Xác định các thông số và chế độ sử dụng tối ưu máy xới đất trong xây dựng

МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ
(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

на правах рукописи
НГУЕН ЗАНЬ ШОН

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ И УСЛОВИЙ
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЫХЛИТЕЛЕЙ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ.
05.05.04- Дорожные, строительные и подъемно - транспортные машины
ДИССЕРТАЦИЯ
На соискание ученой степени кандидата
технических наук

Научный руководитель:
Заслуженный деятель науки и
техники Российской Федерации,
доктор технических наук,
академик Р.А.Т, профессор Баловнев В.И.

Москва- 2005

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Введение …………………………………………………………………….... ..
Глава 1.

4

Анализ исследований, выполненных в области использования
рыхлителей…………………………………………………………

10

1.1

Работы по рыхлению пород в горных районах Вьетнама………

10

1.2.

Рыхлители, используемые в строительстве …………………….

17

1.3.

Анализ исследований по определению силовых
и энергетических параметров рыхлителей………………………

1.4.

33

Определение производительности и основных техникоэксплуатационных параметров рыхлителей …………………….

55

Выводы по главе 1 ……………………………………………………….

68

Цель и задачи диссертационной работы………………………………..

69

Глава 2.

Показатели оценки эффективности рыхлителей ………………

2.1. Показатели эффективности использования техники ……………

71
71

2.2. Определение производительности рыхлителей………………….. 79
Выводы по главе 2 ……………………………………………………….
Глава 3.

84

Определение сопротивлений рыхлению …………………………

86

3.1. Анализ методов определения сопротивления рыхлению………..

86

3.2. Определение сопротивлений при разработке грунтов
рыхлителями по интегральному показателю прочности – числу
ударов плотномера (Суд) ………………………………
Выводы по главе 3 ……………………………………………………...
Глава 4.

93
100

Определение оптимальной массы и условий использования
рыхлителей ………………………………………………………… 102

4.1 Формирование показателей эффективности работы рыхлителей
в виде функции технико-эксплуатационных параметров …….
4.2

102

Влияние прочности грунта на продолжительность
рабочего цикла и производительность рыхлителя ……………
2

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

108


4.3 Зависимость времени рабочего цикла tрц и производительности
П от массы машины и других технико - эксплуатационных

параметров (N, b , kуд)……………………………………………... 109
4.3.1 Зависимость времени рабочего цикла (tрц) от массы машины(m),
мощности двигателя, удельного сопротивления(kуд.р)и дальности
рыхления(lp)………………………………………………………

110

4.3.2 Зависимость производительности (П) рыхлителя от массы
машины (m), мощности двигателя (N) и удельного
сопротивления рыхлению грунта (kуд.р)…………………………

123

4.4

Определение оптимальной массы рыхлителя ………………….

127

4.5

Определение прочностных характеристик грунтов, в которых
рыхлитель с известными параметрами дает наибольшую
производительность ……………………………………………… 130

4.6

Программа выбора и определения оптимальных параметров
рыхлителей в зависимости от условий эксплуатации………….

133

Определение потребного количества рыхлителей……………...

136

Технологические схемы работы рыхлителя……………………

136

Выводы по главе 4 ………………………………………………………

138

4.7
Глава 5.

Определение технико-экономического эффекта
от использования рыхлителей с оптимальными параметрами … 140

Выводы по главе 5………………………………………………………

145

Общие выводы и направление дальнейших исследований ………….

147

Литература……………………………………………………………………..

153

3

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. В настоящее время в условиях перестройки народного
хозяйства во Вьетнаме намечается большой подъем в развитии экономики
страны. Генеральный план экономического и социального развития 2001-2010
гг. направлен на превращение Вьетнама в развитое социалистическое
государство.

Для

этого

предлагается

значительно

увеличить

объем

капитального и социального строительства. Предусматривается строительство
многих ГЭС на реках на севере и на юге страны и другие объекты, связанные со
значительным развитием сети автомобильных дорог и коммуникаций.
Объем

строительства

призван

обеспечивать

пропорциональное

и

динамичное развитие всего народного хозяйства, непрерывное наращивание
экономического потенциала страны.
В материалах IX съезда КПВ определено, что основной задачей
строительства является наращивание производственного потенциала страны на
новой технической основе, сооружение жилищ и объектов коммунального,
бытового

и

культурного

социального

назначения

и

транспортных

коммуникаций.
Осуществление программы строительства государственных предприятий,
жилых домов, школ, больниц, детских дошкольных учреждений и сети
автомобильных дорог, стало возможным благодаря высоким темпом роста
национального дохода. Развитие строительства во Вьетнаме подчинено
основному принципу социализма - созданию материальной базы для
всестороннего развития благосостояния всего народа. В таблице 1 приведены
величина и степень ежегодного увеличения национального дохода Вьетнама
(GDP) и экономическая структура в периоде 2000-2005 г. [99]

