CAP1.NOȚIUNI GENERALE PRIVIND TEORIA SĂPĂRII PĂMÂNTULUI [303503]

CUPRINS

Introducere

CAP1.NOȚIUNI GENERALE "PRIVIND TEORIA SĂPĂRII PĂMÂNTULUI"

I.1 Proprietățile pământului

I.1.1 Proprietățile fizice

I.1.2 Proprietățile mecanice

I.1.3 Proprietățile tehnologice

I.2 Noțiuni privind calculul volumelor lucrărilor și sistemelor de mașini

I.2.1 Profilul lucrărilor

I.2.2 Sistema posibilă și structura optimă de mașini

CAP.2 Noțiuni generale privind mașinile de săpat și transportat

II.1 Aspecte generale privind mașinile utilizate la lucrările de săpare

II.1.1. Buldozere

II.1.2. Scarificatoare

II.1.3. Excavatoare

II.1.4. Autogredere

II.2. Aspecte generale privind mașinile de trasportat

II.2.1 Principii de transport

II.2.2 Tipuri de autobasculante produse în România

CAP.III OPTIMIZAREA ACTIVITĂȚII DE TRANSPORT RUTIER A PĂMÂNTULUI SĂPAT PENTRU O LUCRARE PORTUARĂ

III.1. Date de proiectare

III.2. Calculul parametrilor necesari optimizării

III.3. Concluzii privind activitatea de optimizare a lucrărilor portuare

CAP.iv Calculul dinamicla autobasculantă PENTRU O LUCRARE PORTUARĂ

IV.1. Calculul dinamic privind alegerea pneurilor

IV.2. [anonimizat], cu ajutorul unui mijloc de trasnsport, a ajuns la locul de producere la cel de utilizare.

Satisfacerea necesităților economiei unei țări constituie sarcina cea mai importantă a industriei constructoare de mașini.

Transporturile contribuie hotărâtor în atragerea în circuit economic a unei teorii, a [anonimizat].

[anonimizat], [anonimizat], [anonimizat]-[anonimizat], cât și al condițiilor de organizare.

Creșterea gradului de tehnicitate în porturi și tendința de îmbunătățire continuă a [anonimizat] a acestora ([anonimizat].).

[anonimizat] a [anonimizat], până la consumator. Acest lucru este posibil prin aplicarea principiilor transportului multimodal.

Tehnologia construcțiilor reprezintă prin sine un complex de procese realizate in succesiune în timp si spațiu.

[anonimizat]. [anonimizat], [anonimizat], [anonimizat] a dezvoltării activităților portuare.

Studiul domeniului sistemului de transport a devenit necesar odată cu evoluția progresivă a autovehiculelor. [anonimizat], s-a dovedit că poate ușura munca omului devenind parte integrantă din activitatea vastă pe care o întreprinde în timpul vieții.

În clădirea administrației s-ar putea desfășura următoarele activități: de conducere a portului, de dispecerat central, de pilotaj, de căpitănie, de servicii operative ș.a.

În cazul porturilor mari, în funcție de ponderea fiecărei activități, se pot construi clădiri independente. La amplasarea clădirilor de administrație, se va ține seama de faptul că acestea nu trebuie să incomodeze organizarea fluxurilor tehnologice care se desfășoară pe platforma portuară, locul de dispunere fiind retras față de frontul de acostare.

Selectarea unei anumite variante de procedeu tehnologic, precum și selectarea sistemei de mașini care participă la realizarea acestuia se fac pe baza unor analize temeinice, după criterii tehnice, tehnologice și economice.

De asemenea, executarea unor investiții în domeniul lucrărilor de construcții pe platformele portuare a ridicat (și continuă să ridice) probleme deosebit de complexe privind ingineria și managementul resurselor tehnologice în condiții de eficiență impuse de economia de piață.

Soluționarea favorabilă a acestor probleme necesită analize economice de evoluție a costurilor, a echipamentelor tehnologice și a mijloacelor de transport, care reprezintă obiectul de studiu al lucrării de față.

În porturi, predarea mărfurilor de la nave la celalate mijloace de transport sau invers, se face după varianta directă, fie după varianta mai complexă cu depozit intermediar. Pentru anumite operațiuni sunt necesare depozitări intermediare pentru care se construiesc depozite. Depozitele pot fi:

magazii cu unul sau mai multe nivele, pentru mărfuri generale;

depozite acoperite pentru mărfuri vrac;

acoperișuri temporare pentru realizarea unor magazii provizorii etc.

La amplasarea clădirilor de administrație, se va ține seama de faptul că acestea nu trebuie să incomodeze organizarea fluxurilor tehnologice care se desfășoară pe platforma portuară, locul de dispunere fiind retras față de frontul de acostare.

I.1 Proprietățile pământului

Săparea pământului este procesul care constă în desprinderea unor părți ale acestuia din masivul de bază cu ajutorul unui organ de săpare, cum ar fi: lamă, cupă, dinte, dispozitiv tip lopată, dispozitiv cu jet de apă, sorb etc.

Scoarța terestră este compusă dintr-o varietate de roci. Rocile se pot defini ca ascocieri de materiale solide legate între ele prin forțe de coeziune, fie direct, fie prin intermediul unui liant.

În funcție de absența sau prezența unor forțe de legătură între particulele solide, pământurile se împart în două categorii : neocoezive si coezive.

Pământuri coezive-forțele de legătură ce există între particule sunt mai puternice cu cât particulele sunt mai fine:

pământuri argiloase;

pământuri prăfoase ;

mâluri;

nămoluri.

Pământuri neocoezive-particulele acestor pământuri reazemă liber unele pe altele, singurele forțe care apar fiind cele de frecare între particule:

bolovănișuri

pietrișuri

nisipuri

aroncamente (materiale mari obținute pe cale artificială)

roci stâncoase

După natura lor, proprietățile coezive, masa volumică și modul de comportare la săparea mecanizată, pământurile se clasifică în patru categorii:

– categ. I – pământ ușor;

– categ. a II-a – pământ mijlociu;

– categ. a III-a – pământ tare;

– categ. a IV-a – pământ foarte tare.

De la categoria I la categoria a IV-a cresc rezistența la săpare, masa volumică în stare naturală și coeziunea particulelor.

Acest proces este influențat de proprietățile fizico-mecanice ale pământului, de caracteristicile tehnologice ale lucrărilor de pământ, de parametrii geometrici și constructivi ai organului care execută săpare

Caracteristica pământurilor de a fi sau nu coezive este foarte importantă din punct de vedere tehnologic deoarece in funcție de ea, se stabilește soluția de executare a săpăturilor cu sau fară sprijiniri.

I.1.1 Proprietățile fizice ale pământului

Pământul este un amestec de particule solide de diferite mărimi, înglobând între ele spații umplute parțial cu apă și / sau cu gaz. Astfel, se definesc trei faze componente ale pământului:

Faza solidă a pământului (scheletul mineral), este alcătuită din particule de diferite dimensiuni și forme (blocuri, bolovănișuri, pietrișuri, nisipuri, argile, etc.)

Faza lichidă a pământului (apa din pori și sărurile dizolvate în ea); este formată din apa aflată în acesta sub acțiunea forțelor de gravitație și a (apa din pori și sărurile dizolvate în ea);

Faza gazoasă (aerul sau alte gaze din pori); este formată din aer sau alte gaze ce se află în porii terenului.

Din această cauză, pământul este denumit complex solid – lichid – gazos.

Comportarea pământurilor la acțiunea solicitărilor exterioare diferă funcție de raporturile cantitative dintre cele trei faze, precum și de fenomenele de interacțiune ce se manifestă între ele.

Afânarea constă în dislocarea pământului de la suprafața terenului, pe adâncimea de 10-100cm și întoarcerea sau răscolirea lui. În alegerea soluției

oprime de afânare trebuie să se țină seama de: categoria de teren, volumul lucrării și metoda de săpare aleasă.

După săpare pământul se afânează, adică are loc o creștere a volumului său, astfel încât greutatea pământului în stare afânată va fi mai mică decât greutatea

sa în starea (naturală) în care se găsea înainte de săpare. Această afânare poate fi:

inițială – imediat după săpare;

remanentă – după scurgerea unei perioade mari de timp de la săpare.

Mărimea afânării se exprimă cu ajutorul coeficientului (indicelui, gradului) de afânare, Ka:

(I.1)

unde:

Vpa – volumul pământului în stare afânată;

Vpn – volumul pământului în stare naturală.

Valoarea inversă a coeficientului de afânare se numește coeficient de încărcare, Ki, care arată ce volum de pământ în stare naturală se poate încărca într-o anumită capacitate geometrică de cupă de excavator, ladă de screper, benă de autobasculantă etc.:

(I.2)

unde:

Ka- marimea afânării.

Densitatea pământului () este o caracteristică a acestuia definită ca fiind raportul:

[g/cm3; kg/m3; t/m3] (I.3)

unde:

mpn – masa pământului în stare naturală [g, kg, t];

Vpn – volumul ocupat de acesta [cm3, m3].

Greutatea volumică in stare uscată efectiv realizată se determină prin cântărire, prin măsurători pe câte trei probe prelevate de la suprafata, din mijlocul și din baza stratului respectiv. Pe teren se obișnuieste să se determine greutatea volumică pământului (γ) la umiditate naturală după care se calculează greutatea volumică în stare uscată

Greutatea volumică (γ) a pământului la umiditate naturală reprezintă greutatea unității de volum, numită și greutatea specifică aparentă:

[KN/m3; daN/m3] (I.4)

unde:

Gpn – greutatea pământului umed, în stare naturală [KN, daN ];

Vpn – volumul aparent, inclusiv golurile [m3].

