MASZYNY DO ROBÓT ZIEMNYCH

Ze względu na rodzaj wykonywanych czynności maszyny do robót ziemnych możemy podzielić na:

a) maszyny do odspajania gruntów z możliwościami ich przemieszczania na niewielkie odległości; urobek przez nie odspajany transportuje się na miejsce przeznaczenia oddzielnymi maszynami; (do maszyn tych zaliczamy wszystkie koparki jedno- lub wielonaczyniowe oraz ładowarki i spycharko-ładowarki)

b) maszyny do odspajania i przewożenia urobku na miejsce składowania lub wbudowania wraz z możliwościami układania gruntu w nasyp lub zwałkę; (do maszyn tych zaliczamy zgarniarki wszystkich typów)

c) maszyny do odspajania i przesuwania urobku na przeznaczone miejsce za pomocą lemieszy lub talerzy (do maszyn tych zaliczamy spycharki, koparko-spycharki, równiarki)

d) maszyny do pionowego transportu ziemi z wykopów (przenośniki taśmowe, wyciągi pochyłe, czyli skipowe, żurawie o małym udźwigu)

e) maszyny do poziomego transportu (różnego rodzaju środki transportowe, począwszy od taczek aż do wagonów kolejowych włącznie)

f) maszyny do robót pomocniczych, takie jak:

- maszyny do zagęszczania gruntu (walce, wibratory, ubijarki)

- maszyny do spulchniania gruntu (zrywarki, pługi, talerze)

- maszyny do usuwania zadrzewień

1. KOPARKI JEDNONACZYNIOWE

Koparki są to maszyny służące do odspajania (oddzielania) urobku od calizny gruntu i usuwania go na środki transportowe lub na odwał.

Urobek stanowi skała zwietrzała lub twarda. Skały zwietrzałe, zwane pospolicie ziemią, są odspajane za pomocą narzędzi tnących umieszczonych na naczyniach kopiących. Skały twarde muszą być przed tym rozluźnione i to najczęściej przez odstrzał. Koparka może również nabierać materiał usypany na hałdach i przenosić go na różne środki transportowe. Spełnia ona wówczas rolę urządzenia przeładunkowego lub ładowarki.

Koparka jednonaczyniowa, zwana również koparką łyżkową, składa się z następujących podstawowych zespołów:

- podwozia, najczęściej gąsienicowego lub na kołach ogumionych, pozwalającego na przesuwanie się w terenie

- nadwozia obrotowego, na którym umieszczone są mechanizmy napędowe i sterujące oraz kabina operatora

- osprzętu roboczego obejmującego wysięgnik i naczynie kopiące z odpowiednim uchwytem

• Koparka mechaniczna wyposażona jest z reguły w 5 mechanizmów:

- mechanizm jazdy napędzający gąsienicę lub koła jezdne

- mechanizm obrotu

- mechanizm przyciągania łyżki za pomocą lin, które nawijają się na bęben umieszczony w kabinie

- mechanizm naporu - przy osprzęcie przedsiębiernym (tj. mechanizm wysuwania łyżki za pomocą przekładni linowych lub łańcuchowych)

- mechanizm zmiany wysięgu

• Koparki hydrauliczne

Wyposażone są w podobne do koparek mechanicznych naczynia kopiące podsiębierne i przedsiębierne oraz ładowarkowe, natomiast zamiast mechanizmów takich jak przekładnie zębate, łańcuchowe, sprzęgła i bębny są one wyposażone w siłowniki i silniki hydrauliczne.

Koparki jednonaczyniowe dzielimy według różnych cech konstrukcyjnych, mających wpływ na eksploatację maszyny. Dzielimy je ze względu na:

• Pojemności łyżki:

a) koparki małe - o nominalnej pojemności łyżki od 0,16 do 1,6m³, stosowane w budownictwie,

b) koparki średniej wielkości - o nominalnej pojemności łyżki od 2 do 5m³, stosowane w robotach inżynieryjnych i w kopalnictwie odkrywkowym

c) koparki wielkie - o pojemności łyżki od 5 do 10m³, stosowane w kopalnictwie odkrywkowym oraz przy wielkich robotach hydrotechnicznych.

• Osprzęt roboczy, w jaki jest koparka zaopatrzona:

a) koparki małe - mają z reguły wymienny osprzęt i stąd nazywamy je koparkami uniwersalnymi lub wielozadaniowymi.

b) koparki średnie i wielkie - zaopatrzone w jeden określony osprzęt, np. przedsiębierny, podsiębierny, zgarniakowy, chwytakowy, dźwigowy, ładowarkowy, strugowy i kafarowy.