4

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


Таблица 1
Национальный доход(GDP) в периоде 2000-2005 г.
2000
GDP(млрд. донгов)
в том числе:
- сельское, лесное и
рыболовство
- промышленность
и строительство
- услуги

228892

62219

2001

2002

2003

2004

2005

272036 313623 361016 399942 444139

75514

80826

80876

100595 117299 137959 162595

100853 115646

132202 150645 160260 173631

65820

Степень увеличения

9,5

11,2

13

93072

14,9

101723 107913

16,5

18,4

Особое внимание уделяется энергетическому строительству и развитию сети
автомобильных дорог в стране. Следует отметить, что существующая сеть
автомобильных дорог во Вьетнаме ещё не достаточно обеспечивает нормальное
функционирование отраслей народного хозяйства. Качественная картина
развития автомобильных дорог во Вьетнаме представлена в табл.2.
Таблица 2
Динамика строительства автомобильных дорог во Вьетнаме по годам в тыс. км.
Типы дорог

1988

Асфальтобетонные покрытия

1992

1996

2000

2004

9,4

10,58 11,84 13,26

14,85

Гравийнощебеночные покрытия

48,7

54,81 68,51 85,63

107,03

Грунтовые

26,9

28,77 30,64 32,51

34,38

Чтобы вести страну в период индустриализации и модернизации по
решениям VIII и IX съездов Коммунистической Партий Вьетнама одна из
важных

задач

является

автомобильных дорог. В

строительство

и

совершенствование

сети

условиях и характеристиках географий страны

строительство автомобильной дороги Север-Юг или
5

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

автомобильной дороги


имени Хо Ши Мина имеет специально важный смысл. Эта дорога имеет длину
выше 3300 км, протянута через всю страну с севера до юга через 28 провинций
в 7 из 8 географических районов и 3 климатических районах Вьетнама. В сумме
длины дороги

300 км должны строить совсем новые, а в остальной части

должны увеличить качество, расширять и улучшить её старые текущие отрезки.
Часть дороги, приходящаяся через горные местности, занимает 2/3 площади.
Необходимо выполнить 36106млн. м3 земляных работ в течение 5 лет.
Значительный

объем

земляных

работ

в

грунтах,

требующих

предварительного рыхления, и имеется в дорожном строительстве, особенно
при

сооружении

дорог

в

горной

местности.

Так

при

строительстве

автомобильной дороги имени Хо Ши Мина из 36106 млн. м3, объема земляных
работ 18000 млн. м3 выполняются в прочных грунтах [101]. Во Вьетнаме в
соответствии с проектами строительства дорог в горных районах, где наряду с
другими строительными машинами будут в больших объемах рыхлители.
В области изучения методов рыхления грунтов и пород рыхлителями и
теории

расчета

рыхлительного

оборудования

выполнены

работы ряда

исследователей. В Российской Федерации в этой области известны труды
профессоров

А.Н.Зеленина,

Н.Г.

Домбровского,

В.И.Баловнева,

И.А.

Недорезова, Э.Н.Кузина, Д.П. Волкова, И.К.Растегаева и исследования
профессора Е.М. Кудрявцева посвящены экономическому анализу выбора и
определения параметров строительных машин. В области разработки методов
выбора рыхлителей известны труды профессора А.Н.Зеленина и в области
разработки

вечномерзлых

грунтов

известны

работы

профессора

И.К.

Растегаева. В этих трудах разработаны методы определения тягового усилия
рыхлителей,

основных

технических

параметров,

определения

производительности рыхлителей. Однако вопросы оптимального определения
массы

рыхлителя

в

зависимости

от

тягово-эксплуатационных

свойств

рыхлителей и методы выбора рыхлителей в зависимости от условий
эксплуатации в этих работах не решены в полном объеме. Важной задачей
является разработка методики определения оптимальной массы рыхлителя и
6

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

выбора рыхлителя из существующих на рынке. Эти вопросы имеют большое
значение для Вьетнама в связи с большими объемами строительства в горных
районах республики. Социалистическая Республика Вьетнам не имеет заводов
по производству рыхлителей. Такие машины для нужд строительства
закупаются на рынке. Поэтому методика выбора рыхлителей приобретает для
Вьетнама важное значение. Такая методика позволит повысить эффективность
использования рыхлителей и увеличить прибыль производителей работ. Тема
диссертационной работы является необходимой и актуальной.
Цель

диссертационной

работы.