Greutatea volumică in stare uscată

[KN/m]3 (I.5)

Pentru alegerea celui mai bun pământ pentru realizarea umplutuii se folosesc două metode de determinare a caracteristicilor de compactare a pământurilor si anume:

Metoda Proctor normal;

Metoda Proctor modificat.

Din punct de vedere al compactarii se deosebesc trei grupe de pământuri, principalele metode folosite la compactarea pământului sunt:

Compactare prin rulare;

Compactare prin batere;

Compactare prin vibare;

Metode combinate.

Porozitatea absolută a pământului (n) reprezintă raportul:

(I.6)

unde:

Vpor – volumul porilor (porii sunt ocupați de apă și de aer);

Vpn – volumul aparent total (inclusiv golurile).

Gradul de îndesare caracterizează starea de îndesare a unui pământ și posibilitatea acestuia de a mai putea fi îndesat prin aplicarea unor încărcări (are loc redistribuirea particulelor componente în detrimentul volumului golurilor).

Această proprietate fizică a pământului depinde de porozitatea sa (volumul golurilor din strat).

(I.7)

Unde:

E-indiicile porilor în stare naturala;

Emax- indiicile porilor în stare de afânare maximă;

Emin- indiicile porilor în stare de îndesare maximă.

Umiditatea unui pământ (Wp) reprezintă raportul:

sau (I.8)

unde:

MWg (GWg) – masa (greutatea) apei din golurile pământului;

MS (GS) – masa (greutatea) materialului solid.

Plasticitatea este o proprietate fizică a pământurilor coezive aflate între anumite limite de umiditate. Ea reprezintă capacitatea pământurilor de a se deforma sub acțiunea forțelor exterioare, fără variația volumului și fără apariția unor discontinuități în masa lor. Plasticitatea unui pământ se apreciază pe baza indiciilor de plasticitate Ip, de consistență Ic si de lichiditate Il.

Indiciile de plasticitate reprezintă intervalul de umiditate în care pământurile pot fi modelate și se definește ca diferența între limita superioară de plasticitate de curgere Wl si limita de plasticitate Wp

Ip=Wl-Wp (%) (I.9)

Dupa valoare lui Ip pământurile pot fi

Neplastice (Ip=0)-nisip, nisip prăfos;

Cu plasticitate redusa (Ip ≤ 10)-nisip si praf argilos;

Cu plasticitate mijlocie (Ip=11-20)- argilă nisipoasă și prăfoasă;

Cu plasticitate mare (Ip≥35) argilă grasă.

Indicile de consistență exprimă cantitativ starea de consistență a pământului între cele două stări extreme posibile: starea solidă și starea curgătoare:

Ic= (I.10)

Coeficientul de permeabilitate (K) depinde de natura pământului și reprezintă volumul de lichid care se infiltrează în unitatea de timp, în regim saturat și în condițiile unei scurgeri laminare într-o secțiune transversală unitară, sub un gradient unitar și în condiții de temperatură standard (200 C):

(I.11)

unde Vapă [m3] este volumul de apă ce se scurge prin secțiunea S [m2] în intervalul de timp t [s], având un gradient hidraulic i; dh [m] este diferența de nivel între două puncte ale liniei de curent (se consideră curgere laminară); dl [m] este lungimea liniei de curent între cele două puncte; v [m/s] este viteza de infiltrare.

Granulozitatea indică distribuția cantitativă, pe intervale de dimensiuni, a particulelor solide ce alcătuiesc pământul. Calitățile pământurilor depind, în mare măsură, de dimensiunile și formele particulelor, de aceea granulozitatea constituie unul dintre criteriile de clasificare a pământurilor.

I.1.2 Proprietățile mecanice ale pământului

Compresibilitatea – proprietatea pământului de a se deforma, de a-și reduce volumul (prin reducerea volumului porilor) sub acțiunea forțelor exterioare de compresiune.

Rezistența la forfecare. Sub acțiunea solicitărilor exterioare exercitate de organul de săpare, într-o primă fază se produce deformarea pământului prin micșorarea volumului porilor. În continuare, prin învingerea rezistenței la forfecare, se produce ruperea (tăierea) pământului.Rezistența la forfecare este principală proprietate care guvernează stabilitatea și rezistența masivelor de pământ.

Spre deosebire de alte materiale, în cazul pământurilor, încercările comportă două faze, urmare a faptului că probele de pământ sunt prelevate de pe teren și apoi transportate în laborator, timp în care proprietățile probei sunt alterate. În prima fază a testării, se încearcă reconstituirea stării de tensiuni în care se află

proba înainte de prelevare. În cea de-a doua fază, se continuă încărcarea probei până la rupere, prin crearea unei stări de tensiuni similară unei situații reale întâlnite în situ. În general, aparatura de laborator poate fi clasificată, în funcție de destinație, în una dintre următoarele ca­tegorii: de uz curent sau aparatură special concepută.

Proprietățile tehnologice

La elaborarea proiectelor tehnologice de mecanizare trebuie analizate o serie de caracteristici determinate de ansamblul amplasament – utilaj – pământ, numite caracteristici tehnologice.

Traficabilitatea terenului (T) – capacitatea unui teren de a suporta încărcarea dată de vehicule, pe pneuri sau pe șenile, în timpul unui anumit număr de curse.

Traficabilitatea se exprimă funcție de natura pământului (Np), umiditatea acestuia (Wp) și de presiunea admisibilă pe teren (pa):

T = f(Np, Wp, pa) (I.12)

Traficabilitate redusă au terenurile moi, mlăștinoase care presupun presiuni admisibile reduse, rezistențe sporite la deplasare, pericol de împotmolire, suprasolicitarea utilajelor și a mijloacelor de transport (acestora li se acordă sporuri la norma de timp de 10 – 15 % față de norma stabilită la pământuri cu umiditate normală).Încărcabilitatea pământului (I) este o măsură comparativă care exprimă, pentru fiecare tip de pământ, proprietatea acestuia de a fi încărcat și descărcat în mod repetat în/din cupa utilajului sau bena unui mijloc de transport.

I = f(Np, Wp) (I.13)

Traficabilitate redusă au și terenurile accidentate.

Amplasarea zăcământului față de nivelul apei. Este o caracteristică ce repartizează tehnologiile și utilajele de lucru în două mari categorii:

tehnologii cu utilaje de uscat – utilajele se deplasează pe teren uscat, dar pot efectua săpături deasupra nivelului apei freatice sau sub nivelul acesteia;

tehnologii cu utilaje plutitoare – utilajele plutitoare execută lucrări numai sub nivelul apei.

Volumul de pământ după releu. Calculul necesarului de utilaje și mijloace de transport se efectuează pe baza volumului de pământ vehiculat (deplasat) corespunzător tehnologiei de execuție aplicate.

Vehicularea pământului după săpare presupune operații ca: depozitare, deplasare intermediară, împingere pentru umplutură etc.

Dimensiunile frontului de lucru. Această caracteristică împarte utilajele de construcții în două grupe principale:

utilaje cu deplasare în timpul lucrului (buldozere, screpere, excavatoare cu săpare continuă, etc.);

utilaje cu poziționare în timpul lucrului (excavatoare cu o cupă, macarale în cele mai multe situații etc.).

Caracteristica de scurgere a terenului – capacitatea acestuia de a permite îndepărtarea, prin scurgere liberă, a apelor provenite din ploi, din topirea zăpezii sau din infiltrații ale pânzei freatice.

Această caracteristică este importantă pentru traficabilitate.

I.2 Noțiuni privind calculul volumelor lucrărilor și sistemelor de mașini

Din ansamblul lucrărilor de pământ, categoriile săpăturilor și umpluturilor sunt considerate lucrări principale sau lucrări propriu-zise de pământ.

Profilele lucrărilor de pământ se stabilesc în funcție de nivelul cotei de lucru:

Profil în debleu (fig. I. 2, a) – specific săpăturilor; Este o săpătură executată sub cota naturală a terenului pentru construirea unui canal sau a platformei unei căi de comunicație (drum, cale ferată)[1]. Pereții săpăturii sunt astfel înclinați încât să asigure stabilitatea masei de pământ, în funcție de caractristicile acestuia. Debleele necesită construirea de șanțuri pentru evacuarea apelor provenite din precipitații sau din alte surse

Profil în rambleu (fig. I. 2, b) – specific umpluturilor; l este o lucrare de terasamente de formă prismatică, executată deasupra terenului pentru construirea unui dig, baraj, căi de comunicație sau canal. Pentru trecerea peste diguri, canale etc. se utilizează rampe de acces, construite în rambleu

Profil mixt (fig. I. 2, c) – specific lucrărilor de sistematizări pe verticală prin compensări de pământ, adică săpătură – umplutură.

Fig. I. 2 Profilele lucrărilor de pământ: a) profil în debleu; b) profil în rambleu; c) profil mixt. CL-cotă de lucru; U-adâncime; H-înălțime; l-lățimea superioară a debleului; f-lățimea la fund a debleului; a-ampriza rambleului; c-lățimea coronamentului rambleului; s-unghiul taluzului la săpătură; u- unghiul taluzului la umplutură; S (D)-săpătură (debleu); U (R)-umplutură (rambleu)

I.2.1 Profilul lucrărilor

Se propune analiza costurilor transportului rutier al pământului rezultat din săparea gropii de fundație a unui spațiu administrativ în Portul Constanța (fig. 2).