• Rodzaj podwozia bądź też sposób przesuwania się w czasie pracy.

a) na podwoziu gąsienicowym,

b) na podwoziu kołowym

c) kroczące

d) umieszczone na innym środku transportu, (np. na samochodzie, ciągniku, wagonie kolejowym czy na pontonie)

e) umieszczone na dwukołowej przyczepie bez własnego napędu jazdy i ciągnione przez ciągnik

• Źródło napędu, którym może być:

1. silnik spalinowy

2. silnik elektryczny, (przy czym może to być napęd jedno- lub wielosilnikowy).

3. napęd spalinowo-elektryczny, w którym źródłem napędu jest silnik spalinowy napędzający generator elektryczny.

• Rodzaj przeniesienia napędu, który może być:

• mechaniczny

• hydrauliczny, (może być stosowany tylko do poszczególnych ruchów samego osprzętu, przy zachowaniu mechanicznego przeniesienia napędu do pozostałych mechanizmów, tj. jazdy i obrotu).

• Sterowanie:

• mechaniczne

• hydrauliczne

• pneumatyczne

• elektryczne

(ten sam typ koparki może mieć różne sposoby sterowania)

PRZYKŁADY:

1. Koparki z osprzętem linowym

- koparka KM-251

- koparka KM-602

- koparka KU-1207

- koparka KU-1208

2. Koparki z osprzętem hydraulicznym

- koparka K-406

- koparka K-407

- koparka K-408

- koparka K-606

• Zasady działania napędu hydraulicznego.

Koparkami hydraulicznymi nazywamy takie koparki, których wszystkie lub główne ruchy robocze wywołane są przez hydrauliczne przeniesienie strumienia mocy do źródła napędu tj. silnika spalinowego czy elektrycznego, do danego elementu roboczego.

Podobnie jak koparka mechaniczna, koparka hydrauliczna przedsiębierna lub podsiębierna wykonuje 5 do 6 ruchów roboczych, a mianowicie:

- ruch wysięgnika

- ruch ramienia, do którego jest przytwierdzone narzędzie robocze

- ruch narzędzia roboczego

- obrót nadwozia

- jazda i skręt całej maszyny

Hydraulicznie mogą być napędzane tylko niektóre ruchy robocze.

Koparki hydrauliczne maja hydrostatyczny układ napędu polegający na tym, że ciecz o określonym wydatku i ciśnieniu, wytworzonych w pompie napędzanej przez silnik, wykonuje pracę działając na tłok w siłownikach lub na tłoczki w silnikach obrotowych.

Napędy hydrauliczne znalazły zastosowanie głównie w koparkach średniej mocy, ładowarkach, żurawiach samojezdnych, wózkach transportowych, ciągnikach itp.

• Zalety napędu hydraulicznego:

- łatwość przeniesienia napędu

- mały ciężar agregatów hydraulicznych, jak pompy i silniki, w stosunku do przenoszonej mocy

- małe wymiary jednostek hydraulicznych

- łatwość zabezpieczenia całego układu przed przeciążeniem przez zastosowanie odpowiednich zaworów

- możliwość uzyskania bezstopniowej regulacji prędkości ruchów roboczych

- łatwość sterowania poszczególnymi parametrami roboczymi, jak zmianą kierunku ruchu, ciśnieniem, prędkością itp.

- małe momenty bezwładności pomp i silników hydraulicznych w stosunku do silników elektrycznych o takich samych mocach

- możliwość pracy w różnych warunkach klimatycznych, po odpowiednim dostosowaniu

- obsługa maszyn wymaga mniejszej koncentracji uwagi

- samoczynne smarowanie elementów hydraulicznych

• Wady układów hydraulicznych:

- konieczność zapewnienia wysokiej dokładności wykonania części elementów hydraulicznych

- trudność uzyskania należytej szczelności układu

- trudne przeprowadzanie remontów agregatów hydraulicznych

- wrażliwość układu hydraulicznego na działanie wysokich temperatur

- oddziaływanie strat objętościowych cieczy w zależności od jej ciśnienia i temperatury na prędkość ruchów roboczych

- trudności w instalowaniu przewodów hydraulicznych

2. ŁADOWARKI JEDNONACZYNIOWE

Zadaniem ładowarek jednonaczyniowych jest nabieranie materiału usypanego na placu składowym lub na hałdach powstałych przy urabianiu górniczym w kamieniołomach i przenoszenie go następnie na środki transportowe czy na inne usypisko.

Różnica miedzy pracą koparki jednonaczyniowej i ładowarki polega głównie na tym, że koparka odspaja grunt rodzimy powyżej lub poniżej poziomu, na którym stoi, zaś pracuje przez wysuwanie łyżki na poziomie, na którym stoi. W celu napełnienia łyżki koparki należy wykonać łukowy ruch ramienia z łyżką lub łukowy ruch samej łyżki. W ładowarce głównym ruchem przy napełnianiu jest ruch poziomy, a obracanie łyżki jest ruchem dodatkowym.

