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:
-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)
-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,
-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:
a) 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.
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.
Spycharka odspaja i przemieszcza grunt w trojaki sposób (rys. 1):
– w gruntach niespoistych (kat I i II, np. przy zdejmowaniu humusu) lemiesz zagłębia się
na 10 ÷ 15 cm i utrzymuje go na tej głębokości na całej długości zbierania (rys. 1a),
– grunty średnio spoiste (kat. III) zbiera się klinowo, zagłębiając stopniowo lemiesz (rys. 1b),
– grunty bardzo spoiste (kat. IV) zbiera się schodkowo (rys. 1c).
Praca spycharki jest cykliczna i składa się z kolejno powtarzających się etapów:
– skrawania warstwy gruntu,
– przemieszczania gruntu,
– wyładowywania,
– powrotu spycharki do pozycji wyjściowej.
Skrawanie, przemieszczanie i wyładowywanie gruntu odbywa się przy ruchu spycharki do przodu, natomiast powrót do pozycji wyjściowej – przy ruchu do tyłu z maksymalną prędkością biegu wstecznego. W pierwszej fazie pracy lemiesz jest opuszczony i jego krawędź tnąca pod wpływem ciężaru własnego wcina się w ziemię i przy ruchu spycharki do przodu ścina warstwę gruntu odpowiedniej grubości. Grubość odcinanej warstwy zależy od mocy silnika oraz kategorii gruntu i wynosi 10 ÷ 30 cm. Po napełnieniu lemiesza gruntem nóż należy podnieść tak, aby znajdował się na poziomie terenu. Przy ruchu spycharki następuje przemieszczanie gruntu. Część gruntu zsuwa się na boki i jest gubiona. Z tego względu odległość przemieszczania ogranicza się do 60 m. Straty gruntu mogą być znacznie mniejsze, jeżeli spycharka porusza się stale po tym samym torze. Spycharka może
przemieszczać grunt na odległość do 100 m, jeżeli zastosowane zostaną boczne osłony
lemiesza (skrzydełka) lub maszyna poruszać się będzie w korycie z uformowanymi wałkami
gruntu z obu stron lemiesza.
W miejscu przeznaczonym do wyładowania urobku podnosi się lemiesz i ziemia
przesuwając się pod nim tworzy nasyp. Po wyładowaniu spycharka wraca do pozycji
wyjściowej i cykl pracy się powtarza
Rys.1 Sposoby skrawania gruntu spycharką: a) w gruntach niespoistych, b) w gruntach średnio spoistych, c) w gruntach bardzo spoistych
Za pomocą spycharek wykonuje się wszystkie roboty związane z odspajaniem,
przemieszczaniem, układaniem i profilowaniem gruntu. Pożądana jest jednak współpraca
równiarki, która nadaje prawidłowy profil skarpom ukopów przydrożnych i skarpom nasypu
drogowego.
Średnia wydajność pracy spycharki o mocy 100 kW przemieszczającej grunt na odległość
40 m wynosi 400 m3/8h. Wydajność tę można zwiększyć stosując:
– jazdę roboczą z góry w dół, zgodnie z pochyłością terenu,
– przesuwanie gruntu parą spycharek stykających się lemieszami.
ZGARNIARKI
Są to maszyny, które odspajają grunt kategorii I ÷ IV, przewożą go na odległość od 100 m do kilku kilometrów i rozściełają warstwę żądanej grubości lub odkładają na zwały. Posuwają się tylko do przodu.
Podstawowym elementem roboczym zgarniarki jest skrzynia zaopatrzona w krawędź tnącą i zamontowana na podwoziu. Skrzynia jest ruchoma, może być podnoszona lub opuszczana. W czasie jazdy zgarniarki z opuszczoną skrzynią, krawędź tnąca odspaja grunt i skrzynia napełnia się urobkiem. Po napełnieniu skrzynia zostaje podniesiona, zgarniarka zaś przejeżdża na miejsce wyładunku, gdzie urobek zostaje usunięty.
Ze względu na pojemność skrzyni przyjęto umowny podział zgarniarek na:
– małe – o pojemności do 5 m3,
– średnie – o pojemności od 5 do 15 m3,
– duże – o pojemności ponad 15 m3
Podział zgarniarek ze względu na sposób połączenia ciągnika ze skrzynią:
– przyczepne pracujące z ciągnikiem gąsienicowym lub kołowym,
– samojezdne gąsienicowe lub kołowe .
W zależności od sposobu wyładowania urobku rozróżnia się zgarniarki:
– ze skrzynią przechylaną do przodu,
– ze skrzynią przechylaną do tyłu,
– o przymusowym wyładunku, z przesuwaną tylną ścianą skrzyni.
Zgarniarki mogą być sterowane:
– mechanicznie,
– hydraulicznie,
– elektryczno – hydraulicznie.
