Capacitatea de încărcare a utilajelor pe roţi şi a utilajelor integrate de tip stivuitor.Definiţii:Capacitatea hidraulică. Greutatea maximă ce poate fi ridicată de către sistemul hidraulic în cazul în care utilajul folosşte sistemul de ancorare, iar centrul de greutate al sarcinii se găseşte în centrul dispozitivului de prindere. Capacitatea hidraulică nu este mărită de sistemul de contragreutăţi.Incarcarea de basculare. Greutatea maximă poziţionată în centrul dispozitivului de apucare, care poate ridica roţile punţii spate de pe sol. Cazul considerat este cel static. Curbele încărcărilor de basculare ridicate pentru cazul static, pentru utilajele pe roţi echipate cu dispozitive pentru ridicat buşteni sau cherestea sunt utilizate frecvent pentru alegerea tipului de echipament de ridicare.Capacitatea de răsturnare este afectată de sistemul de contragreutăţi şi de distanţa de la puntea faţă la greutatea ce este ridicată ca şi de tipul de articulaţii al mecanismului de ridicare. Poziţia şi valoarea centrului de greutate al dispozitivului de prindere afectează de asemenea încarcarea de basculare.Incărcarea maximă de operare. Incărcarea maximă de operare este bazată pe valoarea încărcării de basculare determinată pentru cazul static, valoare care este corectată în funcţie de condiţiile specifice de lucru pentru activitatea curentă, cum ar fii:

Poziţia sau înălţimea pînă la care trebuie ridicată sarcina,Tipul de dispozitiv de ridicare utilizat, stivuire cherestea, manipulare buşteni, ridicare material, etc.Poziţia paletelor dispozitivului de ridicat faţă de axa orizontală.Maşină este ridicată de pe punţi şi asigurată pe sol cu ajutorul sistemului de ancorare.Sarcina se poate balansa în timpul activităţii de ridicare şi manipulare.

Alegerea tipului de încărcător pe roţi din condiţia timpilor optimi de operare. Aplicaţie pentru 966G şi 950G.Exemplu.Performanţele optime de lucru în depozitele gaterelor depind de alegerea judicioasă a utilajului care să permită executarea unor lucrări specifice legate de descărcarea, sortarea, stivuirea si aprovizionarea cu busteni de diverse sectiuni a gaterelor aflate pe platforma de lucru.Pasul 1. Descrierea cît mai apropiată de realitate a operaţiunilor tehnologice necesare.Buştenii sunt transportaţi la depozitul gaterelor cu ajutorul camioanelor echipate cu trailere duble. Aceştia provin din diferite tipuri de arbori de esenţă tare, dar în marea lor majoritate sunt stejari şi trebuiesc descărcaţi cu ajutorul unui utilaj pe roti echipat cu dispozitiv de prindere cu gheare de tip graper.La activitatea de descărcare a buştenilor, o primă condiţie constă în stivuirea buştenilor ceea ce impune o operatie de transport si poziţionare a acestora. Operaţia de stivuire a buştenilor se face pe baza esenţei lemnului, a gamei de diameter a buştenilor şi a lungimii acestora şi implică transportul fiecarui bustean in stiva aferentă. Caracteristicile de lucru sunt: Necesarul de material este de 544 t/8 h. Sosesc 30 camioane in 8 h. Numărul mediu de buşteni dintr-un camion este de 20Mărimile medii ale buştenilor; Lungimea 4,9 m Diametrul la bază 660 mm Diametrul la virf 430 mmInalţimea maxima a stivei din camion 3,98 m.Distanţa maximă pe care trebuie transportaţi buştenii la gater şi înapoi este de 153 mViteza de lucru medie a utilajului, treapta a 2-a a cutiei de viteze cu panta efectiva de 10%.Duratele de timp impuse:- Prinderea buşteanului în gheare 0,7 min,- Manevrarea şi descărcarea 0,5 min,- Descărcarea din camion 1,0 minGreutatea medie a buştenilor 1180 kg/buştean.

Pasul 2. Determinarea capacităţii maşinii de bază şi alegerea acesteia.Pe baza curbelor privind capacitatea de manipulare a buştenilor se alge utilajul de lucru.Se considera 950G si 966G ambele dotate cu acelaşi dispozitiv de prindere.950GIncarcarea statică de basculare longitudinală 10000kgCapacitatea de ridicare hidraulică 11600 kgIncarcarea max. de operare 10000kg.966GIncarcarea statică de basculare 13500kgCapacitatea de ridicare hidraulică 14500kgIncarcarea maxima de operare 13500kg.Pasul 3. Determinarea ciclului de timp.Pe baza diagramelor referitoare la timpul de transport al celor două utilaje pe distanţa de 153 m din cartea producătorului rezultă pentru treapta a 2-a 1,16 si respectiv 1,14 minute.

Activitatea Timpul(950G)

Timpul(966G)

Timpi aprovizionare gaterTransport si întoarcere 1,16 min 1,14 minPrindere bustean in graper 0,7 min 0,7 minScoatere din camion şi depunere în stivă 0,5 min 0,5 min

Total 2,36 min 2,34 minNr. cicluri/45 min dintr-o oră 19,06 19,23Timpi referitori la descarcarea utilajelor de transport. (Camioane)Cursa de transport a buştenilor şi cea de revenire.

1,0 min 1,0 min

Prinderea busteanului 0,7 min 0,7 minScoatere si descărcarea 0,5 min 0,5 minTotal 2,2 min 2,2 minNr. Cicluri/45 min dintr-o ora 20,45 min 20,45 min

Pasul 4. Calculul productivităţii.-950GGreutatea pe zi/Capacitatea de sigurantă = 544320/10000 =54,432 cicluri teoretice pe ziNr. cicluri teoretice pe zi/nr. cicluri corectate pe oră = 54,432/19,06 = 2,86 ore necesare pe zi.-966GGreutatea nec. Zi/Capacitatea de sigurantă = 544320/13500 = 41 cicluri teoretice pe ziNr. Ciclurilor teoretice zi/nr. cicluri corectate pe oră = 41/19,23 = 2,13 ore necesare pe ziNecesarul considerind descarcarea din camion.-950GNr. buşteni/camion x Nr. camioane pe zi = 20 x 30 = 600 buşteni/zilnicNr. buşteni zi x greutatea medie a unui buşean = 600 x 1180 kg/buştean = 707616 kg/ziGreutatea totală/Capacitatea de operare = 707616/10000=70,7616 cicluri/ziNr. cicluri teoretice zi/Nr. cicluri corectate pe oră = 70,7616/20,45 = 3,46 ore/zi966GGreutatea totală zi/Capacitatea de operare = 707616/13500=52,416 cicluri/ziNr. cicluri teoretice zi/Nr. cicluri corectate oră = 52,416/20,45=2,563 ore/zi

Timpul total de lucru.950 G = 2,86 ore necesare aprovizionării gaterelor

= 3,46 ore necesare descărcării camioanelor------6,32 ore de lucru zilnic

966G = 2,13 ore necesare aprovizionării gaterelor= 2,563 ore necesare descărcării camioanelor--------4,663 ore de lucru zilnice

Concluzii:Din analiza facuta, ambele utilaje pot îndeplini activitatea de descărcare a buştenilor şi de alimentare a gaterului dar rezervele de timp necesare sortării buştenilor în functie de dimensiuni si esenţe ca şi stivuirea şi curăţirea zonei de lucru sunt diferite. Astfel, pentru 950G această rezervă este de 1,68 ore/zi în timp ce pentru 966G este de 3,337 ore/zi ceea ce asigură o mai eficientă utilizare şi la alte activităţi cum ar fi manipularea şi încărcarea cherestelei rezultate.Compactoare. Descrierea problemei.Definiţie.Compactarea sau tasarea solului este procesul tehnologic care constă în modificarea densităţii şi care conduce la mărirea greutăţii specifice a solului. Scopul procesului de compactare a solului este acela de creşte a capacităţii portante (rezistenţa) a terenului.Procesul de compactare este influenţat de următorii factori:- Granulaţia solului,- Umiditatea solului- Presiunea de compactare.