Повышение

эффективности

использования рыхлителей на основании оптимизации параметров и выбора
рыхлителей в зависимости от условий эксплуатации.
Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:
•

Установлены зависимости, определяющие характеры изменения времени

рабочего цикла и производительности рыхлителя в зависимости от массы,
мощности машины, прочности породы и дальности рыхления.
•

Разработана методика определения оптимальной массы рыхлителя в

зависимости от условий эксплуатации (прочность грунта, коэффициент
сопротивления передвижения машины, коэффициент сцепления, коэффициент
буксования, ширина зубьев, глубина рыхления, число зубьев, скорость
рыхления, дальность рыхления и т.д.). Масса определялась на основании
анализа времени рабочего цикла рыхлителя и производительность.
• Разработана

зависимость определения величины силы сопротивления

рыхления грунта, основанная на теории статики сплошной среды с введением
интегрального показателя прочности грунта – числа ударов динамического
плотномера. Динамический плотномер имеет корреляционную связь с другими
показателями прочности по величине прохождения звуковых колебаний через
среду, конуса вдавливания и т.д. Однако число ударов имеет важное
преимущество перед другими методами. Интегральный показатель прочности
грунта определяется простым прибором в полевых условиях. Зависимость

7

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


определения силы сопротивления введена в формулу для определения
оптимальной массы рыхлителя.
•

Разработаны номограммы и программа определения оптимальной массы

рыхлителя в зависимости от условия эксплуатации.

•

Разработана

методика

выбора

рыхлителей

для

данных

условий

эксплуатации из рыхлителей, которые предложены на рынке.
•

Разработка номограмм и программы для выбора рыхлителей из

предложенных на рынке.
Достоверность результатов работы подтверждена сопоставлением
результатов

аналитических

расчетов

с

результатами

имеющихся

экспериментальных исследований по определению силы сопротивлений
рыхлению грунтов и определению производительности рыхлителя.
Практическая ценность работы заключается в следующем:
Разработана методика определения оптимальной массы рыхлителя.
Разработаны методика и программа выбора рыхлителей в зависимости от
условий эксплуатации.
Разработана

методика

определения

сопротивления

рыхлению

в

зависимости от интегрального показателя прочности грунта – числа ударов
плотномера ДорНИИ.
Методы переданы организации транспортного строительства №1, которая
находится во Вьетнаме, в городе Ханое.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
•

Установленные

зависимости,

определяющие

характеры

изменения

времени рабочего цикла и производительности рыхлителя в зависимости от
массы, мощности машины и прочности породы.
•

Теоретическое обоснование и методика определения силы сопротивления

рыхлению грунта.
•

Теоретическая методика определения оптимальной массы рыхлителя в

зависимости от условий эксплуатации

8

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


•

Методика выбора рыхлителей для данных условий эксплуатации из

имеющихся, которые предложены на рынке.
Апробация работы и публикации. Основные результаты работы
опубликованы в 4 статьях, доложены и одобрены на ежегодных научнотехнических конференциях Московского автомобильного дорожного института
(ГТУ).
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 160 страницах
машинописного текста и включает введение, пять глав, общие выводы, 51
рисунок, 21 таблиц и список литературы из 101 источников.

9

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЙ ВЫПОЛНЕННЫХ В ОБЛАСТИ
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЫХЛИТЕЛЕЙ.
1.1 Работы по рыхлению пород в горных районах Вьетнама
Рыхление горных порог может выполняться резанием рабочими органами
мощных землеройных машин, а также барами, фрезами, дисками, крупным
сколом, осуществляемым падающими клиновидными рабочими органами
рыхлительного

оборудования,

ударной

нагрузкой

пневматических

и

электропневматических молотков, а также шар - бабами и клин - бабами,
отрывом пластов горной породы от материка прицепными и навесными
рыхлителями и др. Часто рыхление горных порог осуществляют взрывным
способом.
Буровзрывной способ рыхления горных пород является достаточно
производительным и эффективным при ведении открытых горных работ. В
условиях строительства, в условиях снятия вскрыш на карьерах пильного камня
этот способ усложняет производство работ.
Основными недостатками буровзрывного метода рыхления являются
следующие: невозможность производства эффективных взрывов в условиях
городского строительства. Затруднения в производстве взрывов вблизи линий
электропередач, трубопроводов, дорог, линий связи, зданий и сооружений.
Необходимость в выполнении трудоёмких работ по подготовке шнуров. Резкое
снижение производительности основных землеройных машин (экскаваторов,
бульдозеров), применяемых при погрузке и транспортировке взорванных
грунтов. Все оборудование на время взрыва должно отводиться в безопасную
зону. Необходимость в дополнительном рыхлении крупных негабаритных глыб
и валунов. Необходимость бурения надпородных грунтов, состоящих из
плотных скальных глыб и глинистых заполнителей. Необходимость разработки
выемки под проектную отметку буровзрывным методом, всегда остаётся
недобор, требующий дополнительного рыхления для возможности разработки.

