aumentando el coeficiente A en el proceso de reducción del tiempo de inactividad (implementación oportuna del mantenimiento preventivo, presentación del alcance de trabajo, entrega de combustibles y lubricantes, etc.).

Selección de excavadoras y vehículos. Se puede seleccionar una excavadora según el volumen de trabajo, los plazos especificados para completar el trabajo o las características requeridas de las máquinas. Al tener en cuenta el volumen de trabajo, puede guiarse por los datos que se proporcionan a continuación (Tabla 7).

Tabla 7

Volumen de trabajo Q, m

Más de 20000

Capacidad

cubo q, m

movimientos

Dado un plazo determinado para completar el trabajo, se selecciona una máquina que pueda completar el trabajo a tiempo, según la productividad.

q- alcance del trabajo;

T- período especificado.

Al seleccionar una excavadora según las características técnicas requeridas, se tienen en cuenta los principales parámetros de la máquina (Fig. 13) y las condiciones de funcionamiento.

Operar con radios de pluma máximos (R) produce un rápido desgaste de la máquina, por lo que se adoptan parámetros operativos óptimos. ( R ), constituyendo el 90% de los valores máximos mostrados en la Fig. 5.13:

Al operar una excavadora cargando tierra en vehículos, la cantidad de camiones volquete necesarios:

t, t, t- la duración de las cargas, descargas y maniobras del camión volquete, respectivamente;

L- distancia de transporte;

V- velocidad media del vehículo (en la ciudad V= 25 ).

Figura 13. Diagrama de los principales parámetros técnicos de una excavadora de cangilones.

A - radio máximo de corte;

EN- radio máximo de excavación;

CON - mayor profundidad de excavación;

D- altura máxima de excavación;

mi- altura de descarga más alta;

F- mayor profundidad de corte;

GRAMO- radio mínimo de descarga;

A - radio de descarga en altura mi

Duración de la carga

norte- tiempo estándar para el desarrollo del suelo y su carga en vehículos (ENiR E2-1);

norte- número de cubos cargados en el camión volquete;

V- volumen de tierra en el balde.

Dónde q, Q es la capacidad de carga del camión volquete y la masa de suelo en el cucharón de la excavadora, respectivamente.

Parámetro

Densidad del suelo;

q- volumen geométrico del cubo;

A- el coeficiente de llenado del balde con tierra suelta se considera de 1 a 1,2;

A- coeficiente de aflojamiento del suelo (ver Tabla 3).

Excavadora con pala recta(Figura 14, A) Se utiliza principalmente en el desarrollo de excavaciones en suelos secos y de baja humedad, lo que se asocia a la necesidad de llegar al fondo de la excavación. Se utilizan parabrisas longitudinales (Fig.14, b-d) o lateral (Fig.14, d) Excavación con carga de tierra en un vehículo, que generalmente se coloca directamente en el frente. Para la salida y entrada de vehículos se instalan rampas inclinadas con una pendiente de 10... 15°.

Figura 14. Esquemas para el desarrollo de excavaciones utilizando una excavadora de pala recta:

A - forma general;

b, c, d- penetraciones frontales, respectivamente: estrecha, de ancho normal, ensanchada;

d- paso lateral

El ancho normal de la penetración frontal (ver Fig. 14, V)

Dónde R, - radio de corte óptimo;

l- duración del movimiento, es decir la distancia que se mueve la excavadora después de excavar el suelo desde la parada anterior.

Junto con penetraciones de ancho normal [(1,5... 1,9) R] debido a las condiciones de trabajo se pueden utilizar penetraciones estrechas (hasta 1,5 R0) Y; penetraciones ampliadas [(2... 2.5) R]. Dependiendo del ancho de la penetración, las caras frontales se dividen en estrechas, normales y ensanchadas. Debido al gran ángulo de rotación de la pluma, la productividad de una excavadora que trabaja en una cara estrecha es menor que cuando trabaja en una cara normal y ancha.

Durante la penetración lateral (ver Fig. 14, d) El transporte se suministra para la carga desde el costado de la excavación, lo que reduce el ángulo de rotación del brazo de la excavadora y ayuda a aumentar su productividad.

Excavadoras equipadas con retroexcavadora., desarrollar excavaciones con penetraciones finales (frontales) y laterales (Fig. 15), ubicadas por encima del fondo del paramento, lo que permite: su utilización en el desarrollo de suelos húmedos y mojados, con carga a vehículo o a botadero.

Figura 15. Opciones para excavación con excavadora con equipo de trabajo "retroexcavadora":

A- final (frente);

b- frontal ensanchado;

V- extremo cruzado;

GRAMO- laterales;

d- finalizar con la descarga del suelo en el transporte y en el vertedero;

1 - camión de la basura;

2 - excavadora.

El transporte se puede alimentar por el fondo de la excavación o desde arriba por uno o ambos lados. La profundidad de la cara está determinada por la longitud del mango de la excavadora. El ancho de la penetración final para la carga de camiones volquete por ambos lados es (1,6... 1,7) R, para un lado - (1,2... 1,5) R. Cuando se trabaja en un vertedero, el ancho de la penetración es más pequeño - (0,5... 0,8) R. Durante la excavación lateral, los vehículos de carga se pueden colocar a lo largo de la parte superior o inferior del pozo, en el lado derecho o izquierdo (Fig. 16).

