Politechnika Warszawska
Wydział Inżynierii Lądowej
Katedra Inżynierii Produkcji i Zarządzania w Budownictwie

Technologia i organizacja

robót budowlanych

„Spycharki i ich charakterystyka, sposoby pracy i wykorzystania”

„Zgarniarki i ich charakterystyka, sposoby pracy i wykorzystania”

prof. dr hab.

inż.

Włodzimierz
Martinek

dr inż. Paweł Nowak

Politechnika Warszawska
Wydział Inżynierii Lądowej
Katedra Inżynierii Produkcji i Zarządzania w Budownictwie

Koparki

Koparki - maszyny do odspajania gruntu i
przenoszenia gruntu na środki transportu lub
na odkład.

Klasyfikacja koparek:

 rodzaj podwozia;

- gąsienicowe

- kołowe (specjalne i samochodowe)

- pływające

- kroczące

Politechnika Warszawska
Wydział Inżynierii Lądowej
Katedra Inżynierii Produkcji i Zarządzania w Budownictwie

 rodzaj pracy;

- o pracy cyklicznej (budownictwo)

- o pracy ciągłej (kopalnictwo, melioracje)

 rodzaj silnika;

- diesel

- benzynowy

- diesel – elektro

 osprzęt roboczy;

- podsiębierne

- przedsiębierne

- chwytakowe

- zbierakowe

Politechnika Warszawska
Wydział Inżynierii Lądowej
Katedra Inżynierii Produkcji i Zarządzania w Budownictwie

 napęd narzędzia;

- mechaniczne

- hydrauliczne

Maszyny uniwersalne: koparko - spycharki
lemiesz + łyżka (0,15 - 0,20 m

); głównie w

budownictwie jednorodzinny i kształtowaniu terenu
na niewielkich powierzchniach

Politechnika Warszawska
Wydział Inżynierii Lądowej
Katedra Inżynierii Produkcji i Zarządzania w Budownictwie

Siła robocza koparki mechanicznej (a) i hydraulicznej (b)

Politechnika Warszawska
Wydział Inżynierii Lądowej
Katedra Inżynierii Produkcji i Zarządzania w Budownictwie

Podstawowe parametry koparek

Pojemność łyżki roboczej, m

Promień pracy

- promień kopania: pozioma odległość między

osią obrotu
a krawędzią narzędzia skrawającego w
położeniu roboczym
- głębokość kopania: pionowa odległość

pomiędzy poziomem,
na którym stoi koparka a dolną krawędzią
narzędzia
skrawającego w położeniu roboczym
- wysokość kopania: pionowa odległość pomiędzy

poziomem,
na którym stoi koparka a górną krawędzią
narzędzia
skrawającego w położeniu roboczym

Politechnika Warszawska
Wydział Inżynierii Lądowej
Katedra Inżynierii Produkcji i Zarządzania w Budownictwie

- promień wyładunku: pozioma odległość między
osią obrotu
a krawędzią narzędzia skrawającego w
momencie
wyładunku

- wysokość wyładunku: pionowa odległość

pomiędzy
poziomem, na którym stoi koparka a górną
krawędzią
narzędzia skrawającego w momencie
wyładunku

Politechnika Warszawska
Wydział Inżynierii Lądowej
Katedra Inżynierii Produkcji i Zarządzania w Budownictwie

Wydajność koparek:

gdzie:

Q – pojemność geometryczna naczynia roboczego, m

n – liczba cykli roboczych na min
S

– wsp. napełnienia naczynia roboczego

– wsp. spoistości gruntu (odwrotność współczynnika

spulchnienia)
S

– wsp. wykorzystania czasu roboczego koparki

Wartość poszczególnych składników określa się na
podstawie

ustalonych

zasad

oraz

danych

doświadczalnych.

QnS



Politechnika Warszawska
Wydział Inżynierii Lądowej
Katedra Inżynierii Produkcji i Zarządzania w Budownictwie

Liczbę cykli roboczych n oblicza się na podstawie czasu
trwania cyklu roboczego t koparki.
Cykl roboczy koparki przedsiębiernej t może być rozłożony
na czynniki składowe:

, s

gdzie:

– czas odspajania gruntu i napełniania łyżki

– czas obrotu nadwozia do miejsca wyładowania z podniesieniem

łyżki do poziomu
wyładowania oraz czas obrotu powrotnego nadwozia do
miejsca kopania,
z jednoczesnym opuszczeniem łyżki na spód wykopu
t

– czas wyładowania łyżki

Przeprowadzone

badania

cyklu

roboczego

dla

przeciętnych warunków pracy koparki wykazały, że
średnio:





0 t



0 t



0 t



Politechnika Warszawska
Wydział Inżynierii Lądowej
Katedra Inżynierii Produkcji i Zarządzania w Budownictwie

Kategoria gruntu

III

Grubość skrawania,
cm

40 – 50

25 – 35

15 – 20

10 – 15

Tab. Grubość skrawania w zależności od kategorii gruntu

Politechnika Warszawska
Wydział Inżynierii Lądowej
Katedra Inżynierii Produkcji i Zarządzania w Budownictwie

Wielkość robót na jednym

placu budowy

]

Intensywność robót

/zm.]