10

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Высокопроизводительным

и

эффективным

способом

разрушения

прочных горных пород является рыхление их тракторными рыхлителями. В
настоящем времени во Вьетнаме, а также во многих странах мира применяют
рыхлители,

наващиваемые

на

гусеничные

тракторы

или

тяжелые

пневмоколесные тягачи. С помощью навесных рыхлителей производится
рыхление твердых горных пород перед разработкой землеройными машинами:
бульдозерами,

скреперами

и

экскаваторами.

Навесными

рыхлителями

снабжаются также некоторые модели автогрейдеров и многие одноковшовые
погрузчики фронтального типа. В таблицах 1.1.2, 1.1.3 и 1.1.4 даны технические
характеристики навесных тракторных рыхлителей России и других стран,
которые применяются во Вьетнаме.
Использование рыхлителей при разработке горных пород, требующих
предварительного рыхления, по сравнению с буровзрывным способом, дает
значительный экономический эффект.
По данным Caterpillar Tractor Co. стоимость рыхления навесными
рыхлителями известняков и песчаников составляет 18-60% от стоимости
рыхления буровзрывным методом (табл. 1.1.1)[44].
Применение навесных рыхлителей по сравнению с буровзрывным
способом рыхления гонных пород помимо экономических имеет ряд других
преимуществ:
Возможность достижения различной степени рыхления в зависимости от
вида машин, применяемых на дальнейшей разработке грунта (бульдозеры,
скреперы, погрузчики);
Однородность рыхления горных пород, - после буровзрывных работ
обычно требуется дополнительное рыхление крупных камней;

11

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


Возможность применения более экономичных способов дальнейшей
транспортировки разрыхленной горной породы скреперами и бульдозерами;
Мелкое однородное рыхление позволяет применять одноковшовые
погрузчики при погрузке горной породы в транспортные средства вместо
экскаваторов;
Отпадает необходимость в создании складов взрывчатых веществ,
содержании большого количества компрессоров, буровых станков и др.
оборудования для буровзрывных работ;
Большая безопасность ведения работ по рыхлению грунтов и др.
Таблица 1.1.1
Сравнение стоимости рыхления навесными тракторными рыхлителями и
буровзрывным методом на типичных работах (по данным Caterpillar Tractor Co)
Стоимость рыхления
Горная порода

Производительность

рыхлителем в % от

рыхлителя, м3/ч

стоимости рыхления
буровзрывным методом

Известняк

Песчаник

Глинистый сланец

190

42

270

34

350

-

150

60

300

50

760

18

250

41,5

230

55

270

11

12

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


Таблица 1.1.2
Технические характеристики навесных тракторных рыхлителей России
Модели рыхлителей

Показатели

1

Д-443

Д-515

Д-527

Д-576

Д-570

-Марка

ДТ-55А

С-100ГП

Т-140ГП

Т-180ГП

ДЭТ-250

-Мощность двигателя

54

100

140

180

250

* вперед

3,6-7,9

2,36-10,9

2,38-10,9

2,85-13,0

2,3-20,5

* назад

2,4

2,79-7,61

2,67-6,82

3,21-8,17

2,3-20,5

усилие (КН)

28,50

90

148,50

150

240

-масса тягача (КГ)

6200

12000

15150

15000

26000

Тип рамы

внутренн-яя

внутренн-яя

внутренн-яя

внутренн-яя

охватыва-

Базовый тягач:

-Скорость движения

( км/ч )

-наибольшее тяговое

2

ющая
3

Количество зубьев

1-5

1-3

1-5

1-3

1-3

4

Угол рыхления ( град)

58-40

70-30

75-50

70-40

60-40

5

Наибольшая ширина

1840

1460

2100

1580

1880

300

480

500

700

1000

270

275

450

650 и 700

700

-

7

-

-

7

захвата ( мм )
6

Наибольшее
заглубление(мм)

7

Высота подъема зубьев
( мм )

8

Угол поворота зубьев в
горизонтальной плоскости
в каждую сторону (град.

9

Количество цилиндров

1

2

2

2

2

10

Наибольшее давление в

13

13

13

13

9,5

- длина

515

5100

6420

6780

7980

-ширина

1970

2460

2740

2740

3750

-высота

2470

3050

2825

2825

3050

-рыхлителя

388

1550

1270

2500

7600

-рыхлителя с тягачом

7714

13650

16270

17500

31500

гидросистеме (мПа)
11 Габаритные размеры ( мм)

12

Масса(КГ):

13

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


Таблица 1.1.3
Технические характеристики тракторных рыхлителей других стран.
Модели рыхлителей