De asemenea, se consideră că spațiul administrativ portuar va fi construit în punctul P1, situat în apropierea operatorului Chimpex, iar pământul rezultat din săpătură se va transporta la depozitul amplasat în punctul P2, conform figurii 3.

Conform figurii 3, distanța de transport, D, este de 4,93 km. Această distanță se va aproxima 5 km, deci D = 5 km.

Se consideră că se lucrează într-un singur schimb de 10 h pe zi, deci Ol = 10 h/zi.

=

Fig.2 Imobil administrativ propus pentru

construire în Portul Constanța

http://www.portofconstantza.com

Fig.3 Localizarea imobilui administrativ propus pentru construire

în Portul Constanța (P1) și a depozitului de pământ (P2)

https://street360.net/

Proprietățile fizico-mecanice ale terenului în care se execută săparea sunt:

– masa volumică, = 1,8 t/m3;

– coeficientul de umplere a cupei, Ku = 0,83;

– coeficientul de afânare a pământului, Ka = 1,2.

Pentru săparea și transportul pământului rezultat din săpătură, sistema posibilă de mașini cuprinde două tipuri de excavatoare pe șenile cu cupă inversă, S 3602 și S 1811 și o autobasculantă model ROMAN 12215 DFK (fig. 4), toate fabricate în România,

Indicativul autobasculantei are următoarea semnificație: prima grupă de două cifre indică importanța maximă a autoșasiului, care este de 12 t; a doua grupă de trei cifre indică puterea motorului – 215 CP, litera D arată că autovehiculul are trei axe, litera F indică tipul cabinei – cabină avansată, iar litera K – șasiu dotat cu benă basculantă.

Tabelul 1 Valorile coeficientului categoriei de drum, Di, pentru fiecare categorie de drum

În tabelul 1 sunt prezentate categoriile de drum, astfel:

M = drumuri asfaltate în stare bună (beton asfaltic, macadam asfaltic, beton de ciment etc.);

K = drumuri pavate cu calupuri, macadamizate și pietruite în stare bună;

T = drumuri asfaltate, pavate, macadamizate și pietruite în stare mediocră care impune schimbări de viteze pe circa 20 % din parcurs;

L = drumuri pietruite cu piatră spartă, pietriș, pavate cu piatră și bolovani de râu, în stare mediocră, drumuri de categoriile K și T cu declivități ce impun schimbări de viteză pe circa 40 % din parcurs;

E = drumuri a căror stare impune schimbări de viteză pe circa 70 % din parcurs (drumuri de

pământ și terasamente în stare mediocră, drumuri pavate cu bolovani de râu sau piatră, în stare rea);

H = toate celelalte drumuri a căror stare sau declivitate nu permit o circulație cu viteze mai mari decât 15 km/h pe toată lungimea lor.

În practică, funcție de capacitatea de încărcare și de distanța de transport, un autovehicul se deplasează cu viteze diferite pe categorii de drumuri diferite.

Tabelul 2 Caracteristicile pământurilor. Valorile medii pentru r, Ku și Ka

Tabelul 3. Principalele caracteristici tehnice ale autobasculantelor produse în România

Tabelul 4. Caracteristicile tehnice ale principalelor tipuri de excavatoare construite în România

Tabelul 5. Vitezele medii tehnice, vDi, pentru autobasculante, în [km/h]

Tabelul 7. Timpul de descărcare, td, al autobasculantei în funcție de capacitatea sa de încărcare

Tabelul 8. Timpul de manevră, tm, al autobasculantei în funcție de distanța de transport

I.2.2 Sistema posibilă și structura optimă de mașini

Corelarea capacității, Q, a benei autovehiculului cu capacitatea, q, a cupei excavatorului se face pe baza raportului r dintre cele două mărimi exprimate în [m3] sau în [t]:

r= (II.1)

Acest raport reprezintă numărul de cupe (r = ne) necesare pentru încărcarea unui autovehicul și este indicat să aibă valoarea ne = 3 6 . Calculul în lucrarea de față se efectuează tabelar (tabelul 9), simultan pentru cele trei variante considerate, concluziile finale fiind astfel foarte ușor de dedus datorită centralizării tuturor valorilor obținute.

CAP.2 Noțiuni generale privind mașinile de săpat și transportat

Din cantitatea de pământ săpată, 80% se transportă. Ca mijloace de transport se utilizează, de regulă, autovehicule și transportoare cu bandă.

Pentru transportul rutier al pământului, se folosesc următoarele patru grupe de autovehicule: autobasculante, dumpere, semiremorci și remorci

II.1 Aspecte generale privind mașinile utilizate la lucrările de săpare

Saparea pamantului este procesul de desprindere a unei parti a acestuia din masivul de baza.

Procesul saparii este influentat de proprietatile fizico-mecanice ale pamantului si de parametrii organului ce executa saparea.

Din punct de vedere al rezistentei la sapare sunt 6 categorii de pamanturi :

nisipuri, nisipuri argiloase, pamanturi vegetale ;

argile nisipoase, loess umed, pamanturi vegetale cu radacini de ф=30mm, nisipuri argiloase cu pietris ;

argile mijlocii, pietris (ф=15-40), loess uscat ;

argile grele, prundis cu fractiuni ф=80mm ;

pamanturi stancoase ;

pamanturi stancoase tari.

Mașinile pentru săparea pământului pot fi împărțite în trei grupe principale:

Mașini de săpat prin metode mecanice:

Excavatoare:

cu săpare discontinuă

cu cupă dreaptă;

cu cupă inversă;

cu draglină.

cu săpare continuă

cu săpare longitudinală;

cu săpare transversală;

cu săpare oblică;

cu săpare radială.

Mașini pentru săpare și transport (deplasare) material săpat:

buldozere;

screpere;

gredere;

autoscrepere;

autogredere;

gredere elevatoare;

drăgi absorbant refulante.

Mașini de săpat prin metode hidraulice sau hidromecanice:

drăgi absorbant – refulante;

hidromonitoare.

II.1.1. Buldozere

Buldozerele sunt utilaje de construcții alcătuite dintr-un tractor pe șenile sau pe pneuri la care, în partea din față, este atașată o lamă. Schema de principiu a unui buldozer este prezentată în fig.4. De multe ori buldozerul are atașat în partea din spate echipamentul de scarificator.

Fig.4 – 1- tractor; 2- lamă; 3- servomotoare cu ulei; 4- cadru de fixare a lamei; 5- articulație

Buldozerele se construiesc in variate: normale si universale la care cutitul poate fi rotit in plan in ambele parti, pana la 60° fata de axa longitudinala a tractorului. Acestea din urma sapa si imping pamantul sapat lateral fata de directia de deplasare a tractorului. La buldozerele universale (mai rar la celelalte

tipuri de buldozere) cutitul se poate inclina in plan vertical cu un unghi £10°. Ele pot fi din scarificatoare, pentru a lucra la terasamente si se recomanda in special acolo unde pamantul sapat se deplaseaza in panta sau cand distantele de transport in teren orizontal nu depasesc 75m. Lucrarile care pot fi executate sunt: nivelarea platformelor unde se fac constructii noi, sapaturi in regiunile muntoase si nivelari acolo unde urmeaza sa se construiasca sosele, curatirea terenurilor si a drumurilor de zapada, sapaturi in solurile cu panta transversala si cu deplasarea pamantului in punctele de cota zero, imprastierea pamantului sapat si a materialelor de contructie in vrac, executari de terase pentru plantatii, umplerea rapelor si a gropilor etc.

Cu buldozerul se pot executa următoarele lucrări:

Săparea pămâtului pe adâncimi de circa 15-30 cm;

nivelarea terenurilor prin compensarea săpăturilor cu umpluturile;

deplasarea pământului la distanțe (pentru buldozere pe șenile distanța maximă este de circa 100 m iar pentru cele pe pneuri de circa 150-160 m dar distanțele optime sunt mult mai mici);

executarea de umpluturi (ramblee) din gropi de împrumut laterale;

executarea de deblee cu depozitarea provizorie laterală a pământului;

executarea de canale;

astuparea de tranșee în care au fost pozate diverse instalații sau a gropilor de fundație;

împingerea materialeleor către buncăre (de exemplu, la transportoarele cu bandă, în stațiile de sortare a agregatelor și la fabricile de betoane, etc.);

strângerea în grămezi a materialelor și deservirea altor utilaje de săpat (încărcătoare, excavatoare);

întreținerea unor drumuri de șantier;

defrișarea terenurilor, curățarea de deșeuri sau de zăpadă, demolări, etc.

În funcție de puterea motorului de acționare, greutatea utilajului și forța nominală de tracțiune, buldozerele se clasifică astfel:

– mici Pm ≤ 25 KW; Fnt ≤ 25 KN;

– ușoare 25 KW < Pm ≤ 55 KW ; 25 KN < Fnt ≤ 135 KN;

– medii 60 KW ≤ Pm ≤ 120 KW; 135 KN < Fnt ≤ 200 KN;

– grele 130 KW ≤ Pm ≤ 250 KW; 200 KN < Fnt ≤ 300 KN;

– foarte grele Pm > 250 KW; Fnt > 300 KN.