Ekonomicznie uzasadnione

pojemności koparek

jednonaczyniowych

]

Do 500

do 75

powyżej 75

koparko-spycharki 0,10 – 0,16
koparko-spycharki 0,10 – 0,16
koparko-spycharki 0,25
koparki samochodowe 0,25

500 – 7 500

do 150

150 – 300
300 – 500
500 – 750

powyżej 750

koparko-spycharki 0,25
koparki samochodowe 0,25
koparki kołowe 0,4 – 0,6
koparki gąsienicowe 0,4 – 0,6
jw., lecz 0,6 – 1,0
jw., lecz 1,0 – 1,2

7 500 – 12 500

do 350

350 – 750

powyżej 750

jw., lecz 0,4 – 06
jw., lecz 0,6 – 1,0
jw., lecz 1,0 – 1,2

12 500 – 25 000

do 500

500 – 1 000

powyżej 1 000

jw., lecz 0,6 – 1,0
jw., lecz 1,0 – 1,2
jw., lecz 1,2 – 2,0

Powyżej 25 000

do 1 000

1 000 – 2 000

powyżej 2 000

jw., lecz 0,6 – 1,0
jw., lecz 1,2 – 2,0
jw., lecz 2,0 – 2,5

Tab. Graniczne wielkości robót ziemnych dla koparek jednonaczyniowych

Politechnika Warszawska
Wydział Inżynierii Lądowej
Katedra Inżynierii Produkcji i Zarządzania w Budownictwie

Rodzaj gruntu

Współczynniki napełnienia naczynia

roboczego S

[%]

przedsiębiernych

i chwytakowych

zbierakowych

Grunty sypkie, drobnoziarniste
Grunty spoiste (gliny, iły, ziemia

zleżała)
Drobno skruszony wapień, tłusta

wilgotna
glina, ciężkie iły, żwir z kamieniami
Skalne rumowisko (skały wapienne,
piaskowiec w większych

kawałkach)

95 – 100

85 – 90

70 – 80

50 – 70

95 – 100

80 – 90

65 – 75

–

Tab. Orientacyjne średnie wielkości współczynników napełnienia naczynia
roboczego dla koparek

Politechnika Warszawska
Wydział Inżynierii Lądowej
Katedra Inżynierii Produkcji i Zarządzania w Budownictwie

Tab. Czas trwania cyklu roboczego koparek jednonaczyniowych w zależności
od pojemności naczynia roboczego

Wyposażenie

Wsk

źniki

Teoretyczna liczba cykli roboczych na minutę

n i czas

jednego cyklu roboczego t przy pojemności

naczynia

bocznego, m

0,25 0,50

1,0

1,5

2,0

3,0

5,0

Przedsiębierne

3,75

3,43

17,5

3,16

3,00

2,60

2,50

Przedsiębierne
i odsiębierne

3,00

2,73

2,40

2,00

–
–

Chwytakowe

2,73

2,40

2,00

1,78

33,5

1,20

1,09

Zbierakowe

3,53 3,53 3,16 2,73 2,29 1,71

1,50

Politechnika Warszawska
Wydział Inżynierii Lądowej
Katedra Inżynierii Produkcji i Zarządzania w Budownictwie

Tab. Normalne i maksymalne wysokości ścian wykopów wykonywanych
koparkami z osprzętem przedsiębiernym

Pojemność łyżki

]

Normalna wysokość ściany wykopu

w zależności od kategorii gruntów

[m]

Maksymalna

wysokość

ścian wykopu

[m]

I i II

III

0,5
1,0
1,5
2,0

2,5 i więcej

1,5
2,0
2,5
3,0
3,5

2,0
2,5
3,0
3,5
4,0

2,5
3,0
3,5
4,0
5,0

5,0 – 8,2
5,9 – 8,9
7,1 – 9,4

–

8,0

Politechnika Warszawska
Wydział Inżynierii Lądowej
Katedra Inżynierii Produkcji i Zarządzania w Budownictwie

Schemat pracy koparek

Sposób podłużny i poprzeczny wykonywania wykopu koparką podsiębierną

Politechnika Warszawska
Wydział Inżynierii Lądowej
Katedra Inżynierii Produkcji i Zarządzania w Budownictwie

Rozkop koparką przedsiębierną

Politechnika Warszawska
Wydział Inżynierii Lądowej
Katedra Inżynierii Produkcji i Zarządzania w Budownictwie

Wykop głęboki, dwie warstwy robocze

Politechnika Warszawska
Wydział Inżynierii Lądowej
Katedra Inżynierii Produkcji i Zarządzania w Budownictwie

Wykop głęboki, jedna warstwa robocza

Politechnika Warszawska
Wydział Inżynierii Lądowej
Katedra Inżynierii Produkcji i Zarządzania w Budownictwie

Wykop płytki

Politechnika Warszawska
Wydział Inżynierii Lądowej
Katedra Inżynierii Produkcji i Zarządzania w Budownictwie