Excavadoras con cuchara de agarre Se utiliza cuando se desarrollan excavaciones estrechas o profundas (zanjas, pozos) en suelos blandos y sueltos, incluso cuando nivel alto agua subterránea. El cucharón puede montarse en un asa o suspenderse en una pluma de celosía, la tierra se recoge mediante un accionamiento hidráulico o introduciendo un cucharón pesado en el suelo (Fig. 17, a, b). El sistema de accionamiento hidráulico le permite desarrollar suelos densos con cucharones livianos, lo que permite recolectar más tierra en el cucharón en un ciclo de excavación. La productividad de las excavadoras con dicho equipo aumenta significativamente. Al excavar excavaciones pequeñas y profundas, una excavadora equipada con una cuchara bivalva trabaja sin moverse. Al excavar zanjas, se desplaza a lo largo de la zanja, por lo que el acceso de vehículos se puede realizar por cualquier lado libre.

Figura 16. Esquemas de desarrollo del suelo con una excavadora equipada con una cuchara retroexcavadora:

A, b - con suspensión rígida y flexible;

V - desarrollo del suelo en el lecho continental con instalación de transporte por encima y por debajo del estacionamiento de excavadoras;

GRAMO- desarrollo de suelo previamente aflojado;

re, f - Opciones de acceso para vehículos.

Figura 17. Esquemas de desarrollo del suelo utilizando excavadoras equipadas con cucharones de “garra” y “draglina”:

a, b - al instalar la cuchara en el mango y en la pluma de celosía;

cd- trabajar con una cuchara dragalina;

I- posición del cubo al recoger la tierra;

II- lo mismo al levantar y descargar.

Dragalina(Figura 17, V, GRAMO) Se utiliza al excavar suelo debajo del nivel de estacionamiento de la excavadora, sin llegar al fondo de la excavación, por lo que la presencia de agua subterránea no afecta el funcionamiento de la máquina.

Las dragas se utilizan para cavar fosas y zanjas relativamente grandes, así como para rellenar terraplenes, en particular en la construcción de canales, carreteras y vías férreas.

Cuando se utiliza una draga, la excavación del suelo se puede realizar mediante penetraciones frontales o laterales. Dado que el cucharón está suspendido de una cuerda, cuando se carga se balancea y se lanza a una distancia que excede la longitud de la pluma; A menudo se utilizan métodos de trabajo de lanzadera (Fig. 18, a, b).

Con el método de lanzadera cruzada, el camión volquete se carga levantando alternativamente el cucharón de ambos lados de la carrocería. En el sistema de lanzadera longitudinal, la tierra se recoge delante de la parte trasera de la carrocería del camión volquete. El ángulo de rotación del brazo de la excavadora cuando se carga según el esquema de lanzadera longitudinal se acerca a 0, y cuando se carga según el esquema de lanzadera transversal, a 15...20°. Durante la descarga, el movimiento de la cuchara no se detiene, por lo que la duración del ciclo de excavación se reduce en un 20... 26 %.

Figura 18. Métodos de desarrollo del suelo.

A- lanzadera cruzada;

b- lanzadera longitudinal;

V- "a mí mismo";

1 - levantar el cubo;

2 - bajar el cucharón al recoger tierra;

3 - descargar el cucharón;

4 - camión de la basura.

Excavadoras con brazo telescópico(Figura 18, V) Trabajan de la misma manera que las excavadoras equipadas con una retroexcavadora. Sin embargo, además de los trabajos de excavación convencionales, este equipo se puede utilizar para realizar trabajos de desmonte y nivelación, lo que supone una ventaja a la hora de desarrollar movimientos de tierra pequeños y dispersos. Para aumentar la velocidad de movimiento de un objeto a otro, existen excavadoras neumáticas. Su mecanismo de retracción de la pluma está adaptado para excavar tierra, nivelar y limpiar superficies, cargar materiales a granel y piezas.

Las cargadoras de ruedas neumáticas y de orugas (Fig. 19), como una pala recta, trabajan por encima del nivel de estacionamiento de la máquina alejando el cucharón de usted. La capacidad del cucharón del cargador es 1,5... 2 veces mayor que la capacidad de un cucharón de pala recto, lo que puede aumentar significativamente la productividad de la excavadora. El movimiento del filo de la cuchilla a lo largo de una trayectoria horizontal recta le permite planificar el sitio en el que opera la máquina. Gracias a la capacidad de mover tierra en distancias cortas, los cargadores de un solo cucharón pueden ser especialmente efectivos en condiciones de hacinamiento. El cucharón se llena mediante métodos escalonados, de excavación, separados y combinados (ver Fig. 19, I-IV respectivamente).

Fig.5.19. Esquemas de desarrollo del suelo utilizando cargadores de un solo cucharón.

A- accionado neumáticamente;

b- sobre orugas,

V , gramo, re - respectivamente, esquemas de desarrollo de suelos rotativos, lanzadera y combinados.

Descripción de la presentación por diapositivas individuales:

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