În funcție de construcția sistemului de deplasare, se disting:

– buldozere pe șenile, (fig. 8);

– buldozere pe pneuri (fig. 9)

În funcție de mișcările pe care le poate executa lama față de planul direcției de deplasare a mașinii, buldozerele pot fi:

cu echipament propriu-zis de buldozer – lamă fixă ce ocupă o poziție normală pe planul direcției de deplasare

cu echipament de angledozer – lamă orientabilă în plan orizontal

cu echipament de tiltdozer – lamă orientabilă în plan vertical

cu echipament de varidozer – lamă articulată pe axa ei verticală, cu posibilitatea de variere a unghiului fiecăruia dintre cele două jumătăți față de direcția de deplasare a mașinii, putând forma un unghi ascuțit sau obtuz între cele două semilame.

În funcție de sistemul de comandă instalat, buldozerele pot avea:

comandă mecanică

comandă hidraulică

Buldozerul este o mașină care sapă, deplasează și nivelează pământul săpat.

În timpul săpării, brazda de pământ dislocată se ridică pe suprafața lamei și se rostogolește în fața acesteia, formând o prismă de material care este deplasată odată cu înaintarea mașinii.După operația de tăiere, lama este retrasă (ridicată) treptat, iar buldozerul continuă să deplaseze pământul până la locul de depozitare.

În cazul lucrărilor de nivelare, lama este menținută în poziție ridicată, deasupra suprafeței pe care se deplasează mașina, la o înălțime prestabilită.

Buldozerele se folosesc la lucrări de: nivelare a terenurilor sau a pământurilor în umplutură; săpare la suprafață și transportul pământului rezultat pe distanțe până la 75 – 100 m; astuparea șanțurilor după instalarea conductelor; sistematizarea terenurilor; strângerea în grămezi a materialelor de construcții; curățirea terenului de tufișuri; doborârea copacilor; scoaterea rădăcinilor; demolarea construcțiilor vechi; săpături în pantă (deplasarea pământului rezultat se face spre cota zero); deszăpezire a drumurilor; pregătirea terenurilor în vederea săpării cu excavatoarele cu cupă inversă sau dreaptă etc

Fig.5http://www.inchiriere-utilajeconstructii.ro/category/buldozere-pe-senile/

Fig.6 http://www.machineryzone.ro/second-hand/1/buldozer-pneuri.html

II.1.2. Scarificatoare

Scarificatoarele sunt mașini pentru terasamente (fig. 6) destinate afânării pământurilor tari și foarte tari (cat. a III-a și a IV-a ) deoarece lucrul screperelor și al grederelor în astfel de soluri, fără lucrări de afânare, ar fi imposibil.

Aceste echipamente de lucru sunt destinate lucrărilor pregătitoare ale terenurilor pe care urmează să se execute construcții de orice fel.

În fig. 10 se prezintă un echipament de scarificator purtat, comandat hidrostatic. Semnificațiile notațiilor sunt:

Fig.7 Scarificator purtat și schema generală

a forțelor ce acționează asupra dintelui

N – rezistența la deplasare a dintelui (după direcția normală la suprafața anterioară a dintelui);

f – coeficientul de frecare pământ – metal;

N ּ f – forța de frecare;

Rsn – componenta rezistenței la scarificare a pământului, normală pe direcția de deplasare a utilajului;

Rst – componenta rezistenței la scarificarea pământului, paralelă cu direcția de deplasare a utilajului;

Pc – forța de ridicare din tijele cilindrilor de ridicare a scarificatorului;

– unghiul de scarificare (350-450); β – unghiul din spate al dintelui (depinde de unghiul de ascuțire, α).

Deoarece, la începutul adâncirii dinților în stratul de material, suportul acestora, 3, execută o mișcare de rotație față de punctul de prindere, O, la tractor, la marea majoritate a scarificatoarelor unghiul de scarificare, , este de 600800 la începutul adâncirii dinților, iar pe măsura creșterii adâncirii, acesta se micșorează (fig. 7).

Clasificare:

• După sistemul de deplasare, scarificatoarele pot fi:

remorcate;

purtate (de buldozere, autogredere, încărcătoare cu o singură cupă, etc.) (fig.11).

Cel mai des întâlnite sunt echipamentele de scarificator purtate deoarece: au o manevrabilitate mai bună, sunt mai stabile, iar la adâncirea organului de lucru se folosește și o parte din greutatea tractorului purtător.

• După puterea instalată a motorului, se deosebesc:

scarificatoare ușoare, P < 130 KW;

scarificatoare mijlocii, 130 KW ≤ P < 180 KW;

scarificatoare grele, P ≥ 180 KW.

• După tipul transmisiei, există scarificatoare:

hidraulice (fig. 11);

cu transmisie prin cabluri;

cu transmisie de la roțile proprii.

• După particularitățile constructive, scarificatoarele pot fi:

cu ramă ridicătoare (sunt mai puțin folosite pentru că la întâlnirea unui obstacol, lucrul se întrerupe automat; mecanismul de deplasare este prevăzut cu pneuri; scarificatorul este de tip remorcat);

cu dinți basculanți (au transmisie de la roțile proprii; pot elibera un obstacol fără întreruperea lucrului; dinții se pot roti în jurul unei articulații; se remarcă prezența unui clichet care blochează dinții în poziția ridicată; coborârea dinților se face prin intermediul unei pârghii care eliberează clichetul);

pendulare (trecerea scarificatorului în poziția de transport se face prin intermediul unui clichet manual).

Fig.8 Scarificator purtat, cu trei dinți, cu comandă hidrostatică

II.1.3. Excavatoare

Excavatoarele sunt mașini specializate pentru săparea pământului, care execută și un transport la mică distanță necesar descărcării materialului în

Mijloace de transport, sau în dispozitive. Din punct de vedere al modului de alcătuire și funcționare, excavatoarele pot fi clasificate in 2 categorii.

Excavatoarele cu o cupă, cu funcționarea ciclică;

Excavatoare cu mai multe cupe, cu funcționare continuă.

Exavatorul execută 45-65% din volumul total al lucrărilor de pământ. Echipamentele exacavatorului pentru lucrările de săpare a pământului pot fi:

Cupă dreaptă;

Cupă inversă;

Cupă draglină;

Cupă graifer.

Excavatorul cu o cupă este o mașină cu acțiune periodică ce realizează săparea pământului cu ajutorul unei singure cupe.

După sistemul de acționare:

excavatoare cu acționare mecanică (electromecanică) – cu cabluri;

excavatoare cu acționare hidraulică.

După gradul de universalitate:

excavatoare universale – sunt de capacitate mică și destinate șantierelor cu volume relativ mici de lucrări diferite;

excavatoare semiuniversale – sunt de capacitate mijlocie (2-3 m3) și destinate șantierelor cu volume mijlocii de lucrări;

excavatoare cu destinație specială – sunt destinate lucrărilor în tunele, mine, în terenuri slabe, lucrărilor sub nivelul apei, etc.

După sistemul de deplasare:

excavatoare cu roți pe pneuri;

excavatoare pe șenile;

excavatoare pe șine de cale ferată;

excavatoare pășitoare;

excavatoare plutitoare.

După construcția echipamentului de lucru:

– excavator cu cupă dreaptă; se utilizează, în principal la săpături deasupra bazei de sprijin a excavatorului;

– excavator cu cupă inversă; se utilizează la săpături atât deasupra cât și sub baza de sprijin a mașinii (gropi sau șanțuri);

– excavator cu draglină; este destinată săpăturilor în pământuri slabe sub nivelul suprafeței de sprijin a mașinii;

– excavator cu graifer; se utilizează la săparea gropilor sau la operații de încărcare;

– excavator cu cupă cu braț telescopic. se utilizează, în principal, la lucrări de nivelare – taluzare.

Construcția generală a excavatoarelor cu o cupă.

Excavatoarele cu o cupă sunt prevăzute cu următoarele mecanisme:

mecanismul de deplasare;

mecanismul de rotire;

mecanismul de ridicare-coborâre a brațului;

mecanismul pentru acționarea echipamentului de lucru:

ridicare a cupei;

împingere a mânerului (la echipament cu cupă dreaptă);

tracțiune a cupei (la echipament cu cupă inversă);

ridicare și tracțiune a cupei (la echipament cu draglină).

Excavatoare cu o cupă cu acționare mecanică.

Descrierea modului de săpare

La înfigerea cupei în pământ, în fața ei se produce o îndesare apoi o distrugere a structurii solului.

În solurile tari și compacte apar, la început, fisuri pentru ca apoi pământul să se desfacă în blocuri. Acest fenomen este însoțit de o scădere bruscă a rezistenței la săpare, după care ciclul se va repeta.

În solurile mai puțin compacte fenomenul se produce similar, numai că în locul fisurilor și al despicăturilor se observă o sfărâmare generală a solului dislocat.

Frecarea interioară (pământ – pământ) sau exterioară (pământ – alte corpuri) se caracterizează prin coeficienții de frecare μ0’ respectiv μ0. Forța de frecare, Ff, este independentă de mărimea suprafeței de contact, dar depinde de forța normală la suprafață și de coeficientul de frecare dintre particulele de pământ, respectiv dintre particulele de pământ și alte corpuri.

Frecarea interioară asigură stabilitatea taluzului pământului săpat care, prin săpare, și-a pierdut coeziunea dintre particule datorită afânării, a uscării sau a creșterii umidității (pentru pământuri argiloase).

Această proprietate asigură securitatea funcționării mașinilor de săpat atât la baza taluzului, cât și pe bermă (spațiu orizontal amenajat pe taluz).

În cazul general, o particulă de pământ rămâne în echilibru pe un taluz cu unghiul 0 dacă (fig. II.5):

Fig.11. Condiția de echilibru a unei particule de pământ pe taluz natural

Gsin 0 ≤ μ0’ Gcos 0 + wcSp (III.1)

unde:

G – greutatea particulei considerate, daN;

wc – coeziunea specifică a particulelor de pământ, daN/cm2;

Sp – suprafața de sprijin a particulei pe planul taluzului, m2;

φ0 – unghiul taluzului natural al terenului.