Granulaţia materialului – reprezintă distribuţia procentuală ( % de greutate) a particulelor de diferite mărimi care alcătuiesc o probă de sol.O probă de sol se consideră reprezentativă dacă conţine aceeaşi distribuţie a dimensiunilor şi tipului de particule ca şi cea a solului din care provine. O probă de sol în care predomină doar o anumită dimensiune a particulelor de sol se consideră nereprezentativă, sau neconcludentă. Din punct de vedere al capacităţii de compactare, o probă reprezentativă se comportă mult mai bine la compactare decît una nereprezentativă deorece particulele cu dimensiuni mici umplu spaţiile goale dintre particulele cu dimensiuni mari, lăsînd mult mai puţine spaţii între particulele solului.

Umiditatea solului – este foarte importantă, apa conţinută în sol are scopul de a lubrifica particulele ce formeaza solul ceea ce uşurează procesul de compactare şi conduce la factori mai mari de compactare pentru aceleaşi presiuni aplicate. Apa crează de asemenea un proces de îmbrăcare a particulelor de dimensiuni mai mari cu o peliculă de argilă, ceea ce măreşte coezivitatea materialelor.

Umiditatea optimă pentru anumite tipuri de soluri.Argilă compactă (grasă) 17,5 %

Argilă aluvionară 15,0%Argilă nisipoasă 13,0%

Nisip 10,0%Amestec de pietriş, nisip şi argilă (prundiş

necernut)7,0%

Din experienţă s-a observat că este foarte greu de compactat un material prea uscat sau prea umed (noroi). Incercările experimentale au relevat faptul că pentru fiecare sol se poate determina o anumită valoare a umidităţii pentru care gradul de compactare este maxim pentru aceleaşi condiţii de compactare.Această umiditate se numeşte umiditate optimă şi pentru fiecare sol ce se compactează se poate trasa o curbă ce exprimă gradul de compactare în funcţie de umiditate. In mod normal această curbă se numeşte curbă de compactare, curbă umiditate-densitate sau curba Proctor.

Metoda de compactare- reprezintă modul în care utilajul de compactare actionează asupra solului pentru a obţine compactarea dorită. Metodele de compactare cele mai utilizate sunt:- Compactarea prin încărcare statică (presare)- Compactarea prin vibrare- Compactarea prin lovire- Amestecarea prin rulareCompactoarele sunt proiectate pentru a utiliza una sau mai multe moduri de compactare.

Tipuri de compactoare.De regula compactoarele se denumesc în funcţie de metoda de compactare folosită. Compactoare cu cilindru. Vibratoare Pneumatice Compactoare prin batere (cu mare viteză), Compactoare cu roţi profilate (Landfill Compactor)Combinaţiile acestor tipuri de compactoare sunt de asemenea posibile aşa cum ar fi compactoare cu cilindru vibrator.Pentru a putea compara şi alege cu uşurinţă metoda de compactoare s-a stabilit un grafic al în funcţie de tipul de sol ce trebuie compactat. Graficul a fost realizat pentru amestecuri de soluri bazate pe argile şi nisipuri la care s-au adăugat spărturile de rocă. Astfel, nu este recomandată utilizarea unei metode de compactare în afara domeniului recomandat pe grafic. Mărimea exactă a zonelor de lucru recomandate depinde de anumite particularităţi ale solului.

815F 825G seria IICompactoare articulate dotate cu lamă de bulldozer

.

Productivitatea Compactoarelor.Productivitatea compactoarelor se exprimă în cantitatea de metrii cubi compactaţi în unitatea de timp m3/h. Atunci cînd ne referim la micşorarea volumul de material în urma procesului de compactare se utilizează noţiunea de material adus la starea tasată prin compactare şi ne referim la factorul de tasare (FT) care are expresia:

In industria de construcţii se utilizează o relaţie de determinare a volulumului de material compactat într-o oră de către un anumit utilaj.

Unde:G - lăţimea elementului mecanismului de compactare. (De regulă se utilizează prescripţiile producătorului. Sau de două ori lăţimea unei roţi)Vm – Viteza medie a utilajului, în km/h.h – afundarea elementului de compactare, în mmnt – numărul de treceri al utilajului de compactare.(Se determină doar prin măsurarea densităţii materialului compactat la fiecare trecere.) Exemplu.Să se determine productivitatea obţinută prin utilizarea utilajului 815F în cazul în care Vm = 10 km/h, h = 100 mm şi se realizează 5 treceri, nt = 5.Soluţie. Din Tabelul utilajului 815F, din coloana productivităţii (prima coloană), pentru 5 treceri şi viteza apropiată de 10 km/h se caută adîncimea de tasare de 100 mm şi se citeşte valoarea productivităţii. In tabelul dat, valoarea cea mai apropiată este 377 Cm3/h pentru viteza de 9,5 km/h în timp ce prin interpolare se determină valoarea corectată 395 Cm3/h.

Compactoare cu vibratii.

CS-323C CS-423E CS-433E

Estimarea Productivităţii pentru un singur cilindru vibrator.In tabelul de mai jos este dată productivitatea estimată pentru următoarele condiţii de lucru: Viteza de lucru a maşinii 6,4 km/h Latimea suprapunerii treceriilor 15,2 cmValorile din tabel conduc la estimarea productivităţii obţinute de maşinile de construcţii în următoarele condiţii: stabilizare a solului, drumuri şi lungimi de lucru peste 15 m.

Corectarea datelor tabelate.In cazul în care condiţiile de lucu nu sunt asemănatoare cu cele din tabelul de mai sus, trebuie să se facă corecţia datelor citite din tabel. Expresia relaţiei de corectare a datelor din tabel este:QC = QT x FS X Ft X Fp

Unde:QC – Valoarea productivităţii corectateQT – Valoarea din tabelFS – corecţia la viteza maşiniiFt – corecţia la adîncirea de compactareFp – corecţia numărului de treceri.

Exemplu.Se cere determinarea productivităţii de compactare a unui drum avînd lăţimea de 9,15 m (lăţimea standard) şi care trebuie compactată cu 150 mm. Se va utiliza Compactorul Caterpillar CS-433E avînd următoarele caracteristici. Viteza maximă este de 4,0 km/h si 6 treceri. Tamburii compactori se vor suprapune 6x25,4 = 152,4 mm.Din tabel, pentru CS-433E şi lăţimea de lucru de 9,15 m se citeşte valoarea de 249 m3/h dar atît viteza cît şi afundarea şi numărul de paşi sunt diferite. Pentru a putea determina productivitatea reală vom calcula factorii de corecţie şi vom utiliza formula recomandată.

Din tabel Reală Factorul de corecţie

Viteza 6,4 km/h 4,0 km/h Fs = 4,0/6,4 = 0,6

Adîncimea de compactare

10,2 cm 15 cm Ft = 15/10,2 = 1,5

Nr. de treceri 4 treceri 6 treceri Fp = 4/6 = 0,7

Productivitatea 249x0,6x1,5x0,7 = 178 m3/h

Observaţii. Pentru operaţii de compactare asemănătoare, de regulă la construcţia de drumuri, este important de ştiut că pentru un anumit utilaj există lăţimi de lucru mult mai profitabile decît altele. O lăţime convenabilă se determină în funcţie de lăţimea tamburului maşinii. Dacă lungimea de lucru este mai mică de 75 m atunci productivitatea calculată va trebuii să fie corectată conform diagramei de eficienţă a vitezei de lucru. De exemplu în cazul lucrului pe o distanţă de 45 m şi viteza de lucru de 6,4 km/h rezultă un factor de corecţie de 0,91 care va îmnulţi productivitatea corectată.

Compactoare cu doi cilindrii vibratori sau compactoare combinate.Productivitatea determinată experimental publicată în tabelul de mai jos, a fost obţinuta în următoarele condiţii de lucru.