Cykl pracy zgarniarki składa się z czterech etapów (poniższy opis dotyczy najbardziej
skomplikowanej zgarniarki z ruchomą tylną ścianą skrzyni):
– skrawania gruntu z jednoczesnym napełnianiem skrzyni – przednia ściana skrzyni jest uniesiona, dno skośnie opuszczone – nóż wcina się w grunt na głębokość regulowaną kątem pochylenia skrzyni; sposób skrawania zależy od kategorii gruntu; po załadowaniu skrzyni dno wraca do położenia normalnego, a przednia ściana opuszcza się i zamyka skrzynię,
– transportu urobku,
– wyładowania urobku – przednia ściana unosi się, dno się pochyla (w mniejszym zakresie niż podczas napełniania), a tylna ściana wypycha grunt, który układa się warstwą zależną od wysokości, na jaką została uniesiona przednia ściana,
– jazdy powrotnej.
Napełnianie skrzyni trwa 1 ÷ 1,5 min, a wyładunek 0,5 min. Najdogodniejsza odległość przewozu gruntu ogumioną zgarniarką samojezdną wynosi ok. 1 km, a maksymalna – do 5 km.
Wydajność zgarniarki samojezdnej o pojemności skrzyni 5 m3 skrawającej grunty kategorii I ÷ IV i przewożącej urobek na odległość 1 km wynosi 250 m3/8h.
Zgarniarki są często stosowane do podłużnego przemieszczania gruntu z wykopów na nasypy oraz do plantowania terenów falistych.
RÓWNIARKI
Równiarka jest maszyną podobną w działaniu do spycharki uniwersalnej, z tą różnicą, że zarówno grubość skrawania gruntu, jak i odległość przemieszczania go są niewielkie. Dzieje się tak ze względu na małą wysokość lemiesza. Równiarki mogą być:
– samojezdne – z własnym układem napędowym,
– przyczepne – doczepiane do ciągników kołowych lub rzadko stosowanych obecnie
gąsienicowych.
Rys. Budowa równiarki: 1 – silnik wysokoprężny, 2 – kabina maszynisty, 3 – koło kierownicy, 4 – wał kardana,
5 – siłowniki hydrauliczne, 6 – rama, 7 – zrywak, 8 – przedni most, 9 – rama pociągowa, 10 – lemiesz,
11 – środkowy most, 12 – wahliwe podwieszenie, 13 – tylni most
W równiarce przygotowanej do pracy, krawędzie górna i tnąca lemiesza tworzą płaszczyznę pionową.
Pochylenie lemiesza w przód utrudnia proces skrawania, lecz umożliwia szybkie wyrównanie niezbyt pofałdowanej powierzchni. Pochylenie lemiesza do tyłu polepsza warunki skrawania (dlatego stosuje się do gruntów twardych), ale jednocześnie powoduje przesypywanie się urobku przez górną krawędź lemiesza. Obracając lemiesz dookoła osi pionowej można go ustawić pod kątem α wynoszącym od 30° do 90°. Wartość kąta α ma zasadniczy wpływ na rozkład sił powstających w czasie odspajania gruntu.
Ze względu na cechy konstrukcyjne ramy podwozia i układu skrętu, równiarki samojezdne dzieli się na :
– nieprzegubowe – z jednoczęściową ramą podwozia, ze skrętnymi kołami przednimi i tylnymi lub ze skrętnymi kołami przednimi i obrotowym wokół osi pionowej zestawem kół tylnych,
– przegubowe – z dwuczęściową ramą podwozia, połączoną przegubem z przednimi kołami skrętnymi lub z trzyczęściowym podwoziem.
Ze względu na długość lemiesza równiarki dzieli się na:
– lekkie – lemiesze długości 1,8 ÷ 2,5 m,
– średnie – lemiesze długości 2,5 ÷ 3 m,
– ciężkie – lemiesze długości 3 ÷ 4,5 m.
Osprzęt równiarki składa się z następujących elementów roboczych:
– lemiesza spycharki, do którego można domontować przedłużacze lub noże skarpiarskie,
– czerpaka ładowarki,
– pługa śnieżnego,
– zrywaka, którego zadaniem jest spulchnianie gruntu przed lemieszem.
Długość jednorazowego przejścia równiarki nie powinna być mniejsza niż 300 m ani nie większa niż 1000 m. Wydajność równiarek zależy przede wszystkim od umiejętności maszynisty. Większą wydajność uzyskuje się przy pracy zespołowej dwóch lub trzech równiarek lub w kombinacji z innymi maszynami.
Równiarki mogą poruszać się z prędkością do 50 km/h, dlatego mogą być bez trudności
przerzucane z jednej budowy na drugą.
ZRYWARKI
Służą do spulchniania twardych gruntów do stanu nadającego się do dalszych robót ziemnych. Zrywarka jest rzadko urządzeniem autonomicznym, najczęściej jest dołączana do spycharki, jako dodatkowe narzędzie, tzw. zrywak. Praca zrywarką polega na ciągnięciu za ciągnikiem (np.: spycharką) zrywaka wbitego w urabiane podłoże. Na budowach zrywarki wykorzystywane są zwykle do karczowania podłoża z zalegających pni.
Rys. Budowa spycharko-zrywarki. 1 – lemiesz, 2 – siłowniki hydrauliczne, 3 – sworzeń, 4 – wsporniki, 5 – rama, 6 – zrywarka, 7 – siłownik hydrauliczny, 8 – dźwignia rozdzielaczy