Wykop przelotowy

Politechnika Warszawska
Wydział Inżynierii Lądowej
Katedra Inżynierii Produkcji i Zarządzania w Budownictwie

Sposób podłużny, rozkopy

Politechnika Warszawska
Wydział Inżynierii Lądowej
Katedra Inżynierii Produkcji i Zarządzania w Budownictwie

Transport mas

ziemnych

/Sposoby podstawienia

samochodów/

Politechnika Warszawska
Wydział Inżynierii Lądowej
Katedra Inżynierii Produkcji i Zarządzania w Budownictwie

Współpraca z koleją
i samochodami

Politechnika Warszawska
Wydział Inżynierii Lądowej
Katedra Inżynierii Produkcji i Zarządzania w Budownictwie

Przyczepa samowyładowcza W-8 z ciągnikiem Ursus C-385

Politechnika Warszawska
Wydział Inżynierii Lądowej
Katedra Inżynierii Produkcji i Zarządzania w Budownictwie

Dobór środków transportowych do koparki

Czas trwania t cyklu roboczego środka transportu składa
się z czasu załadowania t

, jazdy w obydwu kierunkach t

oraz czasu wyładowania t

, m

Czas załadowania t

można obliczyć posługując się

wzorem:

, h

gdzie:

– ładowność środka transportu, t

– pojemność koparki lub ładowarki, m

– współczynnik napełnienia naczynia roboczego

ρ – gęstość objętościowa gruntu, t/m

n – liczba cykli na godzinę









Politechnika Warszawska
Wydział Inżynierii Lądowej
Katedra Inżynierii Produkcji i Zarządzania w Budownictwie

Czas jazdy t

w obydwu kierunkach:

, h

gdzie:

l – odległość jazdy w jedną stronę, km
v

śr

– prędkość średnia jazdy, km/h

Obliczenie liczby m środków transportu:

, szt.

śr







Politechnika Warszawska
Wydział Inżynierii Lądowej
Katedra Inżynierii Produkcji i Zarządzania w Budownictwie

Zgarniarki

Politechnika Warszawska
Wydział Inżynierii Lądowej
Katedra Inżynierii Produkcji i Zarządzania w Budownictwie

Klasyfikacja zgarniarek:

 pojemność skrzyni;

- małe - do 5 m

średnie - 6 - 15 m

duże - pow. 15 m

 układ jezdny;

- samobieżne - transport do 5000 m

- przyczepne - 1000 - 2000 m

 sposób napełniania;

- naturalny - strugi gruntu

- ze wspomaganiem

Politechnika Warszawska
Wydział Inżynierii Lądowej
Katedra Inżynierii Produkcji i Zarządzania w Budownictwie

 sposób opróżnienia;

- grawitacyjny

- wymuszony (ruchoma tylna ścianka)

 sposób sterowania skrzynią;

- mechaniczny

- hydrauliczny

Politechnika Warszawska
Wydział Inżynierii Lądowej
Katedra Inżynierii Produkcji i Zarządzania w Budownictwie

Cykl pracy zgarniarki

 skrawanie (sposób płaski i
grzebieniowy)
 transport urobku
 wyładunek
 powrót

Politechnika Warszawska
Wydział Inżynierii Lądowej
Katedra Inżynierii Produkcji i Zarządzania w Budownictwie

Wydajność eksploatacyjna zgarniarek W

oblicza się

ze wzoru:

gdzie:

t – czas trwania cyklu roboczego, min
Q – pojemność geometryczna skrzyni, m

– współczynnik napełnienia skrzyni

– współczynnik spoistości gruntu

– współczynnik wykorzystania czasu roboczego



Politechnika Warszawska
Wydział Inżynierii Lądowej
Katedra Inżynierii Produkcji i Zarządzania w Budownictwie

Czas trwania cyklu roboczego t wyrazić można
wzorem:

gdzie:

– czas odspajania i napełniania skrzyni, min

– czas jazdy z urobkiem, min

– czas opróżniania skrzyni, min

– czas jazdy powrotnej, min

– czas zmiany biegów i zmiany kierunków jazdy, min





Politechnika Warszawska
Wydział Inżynierii Lądowej
Katedra Inżynierii Produkcji i Zarządzania w Budownictwie

Powyższy wzór można również przedstawić w zależności od długości
poszczególnych odcinków drogi oraz odpowiednich prędkości jazdy z
uwzględnieniem czasu niezbędnego na zmiany biegów i kierunków
jazdy, wówczas otrzymamy:

min

gdzie:

– długość odcinka drogi, na którym skrawany jest grunt i napełnia się

urobkiem skrzynię, m
l

– długość odcinka drogi przebywanej z urobkiem, m

– długość odcinka drogi, na którym opróżnia się skrzynię z urobkiem, m

– długość odcinka drogi jazdy powrotnej, m

– prędkość jazdy zgarniarki przy napełnianiu skrzyni, km/h

– prędkość jazdy zgarniarki przy przewożeniu urobku, km/h

– prędkość jazdy zgarniarki przy opróżnianiu skrzyni, km/h

– prędkość jazdy zgarniarki przy jeździe powrotnej, km/h

– czas niezbędny na dokonanie zmiany biegu, h