Grosimea compactată a stratului 51 mm

Viteza maximă de lucru 5,6 km/h

Numărul de treceri 2

Densitatea materialului compactat 2486 kg/cm3

Suprapunerea de lăţime între trceri 151 mm

Diferenţa de nivel între tamburi 76 mm

Ciclul de timp (2 treceri) 120 secunde

Valorile din tabel oferă valori reprezentative ale productivităţii pentru cazurile cel mai des întilnite in construcţii. Prin mărirea timpului unui ciclu pot rezulta diferenţe de productivitate,

Exemplul.Condiţii date. O bandă de lăţime 3,7 m va trebuii acoperită cu un strat de asfalt cu grosimea de 10 cm utilizînd următorul utilaj, CB-534D şi stabilind viteza de lucru a acestuia la 5,5 km/h şi un număr de 4 treceri pentru atingerea densităţii dorite. Tamburii se suprapun pe lăţimea de 15 cm şi adîncirea realizată la o trecere este de 7,5 cm.Soluţie.Din tabel se citeşte valoarea de 276,8 t/h pentru lăţimea benzii de lucru de 3,7 m. Deoarece faţă de datele din tabel atît viteza de lucru cît şi numărul de treceri sunt diferite trebuie făcută şi corecţia productivităţii citită din tabel.

Marimea Pe tabel Considerata Factorul de corectie

Viteza 4,5 5,5 Fs=5,5/4,5=1,2

Grosimea 5 10 Ft=10/5=2

Nr. treceri 2 4 Fp=2/4=0.5

Factorul operator FO=1,2x2x0.5=1,2

Productivitatea corectată 276,8x1,2=332,1 t/h

Observaţii:Creşterea vitezei de lucru are ca efect micşorarea gradului de creştere a densităţii pentru fiecare trecere.Productivitatea realizată pentru lucrul în rampă este mai redusă decît cea realizată pe teren orizontal sau pantă coborîtoare.In talel s-a considerat că o trecere este utilizată la repoziţionarea utilajului pentru următoarea etapă de lucru.Productivitatea compactoarelor cu roţi pneumatice.

Se determină in funcţie de următoarele condiţii de lucru:

Mixtură asfaltică fierbinte

Pămînt şi agregate Asfalt reciclat la temperatura ambientă

Grosimea compactată 51 mm 152 mm 203 mm

Viteza maximă 8 km/h 8 km/h 4,8 km/h

Nr. de treceri 4 4 6

Densitatea materialului compactat

2486 kg/m3 2085 kg/m3 2246 kg/m3

Suprapunerea pe lătime 152 mm 152 mm 152 mm

Distanţa pe înălţime 76 mm 76 mm 76 mm

Timpul pentru 2 treceri 120 sec. 120 sec. 120 sec.

Excavatoare. Corectarea volumului cupei.Volumul de material efectiv realizat în urma unui ciclu de săpare depinde de mărimea cupei, forma acesteia, forţa capabilă produsă de mânerul cupei, unele caracteristici ale solului printer care factorul de umplere specific solului în care se lucrează.Astfel se poate determina volumul corectat al cupei în funcţie de natura terenului în care are loc procesul de săpare.

Marimea Volumului teoretic s-a determinat pentru densitatea de 1800 kg/m3 iar volumul corectat este calculat pentru 1500 kg/m3.Excavatoare: Ciclul de lucru.Un ciclu de săpare se compune din urmatoarele subcicluri. Incărcarea cupei Transportul cupei pline în zona de golire Golirea cupei Transportul cupei goale pe poziţia de săpareDurata ciclului de lucru depinde în primul rând de tipul mecanismului de excavare şi de condiţiile de lucru. Astfel, în cazul unei zone de lucru reduse dimensional, ciclurile sunt mult mai rapide în timp ce necesitatea evitării unor obstacole sau a lucrului în zonele limită ale geometriei zonei de săpare sau în cazul nivelării şi a curăţirii şanţurilor adânci poate micşora ciclul de lucru.Pe masură ce zona săpată se adânceşte, timpii de săpare şi transport cresc pentru fiecare ciclu de lucru. Estimarea timpului ciclului de lucru se poate face utilizand o serie de coeficienti de corecţie care ţin cont de complexitatea operaţiei effectuate.Pentru cazul ciclului ideal de lucru se considera că:

Nu trebuiesc evitate obstacole în timpul lucrului.Condiţiile de lucu sunt mediiUn operator are abilitate medieUn timp de transport al cupei ce corespunde unui unghi de 60 – 90 grade.

Pe baza acestor condiţii pentru se determina diagrama timpilor de lucru, timpi care sunt specifici fiecarui tip de excavator şi care vor fi mai mici pe masura ce abilitatea operatorului va fi mai mare sau vor scădea dacă se vor întâlni condiţii mai grele de lucru.Condiţii uşoare. Sol afânat, pietriş nisipos, curaţirea şanţurilor, etc. Adâncimea de săpare sub 45% din adâncimea maximă de săpare a

maşinii. Unghiul de rotire al cursei de transport mai mic de 30 grade. Descărcarea cupei direct într-o haldă de pământ de înălţime mică sau în autocamionul de transport. Nici un obstacol şi un operator bun. Condiţii peste medie (Cursă rapidă). Sol neafânat, argilă uscată compactată cu mai puţin de 25% bolovani. Adâncimea de săpare până la 50% din adâncimea maximă de săpare a maşinii. Unghiul de rotire al cursei de transport până la 60 grade. Halda de înalţime incomodă şi obstacole puţine. Condiţii medii. Sol puternic tasat cu până la 50% bolovani. Adâncimea de săpare până la 70% din adâncimea maximă de săpare a maşinii. Transportul la un unghi de 90 de grade. Autocamioanele de transport se opresc în apropierea excavatorului. Conditii sub medie (grele). Sol puternic tasat cu aproximativ 75% bolovani, roci dislocate prin explozie. Adâncimea de săpare 90% din posibilităţile maşinii. Transportul cupei pentru un unghi de 120 grade. Curăţirea şanţurilor, halda de descărcare de înalţime redusă. Lucrul într-o zonă cu ţevi îngropate. Condiţii extreme. Sol puternic îngheţat, stînci nisipoase, şisturi argiloase,caliche,etc. Adâncimea de săpare peste 90% din adâncimea maximă capabilă. Transportul cupei pe o disţantă unghiulară peste 120 grade. Descărcarea cupei în zone fixe şi evitarea persoanelor şi a altor obstacole.

Screpere.Scop. Determinarea productivităţii obţinută prin utilizarea diverselor variante de screpere.Se analizeaza: Screperele standard, un singur motor şi benă standard.Screpere de tip tandem. Două motoare care se ajută reciproc în procesul de tăiere a solului, umplere a benei, transport al solului din benă şi golirea controlată a acesteia.Screpere cu dotări suplimentare. Dotările se referă la mărirea capacităţii de încărcare prin precompresarea solului afînat ridicat în benă şi prin asistarea descărcării benei.Pot să lucreze împreună mai multe screpere pentru a asigura mărirea forţei de tracţiune necesară tăierii solului, astfel încât benele să fie umplute pe rând în timp ce forţa de tracţiune se dublează.Screperele cu bene dotate cu elevator, usurează mult procesul de ridicare a pământului de pe cuţitul lamei de tăiere şi distribuirea acestuia cît mai uniform în benă.In cazul dotărilor speciale, la procesul de ridicare umplere a benei, screperele pot fi dotate cu un dispozitiv de ridicare a pamintului de tip surub.Tipuri.

Screpere de tip tandem.

Cazul utilizarii sistemului push-pool.

Screpere dotate cu elevator.

Folosirea diagramelor legate de forta de tractiune pe care o poate dezvolta – viteza – rezistenta la rulare.Viteza maximă de lucru ce poate fi realizată de un screper depinde de forţa de tracţiune pe care roţile maşinii o exercită asupra solului, de trepata de viteze în care se poate lucra ca şi de rezistenţa la înaintare pe care maşina trebuie să o învingă.Forţa de tracţiune. Reprezintă forta orizontală dezvoltată între pneurile maşinii şi sol. Ea este limitată de caracteristicile pneurilor şi ale solului ca şi de încărcarea verticală pe pneuri.Greutatea de lucru este cosiderată ca fiind greutatea maşinii cu bena încarcată.Rezistenţa efectivă la rulare – reprezintă suma dintre rezistenţa la rulare pe teren orizontal şi cea dată de panta terenului pe care se lucrează. Panta se estimează în înaltimea rampei la o distant de 100 m deci apare sub formă de procente (%) iar rezistenţa la rulare pe teren orizontal este dată funcţie de tipul de pneuri utilizate şi de forţa de tracţiune dezvoltată.In cazul pantelor se modifică rezistenţa de rulare pe teren orizontal in unghi al pantei prin împărţirea cu o forţă de 10 kgf pentru fiecare tonă a maşinii încarcate complet şi pentru fiecare procent al pantei ce trebuie urcată.

