Рис. 8.6. Последовательность разработки выемки продольными заходами: (I—VIII — очередность разработки траншей)

Затем рядом с траншеей отрывают более глубокую, причем транспортный путь прокладывают по дну траншеи. Выемка получается последовательными проходками экскаватора до принятой глубины сечения. В отдельных случаях первый транспортный путь прокладывают по пионерной траншее, которую устраивают для сглаживания неровностей рельефа, мешающих движению транспортных средств, а также для сокращения числа проходок, если глубина выемки не кратна возможной высоте забоя. Пионерную траншею делают Минимальной, по габариту автомобиля. Грунт из нее обычно укладывается в отвал вдоль бровки и погружается в транспортные средства во время последующих проходок экскаватора. В отвале грунт размещают, как правило, параллельно движению экскаватора на площадке, находящейся на уровне стоянки, выше ее или, что лучше, ниже уровня стоянки (выгрузка под откос).
Подбирают экскаваторы также по условиям выработки. Выработка бывает конструктивно-расчетная, которая определяется в процессе конструирования нового экскаватора, и техническая, характеризующая максимальные возможности машины. По ней можно судить о степени приближения к возможной эксплуатационной выработке и о резервах экскаваторов и машинного парка.

Под эксплуатационной понимают такую выработку экскаватора, которая может быть достигнута в условиях правильной эксплуатации и использования парка машин при обслуживании машинистами высокой квалификации. Эту выработку принимают в основу при определении экономических показателей для оценки эффективности новых машин и выборе варианта механизации земляных работ. Нормы эксплуатационной часовой выработки определяют по сборнику ЕНиР.

Для одноковшовых серийно изготовляемых экскаваторов к, принимают: для машин с ковшом более 1,6 м3 по выработке 0,85, по времени 1,11, для экскаваторов меньше 1,6 м3 соответственно 0,75 и 1,54. К простоям по организационным причинам относят отсутствие фронта работ, несвоевременность обеспечения топливом, маслом, устранение мелких неисправностей, переход из одной рабочей зоны в другую. Для превышения выработки экскаватора нужно увеличивать число циклов в минуту пт.ц путем сокращения среднего угла поворота и совмещения отдельных операций. Поворот обычно занимает от 50 до 85%’ общего времени цикла. На выработку влияет коэффициент наполнения ковша /са увеличение которого достигается правильным соотношением емкости ковша и высоты забоя, увеличением толщины стружки в связных грунтах, наличием достаточного усилия на зубьях ковша, получаемого работой в средних и тяжелых грунтах прямой лопатой на неполном вылете рукояти (примерно до Уз). Толщину стружки регулируют напорным механизмом. Скорости подъема и напора находятся в тесной зависимости. Скорость напорного движения должна быть максимальной в начале резания и уменьшаться по достижении ковшом высоты, равной высоте напорного вала, что обеспечивает постоянное усилие на подъемных канатах с использованием максимальной мощности двигателя. Экскаваторы-с прямой лопатой снабжают сменными ковшами нормальной емкости, указываемой в основной характеристике, повышенной емкости и скальными.

Разгрузка ковша может быть ускорена, если ее производить на ходу, не прерывая поворота. Экскаватор должен работать не менее двух смен в сутки, а если условия позволяют, то и три смены. На выработку экскаватора влияет автоматизация процессов, увеличение коэффициента к2, достигаемое сокращением времени на передвижку экскаватора из забоя в забой и на ремонт (ремонт желательно производить в третью смену или выходные дни), устранение задержек транспортных средств, хорошее содержание экскаватора, забоя и землевозных путей, освещение места работы в туманное и темное время суток.

Рис. 8.7. Экскаваторный забой:
Л— длина стрелы; Б —длина рукоятки; а — угол наклона стрелы; В —наибольший радиус резания; Г — наибольшая высота разгрузки; Д — радиус резания при наибольшей высоте резавия; Е — наибольший радиус разгрузки; Ж — высота разгрузки при наибольшем радиусе резания; 3 наибольшая высота разгрузки; И — глубина резания ниже уровня стоянки; К — наибольший радиус резания на уровне стоянки;

Экскаваторный забой и его проектирование (рис. 8.7). Под забоем экскаватора подразумевают его рабочую зону: площадку, на которой размещается экскаватор, часть поверхности массива, с которой производится выемка грунта или полезного ископаемого, площадку для установки транспортных средств. Когда разработка ведется в отвал, к забою относят также площадку, на которую выгружают из ковша грунт или полезное ископаемое. Размеры и форма забоя зависят от рабочего оборудования экскаватора, его размеров, вида тран^дортных средств (если разработку ведут с погрузкой на эти средства), от назначения проводимых работ. Если земляные работы ведузс для устройства или образования земляного сооружения (котлована, траншеи, выемки), размеры забоя зависят также от размеров земляного сооружения. Забой должен быть запроектирован так, чтобы создавались условия для наилучшего использования экскаватора, высокой производительности труда и снижения стоимости работ.

Для эффективной работы экскаватора величина усилия на режущей кромке (зубьях) ковша должна быть не менее сопротивления грунта копанию РК—ВЫ, где В — ширина ковша, h — толщина срезаемой стружки, к — удельное сопротивление резанию грунта, кгс/см2 (для жирной глины—1,6, для тяжелой — 2,5, для копания взорванных скальных пород — 3,5).