Показатели

Кейз
Аглия

Атеко
США

-

НК-Д7

СД7

Кейз
1000

65

85

100

Катерпи
ллер
1000
140

5,2-4,8
2,7-5,6
44,90

2,8-7,5
3,6-5,8
62,60

2,1-7,7
2,9-7,5
32

0-9,5
0-11,6
127,01

2,4-9,5
2,9-8,7
150,70

3700

5170

6350

8385

7722

12420

внутренн

внутренн

внутренн

внутренн

внутренн

1-5

4

1-3

1-5

внутрен
н
1-5

-

-

-

-

-

-

Дрот
ГФ

Меилер
ГФ

-

-

Джондир
1000

Иитерне
йщнл

Лейтц
К75

40

51

1,35-10
2,3-3,8
32

Джондир
США
№24

1

Базовый тягач:
-Марк
-Мощность двигателя

-Скорость движения
( км/ч )
* вперед
* назад
-наибольшее тяговое усилие
(КН)
-масса тягача (КГ)

Континен
-таль
Франция
-

2

Тип рамы

3

Количество зубьев

4

Угол рыхления ( град)

5

Наибольшая ширина захвата
( мм )
Наибольшее

заглубление(мм)
Высота подъема зубьев ( мм

1350

1560

1850

1500

2100

-

225

230

400

380

432

610

350

355

380

250

400

622

Угол поворота зубьев в
горизонтальной плоскости в
каждую сторону (град.)
Количество цилиндров
Наибольшее давление
в
гидросистеме (мПа)
Габаритные размеры ( мм)
- длина
-ширина
-высота
Масса (КГ):
-рыхлителя
-рыхлителя с тягачом

-

-

-

-

-

150

2
-

1
-

2
-

1
-

1
10

2
5,62

1862
1623

1960
1680

1955
2300

4216
3000
1800

2640
1980

-

-

800
7150

-

670
7392

2520
14940

6
7
8

9

10
11

12

423
4123

14

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

1-3


Таблица 1.1.4
Технические характеристики тракторных рыхлителей других стран.
Модели рыхлителей

Показатели

1

2

Базовый тягач:
-Марк
-Мощность двигателя
-Скорость движения
( км/ч )

* вперед
* назад
-наибольшее тяговое
усилие (кН)
вес тягача (кг )
Тип рамы

Гривил
США
НК-ТД24

Комацу
Япония

Виккерс
Амстрон
Англия

Карл
Кельбе
ГФ
ш

Катерпи
ллер
США
№9

Атеко
США

Нк-380

Атеко
США
НК-84ТСD

Интерней
шнл ТД-24

Комацу
Д-120

Выгор

Р800НТ

Катерпил
лер Д9

Мичиган
380П

Оклид 425

190

225

210

270

320-385

375

425

2,6-12,9
2,6-12,9
191

2,44-8,43
3,77-7,7
501

0-14,2
0-8,3
190,50

0-13
0-13
360

0-13
0-13
276

-

0-12,6
0-12,6
660

внутрен.

22700
внутрен.

16060
внутрен

22000
внутрен

29200
внутрен.

34400
внутрен

31300
внутрен.

3

Количество зубьев

1-3

1-3

1-3

1-3

1-3

1-3

1-3

4

Угол рыхления
(град)
Наибольшая ширина
захвата

-

-

-

-

-

-

-

-

2100

-

-

-

2330

2800

5

6

Наибольшее
заглубление (мм)

610

700

648

870

710

635

610

7

Высота подъема
зубьев (мм)
Угол поворота зубьев
в горизонтальной
плоскости в каждую
сторону

610

900

622

-

635

432

660

150

150

100

-

100

150

150

Количество
цилиндров
Наибольшее давление
в гидросистеме (мПа)

2

2

2

2

2

2

1

7.02

5,0

5,27

-

-

-

-

-

772
4410
2760

5658
2819
2810

4070
2350

7220
3245
2697

9410
-

7100
-

4535
23635

4100
26800

4400
20460

6500
28500

5430
34630

5340
36740

10050

41350

8

9
10

11

12

Габаритные размеры
(мм):
-длина
-ширина
-высота
Масса (КГ):
-рыхлителя
-рыхлителя с тягачом

15

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


Виды грунтов во Вьетнаме, разрабатываемых рыхлителями даются в
таблице 1.1.5.
Таблица 1.1.5
Характеристика грунтов, разрабатываемых рыхлителями

Категория – вид грунта

Плотность
γ кг/м3

Удельное

Коэффи-

Число

Коэффи-

сопроти-

циент

ударов

циент

вление

разрых-

плотно-

крепости

копанию

ления

мера

мПа
IV.Крепкий суглинок со
щебнем, или галькой
Крепкая и очень крепкая

1900-2200

0,22-0,40

1,26-1,37

17-35

2-3

2200-2500

0,33-0,65

1,3-1,42

36-70

4

71-120

5

влажная глина
Сланцы, конгломераты
V.Сланцы, конгломераты,
отвердевшие глина и лесс,
очень крепкие мел, гипс,
песчаники,