Exemplu. Să se determine rezistenţa la rulare a unui screper dacă acesta trebuie să urce o pantă de 6% şi rezistenţa la rulare pe teren orizontal este de 40kgf / tonă x m,.Rezistenţa la rulare pentru teren orizontal = 40 kgf/t / 10 = 4% pantă echivalentă.Rezistenţa la rulare totală = 4% + 6% = 10 % .

Diagrama Tracţiune-viteză-pantă. (T-v-P)Dereminarea performanţelor realizate de un screper poate fi uşurată prin utilizarea diagramei T-v-P. Astfel se stabileşte greutatea

efectivă a maşinii şi se coboară pînă la intersecţia cu dreapta ce reprezintă rezistenţa la rulare totală a maşinii. Din punctul de intersecţie se duce o linie orizontală care intersectează curba tracţiune-viteză în punctul B ce descrie viteza posibilă şi treapta de viteze în care poate fi atinsă ca şi forţa maximă de tracţiune dezvoltată de utilaj.

Exemplu.Un screper 631G având o încărcare estimată de 37.285 Kg trebuie să lucreze pe o pantă echivalentă (rezistenţa la rulare totală) de 10%. Să se determine forţa de tracţiune disponibilă şi viteza cu care poate opera.Răspuns.Se determină greutatea maximă. 45.362 kg + 37.285 kg = 82.647 kg.In graficul T-v-P la valoarea încărcării de 82.647 kg se coboară o verticală pîna la intersecţia cu dreapta ce indică rezistenţa totală la rulare (10 %) şi se determină punctul B. Se trasează o orizontală prin B şi se obţine punctul de intersecţie de pe curba tracţiune-viteză (C). Se citesc coordonatele forta şi respectiv viteza şi se determină (T = 7756 kgf respectiv v = 12,9 km/h)Concluzie. Maşina lucrează optim în treapta a 4-a a cutiei de viteze ceea ce impune atingerea unei viteze de 12,9 km/h şi dezvoltarea unei forţe de tracţiune de 7,756 kgf.

Utilizarea diagramei timpului de transport.O singură cursă de transport pentru un screper reprezintă timpul de umplere a benei, transportul acesteia în zona de golire şi procesul de golire şi distribuire a pămîntului transportat ca şi cursa de întoarcere a maşinii cu bena goală în zona de umplere a benei.In cazul în care rezistenţa totală la rulare este negativă, maşina va accelera, ceea ce necesită utilizarea sistemului de frînare sau a frînei de motor. Astfel diagrama timpului de transport nu va putea fi utilizată în acest caz iar vitezele maxime de transport pentru acest caz trebuie determinate pe baza diagramelor vitezelor de siguranţă.In cazul geneal vor fi utilizate două moduri de determinare a vitezelor de lucru, unul pentru maşina cu bena încarcată în cursa de transport şi celălalt pentru maşina cu bena goală în cursa de revenire.Timpii de lucru se obţin utilizînd programul de simulare pentru pneuri standard, cazul în care maşina este echipată cu pneuri care conferă o pată de contact mai mare (mai late) conducînd la creşteri destul de mici ale vitezei şi forţei de tracţiune.

Exemplu: Un screper de tipul 631G cu încarcat cu 37,286 kg de material transpotă bena pe distanţa de 610 m în condiţiile unei rezistenţe la rulare dată de o pantă echivalenta de 4% şi se întoarce pe o distanţă de 760 m pentru o rezistenţă la rulare echivalentă unei pante de 0%. Să se determine timpul unui ciclu.Rezolvare. Faza de umplere şi transport a materialului.Se utilizează diagrama pentru maşina încarcată şi se citeşte pentru panta de 4% şi distanţa de 610 m. Astfel din punctual A se coboara o verticală pe axa timpului şi se citeşte durata de transport: 1,4 minute.

Faza de întoarcere cu bena goală.Utilizînd graficul pentru maşina goală, distanţa de 760 m şi rezistenţa la rulare echivalentă unei pante de 0% se determină punctual A. Coborînd din A o verticala pe axa timpilor rezultă o durată de 1 minut pentru realizarea cusei de întoarcere.Timpul unui ciclu = încărcarea + transport şi imprăştiere + întoarcereT = 0,6 + 1,4 + 0,7 +1,0 = 3,7 minuteTimpii de încărcare şi împrăştiere sunt consideraţi în conformitate cu tabelul producătorului.

Utilizarea curbelor de întîrziere.In cazul în care maşina coboară pante pentru care rezistenţa la rulare devine negativă, viteza de lucru în regimul frînei de motor este cel mai efficient mod de lucru. Folosirea sistemului de frînare conduce la încetinirea maşinii şi la uzura prematură a acestuia.Se consideră cunoscute atît greutatea maşinii cît şi rezistenţa totală la rulare.

Rezistenţa totală la rulare în acest caz se estimează ca şi în cazul general utilizînd acceaşi relaţie de calcul ca şi în cazul urcării pantelor.

Exemplu.Se cere estimarea rezistenţei la rulare pentru cazul în care maşina trebuie să coboare o pantă de 15% şi rezistenţa la rulare pe teren orizontal este de 5%.Rezistenţa la rulare toatală = 15% - 5% = 10 %Exemplu.Un screper de tipul 651E cu o încarcare estimată de 47175 kg coboară o pantă cu o rezistenţa la rulare de 10%. Să se determine viteza şi treapta de viteze în cazul unei coborîri în siguranţă. Să se determine şi timpul unei curse dacă lungimea de lucru este 610 m.Greutatea maşinii + sarcina încarcată = 60,950 kg + 47,175 = 108,125 kg.Soluţie:

Utilizând diagrama de lucru a maşinii în regimul frînei de motor rezultă pentru o sarcină de 108,125 kg (Punctul A din diagramă) .Se coboară o vericală din A pînă la intersecţia cu dreapta ce defineşte rezistenţa la rulare de 10% şi se notează punctual de intersecţie cu B. Se trasează o orizontală prin B şi se obţine punctul C în care această dreaptă intersectează curbele de lucru în siguranţă. Punctul C corespunde treptei a 5-a a cutiei de viteze a maşinii. Punctului C îi corespunde şi viteza de 21,7 km/h.Durata ciclului de lucru va fii:V = 21,7 x 1000/60 = 361,6 m/minT = 610/361,6 = 1,68 minuteCurbele de productivitate.

BASCULANTE.Tipuri de basculante de mare productivitate utilizate in constructii.

Folosirea diagramelor legate de forta de tractiune pe care o poate dezvolta – viteza – rezistenta la rulare.Viteza maximă de lucru ce poate fi realizată de o basculantă depinde de forţa de tracţiune pe care roţile maşinii o exercită asupra solului, de trepata de viteză în care se poate lucra ca şi de rezistenţa la înaintare pe care maşina trebuie să o învingă.Forţa de tracţiune. Reprezintă forta orizontală dezvoltată între pneurile maşinii şi sol. Ea este limitată de caracteristicile pneurilor şi ale solului ca şi de încărcarea verticală pe pneuri.Greutatea de lucru este calculată ca fiind greutatea maşinii cu bena încarcată.Rezistenţa efectivă la rulare – reprezintă suma dintre rezistenţa la rulare pe teren orizontal şi cea dată de panta terenului pe care se lucrează. Panta se estimează în înaltimea pe care masina o urcă sau o coboară raportată la o distanţă orizontală de 100 de metrii şi în diagramele de lucru apare sub formă de procente (%) iar rezistenţa la rulare pe teren orizontal este dată funcţie de tipul de pneuri utilizate, de încărcarea pe pneuri şi de forţa de tracţiune dezvoltată.In cazul pantelor se adaugă la rezistenţa de rulare pe teren orizontal o forţă de 10 kgf pentru fiecare tonă a maşinii încarcate complet şi pentru fiecare procent al pantei ce trebuie urcată.