Ponieważ ładowarki mają dużą siłę poziomą, wykorzystuje się je coraz bardziej do poziomego lub pochyłego skrawania w robotach ziemnych. Ładowarka może wykonywać wykop wjeżdżając po pochyłości do coraz głębszego wykopu, aż do uzyskania pochyłości 30°

Ładowarki jednonaczyniowe dzielimy:

1. ze względu na konstrukcję podwozia na:

- kołowe sztywne i przegubowe

- gąsienicowe

- kołowo-gąsienicowe

b) ze względu na umieszczenie osprzętu w stosunku do podwozia na:

- obrotowe

- nieobrotowe

c) ze względu na kinematykę osprzętu na ładowarki:

- z regulacją ruchu łyżki przy opuszczaniu

- z samoczynnym ustawianiem się łyżki przy opuszczaniu

PRZYKŁADY:

• Ładowarki krajowe:

- ładowarka Ł-1C

- ładowarka Ł-2

- ładowarka Ł-3

• Ładowarki zagraniczne:

- ładowarka L-5

3. WYKONYWANIE WYKOPÓW

Do wykonania wykopu w zależności od jego wymiarów możemy zastosować jedną z dwóch podstawowych metod:

• czołową (poprzeczną) - stwarza możliwości wykonywania wykopów o dużych głębokościach, lecz o małej szerokości; metoda ta wykorzystywana jest przeważnie przy wykopach pod wszelkiego rodzaju instalacje podziemne, przy poprzecznym przerzucie odspojonej ziemi oraz przy innych głębokich wykopach o niewielkich wymiarach w planie; (wszelkiego typu koparki)

• warstwową (podłużną) - polega na wykonywaniu robót w dwojaki sposób:

- prowadząc roboty ziemne warstwami o grubości zależnej od użytego sprzętu na całej powierzchni terenu (używamy wtedy spycharko-zgarniarek)

- przy użyciu koparek, kopiąc wykop o szerokości i głębokości równej zasięgowi ramienia koparki, poszerzając i pogłębiając go stopniowo do założonych wymiarów

Pamiętać należy, że do prac przystępujemy po:

- szczególnym przeanalizowaniu warunków terenowych (zwłaszcza przy wykonywaniu wykopów szerokoprzestrzennych)

- ustaleniu etapów poszczególnych przejść koparki, kierunków kopania

- ustaleniu dróg dojazdowych i wyjazdowych środków transportowych

- sposobu zabezpieczenia terenu przed woda opadową

1. MASZYNY DO PŁASKIEGO ODSPAJANIA GRUNTU

Spycharki, zgarniarki, równiarki, zrywarki a częściowo i ładowarki stanowią grupę maszyn do płaskiego odspajania gruntu. Nazwa pochodzi stąd, że maszyny te w czasie jazdy odspajają grunt płaskimi warstwami w płaszczyźnie ruchu, a następnie przemieszczają urobek.

Wymienione maszyny wykonują w czasie ruchu następujące czynności:

- odspajanie gruntu za pomocą odpowiedniego narzędzia skrawającego

- zagarnianie i przemieszczanie odspojonego urobku przez przepychanie lub przez jego przemieszczenie w odpowiednio ukształtowanym zespole narzędzi roboczych

- rozścielanie lub umieszczenie urobku we właściwym miejscu, często z dodatkowym jego zagęszczeniem

- powrót do pozycji wyjściowej w celu rozpoczęcia następnego cyklu pracy

Do realizacji opisanych zadań, maszyny do płaskiego odspajania gruntu składają się z następujących elementów:

1. ciągnika - gąsienicowego lub kołowego, służącego do nadania maszynie zarówno odpowiedniej prędkości jazdy, jak i odpowiedniej siły koniecznej do pracy narzędzia skrawającego i transportowego (ciągnik służy najczęściej w spycharkach, równiarkach i ładowarkach jako nośnik osprzętu)

2. osprzętu roboczego - w postaci lemieszy (spycharki i równiarki), półotwartych skrzyń (ładowarki) lub skrzyń (zgarniarki). Wszystkie te narzędzia robocze zaopatrzone są w dolnej części w ostrza do skrywania gruntu. W zrywarkach osprzętem są kły spulchniające grunt,

3. zespołów sterujących ruchy narzędzi roboczych (są to z reguły siłowniki hydrauliczne)

Schematy technologiczne zastosowania maszyn do płaskiego odspajania gruntu w robotach ziemnych:

W odróżnieniu od koparek, których praca polega na wykonaniu od razu stosunkowo głębokiego wykopu, przy czym maszyna stopniowo posuwa się w kierunku zgodnym z wykopem, przy zastosowaniu maszyn do płaskiego odspajania grunt jest skrawany cienkimi warstwami na długich odcinkach wykopu. W wielu wypadkach taka metoda wykonania robót ziemnych daje lepsze rezultaty, gdyż eliminuje środki transportowe konieczne przy pracy koparek.