Rezistența la săpare a pământului se determină experimental și depinde de starea generală, compoziția granulometrică, umiditatea și temperatura solului.

Tipul, modelul și construcția mașinilor de săpat sunt determinate de acțiunea reciprocă dintre organul de lucru (cupă, dinte, cuțit, lamă etc.) și sol, precum și de sistemul adoptat pentru transportul și descărcarea pământului săpat.

Dacă tangenta la traiectoria cupei face cu orizontala un unghi φ < φ0, atunci în fața ei se adună, în cazul solurilor compacte, o masă de pământ sub forma unor blocuri izolate sau, în cazul solurilor ușoare, sub forma unor prisme ale căror margini ies dincolo de limitele lățimii cupei.

Mărimea prismei de pământ din fața cupei în timpul lucrului se reduce odată cu reducerea grosimii brazdei tăiate. Dacă φ > φ0, prisma de pământ dispare complet.

Parametrii excavatorului

Pentru elaborarea unui proiect tehnologic de mecanizare este necesar să se cunoască următorii parametri:

• parametrii constructivi ai excavatorului:

capacitatea constructivă a cupei;

dimensiunile geometrice ale cupei;

dimensiuni de gabarit;

puterea instalată;

tipul sistemului de acționare;

tipul sistemului de comandă;

tipul sistemului de deplasare;

masa excavatorului, etc.

• parametrii economici:

chiria orară, costul pe oră de funcționare (preț de deviz);

costuri cu manopera;

costuri cu transportul;

cantitate și costuri unitare de energie (combustibil, lubrifianți);

număr și costuri de reparații pe tipuri de reparații etc.

Parametrii tehnologici (fig. 12):

Fig.12 Parametrii tehnologici ai excavatorului cu cupă dreaptă

– – raza maximă de săpare;

– Rd – raza de descărcare;

– AM – lățimea maximă a abatajului;

– Hd – înălțimea de descărcare;

– HS – înălțimea de săpare;

– h – diferența de nivel între NCA și NSE;

– b – lățimea benzii de circulație a mijloacelor de transport;

– a – cota superioară a benei mijlocului de transport;

– c – distanța minimă de siguranță, de la marginea abatajului până la vehicul

(c = 1,0 – 1,5 m);

– s – distanța de siguranță dintre cota superioară a benei vehiculului și cota inferioară a capacului deschis al cupei excavatorului ( s = 0,6 – 0,8 m);

– α – unghiul de înclinare a brațului excavatorului (α = 45o 60o);

– OE – axa de rotire a excavatorului;

– OA – axa căii de circulație a mijlocului de transport;

Înălțimea de săpare, HS, are două valori extreme:

– înălțimea maximă de săpare, care depinde de tipul constructiv al excavatorului și de natura pământului;

– – înălțimea minimă de săpare, care are valoarea de trei ori înălțimea constructivă a cupei excavatorului.

Din fig. 15 rezultă următoarele relații de calcul:

h = Hd – (a+s)

Excavatorul cu mai multe cupe este o mașină de săpat cu acțiune continuă care, concomitent cu deplasarea sau rotirea întregii mașini, execută și săparea cu ajutorul unor cupe montate pe un lanț (fig.15; 16) sau pe o roată (fig.17;18).

Pământul preluat de cupe prin săpare este ridicat de către acestea și descărcat fie într-un buncăr pentru încărcarea în mijloace de transport, fie pe un transportor cu bandă care îl depozitează lateral.

Comparativ cu excavatoarele cu o singură cupă, excavatoarele cu mai multe cupe prezintă următoarele

avantaje:

– execută săparea în mod continuu, pe toată durata ciclului de lucru;

– consum specific de energie mai mic (energia consumată pentru 1 m3 de săpătură);

– la aceeași putere instalată, productivitate mai mare;

– în cazul funcționării în cariere, permit și sortarea materialului rezultat din săpătură;

– pot efectua săparea pe întreaga înălțime a taluzului și cât mai aproape de forma sa finală; etc.

dezavantaje:

– au un grad scăzut de universalitate – folosirea lor este limitată de către categoria de teren și volumul lucrărilor de aceeași categorie (aceste excavatoare se pretează la volume mari de lucrări din aceeași categorie: lucrări de decopertă, în cariere, la săparea și profilarea taluzurilor de diverse forme și dimensiuni, executarea șanțurilor pentru rețele de alimentare cu apă, acelor de canalizare sau pentru conducte de petrol, etc.).

Clasificarea excavatoarelor cu mai multe cupe se poate face după mai multe criterii, astfel că se deosebesc:

I. după sistemul de acționare:

– excavatoare cu motor cu ardere internă

– excavatoare cu motor hidraulic;

– excavatoare cu motor electric;

II. după sistemul de deplasare:

– excavatoare cu deplasare pe șenile;

– excavatoare cu deplasare cu roți metalice pe șine;

– excavatoare cu deplasare pe pneuri;

– excavatoare plutitoare;

III. după poziția relativă dintre direcția de mișcare a organului de lucru (lanț sau roată port-cupe) și direcția de deplasare a mașinii:

a) – excavatoare cu săpare transversală – la care direcția de mișcare a organului de lucru este perpendiculară pe direcția de deplasare a mașinii;

b) – excavatoare cu săpare longitudinală – la care direcția de mișcare a organului de lucru se află în același plan cu direcția de deplasare a întregii mașini (fig.13;14;15);

c) – excavatoare cu săpare radială – la care săparea se realizează prin combinarea următoarelor două mișcări: de lucru a organului de lucru (în plan vertical) și de rotire a platformei rotitoare (în plan orizontal); organul de lucru, în acest caz este o roată cu cupe montată la capătul unui braț articulat la platforma rotitoare a mașinii (fig.16);

d) – excavatoare cu săpare oblică – direcția de mișcare a organului de lucru este cuprinsă într-un plan ce face un unghi diferit de 900 cu planul direcției de deplasare a mașinii.

Fig.13 Excavator cu elindă, cu săpare longitudinală, cu acționare hidrostatică și cupe montate pe lanț ghidat

Fig.14 Excavator cu elindă, cu săpare longitudinală, cu acționare mecanică și cupe montate pe lanț ghidat

Fig.15 Excavator cu elindă, cu săpare longitudinală, cu rotor;

Fig.16 Excavator cu săpare radială

II.1.4. Autogredere

Grederele și autogrederele sunt utilaje care sapă, deplasează și nivelează pământul săpat, cu ajutorul unui organ de lucru de tip lamă. Îndeplinesc aceleași funcții ca și buldozerele, dar, spre deosebire de acestea, grederele și autogrederele se caracterizează printr-o mare manevrabilitate a echipamentului de lucru. Astfel, lama este orientabilă în plan orizontal și vertical (fig. 20), cât și deplasabilă în planul lateral. De asemenea, pe același suport cu lama se pot monta echipamente suplimentare: pentru pregătirea terenurilor în vederea săpării (echipament de afânare), pentru distribuirea agregatelor și mixturii asfaltice pentru lucrări de drumuri etc.

Grederele și autogrederele nivelează mai bine decât buldozerele (din cauza montării cuțitului la aproximativ jumătatea distanței dintre osia din față sau cea din spate) ceea ce justifică principala lor destinație: profilarea șoselelor precum și nivelarea definitivă a platformelor care trebuie finisate precis. Lucrările preliminare se execută cu buldozere, care nu necesită un front de lucru prea lung (buldozerele fiind mai scurte decât autogrederele).

Utilizare:

nivelarea și formarea patului drumurilor și platformelor portuare;

executarea rambleelor cu înălțimea de până la 1 m, a debleelor cu adâncimea de până la 0,7 m;

nivelarea taluzurilor la canale și diguri;

scarificarea unor pământuri tari în vederea executării lucrărilor de săpare cu excavatorul;

curățirea drumurilor de depuneri de zăpadă etc.

Principalele părți componente ale unui autogreder sunt prezentate în fig. 20. Unghiul de atac, θ, este unghiul pe care-l formează axa longitudinală a lamei cu direcția de deplasare a mașinii.

Cadrul principal, 1, reazemă, în față, pe osia directoare, iar în spate, pe osia purtătoare (la gredere remorcate) sau pe două osii echipate cu roți cu pneuri obișnuite sau cu superbaloane (în cazul autogrederelor).

Fig.17. Autogredere- Fără echipamente suplimentare,

cadru principal;

cadru de tracțiune;

motor de acționare;

sistem de direcție;

transmisie;

cerc de rotire;

lama;

echipamt de scarificare.

Față de gredere, autogrederele prezintă următoarele avantaje:

– sunt dotate cu mecanism propriu de propulsie (sistem de deplasare cu șenile sau cu roți cu pneuri, care au randamente mai bune și sunt mai rezistente la uzură decât cele pe șenile);

– sunt mai scurte;

– au un grad sporit de manevrabilitate;

– se deplasează mai ușor pe distanțe mari;

– pot fi conduse de un singur mecanic (în loc de doi, unul pe tractor și altul pe greder);

– nu au nevoie de motor separat în cazul comenzilor mecanice;

– pot fi utilizate și la alte lucrări, dacă li se montează echipamente de lucru corespunzătoare etc.