Exemplul 1. Să se determine rezistenţa la rulare a unei basculante dacă acesta trebuie să urce o pantă de 10% şi rezistenţa la rulare pe teren orizontal este de 50kgf / tonă.Rezistenţa la rulare pentru teren orizontal = 50 kgf/t / 10 = 5% pantă echivalentă.Rezistenţa la rulare totală = 5% + 10% = 15 % .

Exemplul 2. Să se determine rezistenţa la rulare a unei basculante dacă acesta trebuie să coboare o pantă de 10% şi rezistenţa la rulare pe teren orizontal este de 50kgf / tonă.Rezistenţa la rulare pentru teren orizontal = 50 kgf/t / 10 = 5% pantă echivalentă.Rezistenţa la rulare totală = 5% - 10% = 5 % .

Diagrama Tracţiune-viteză-pantă. (T-v-P)Dereminarea performanţelor realizate de o basculantă poate fi uşurată prin utilizarea diagramei T-v-P. Astfel se stabileşte greutatea efectivă a maşinii (maşina + încărcătura) şi se coboară pîna la intersecţia cu dreapta ce reprezintă rezistenţa la rulare totală a maşinii. Din punctul de intersecţie se duce o linie orizontală care intersectează curba tracţiune-viteză în punctul B ce descrie viteza posibilă şi treapta de viteze în care poate fi atinsă ca şi forţa maximă de tracţiune dezvoltată de utilaj.

Exemplu.O basculantă de tipul 789C având greutatea 97,009 kg si capacitatea benei de 105 m3 transporta material cu densitatea de 2000 kg/m3 pe o panta ascendenta de 10%. Daca pe teren orizontal rezistenta la rulare este de 50 Kgf/t m să se determine viteza cu care această maşina

poate urca panta, valoarea forţei de tracţiune dezvoltată şi treapta de viteze în care se realizează aceasta. Dacă transportul materialului se face pe 4 km să se estimeze timpul unei curse fară a se considera timpul de revenire al masinii. Sa se determine treapta maxima de coborire in siguranta a pantei pa cursa de intoarcere si viteza maxima de coborire ca si timpul cursei goale. Raspuns.Se determina greutatea totala de lucruu a masinii.GL = Gg + Gs

Gg = 97,069 KgGs = V x r = 105 x 2000 = 210,000 Kg

GL = 97,069 +210,000 = 307,069 KgSe verifică dacă este depăşită greutatea totală capabilă a maşinii, care este 317,513 Kg.Se determină rezistenţa la rulare totală:Rr = Rp + Ro = 10+50 / 10 =15 %Se trasează punctele A, B şi C şi rezultă ca maşina va trebuii să lucreze în treapta 1B a cutiei de viteze şi va putea atinge viteza maximă de 9 km/h (punctul

D) la o forţă de tracţiune de 48,000 kgf (punctul E).Deci o cursă plină va putea fi realizată în 4/9 = 0,44 h (aprox 26,67 min).La coborîre.Rezistenţa la rulare totală:

-10% + 5% = -5% Diagrama de frînare a utilajului este data in figura…:

Pentru greutatea de 97,069 kg se trasează punctul A, rezultă pentru panta de -5% punctele B şi C şi rezultă o coborîre sigură în treapta a 6-a a cutiei de viteze la viteza maximă a maşinii de 54 km/h. Rezultă astfel un timp de întoarcere la punctual de încărcare de 4/54 = 0,074 h (4,44 min)Concluzie: Durata unui ciclu de transport şi revenire este de 0,514 h (30,84 min). La acest ciclu, pentru calculul productivităţii orare trebuie adaugaţi şi timpii de încărcare /descărcare şi manevrele legate de virare şi aşezarea în zona de încărcare.Verificare, date catalog.

Excavatoare. Determinarea productivităţii la săparea şanţurilor

Atunci când utilizăm un excavator la săparea şanţurilor se poate utiliza formula redusă de calcul a lungimii şantului realizat într-o zi sau într-o oră.

Unde: Vh volumul săpat într-o oră,

VL volumul unui metru liniar de şanţ.

La calculul procesului de săpare a şanţurilor, o mare importanţa practică o are utilizarea nomogramelor ridicate special pentru aceste operatii. Acest mod de lucru este utilizat în particular la determinarea mărimii capacităţii cupei

excavatorului atunci cînd sunt cunoscute dimensiunile şanţului şi a lungimii ce trebuie săpată în unitatea de timp. In condiţiile practice, de multe ori devine mult mai usoară utilizarea nomogramelor fiind astfel evitate multe calcule.

Exemplul. Trebuie săpat un şanţ cu adîncimea de 3,1 m şi deschiderea la suprafaţă de 1.8m şi în fundul gropii de 1,2m. Pentru îndeplinirea condiţiilor contractuale volumul de săpătură trebuie să fie de 9 m/h. Materialul este pietriş nisipos cu factorul de umplere a cupei cuprins între 0,9 şi 1,0. Durata de utilizare a unitatii de timp este de 54 minute dintr-o ora iar saparea se considera jumatate din timpul de lucru in timp ce cealalta jumatate este destinata pozitionarii tevii in sant. Ciclul de lucru se considera de 23 secunde si include un unghi de rotire al fazei de transport de 90 grade.Mod de lucru.1. Pe scara A, se determina pozitia punctului PA ce corespunde adincimii santului de 3,1 m iar pe scara B, se determina pozitia punctului PB ce corespunde latimii medii a santului. (1,8+1,2)/2 = 1,5 m.2. Se traseaza o dreapta prin PA si PB si se prelungeste pina la intersectia cu scara C ce corespunde volumului unui metru liniar de sapat in cazul solului in stare naturala. Se noteaza punctul respective cu PC.3. Se determina pozitia punctului PD pe scara D ce corespunde factorului de incarcare a cupei, in cazul nostrum 0,9.4. Se conecteaza punctele PC cu PD si se prelungeste dreapta pina la intersectarea scarii E pentru a se determina volumul solului afinat rezultat in urma saparii unui metru de sant. Se traseaza punctul cu PE.

5. Pe scara G, se determină poziţia punctului PG ce corespunde productivităţii de 9 m/h.6. Se conectează PE cu PG şi se transferă productivitatea pe oră de pe scara F (punctul PF).7. Pe scara H se determină poziţia punctului PH pentru ciclul de lucru estimat la 23 secunde.8. Se estimează timpul de săpare (27 minute dintr-o oră) şi pe scara I se introduce PI.9. Se unesc punctele PH cu PI şi se prelungeşte pînă la intersecţia axe J ce corespunde numărului de cicluri dintr-o oră. Rezulta PJ.

10. Se unesc punctele PJ cu PK şi se prelungeşte dreapta pînă la intersecţia cu sacra L ce corespunde volumului necesar pe ciclu, repectiv punctul PL.

11. Pe scara M se introduce factorul estimat al umplerii cupei (100%), punctual PM.12. Se unesc punctele PL şi PM şi se prelungesc pînă la intersecţia cu scara N. Punctul de intersecţie PN reprezintă chiar capacitatea necesară a cupei.

Următoarele date se referă la determinarea lăţimii şantului în funcţie de diferite diametre ale ţevii.