Opisany schemat robót bywa realizowany w różny sposób w zależności od rodzajów gruntu i zadań.

Podstawowe schematy mechanizacji robót za pomocą maszyn do płaskiego odspajania są następujące:

1. przy odspajaniu i przemieszczaniu ciężkiego i zwartego gruntu (IV i V kategorii) stosuje się:

- na małe odległości do 75m - zrywarkę do wstępnego spulchnienia gruntu, a następnie spycharkę gąsienicową do odspojenia i przemieszczenia urobku

- przy odległościach 75÷200m - zestaw jest uzupełniany ładowarkami gąsienicowymi lub kołowymi (mogą one często pracować bez spycharek)

b) przy odspajaniu i przemieszczaniu gruntu średniego (III kat.) stosuje się:

- na małe odległości do 70m -spycharki gąsienicowe

- na dalsze odległości 70÷200m - spycharki gąsienicowe współpracujące z ładowarkami kołowymi, a w trudnych warunkach z ładowarkami gąsienicowymi, lub też ładowarki pracujące samodzielnie

- na odległości 200÷2000m - zrywarki spulchniające grunt, który następnie odspajają i transportują zgarniarki. W przypadku braku wstępnego spulchnienia konieczne jest stosowanie popychaczy zwiększających siłę skrawania zgarniarki

c) przy odspajaniu i przemieszczaniu gruntu lekkiego (I i II kat.) maja zastosowanie:

- na odległości do 200m - ładowarki gąsienicowe i kołowe

- na odległości 200÷2000m - zgarniarki które same zagęszczają rozścielony urobek

d) przy formowaniu usypisk i zwałek używa się spycharek i ładowarek kołowych szybkobieżnych mogących szybko przemieszczać urobek, a jednocześnie dokonywać jego częściowego zagęszczania; mogą tu być stosowane również spycharki i ładowarki gąsienicowe, które pracę tą wykonują jednak wolniej

e) przy robotach zimowych, gdy grunt zamienia się w zmarzniętą masę lodowo-ziemną, celowe jest stosowanie zrywarek, które ułatwiają pracę spycharek i innych maszyn

f) przy dokładnym profilowaniu i wyrównywaniu dróg i skarp oraz przy rozprowadzaniu kruszywa po powierzchni drogowej stosuje się równiarki. Mogą one również mieć zastosowanie przy wyrównywaniu dróg dojazdowych na placu budowy oraz usuwania śniegu z drogi.

Maszyny do płaskiego odspajania gruntu mechanizują wiele czynności (odspajanie, przesuwanie lub transport, a częściowo i zagęszczanie gruntu). Dzięki temu pozwalają na osiągnięcie wyższego poziomu mechanizacji, a czasem i kompleksowej mechanizacji wybranego wycinka robót ziemnych.

1. SPYCHARKI

Przeznaczone są do odspajania gruntu i przesuwania urobku na odległość kilkudziesięciu metrów, przy czym nie mogą one pracować przy znacznych pochyłościach.

Dzięki układowi gąsienicowemu mogą pracować w różnych i trudnych warunkach terenowych.

Znajdują one zastosowanie jako maszyny samodzielne do wykonywania płytkich wykopów, wałów, kształtowania profili budowli ziemnych itp. Bądź jako maszyny pomocnicze do przesuwania urobku, materiałów sypkich itp.

2. ZGARNIARKI

Przeznaczone są do odspajania gruntu cienkimi warstwami i przenoszenia go na odległość do kilku kilometrów, a następnie rozścielenia urobku.

W związku z tym nadają się one przede wszystkim do robót o charakterze „liniowym”, jakie występują przy budowie dróg, nasypów dla linii komunikacyjnych, obwałowań, lotnisk i tym podobnych.

3. RÓWNIARKI

Służą do wyrównywania poprzednio przygotowanych nasypów i wykopów i nadania im odpowiedniego profilu drogą przesunięcia cienkiej warstwy urobku za pomocą odpowiednio ustawionego lemiesza. Stosuje się je również do rozścielania tłucznia, a także do odśnieżania i utrzymywania dróg gruntowych.

Maja one zastosowanie w robotach drogowych i porządkowych oraz przy wykończeniowych robotach ziemnych.

Równiarki z przenośnikiem maja za zadanie odspoić grunt i bezpośrednio załadować go na środek transportu.

4. ZRYWARKI

Służą do spulchniania twardych gruntów do stanu nadającego się do dalszych robót ziemnych

---