Ca dezavantaje ale autogrederelor față de gredere, se amintesc:

– forța de tracțiune este mai mică;

– se înscriu mai greu în curbe decât grederele remorcate;

– nu pot înlocui grederele remorcate la nivelarea terenurilor cu înclinare transversală datorită faptului că nu sunt prevăzute cu dispozitive de înclinare a roților.

La grederele și autogrederele moderne, sistemul de comandă a echipamentului de lucru este de tip hidrostatic. O schemă simplificată a autogrederelor este prezentată în fig.18

Fig.18. Schema constructivă simplificată a autogredărului

II.2. Aspecte generale privind mașinile de trasportat

Pentru transportul rutier al pământului, se folosesc următoarele patru grupe de autovehicule: autobasculante, dumpere, semiremorci și remorci.[]

Cel mai răspândit tip de transport, utilizat pentru transportarea încărcăturilor de construcție este cel rutier. La categoria automobilelor de destinație generală se referă la utilizarea autobasculantelor pentru transportul pământului. Autobasculantele sunt dotate cu platforme basculante de formă și secțiune diferită.

Mecanisme de transport de tip remorcă si semiremorcă destinate pentru conlucrarea cu automobile si autotractoare, permit majorarea considerabilă a productivității transportului și deseori sunt specializate pentru transportare unei grupe de încărcături.[SITE]

Fig.19 Mijloace pentru transportul rutier al pământului

autobasculantă;

dumper;

semiremorcă cu autotractor monoax;

semiremorcă cu autotractor biax.

Autobasculantă- Autobasculantele pot descărca pământul prin basculare fie prin spate, fie prin lateral (fig.19a). De regulă, capacitatea de încărcare este de 5 120 t, iar distanța obișnuită de transport este de 1 10 km.

Autobasculantele sunt dotate cu platforme basculante de formă și secțiune diferită. Pentru protecția cabinei și a șoferului partea de-nainte a platformei este prevăzută o copertină de protecție. –s-

În ultimii ani, au apărut autobasculante cu șasiu articulat, construcția lor fiind foarte asemănătoare cu cea a dumperelor. Rolul șasiului articulat este de a îmbunătăți manevrabilitatea mașinii în curbe și pe teren accidentat; de asemenea, această variantă constructivă conduce la o repartizare egală a greutății totale a autovehiculului plin pe cele două osii.

Fig.20 Autobasculantă

Dumper

Dumperele (fig. 19b) au tractor monoax și descărcare prin basculare pe spate capacitatea obișnuită de încărcare este de 20 30 t, iar distanța convenabilă de transport este de 3 5 km, nefiind necesară o pregătire specială a drumului. Descărcarea dumperului este rapidă, cu posibilitatea de a manevra în spații înguste. Conducerea și exploatarea este simplă și nu necesită personal autorizat de organele de circulație rutieră. Folosirea dumperelor este avantajoasă când se lucrează împreună cu excavatoare și încărcătoare la terasamente și exploatări de carieră.După capacitatea cupei există dumpere pitice și normale. Cele pitice au capacitatea cupei până la 1,5m³, iar cele normale de peste 1,5m³.

Fig.21 Dumper

http://www.machineryzone.eu/used/1/dumpers.html

semiremorcă cu autotractor monoax;

Semiremorci cu autotractor monoax, care se descarcă prin basculare laterală, pe o parte sau pe alta (fig. 19c); capacitatea de încărcare este de 10 35 t (până la 20 m3), iar distanța de transport de 3 5 km;

semiremorcă cu autotractor biax.

semiremorci cu autotractor biax, care se descarcă prin partea inferioară a remorcii (fig. 19d.) capacitatea de încărcare este mare (de până la 200t), iar distanța de transport convenabilă este de 5 15 km.

Remorcile sunt tractate de tractor pe pneuri (pe distanțe de 3 5 km) sau pe șenile (pe distanțe de 0,5 1,0 km). Pământul se descarcă pe la partea inferioară a remorcii (fig. 2d). Capacitatea de încărcare este de 10 35 t.

Remorcile și semiremorcile cu descărcare pe la partea inferioară a benei sunt preferate la transportul pământului în umplutură deoarece au posibilitatea repartizării acestuia în straturi.

Atât remorcile cât și semiremorcile se pot deplasa pe drumuri nivelate cu buldozerul. Remorcile cu tractoare pe șenile sunt indicate la transportul pământului pe distanțe mici, în condiții grele de circulație: în perioade cu ploaie sau zăpadă, terenuri accidentate, drumuri neamenajate etc.

În cazul transportului pământului cu dumpere, semiremorci și remorci, se recomandă ca declivitățile căilor de rulare să nu depășească valoarea de 15% pentru pante longitudinale, valoarea de 10% în cazul pantelor transversale și valoarea de 20% în cazul intrărilor/ieșirilor în/din frontul de lucru.

II.2.1 Principii de transport

Pentru fiecare treaptă a evoluției umane transportul a jucat un rol extrem de important în dezvoltarea economico-socială. Astăzi importanța acestei activități a crescut rapid odata cu dezvoltatra infrastructurii și standardizarea tipurilor de unități de transport.

Fiecare categorie de transport are un specific, anumite particularități determinate de caracterul propriu al caii și al mijlocului de transport utilizat care impun reglementări distincte și în concordanță cu acestea. În același timp, nu putem ignora faptul că toate categoriile de transport au același obiect al activității, ceea ce imprimă caractere comune, anumite principii și reglementări comune aplicabile întregii activități de transport.

Întreaga activitate de transport se desfășoară pe baza contractului de transport încheiat între transportator și expeditor (călător). Prin intermediul contractului

de transport se stabilește raportul juridic între părți, a cărui conținut îl concretizează;

Sarcina primordială a activitătilor economice de transport este reprezentată de satisfacerea calitativă și la timp a necesitătilor agenților economici și consumatorilor beneficiari ai acestei activităti

II.2.2 Tipuri de autobasculante produse în România

Autobasculanta SRD 6135

capacitate de încărcare: 5,5t;

putere: 99,4 Kw;

135Cp;

Volum benă: 3,1 m3;

Masă propie: 4,36 t;

Motor disel.

Autobasculanta DAC 6135 RK/3 (fig. 22) – este un model de camion introdus în 1975 la Întreprinderea de Autocamioane Brașov, ce folosea șasiul și cabina modificată ale SR-113 Bucegi.

Modele SR 113/114 D au beneficiat de o ușoară remodelare din partea fabricii, care a constat în înlocuirea grilei și panoului frontal cu un panou fără decupare pentru faruri și înlocuirea barei de protecție față cu un model adaptat de la Roman – din 3 bucăți și cu decupare pentru faruri. Modelele astfel modificate s-au numit Dac 6135 R/RA, cunoscute și sub numele SR-Dac.

capacitate de încărcare: 5t;

putere: 99,4 Kw;

135Cp;

Volum benă: 3,1 m3;

Masă propie: 4,3 t;

Motor disel.

Fig.22 Autobasculanta DAC 6135 RK/3

https://ro.wikipedia.org/wiki/Dac_6135#/media/File:DAC_6135_Tg_Mures.jpg

Autobasculanta ROMAN 8135 FK/1 (fig.23)

capacitate de încărcare: 6,5t;

putere: 99,4 Kw;

135Cp;

Volum benă: 3,9 m3;

Masă propie: 5,6 t;

Traciune 2×4

Motor disel.

Fig.23 Autobasculanta ROMAN 8135 FK/1

http://tramclub.org/viewtopic.php?t=910

Autobasculanta ROMAN 10215 FK/3

capacitate de încărcare: 8,5t;

putere: 157,2 Kw;

215Cp;

Volum benă: 4.56 m3;

Traciune 2×4

Motor disel.

Autobasculanta ROMAN 12215 DFK (fig. 24)

capacitate de încărcare: 10,5t;

putere: 158,2 Kw;

215Cp;

Volum benă: 6.06 m3;

Masă propie: 7,7 t;

Traciune 4×6

Motor disel D215HMN8.

Fig.24 Autobasculanta ROMAN 12215 DFK

http://tramclub.org/viewtopic.php?t=910

Autobasculanta ROMAN 19256 DFK-S

capacitate de încărcare: 16t;

putere: 188,2 Kw;

256Cp;

Volum benă: 8 m3;

Masă propie: 10 t;

Motor disel.

Autobasculanta DAC 36215 DRK

capacitate de încărcare: 22t;

putere: 158,2 Kw;

215Cp;

Volum benă: 12 m3;

Masă propie: 14.8 t;

Motor disel.

Autobasculanta BC 90-45 B 42 CK

capacitate de încărcare: 55t;

putere: 452 Kw;

615Cp;

Volum benă: 25 m3;

Masă propie: 40 t;

Motor disel.

Autobasculanta DAC 180.100

capacitate de încărcare: 100t;

putere: 735Kw;

1000Cp;

Volum benă: 45.7m3;

Masă propie: 80 t;

Motor disel.

Autobasculanta BC 180-90 B 42 DE

capacitate de încărcare: 120t;

putere: 735Kw;

1200Cp;

Volum benă: 42m3;

Masă propie: 90 t;

Motor disel electic.

CAP.III OPTIMIZAREA ACTIVITĂȚII DE TRANSPORT RUTIER A PĂMÂNTULUI SĂPAT PENTRU O LUCRARE PORTUARĂ

Lucrările de amenajări portuare presupun probleme tehnice care se ivesc la proiectarea, execuția ori la exploatarea porturilor.

De asemenea, poate apărea necesitatea rezolvării unor aspecte legate de morfologia amplasamentului, organizarea tehnologică, circulația navelor, protecția mediului sau aspecte legate de evaluarea economico-financiară a dezvoltării activităților portuare.