Estimarea productivităţii săpării şanţurilor împreună cu montarea ţevilor.In majoritatea lucrărilor de construcţii excavatorul este utilizat nu numai la săparea şanţurilor destinate traseurilor de conducte ci şi la activităţile legate de poziţionarea conductelor în interiorul şanţurilor excavate. Astfel, o activitate de instalare a conductelor poate fi privită ca fiind compusă din timpul de săpare a şanţurilor + alţi timpi tehnologici.Putem privia activitatea de instalare a tevilor sub forma:Timpul total de instalare Tronsoane montate pe ora

60 min un tronson/ora 30 min 2 tronsoane/ora 15 min 4 tronsoane/ora 10 min 6 tronsoane/ora

Urmatorul exemplu se referă la modul în care productivitatea săpării şanţurilor poate fi determinată şi pentru o activitate în care excavatorul este utilizat şi la poziţionarea ţevilor în interiorul şanturilor. Aceste activităţi sunt considerate cunoscute.Se estimează că se pot săpa într-o oră 500 cy iar şanţul săpat are volumul unitar 3,2 cy/ft şi factorul de afînare al solului este de 25%. Se consideră faptul că sunt necesare 10 minute pentru a instala fiecare 20 ft din lungimea conductei. De asemenea se consideră că sunt utilizate 50 min dintr-o oră.Soluţie.Se determină volumul săpăturii afînate:

1,25 x (3,2 cy/ft) = 4,0 Acy Se determină viteza de săpare:

500 Acy/4.0 Acy = 135 ft/hSe calculează timpul de săpare pentru fiecare tronson de ţeavă

20 ft/teava / 125 ft/h = 0,16 ore/tronson = 9,6 minuteSe determină timpul de montare a unui tronson:

Timp săpare = 9,6 minAlţi timpi = 10 minTimp total pentru un tronson = 19,6 min/tronson

Numărul de tronsoane montate pe oră:60 min/19,6 = 3,06 tronsoane/oră

Se calculează numărul de tronsoane instalate pe zi:8 h x 3,06 = 24,48 tronsoane/zi

Se corectează numărul efectiv de tronsoane pe zi;0,83 x 24,48 = 20,3 tronsoane/zi

Se estimează lungimea de ţeava montată pe zi;20 ft/tronson x 20 tronsoane/zi = 400 ft/zi

Excavatoare

Excavatorul cu o cupă este o maşină cu acţiune periodică, care realizează săparea pământului cu ajutorul unei singure cupe. Clasificarea excavatoarelor cu o cupă se poate face după mai multe criterii: După sistemul de acţionare pot fi:

• cu acţionare hidraulică

• cu acţionare mecanică. Acţionarea mecanică (electromecanică) se utilizează în prezent la excavatoare de mare capacitate destinate lucrărilor în cariere sau la operaţii de decopertări în industria extractiva.

Acţionarea hidraulică este utilizată în prezent la întreaga gamă de excavatoare, atât pentru cele destinate lucrărilor de construcţii cît şi în cariere. După gradul lor de universalitate pot fi:

• excavatoare universale, ( V < 1 mc şi 20-30 echipamente de schimb) • cu destinaţie specială, ( un echipament special) • cu caplicabilitate semiuniversală. ( 2mc < V < 3mc si 2-3 echipamente de schimb)

După sistemul de de deplasare pot fi:

pe roţi cu pneuri,

pe şenile,

pe şine de cale ferată,

păşitoare,

plutitoare.

Dupa construcţia echipamentului de lucru (de săpare) :

lingură dreaptă,

lingură întoarsă,

Draglină,

Graifăr,

cupă cu braţ telescopic. Excavatoare cu o singura cupa si echipament unificat

Excavatorul cu lingură dreaptă este utilizat de regulă la săparea deasupra bazei de sprijin a maşinii

Excavator hidraulic cu echipament unificat, lingură dreaptă şi întoarsă.

a- cu ligură întoarsă pe roţi

b- cu lingură intoarsă pe şenile.

c- cu lingură dreaptă pe şenile.

1-braţ, 2- mâner, 3-cupă

4- cilindrul hidraulic principal

5- cilindrul nânerului

6-cilindrul de basculare a cupei

7- platforma superioară rotativă

8-cadrul inferior

9-roţi cu pneuri

10-şenile.

Excavator hidraulic cu lingură dreaptă pentru lucrări în carieră.

a- vederea de ansamblu

b- schiţa constructivă

1- braţ, 2- mâner, 3- cupă, 4- cilindrul braţului,

5- cilindrul mânerului, 6- cilindrul de basculare a cupei.

Săparea se execută prin bascularea mânerului 2 cu ajutorul cilindrulului 5 faţă de articulaţia de prindere de braţ a mânerului. După încărcarea cupei cu pământul săpat, întregul echipament de lucru este ridicat cu ajutorul cilindrilor 4 la

înălţimea necesară descărcării , în acelaşi timp are loc rotirea platformei superioare împreună cu echipamentul de lucru până în momentul în care acesta ajunge deasupra punctului de descarcare. In continuare se descarcă cupa prin

bascularea ei cu ajutorul cilindrului 6. Se readuce întregul echipament de lucru în poziţia initială şi ciclul se repetă. La aceste excavatoare echipamentul de bază este cel cu lingura întoarsă, echipamentul cu lingură dreaptă fiind utilizat

mai mult pentru lucrări de încărcare.

Excavatoarele hidraulice cu echipament de tip lingură dreaptă pentru lucrări în condiţii grele şi de carieră (fig. 2) au ca şi specific faptul că cilindrii 4 de acţionare a mânerului sint fixaţi spre extremitatea inferioară a braţului aproape

de articulaţia de prindere a acestuia la platformă, ceea ce determină solicitări mai reduse ale braţului în timpul săpării. Ciclul de lucru este similar cu cel al excavatoarelor cu lingură întoarsă. Descărcarea cupei se face prin bascularea

peretelui inferior al acestuia cu ajutorul a doi cilindri hidraulici fixati pe peretele ei posterior.

Excavatoare cu brat telescopic.

Spre deosebire de excavatoarele obisnuite cu o singura cupa, excavatoarele cu brat telescopic au

lungimea brafului variabila, posibilitatea de al roti in jurul axei lui longitudinale si de al inclina atit in sus, cit si in jos. Aceste excavatoare sint dotate cu un numar mare de echipamente de lucru destinate diferitelor lucrari. Bratul

excavatorului, de regula de secfiune triunghiulars, este prevazut cu un tronson de baza in care gliseaza un tronson de virf. Glisarea tronsonului de virf in interiorul celui de baza se face pe role, cu ajutorul unui cilindru hidraulic si a unui

palan.

Lungimea de telescopare variaza, de la un model la altul, intre 2,O si 5,0 m. Cupa de sapat sau incarcat, ca si dintele de scarificator sint montate articulat la extremitatea exterioara a tronsonului de virf, putind fi, basculate cu un cilindru

hidraulic. Tronsonul de baza al bratului se sprijina, prin intermediul unor role montate in plan perpendicular pe axa lui longitudinala, pe un suport asezat pe platforma rotativa a excavatorului. Aceasta spijinire permite rotirea brafului in

jurul axei sale longitudinale. Rotirea se poate face, fie cu un cilindru hidraulic, fie cu un motor hidraulic si o

transmisie cu rofi dintate. In primul caz se asigura o rotire a brafului la unghiuri de 45, altfel la 90.

Suportul bratului poate fi basculat in plan vertical cu ajutorul a doi cilindri hidraulici, ceea ce permite realizarea saparii la diferite niveluri - atit sub nivelul bazei de sprijin a masinii, cit si deasupra acestui nivel ca si descarcarea

materialelor sapate direct in vehiculele de transport. La unele dintre modele adincimea de sapare ajunge la 7,3 m, iar inaltimea de descarcare la 9,4 m. Rotirea platformei superioare a excavatorului se face fie cu unul sau doua motoare

hidraulice rotative, fie cu doi cilindri hidraulici orizontali. Platforma superioaria este montata pe cadrul inferior, care se sprijins, la rindul lui, pe rofi cu pneuri sau pe doua senile. In functie de echipamentul de lucru aceste excavatoare

pot fi utilizate la lucrari de sapare a santurilor sau gropilor la taluzari, la nivelari, la operatii de descarcare-incgrcare, etc.