мягкие

известняки,

скальные

породы
и

VI.Ракушечники
конгломераты,
сланцы,
песчаники

крепкие
известняки,
средней

2200-2600

0,45-0,95

крепости, мел, гипс, очень
крепкие опоки и мергель

16

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

1,4-1,45


1.2 Рыхлители, используемые в строительстве.
Общие сведения. Под рыхлителем понимается землеройная машина,
состоящая из базового трактора 1 и заднего навесного рыхлительного
оборудования предназначенная для послойного рыхления прочных грунтов, а
также других прочных материалов в различных климатических условиях
(рис.1.2.1)

Рис.1.2.1 Схема рыхлителя с бульдозерным оборудованием
GRP-опорная поверхность
L, H, φ, α, K- основные параметры рыхлителя
Рыхлительное навесное оборудование содержит навесное устройство 2 в виде
системы тяг и рабочей балки, обеспечивающих ориентированную подвижность
и фиксированные положения рабочих органов - зуба 3 или нескольких зубьев в
пространстве с использованием гидроцилиндров 4 .Навесное оборудование
монтируют на базовом тракторе посредство опорных элементов: рам, балок,
кронштейнов, жестко закрепленных на корпусе заднего моста. В ряде случаев
для навески рыхлительного оборудования используют специальные проушины

и кронштейны на раме трактора.

17

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


Рыхлители

являются

высокопроизводительными,

конструктивно

простыми и достаточно надёжными в эксплуатации машинами.
Опыт применения рыхлителей для разработки грунтов, как в России, так
и за рубежом показывает, что наиболее целесообразно применять навесные
рыхлители для больших площадей рыхления, при разработке котлованов,
широких траншей, выемок в строительстве, при проведении вскрышных работ
на горных предприятиях и.т.п.
Более эффективное использование рыхлителей при разработке скальных
и обусловлено, с одной стороны, значительным ростом мощности базовых
тракторов и, с другой - модернизацией навесных устройств и конструкции
рабочих органов.
Повышение
расширить

мощности

область

базовых

применения

тракторов

рыхлителей,

позволяет

обеспечить

значительно
их

большую

эффективность при разработке, разборно-скальных и скальных грунтов, чем
при буровзрывных работах. Удельная энергоёмкость процесса рыхления в
зависимости от физико-механических характеристик составляет на мерзлых
грунтах не более 0,2-0,6 кВт. Ч/м3 по сравнению с 1-2 кВт. Ч/м3 при других
методах разработки.
Конструктивные и классификационные отличия современных рыхлителей
обусловлены тяговым классом и ходовым устройством базового трактора,
назначением рыхлителя, видом его навесного устройства, способом установки,
числом зубьев и их креплением.
Для разработки прочных грунтов в строительстве различают рыхлители
на базе тракторов тягового класса 10,15,25,35. Предусмотрено создание

рыхлителей на базе более мощных тракторов тягового класса 50,75,100.
Тяговый класс является основным параметром, определяющим максимальное
заглубление зубьев в грунт, число зубьев, ширину наконечника, наименьшее
расстояние от нижней точки рабочей балки до опорной поверхности,
расстояние от наконечника в крайнем нижнем положении до оси ведущей

18

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


звездочки трактора, а также ресурс рыхлителей до первого капитального
ремонта.
По типу ходового устройства базового трактора различают гусеничные и
колесные рыхлители. Широко распространены в России и зарубежной практике
гусеничные рыхлители, обеспечивающие высокую производительность при
работе в наиболее тяжёлых

условиях в результате реализации больших

тяговых усилий и высокой проходимости. Современные гусеничные рыхлители
монтируют на тракторах мощностью от 19 до735 кВт. По целевому назначению
рыхлители

подразделяют на основные и вспомогательные. Основные

рыхлители, как правило, монтирует в агрегате с передним бульдозерным
оборудованием. Они служат для разрыхления мерзлых и скальных грунтов,
которые

не

могут

разрабатывать

обычные

землеройные

машины без

предварительного разрыхления. Вспомогательные рыхлители монтируют в
агрегате с основным оборудованием на лёгких класса до 10 бульдозерах
погрузчиках, автогрейдерах, скреперах или навешивают на бульдозерные
отвалы для сокращения технологического цикла землеройных работ. Эти
рыхлители предназначены для рыхления плотных немерзлых грунтов или
слежавшихся материалов. Что позволяет увеличить производительность,
несколько расширить область применения и удлинить сроки службы основного
рабочего оборудования.
По виду навесного оборудования различают трёхзвенные, четырёхзвенные,
параллелограммные и многозвенные рыхлители. Они могут быть как с
регулируемым, так и нерегулируемым углом рыхления, с изменяемым шагом
зуба. Прогрессивно создание рыхлителей четырёхзвенного и многозвенного
типа с регулируемым углом рыхления и траекторией заглубления. В
зависимости от

способа

установки

оборудования различают рыхлители

креплением к корпусу заднего моста или к раме гусеничной тележки.
Наибольшее

распространение

получило

крепление

оборудования к корпусу заднего моста базового трактора.