Din prima categorie fac parte gările maritime sau fluviale și magaziile de mărfuri, din cea de-a doua atelierele de reparații, stațiile de încărcare acumulatori, magaziile de materiale centrale și zonale ș. a. Această a doua categorie mai cuprinde grupul tehnic de exploatare (administrația portului): cămine, cantine, școli, spitale, pază portuară, poștă etc.

Clădirile portuare joacă un rol important în activitatea porturilor. Acestea pot avea următoarele destinații: de exploatare, de întreținere și deservire sau auxiliare.

Clădirile auxiliare sunt cele aferente gospodăriei energetice, transporturilor interioare, telecomunicațiilor, alimentării cu apă și canalizării, termoficării, apărării civile sau militare etc.

În clădirea administrației s-ar putea desfășura următoarele activități: de conducere a portului, de dispecerat central, de pilotaj, de căpitănie, de servicii operative ș.a.

În cazul porturilor mari, în funcție de ponderea fiecărei activități, se pot construi clădiri independente. La amplasarea clădirilor de administrație, se va ține seama de faptul că acestea nu trebuie să incomodeze organizarea fluxurilor tehnologice care se desfășoară pe platforma portuară, locul de dispunere fiind retras față de frontul de acostare

Selectarea unei anumite variante de procedeu tehnologic, precum și selectarea sistemei de mașini care participă la realizarea acestuia se fac pe baza unor analize temeinice, după criterii tehnice, tehnologice și economice.

De asemenea, executarea unor investiții în domeniul lucrărilor de construcții pe platformele portuare a ridicat (și continuă să ridice) probleme deosebit de complexe privind ingineria și managementul resurselor tehnologice în condiții de eficiență impuse de economia de piață.

Soluționarea favorabilă a acestor probleme necesită analize economice de evoluție a costurilor, a echipamentelor tehnologice și a mijloacelor de transport.

III.2. Calculul parametrilor necesari optimizării

Pentru studiul parametrilor de transport și stabilirea sistemei optime, se consideră trei situații posibile, perechi excavator-autobasculantă: a) în prima variantă, se alege excavatorul S – 3602 cu capacitatea cupei

q = 2,50 m3, b) în a doua variantă același excavator, S – 3602, dar cu o cupă de capacitate q = 1,86 m3, c) în a treia variantă se consideră excavatorul S – 1811, cu o cupă de capacitate q = 1,50 m3, autobasculanta ROMAN 12215 DFK, cu capacitatea benei Q = 10,5 t, fiind comună celor trei variante de studiu.

Fig. 25 Excavatoare cu cupă inversă și autobasculantă, produse de SC Promex SA Brăila:

excavator S – 3602; b) excavator S – 1811; c) autobasculantă ROMAN 12215 DFK

http://promex.ro/en/

Tabelul 9 Centralizarea mărimilor calculate

III.3. Concluzii privind activitatea de optimizare a lucrărilor portuare

Rezultatele obținute sunt prezentate cu ajutorul graficelor din figurile 26 și 27.

În figura 26 se prezintă variația cantității reale de pământ (T) încărcate într-o autobasculantă, a numărului de cupe (ne) necesare unei autobasculante și a coeficientului (Cu) de utilizare a tonajului funcție de perechile considerate. De la o pereche la alta diferă doar capacitatea cupei de excavator (q), capacitatea de încărcare (Q) a benei autobasculantei fiind aceeași, de aceea aceste variații se pot interpreta funcție de capacitatea cupei de excavator.

Din figura 4 rezultă că, în cazul primei perechi, excavatorul încarcă 4 cupe în bena autobasculantei cu un coeficient de utilizare a tonajului de Cu = 1,05, adică o încărcare rațională a autobasculantei. De asemenea, se poate observa faptul că cel mai mare grad de utilizare a tonajului se obține în cazul celei de-a treia perechi (Cu = 1,2), practic autobasculanta este supraîncărcată.

Fig.26 Variația cantității reale de pământ încărcate într-o autobasculantă, a numărului de cupe necesare unei autobasculante, a coeficientului de utilizare a tonajului funcție de perechile considerate (capacitatea cupei de excavator)

În figura 26. sunt redate variațiile costurilor totale pe zi (Ctz) cu transportul pământului, a cantității totale transportate pe un schimb de lucru (Qtz) și a productivității de exploatare orară (Pe) a excavatorului hidraulic funcție de perechile considerate (capacitatea cupei de excavator). Cel mai mic coeficient de încărcare se constată în cazul perechii a doua (Cu = 0,98), cu alte cuvinte, cu 5 cupe de excavator, autobasculanta circulă încărcată sub capacitatea sa nominală.

Din figura 27 se poate constata ușor faptul că, de la perechea 1 la perechea 3, adică odată cu scăderea capacității cupei de excavator, se înregistrează scăderea productivității de exploatare a acestuia ceea ce conduce la scăderea cantității totale transportate zilnic, așadar a costurilor totale zilnice cu activitatea de transport.

Fig.27. Variația costurilor totale zilnice, a cantității totale transportate și a productivității de exploatare orară a excavatorului hidraulic funcție de perechile considerate (capacitatea cupei de excavator)

Din tabelul 9 se deduce faptul că timpul de încărcare a unei autobasculante crește odată cu scăderea capacității cupei de excavator, de la perechea 1 la perechea 3 astfel: de la 2,5 min necesare pentru 4 cupe/autobasculantă la 4,75 min necesare pentru 6 cupe/autobasculantă.

În cazul perechii a treia, datorită supraîncărcării autobasculantelor (valorii de 1,2 a coeficientului de utilizare a tonajului), se constată cea mai mare cantitate de pământ transportată zilnic de o autobasculantă (164 t/zi) și cel mai mic cost total zilnic (10506 lei/zi), adică cel mai mic cost unitar fizic (7,12 lei/t).

În concluzie, în urma studiului prezentat rezultă faptul că este că perechea a treia, alcătuită din excavatorul pe șenile S – 1811, cu capacitatea cupei q = 1,50 m3 și autobasculanta

ROMAN 12215 DFK, cu capacitatea benei Q = 10,5 t, reprezintă sistema optimă de mașini, cea mai eficientă pentru executarea procesului tehnologic în vederea realizării spațiului administrativ portuar propus.

CAP.iv Calculul dinamic privind alegerea pneurilor la autobasculantă PENTRU O LUCRARE PORTUARĂ

Autobasculanta ROMAN 12215 DFK (Fig. 28) este un autocamion prevăzut cu benă basculantă (care se ridică pentru a descărca materialele transportate), cu șasiu rigid destinat pentru transportarea pământului pe o distanță de 4,93 km (pământul rezultat din săparea gropii de fundație din punctul P1, respectiv Portul Constanța) până în depozitul amplasat în punctul P2 (Fig. 2, Fig. 3).

Fig 28. Autobasculanta ROMAN 12215DFK

Caracteristicile tehnice ale autobasculantei ROMAN 12215 DFK, sunt:

Autosașiul: 12 tone;

Motor: D2156 HMN8;

Puterea motorului: 215 CP;

Autovehiculul are 3 axe,

cabina avansată, dotată cu benă basculantă;

capacitate de încărcare: 10,5t;

putere: 158,2 Kw;

Volum benă: 6.06 m3;

Masă propie: 7,7 t;

Traciune 4×6

Turație nominala 2200RPM

Greutate totală 18200daN

La stabilitatea dimensiunilor principale se au în vedere următoarele: planul de bază al automobilului se consideră perfect orizontal, automobilul este imobil,

roțile se găsesc în poziția corespunzătpare mersului în linie dreaptă având pneurile la presiunea de regim.

Principalii parametri care definesc construcția unui autovehicul sunt:

Dimensiunea de gabarit;

Ampatamenul;

Console;

Ecartament;

Dimensiuni interioare ale suprastructurii;

Lumina;

Unghiul de trecere;

Razele de trecere;

Dimensiunea de gabarit- sunt cele mai mari dimensiuni privind lungimea, lațimea și înălțimea ținând seama și de dimensiunea cabinei și caroseriei.

Ampatamentul- reprezintă distanțele dintre axele geometrice ale punțlor,

Console- reprezintă distanțele orizontale dintre axa de simetrie a punții din față și din spate, până la extremitatea din față, respectiv din spate a utilajului.

Pe lângă aceste dimensiuni generale, în documentația de prezentare ale unui automobil cu capacități off-road mai sunt prezentate și caracteristicile geometrice ale capacității de trecere, reprezentate de:

garda la sol

unghiurile de trecere (atac și degajare)

raza longitudinală de trecere (sau unghiul ventral)

raza transversală de trecere

Ecartamentul- reprezintă distanta dintre planele mediane ale roților de pe aceeași punte.

Lungimea automobilului este determinată de distanța dintre două plane verticale, perpendiculare pe planul longitudinal de simetrie și tangente în punctele extreme ale automobilului din față și respectiv din spate. Planul longitudinal de simetrie conține axa longitudinală a automobilului și împarte automobilul în două părți simetrice.

Lățimea automobilului este distanța dintre două plane paralele cu planul longitudinal de simetrie, tangente la punctele extreme de o parte și de alta a automobilului.

Înălțimea automobilului este distanța dintre planul de bază și un plan orizontal, paralel cu planul de bază și tangent în partea superioară a automobilului.