In multe situatii este nevoie de ridicarea si manipularea unor conducte grele sau a altor sarcini in interiorul sau in apropierea santurilor sau chiar de descarcat materiale grele din camioane si in lipsa unor utilaje specializate sunt foloste

excavatoarele. In astfel de situatii necesitatile de utilizare pot conduce la alegerea unor excavatoare mai grele si cu o putere hidraulica mai mare decit pentru lucrarile de sapare si incarcare a pamintului sapat. Capacitatea de ridicare

depinde de greutatea masinii, pozitia centrului de greutate a acesteia, capacitatea hidraulica , pozitia sarcinii ce trebuie ridicata sau mentinuta, caracteristicile solului si panta pe care poate lucra aceasta. Pentru a putea utiliza

excavatorul la astfel de activitati trebuie avute in vedere stabilitatea la rasturnare si capacitatea hidraulica a masinii. Modificarile pozitiei bratului principal, a minerului cupei si a unghiului cupei conduc la modificari dramatica ale

capacitatii de ridicare a mecanismului de excavare. In conformitate cu recomandarile internationale, s-au definit urmatoarele conditii pe care trebuie sa le indeplineasca un excavator pentru a indeplinii si astfel de sarcini.

Forta de basculare – se defineste ca fiind incarcarea din cupa excavatorului care produce pierderea stabilitatii masinii atunci cind cupa excavatorului se gaseste intr-o pozitie specificata prin distantele impuse fata de axa de rotire a

masinii pe orizontala (A) si linia solului pe verticala (B). Pentru zona de lucru a mecanismului se defineste o harta a fortelor de basculare.

Forta de ridicare admisa – se defineste ca fiind sarcina pe care o poate ridca sau mentine echipamentul de buldozer in expoatare fara a periclita fiabilitatea acesteia. Diagrama acestor forte pentru pozitiile de lucru posibile se exprima cu

ajutorul distantelor pe vertical masurate fata de linia solului iar pe orizontala ca distanta de la axa de rotatie a masinii la centrul de greutate al cupei.

Forta de ridicare admisa trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii:

a) Sa fie mai mica decit 0,75 x Forta de basculare.

b) Sa nu depaseasca 0,87 din capacitatea hidraulica a masinii.

c) Sa nu pericliteze stabilitatea masinii pentru conditiile specifice de sol si panta.

Portanta excavatoarelor reprezinta sarcina admisa cu care poate fi incarcata cupa pentru anumite configuratii ale mecanismului de escavare.

Capacitatea cupei excavatoarelor.

In conformitate cu normele internaţional (SAE J-296 & PCSA Nr.3) volumul unei cupe de excavator se defineşte prin volumul cupei rase si prin volumul cupei pline.

Volumul cupei încărcate se compune din volumul cupei rase la care se adaugă întregul volum de pământ ce depăşeşte planul superior al cupei fără să se considere volumul de material aderat de dinţii de tăiere al cupei sau de cuţitele

acesteia. In cazul SAE si PCSA se consideră un ungi de inclinaţie al cupei de 1:1 în timp ce normele europene privesc echipamentele de construcţii consideră un unghi de repaos al cupei 2:1. (CECE).

Volumul cupei rase se defineşte ca fiind volumul geometric cuprins între pereţii cupei, fără a se adăuga materialul aflat peste nivelul superior al cupei.

Excavatoare. Fortele maxime de taiere.

Forta produsa de cilindrul cupei

Forta produsa de cilindrul manerului cupei.

Excavatoare. Alegerea tipului de cupa de excavator prin prisma fortei de taiere necesare.

Utilizarea excavatoarelor la operaţii de săpare in soluri foarte grele, în cariere şi la exploatarea mineralelor se datoreză forţelor deosebit de mari produse de mecanismul de excavare. Forţa maximă de săpare se obţine prin compunerea

forţelor produse de cilindrul cupei şi de cel al mânerului. Datorită specificului mecanismului, unghiul dintre acestea fiind foarte mic, prin compunere se obtine o forţă totală de săpare net superioară mecanismelor încarcătoarelor

frontale.

Excavatoare. Corectarea volumului cupei.

Volumul de material efectiv realizat în urma unui ciclu de săpare depinde de mărimea cupei, forma acesteia, forţa capabilă produsă de mânerul cupei, unele caracteristici ale solului printer care factorul de umplere specific solului în

care se lucrează.

Astfel se poate determina volumul corectat al cupei în funcţie de natura terenului în care are loc procesul de săpare.

Excavatoare: Ciclul de lucru.

Un ciclu de sapare se compune din urmatoarele subcicluri.

Incarcarea cupei

Transportul cupei pline in zona de golire

Golirea cupei

Transportul cupei goale pe pozitia de sapare

Durata ciclului de lucru depinde în primul rând de mărimea mecanismului de excavare şi de condiţiile de lucru. Astfel în cazul unei zone de lucru reduse dimensional, ciclurile sunt mult mai rapide în timp ce necesitatea

evitării unor obstacole sau a lucrului în zonele limită ale geometriei zonei de sapare sau în cazul nivelării şi a curăţirii şanţurilor adânci poate micşora ciclul de lucru.

Pe masura ce zona săpată se adânceşte, timpii de săpare şi transport cresc pentru fiecare ciclu de lucru.

Estimarea timpului ciclului de lucru se poate face utilizand o serie de coeficienti de corectie care tin cont de complexitatea operatiei effectuate.

Pentru cazul ciclului ideal de lucru se considera ca:

Nu trebuiesc evitate obstacole in timpul lucrului.

Conditiile de lucu sunt sunt medii

Un operator are abilitate medie

Un timp de transport al cupei ce corespunde unui unghi de 60 – 90 grade.

Pe baza acestor conditii pentru se determina diagrama timpilor de lucru, timpi care sunt specifici fiecarui tip de excavator si care vor fi mai mici pe masura ce abilitatea operatorului va fi mai mare sau vor scadea daca se

vor intalni conditii mai grele de lucru

Condiţii uşoare. Sol afânat, pietriş nisipos, curaţirea şanţurilor, etc. Adâncimea de săpare sub 45% din adâncimea maximă de săpare a maşinii. Unghiul de rotire al cursei de transport mai mic de 30 grade. Descărcarea

cupei direct într-o haldă de pământ de înălţime mică sau în autocamionul de transport. Nici un obstacol şi un operator bun.

Condiţii medii. Sol neafânat, argilă uscată compactată, mai puţin de 25% bolovani. Adâncimea de săpare până la 50% din adâncimea maximă de săpare a maşinii. Unghiul de rotire al cursei de transport până la 60

grade. Halda de înalţime incomodă şi obstacole puţine.

Condiţii peste medie. Sol puternic tasat cu până la 50% bolovani. Adâncimea de săpare până la 70% din adâncimea maximă de săpare a maşinii. Transportul la un unghi de 90 de grade. Autocamioanele de transport se

opresc în apropierea excavatorului.

Conditii grele. Sol puternic tasat cu aproximativ 75% bolovani, roci dislocate prin explozie. Adâncimea de săpare 90% din posibilităţile maşinii. Transportul cupei pentru un unghi de 120 grade. Curaţirea şanţurilor,

halda de descărcare de înalţime redusă. Lucrul într-o zonă cu ţevi îngropate.

Condiţii extreme. Sol puternic îngheţat, stînci nisipoase, şisturi argiloase,caliche,etc. Adâncimea de săpare peste 90% din adâncimea maximă capabilă. Transportul cupei pe o disţantă unghiulară peste 120 grade.

Descărcarea cupei în zone fixe şi evitarea persoanelor şi a altor obstacole.

Alegerea ideala a adancimii de săpare şi a distanţei de descărcare - In cazul unor soluri stabile sau consolidate, adâncimea de săpare a unei trepte va trebuii să fie aproximativ egală cu mărimea mânerului cupei. Dcă

solul este instabil atunci adâncimea de săpare va trebuii să fie mai mică. Cea mai bună poziţie a camionului de transport este sub articulaţia de prindere a mânerului cupei de braţul principal al mecanismului de excavare.

Optimizarea zonei de lucru si a unghiului de transport - Pentru mărirea productivităţii, zona de lucru va trebuii să fie limitată la 15 grade de fiecare parte a centrului maşinii sau egală cu distanţa dintre şenile.