Повышение усилия Рк на зубьях ковша позволяет увеличить толщину стружки h и тем самым сократить путь ковша при взятии грунта и время его загрузки. При работе с не полностью выдвинутой рукоятью на 2/з увеличивается усилие резания на 30—40% по сравнению с наибольшим вылетом, что позволяет увеличить толщину стружки и уменьшить путь резания грунта. Чем плотнее грунт, тем больше должна быть высота копания.

Для ускорения подъема и опускания ковша предельная высота подъема ковша не должна быть более 1,2 Я0. Минимальная высота забоя в связных грунтах определяется высотой резания. В песчаных, гравелистых грунтах и значительно разрыхленной взрывом скале высота забоя практически не ограничена.

В целях снижения энергоемкости копания и значительного увеличения выработки экскаватора применяют ковши без зубьев с полукруглой режущей кромкой (ЦНИИС, проф. Д. И. Федоров). Уширенные боковые стороны ковша позволяют хорошо отрабатывать откосы, что также снижает трудовые затраты на земляные работы. Ковши надежны при работе в пластичных грунтах.

Экскаватор с прямой лопатой разрабатывает грунт впереди себя и выше уровня стоянки ковша снизу вверх, а затем по мере разработки на величину принятого хода рукояти вперед. Основные виды проходок и забоев при работе прямой лопатой: боковая и лобовая или тупиковая (рис. 8.8, а и б). Боковые проходки широко применяют при разработке выемок и карьеров с погрузкой грунта в транспортные средства, лобовые — для первой проходки в выемках и карьерах, прц коротких выемках на крутых склонах местности, для разработки скальных выемок, а также котлованов под фундаменты зданий, если размеры котлована не позволяют применять лобовые забои.

При боковых забоях (см. рис. 8.8, б) экскаватор выгружает грунт в транспортные средства, стоящие сбоку, или реже в отвал, расположенный параллельно ходу экскаватора. Боковые забои могут быть одно- и двухъярусными в зависимости от уровней расположения транспортных средств. Боковой забой по сравнению с лобовым более-выгоден: значительно меньше угол поворота экскава: тора, удобнее подача и загрузка транспортных средств, возможно сквозное движение автомобилей, благодаря чему увеличивается выработка экскаватора, но уменьшается объем грунта, вынимаемый с одной стоянки, и возрастает число передвижек. У лобового забоя много отрицательного: автомобили-самосвалы приходится подавать задним ходом. Установка транспортных средств сзади экскаватора значительно увеличивает угол поворота и удлиняет цикл, уменьшает выработку экскаватора. Однако с одной стоянки разрабатывается больший объем грунта и число передвижек уменьшается. Улучшение схемы разработки лобовым забоем достигается в расширенном забое (см. рис. 8.8, а).

Размеры забоя определяются рабочими размерами экскаватора.

Рис. 8.8. Проходки экскаватора:
1 — центр тяжести забоя; 2 —места стоянок экскаватора; 3 — вешка; 4 — направление дви. жения; 5 — направление рабочего хода экскаватора

Если необходимо увеличить длину заходки по сравнению с шириной, определяемой по последним двух формулам, следует переходить на работу в уширенном лобовом забое, в зигзагообразном или поперечном лобовом забое. При чрезмерном уширении внешней стороны бокового забоя грунт для экскаватора становится недоступным, т. е. в процессе работы он отодвигается ковшом в выработанное пространство. Грунт в этой части забоя может быть захвачен ковшом лишь в том случае, если угол поворота экскаватора в сторону выработанного пространства не превышает 30—45°. Поэтому расстояние от оси экскаватора до подошвы откоса со стороны погрузочного пути должно быть не больше ‘/2 Dei- Размеры левой части такие же, как и у лобового забоя.

Рабочее оборудование драглайна применяют при разработке^ глубоких выемок и траншей, погрузке гравия, песка из речных карьеров. Он экономичен при работе с перемещением грунта в отвал без вторичной перевалки. При разработке забоя экскаватор стоит близ бровки выемки и работает снизу вверх.. Забой разрабатывается послойно на глубину, определяемую рабочей характеристикой драглайна.

В СССР и за рубежом увеличивается выпуск одноковшовых погрузчиков, особенно фронтальных на пневмоколесном ходу. Это вызвано необходимостью шире механизировать трудоемкие погру- зочно-разгрузочные работы, а также стремлением заменить дорогостоящие одноковшовые экскаваторы. Широкая область применения погрузчиков на пневмоколесном ходу объясняется их сравнительно высокой выработкой и рабочей скоростью, маневренностью, хорошей проходимостью, возможностью переезда на большие расстояния без помощи тягача. В ряде случаев экономически целесообразно приблизительно на расстояние до 300 м грунт перемещать в ковше погрузчика для загрузки погрузочных бункеров, транспортных средств или в отвал.

Оборудование в виде обратной лопаты служит для разработки траншей и котлованов ниже уровня стоянки экскаватора. Применение грейфера ограничено разработкой глубоких котлованов, колодцев, грунтов под водой и засыпкой при устройстве фундаментов. Грейферы исп.ользуют для погрузочно-разгрузочных работ на складах каменных материалов. При работе экскаватора, оборудованного прямой лопатой и драглайном, ковш во избежание повреждения кузова должен находиться над ним не менее 0,5—1 м.

Роторные экскаваторы поперечного копания чаще стали применять для работ, ранее выполняемых одноковшовыми экскаваторами. Ими можно работать без взрывания мерзлых и других тяжелых грунтов в карьерах и совместно с -ленточным транспортером при автоматизации всего рабочего процесса.
Для безопасной работы площадка экскаватора должна быть, как правило, горизонтальной (выравнивают бульдозером) или -иметь уклон в сторону разгрузки ковша не более 0,9%.