19

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

рыхлительного


По числу зубьев различают рыхлители одно -и многозубые. Однозубые
рыхлители предназначены для разработки особо прочных материалов. Их
можно использовать для специальных работ: глубокого рыхления траншей
прокладки кабелей на глубину до 2,5 м и т. п. Многозубые рыхлители содержат
в комплекте нечётное число зубьев и в зависимости от тягового класса трактора
имеют три или пять зубьев. Известны конструкции вспомогательных
рыхлителей с девятью зубьями.
По способу крепления различают рыхлители с жёстким и шарнирным
креплением. При жёстком креплении исключается возможность поворота зуба

в горизонтальной плоскости относительно продольной оси рыхлителя.
Шарнирное

крепление

обеспечивает

возможность

поворота

зуба

в

горизонтальной плоскости, а также уменьшение воздействия боковых нагрузок
на рабочий орган и базовый тягач при работе на слоистых породах с
высокопрочными включениями в виде валунов и строительного мусора. При
этом улучшается поперечная устойчивость и облегчается управление базовым
трактором. Известны конструктивные решения с двойным шарнирным
креплением зуба, допускающие его поворот на 180 0, чем облегчается
маневрирование рыхлителя без выглубления зуба из массива грунта.
Промышленностью Российской Федерации разработаны и освоены
гусеничные рыхлители на базе тракторов мощностью от 96 до 243 кВт. Сюда
включены одно - и трехзубые модели с трех- и многозвенным рабочим
оборудованием, а также с регулируемым углом рыхления. Как правило,
рыхлители устанавливают на базовый трактор с передним бульдозерным
оборудованием; в

отдельных случаях с погрузочным оборудованием. В

настоящее время отраслью освоен выпуск рыхлителей и рыхлительного
оборудования на базе тракторов тягового класса 10,15,25 (Т-130М, Т-180-КС,
ДЭТ-250М, Т-330).Разработаны конструкции на базе тракторов Т-160, Т-10,
Т0200, Т-500 и Т-800 мощностью до 603 кВт. Предусмотрено дальнейшее
совершенствование рыхлителей на базе серийных тракторов Т-130М, ДЭТ250М, Т-330.
20

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


Таблица 1.2.1
Технические характеристики гусеничных бульдозеров с рыхлителем РФ.

Показатели
Базовый трактор:
Мощность кВт
Тяговый класс

Бульдозер:
Тип *

ДЗ-116В

ДЗ-117А

T-130МГ-1
117,6
10

T-130МГ117,6
10

ДЗ-110В

ДЗ-109А

II

четырех
звенный

Число зубьев
Наибольшая глубина рыхления
при номинальном угле и
заглубленных грунтозацепах,
мм
Число положений вылета зуба
Шаг зубьев, мм

Диапазон изменения угла
рыхления на уровне опорной
поверхности гусениц

Наименьшее расстояние от
низшей точки рамы до опорной
поверхности, мм
Задний угол въезда 0
Масса оборудования, кг
Размеры машин в транспортном

положении, мм:
Длина
Ширина
высота
Масса машины
(эксплуатационная), кг

ДП 22С
Т-180КС
132
15

ДЗ-35Б

IV

Рыхлитель:
Вид

ДЗ-35Б-

Четырех
звенный

I

ДЗ-126А

ДЗ-126В-1(2)

ДЭТ-250М
243
25

ДЭТ-250М2
243
25

ДЗ-118

ДЗ-132-2**

II

II

ДП-22С

ДП- 9ВХЛ

ДП-9ВХЛ

Четырех
звенный

Четырехзве
нный .

Четырех
звенный.

1

1

1-3

1

1

515

515

560

265

265

2

2

2

4

4

-

-

800

-

-

Не имеет
регулировк
и угла

Не имеет
регулиро
вки угла

Не имеет
регулировк
и угла

Не имеет
регулировк
и угла

325

325

350

340

370

20

20

20

32

27

1400

1400

3200

3975

3914

6140

6570

8320

9215

8940

6140
3200
3176

6570
4120
3176

8320
3640
2825

9215
4310
3240

8940
4590
3275

17740

18000

23350

38781

40810

21

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Не имеет
регулировки
угла


Таблица 1.2.2
Технические характеристики гусеничных бульдозеров с рыхлителем РФ.
Показатели