Camioanele trebuie să se poziţioneze cât mai aproape de centrul excavatorului.

Ceam mai buna distanţă faţă de margine - Excavatorul trebuie aşezat astfel incât mânerul cupei să fie vertical atunci când cupa va fi plină. Dacă unghiul mânerului este prea mic, forţa de săpare se micşorează, dacă

unghiul mânerului este mai mare poate apărea subtăierea şi se pierde timp cu aducerea cupei în poziţia normală. Poziţia optimă se va găsi între cele două cazuri

Alegerea excavatoarelor cu utilizare universal

Obţinerea unei producţii optime necesită alegerea unui excavator cu un volum al cupei cât mai apropiat de cerinţele operaţiilor de excavare care trebuiesc executate. Procesul de alegere trebuie să se apropie cât mai mult de un optim

prin prisma costului operaţiilor ce trebuiesc executate. O alegere neadecvată a echipamentului poate conduce la alegerea unor echipamente prea mici în raport cu cantitatea de materiale ce trebuie dislocate sau alegerea unor utilaje prea

mari poate conduce la neutilizarea lor adecvată şi la apariţia perioadelor lungi de aşteptare între operaţiile tehnolgice necesare desfăşurării procesului tehnologic.

Pasul 1. Se stabileste tipul de material si factorul de umplere al cupei.

Se utilizeaza tabelul din Slaitul nr. Exemplu: Roca dislocata prin impuscare = 75…90%

Pasul 2. Estimarea timpului unui ciclu.

Conform diagramelor ciclurilor de lucru.

Slaitul nr. Exemplu: 365B in saparea rocilor dure/roci dislocate prin explozie =0,43..0,52 min

Pasul 3. Determinarea numărului de cicluri dintr-o oră.

Exemplu. Timpul unui ciclu: t = 0,48 min.

Nr. Cicluri = 60/0,48 = 125 cicluri/oră

Indemânarea operatorului = 0,9 (90%)

Limitări ale maşinii = 0,95 (95%)

Utilizarea timpului de lucru = 0,83 (50 minute lucru efectiv)

Nr. Corectat de Cicluri = 125 x 0,9 x 0,95 x 0,83 = 89 cicluri.

Pasul 4. Calculul volumului necesar al cupei.

Se împarte producţia pe oră la numărul de cicluri efective dintr-o oră şi se ajustează cu factorul densităţii materialului.

Exemplu.

Productivitatea orara impusa 500 tone/ora

Nr. efectiv de cicluri. 89

Necesarul de de masa per ciclu 500/89 =5,6 tone/ciclu

Densitatea materialului 1,6 tone/mc

Volumul teoretic al cupei 5,6/1,6 = 3,5 mc

Factorul de umplere 0,85 (85%)

Marimea nominal a cupei 3,5/0,85 = 4,1mc

Pasul 5. Se alege excavatorul prin prisma mărimii cupei.

Conform măsurătorilor sau a tabelelor producătorilor.

Exemplu:

Capacitatea necesară a cupei 4,1 mc

345B L Seria II ME maxim 3,5 mc

365B L Seria II ME maxim 5,3 mc

385B L Seria II ME maxim 5,6 mc

Se alege 365B L Seria II ME cu 4,0 mc.

Pasul 6. Se selectează mijlocul de transport.

Regulile generale de calcul impun pentru camioane de transport.

Cupe Excavator: 4…6

Cupe Excavator Direct: 3…5

Capacitatea cupei 4 mc

Volumul ptr.5 cupe 5 x 4 x 0,85 = 17 mc

Greutatea 17 x 1,6 = 27,2 tone

Ajustarea cu greutatea 27,2 + 2 = 29,2 tone

Basculante disponibile

735 19,2 mc/31,8 tone

769D 24,2mc/37,9 tone

Productivitatea maşinilor de construcţii.

Ca oricare altă maşină care execută transportul unor materiale, productivitatea excavatoarelor depinde de mărimea medie a cupei, numărul mediu de cicluri de timp şi de eficienţa utilizării timpului de lucru. Dacă se defineşte un

estimator al duratei ciclului de lucru şi al mărimii volumului cupei atunci producţia obţinută prin utilizarea unui excavator poate fi obţinută cu următoarea formulă:

PT - Productivitatea teoretică

VEf – Volumul efectiv al cupei

NCh – Nr. de cicluri orare

PN – Productivitatea corectată

TC – Timpul unui ciclu de lucru (minute)

VC – Volumul cupei pline

Kef – Coef. de corectie al cupei pline

KT – Coef. de corec. Al timpului efectiv lucrat

Tabelele de estimare a productivităţii definesc cantitatea de material teoretică în mc pe oră în cazul în care volumul cupei şi durata ciclului de timp pot fi estimate. Acest mod de lucru, bazat pe un timp mediu, ne dă poasibilitatea să

utilizăm coeficienţi de corecţie pentru lucrări şi operaţii specifice. Valorile tabelate sunt date pentru o durată de folosire a timpului de lucru de 100% (condiţie care nu se atinge niciodată). In calcul se adaugă un coeficient ce defineşte

randamentul de utilizare a timpului de lucru pe baza cunoaşterii condiţiilor specifice de lucru.

Zonele marcate din tabelele de estimare a producţiei defines mărimile maşinilor disponibile de la cea mai mică la cea mai mare. Limita superioară a fiecărei zone corespunde celor mai rapide cicluri pe care aceste utilaje le pot atinge.

Lăţimile fiecărei arii de lucru corespund mărimii volumului efectiv al cupelor disponibile pentru maşina respectivă. Celulele nehaşurate indică faptul că valorile productivităţii orare aferente acestor cellule pot fi atinse.

Atunci când productivitatea necesară se găseşte în zonele nehaşurate atunci se ţine cont de faptul că maşina lucrează în condiţii ideale (soluri usor de săpat, şanţuri puţin adânci, operator excellent, etc.)

Tabelele de estimare a productivităţii servesc şi pentru cazul în care se doreşte alegerea celei mai eficiente maşini care să execute o lucrare dată

Exemplu.

Se impune mutarea unui volum total de 15,300 Bmc (19.100 Lmc considerand un factor de afânare de 25%) format din nisip argilos umed aflat în stare tasată şi care trebuie săpat cu ajutorul unui excavator, transportul din zona de lucru

a excavatorului se face cu ajutorul autocamioanelor.

Adâncimea medie a excavaţiei este de 2,4 m iar unghiul ciclului de transport pentru aşezarea în camioane este de 60-90 grade. Lucrarea trebuie să fie terminată în 10 zile lucrătoare iar durata de lucru planificată este de 10 ore/zi şi

coeficientul de corecţie al timpului de lucru va fi 0,83 (50 minute lucrate dintr-o oră). Sunt disponibile două tipuri de excavatoare, unul având volumul cupei de 1,0 mc iar cel de-al doilea de 1,9 mc. Poate fi realizată lucrarea cu

ajutorul excavatorului cu volum mai mic al cupei sau trebuie utilizat si cel având volumul mai mare de lucru

Soluţie.

Excavatorul trebuie să realizeze 1900 mc/zi ceea ce conduce la 190 mc/60 min. Se corectează cu factorul utilizării duratei de lucru, 83% si rezultă 230 mc/60 min.

Din tabel rezultă ca tractorul ales, (320) cu volumul cupei de 1,0 mc va trebuii să realizeze un timp mediu de 17,1 sec. pentru cele 190 mc/h. Pentru a obtine cele 230 mc/h va trebuii ca durata unui ciclu sa fie de 15.0 sec.

In cazul tractorului cu volumul de 1,9 mc este necesar un ciclu de timp de 30 sec.

Se verifică posibilitatea realizării ciclurilor de lucru necesare prin utilizarea tabelelor specifice fiecărei maşini. In conformitate cu datele din tabele rezultă că pentru maşina cu volumul cupei de 1 mc cele 10 zile necesare sunt suficiente

şi maşina va lucra la capacitate maximă în timp ce excavatorul cu volumul cupei de 1,9 mc poate îndeplini cu mare uşurinta cerinţele de lucru.