ДЗ-158-

ДЗ-158-

ДП-34-1

ДП-34-2

Т-25.01
250

25

Т-25.01
250
25

Т-330
243
25

Т-330
243
25

Т-500
368
35

Т-75.01
603
75

ДЗ-158

ДЗ-158

ДЗ-59ХЛ

ДЗ-14ХЛ

-

ДЗ-159

II

II

II

II

II

II

ДП-34-1
четырехзве
нный с
регулируем
ым углом
рыхления

ДП-34-2
четырехзве
нный с
регулируем
ым углом
рыхления

ДП-10С
четырехзвенный

четырехзве
нный с
регулируем
ым углом
рыхления

Число зубьев
Наибольшая глубина
рыхления при
номинальном угле и
заглубленных
грунтозацепах, мм
Число
положений
вылета зуба
Шаг зубьев, мм

1
1250

1-3
850

1-3
780

ДП 29ХЛ

многозве
нный с
регулиру
емым
углом
рыхления
1
1480

1
1380

ДП-35
четырехз
венный с
регулиру
емым
углом
рыхления
1
1645

4

2

1

4

4

5

-

900

950

-

-

-

Диапазон изменения
угла рыхления на
уровне опорной
поверхности гусениц
Наименьшее расстояние
от низшей точки рамы
до опорной
поверхности, мм
Задний угол въезда 0
Масса оборудования, кг
Размеры
машин
в
транспортном

положении, мм:
Длина
Ширина
высота
Масса машины
(эксплуатационная), кг

27

25

Не имеет
Регулировки угла

25

25,3

25

450

450

600

300

420

650

35
4650
8210

38
5450
8210

20
5392
8700

24
6300
9830

32
6950
9500

34
12000
11800

8210
4200
4025
41800

8210
4200
4025
42455

8700
4730
4280
52650

9830
4730
4280
54028

9500
4800
4260
-

11800
5500
4820
-

Базовый трактор:
Мошность кВт
Тяговый класс

ДЗ-94С

ДЗ129ХЛ

ДЗ-141ХЛ

ДЗ-159ДП-35

Бульдозер:
Тип *

Рыхлитель:
Вид

22

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


Рис.1.2.1 Бульдозер с рыхлителем ДЗ-129-ХЛ

Рис. 1.2.2 Бульдозер с рыхлителем ДЗ-141

Рис.1.2.3 Бульдозер с рыхлителем на базе трактора класса 7
23

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


Таблица 1.2.3

Техническая характеристика тяжелых рыхлителей на гусеничных тракторах
различных фирм.
“Катерпиллер Трактор” моделей

Показатели

1.Базовый

ИнтернейшнлДрессер

№8

№9

№10

Д8L

Д9L

Д10

TD-25G

Четырехзвенные с

Четырехзвенные с

регулируем

регулируемым

ым углом

углом

трактор
2.Вид

Трехзвенные с

Четырехзвенные с

рыхлительного

регулируемым

регулируемым углом

оборудования

углом

3.Число зубъев

1

3

1

3

1

3

1

3

4.Наибольшая

1150

815

1366

1011

1800

1170

1400

716

4

2

4

2

4

2

4

2

1100

-

1200

-

1250

-

1067

1256

1007

1130

1080

980

914

950

851

191

251

284

306

280

213

250

316

4336

4110

6566

6624

9468

9595

8280

4800

глубина
рыхления ,мм
5.Число
положений
полета зуба
6.Шаг

-

зубъев,мм
7.Высота
подъема зуба
над грунтом в

транспортном
положении,мм
8.Высота
подъема балки
над грунтом в
рабочем
положении.мм
9..Масса
оборудования
с одним зубом,
кг

24

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


Таблица 1.2.4
Техническая характеристика тяжелых рыхлителей на гусеничных тракторах
различных фирм.
«ФиатПоказатель

«ИнтернейщнлДресср»

1.Базовый трактор
2.Вид рыхлительного
оборудования
3.Число зубьев
4.Наибольшая
глубина

рыхления (мм)
5.Число положений
полета зуба

TD-40

21R

TD-40

Четырехзвенное с
регулируемым
углом
1

3

1750

716

4

2

-

«Комацу»

Аллис»моделей

21C

31R

41R

31

41B

D155A-1

D455A-1

Четырехзвенное с
регулируемым углом

Четырехзвенное
3

D355A-3

3

3

1016

1070

3

3

3

1

3

1

3

1

3

1190

1118

1270

1372

-

1120

-

1320

-

1325

600

950

585

475

560

965

250

350

-

-

-

4347

7416

9771

864

1
1240

3
835

1
1400

3
1020

1

3

1790 1200

6.Шаг зубьев (мм)
7.Высота подъема
зуба над грунтом

в транспортном

890

1130

850

1200

980

положении (мм)
8.Высота подъема
балки над грунтом
в рабочем положении

-

-

-

-

-

-

(мм)

9.Масса
оборудования с

8460

7600

одним зубом (кг)

25

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

5030

5390

5440

6880

9540 10090