Raza longitudinală de trecere reprezintă raza suprafeței cilindrice tangentă la roțile din față, din spate și la punctul cel mai de jos al automobilului, situat între cele două punți. Raza longitudinală determină conturul proeminenței peste care poate să treacă automobilul, fără să o atingă cu partea cea mai de jos. Cu cît acestă rază este mai mică cu atât capacitatea de trecere a automobilului este mai mare. În documentația tehnică în loc de raza longitudinală de trecere producătorul poate specifica unghiul ventral, care este echivalent cu raza longitudinală din punct de vedere al capacității de trecere. În cazul unghiului ventral cu cât acesta este mai mare cu atât capacitatea de trecere a automobilului este mai mare.

Raza transversală de trecere reprezintă raza suprafeței cilindrice tangentă la punctul cel mai de jos din față sau spate al automobilului, pe distanța ecartamentului și la suprafețele interioare ale pneurilor. Această rază indică curbura drumului, sau a unor obstacole, în plan transversal, peste care trece automobilul. Valori mici ale razei transversale determină capacitatea mărită de trecere a automobilului.

Unghiurile de trecere, de atac în față și de fugă în spate sunt determinate de tangentele la roțile din față, respectiv din spate și punctul cel mai din față respectiv din spate a șasiului sau caroseriei. La deplasarea pe teren accidentat și mai ales în situația în care automobilul urcă sau coboară o pantă este posibil să atingă suprafața de rulare cu capătul din spate sau din față. Cu cât aceste unghiuri sunt mai mari cu atât pantele mai abrupte pot fi abordate, fără a avea contact între șasiu și calea de rulare. Valoarea unghiurilor depinde de dimensiunile consolelor față și spate și de garda la sol. Cu cât consolele sunt mai mici și garda la sol mai mare, cu atât unghiurile de atac și de fugă sunt mai mari.

În conformitate cu fișele tehnice autobasculanta ROMAN12215 DFK are:

Tabel 10 parametrii geometrici ai capacității de trecere

Fig.29 parametrii geometrici ai capacității de trecere

Fig.30 parametrii geometrici ai capacității de trecere

Greutatea si capacitatea de încărcare

Greutatea este un parametru ce caracterizează calitățile de tracțiune după aderență, precum și presiunea specifică pe calea de rulare.

Greutatea G reprezintă suma greutăților proprii G0 (greutatea tutror agregatelor și mecanismelor din construcția utilajului, a combustibilului, a trusei de scule, a roții de rezevă) și a greutății utile Gu ( greutatea încărcăturii și a persoanelor permise în cabină), adică:

G = G0 + Gu [daN] (1)

Greutatea utilă se calculează cu relația:

Gu = Ginc + 75 · N [daN] (2)

unde, Ginc este greutatea încărcăturii, [daN]; N este numărul de locuri în cabina conducătorului, conform tabelului 4 autobasculanta poate transporta 10.5 tone

Se consideră greutatea unei persoane de 75 daN

10.5[t]=10500[daN]

Ginc=10500[daN]

Gu=10500+75 ·2[daN]

Valoarea greutății utile devine: Gu = 10500 + 2 x 75= 10650 [daN]

Valoarea greutății G0 devine: G0=G-Gu =18200-10650=7550 [daN]

Greutatea totală G este aplicată în centrul de grutate al utilajului iar repartiția ei pe punțile din față G1 și G2 este in funcție de coordonatele centrului de greutate.

Repartizarea greutății pe punți și coordonatele centrului de greutate se determină prin cântărirea succesivă prima dată a autovehicululi, apoi parte ce ii revine lui G1 si G2

Coordonatele centrului de greutate se aleg din tabelul 11

Tabelul 11. Poziția centrului de greutate și încărcarea pe punți

Determinarea centrului de greutate se efectuează în cazul automobilului gol și încărcat cu sarcina utila maximă.

Conform notațiilor din Fig. 31, greutățile G1 (punte față) și G2 (punte spate) se determină cu relațiile

Fig 31. Determinarea centrului de greutate al autobasculantei

G1 reprezintă greutatea pe puntea față;

G2 reprezintă greutatea pe puntea spate;

G reprezintă greutatea autoșasiului gol sau încărcat;

a,b reprezintă coordonatele centrului de greutate;

L reprezintă ampatamentul.

Cunoscându-se rapoartele a/L, b/L,hG/L se poate determina încărcările pe puntea față G1 și pe puntea spate G2 în următoarele tre forme de organizare a autoșasiurilor.

G1=[daN] [4]

G2=[daN] [5]

a+b=L [mm] [6]

Din Tabelul 11 se alege: = 0,25 încărcat; încărcat; = 0,3 încărcat.

Valorile numerice rezultate sunt:

L = 0,75 + 0,25 = 1 [m];

G1 =18200·0,25 = 4550 [daN] încărcat;

G2 = 18200 · 0,46 = 8372 [daN] încărcat.

iv.1 Calculul dinamic privind alegerea pneurilor

Rularea în cazul autovehiculelor de transport rutier in zona portuară se face aproape exclusiv pe roți. Rolul roților este de a prelua greutatea totală a acestuia, și de a amortiza o parte din oscilații, de a a asigura reacția corectă și promptă la schimbarea direcției de mers și de a stabili contactul cu calea de rulare.

Roțile automobilului indelinesc o serie de funcții și anuma:–

element de susținere, trasmitand sarcinile verticale de la automobilla drum;

element motorasigurand apariția unor forțe esterioare;

element de ghidare

element elastic, amortizind și reducând șocurile.

După destinație , roțile de automobil pot fi:

roțile motoare, având functiade element de sustineresi de motor

rotilede direcție având numai funcția de element de susținere element de ghidare

roțile de susținere având funcția roților motoare și a roților de ghidare.

Roata ca element motor și ca element de susținere trebuie să consume o cantitare de energie cât mai mică pt roate de direcție este asigurarea directieide mișcare a automobilului conform unui ghidbrancare.

Roțile sunt alcătuite dintro jantă metalică, pe care se montează o anvelopă în interiorul căreia se află o cameră de aer comprimată.

Camera de aer comprimată poate să lipsească. Partea elastică a roții este formată din anvelopă și camera de aer comprimată sau anvelopă și aer comprimat fiind cunoscută sub numele de pneu.

Pneul are rolul de a reduce sarcină dinamică pe roată, de a reduce presiunea specifică a roții și de a mari aderenra roții la calea de rulare.

Caracteristicile constructive ale roților cu pneu și proprietățile fizico-mecanice ale anvelopelor folosite la echiparea acestor roți, au o influență directă asupra capacității de tracțiune și de frânare, asupra stabilității în mers, precum și asupra capacității de trecere a autovehiculelor.

Principalele cerințe față de construcția roților cu pneu pentru autovehicule, se referă la :

rezistența la solicitări și sudabilitate în exploatare ;

posibilitatea montării și demontării ușoare a anvelopei pe jantă roții și a roții pe butuc ;

greutate minimă și preț de cost redus.

Dimensiunile roților și proprietăților fizico-mecanice ale anvelopelor au o influență sirectă asupra dinamicii, economicității, sudabilității și capacității de trecere a autovehiculului,

Rigiditatea anvelopei depinde de materialul anvelopei, de construcția ei, de presiunea interioara a aerului din pneu și de duritatea suprafețelor de sprijin.

Profilul și configurația jantei se adopta după categoria autovehiculului și solicitările roții.

Pentru autoturisme și autocamioane se folosesc jenți cu profil adânc, nedemontabile; aceste jenți cu adâncitură pot avea urechi deschise sau închise care sunt profilate din umărul jenții. Urechile înalte asigură pneului o puternică stabilitate laterală. Deschiderea mai mare (distanță) dintre umerii jantei influențează favorabil calitățile mersului și frânării autovehiculului, diminuând oscilațiile și uzură pneului.

La autocamioane și autobuze se folosesc jenți demontabile, cu profil cilindric sau puțin conic deoarece anvelopele au o rigiditate mare ; montarea anvelopelor – prin împingere – este simplă, iar prinderea umărului circular demontabil se face printr-un cerc tăiat și arcuit (V).

Discul roții se îmbină – prin sudura – cu jantă adâncă,iar jantă cilindrică ca în figură În figurile respective se arată și modul de montare – cu șuruburi și piuliță – a discului pe butucul roții.

La autocamioanele de mare tonaj – uneori – se folosesc construcții speciale de roți duble, care să permită o ușoară montare și demontare a anvelopelor pe jenți și arotilor pe butuc și să asigure menținerea anvelopelor în locaș, indiferent de direcția și mărimea solicitării.

O anvelopă este o componentă cheie sub forma unui inel care acoperă jantă și are rolul de a o proteja și de a permite o bună funcționare a autovehiculului. Pe înțelesul tuturor o anvelopă este ca o „perna” care absoarbe șocurile. Anvelopa este cea care intră în contact direct cu carosabilul.

Materialele din care sunt confecționate anvelopele sunt cauciuc sintetic, cauciuc natural, material, sârmă și alți compuși chimici. În urmă cu mulți ani, așa-zisele anvelope erau pur și simplu niște benzi de metal și erau montate în jurul roților de lemn pentru a preveni uzură. Ele erau solide, nu pneumatice.

Astăzi, majoritatea anvelopelor sunt structuri gonflabile pneumatice, fabricate pe o structură de cabluri și fire închise într-un cauciuc și, în general, umplute cu aer comprimat pentru a forma o pernă gonflabilă.

Anvelopele pneumatice sunt folosite pe mai multe tipuri de vehicule, inclusiv autoturisme, biciclete, motociclete, autobuze, camioane, autovehicule grele și aeronave. Anvelopele de metal sunt încă utilizate pe locomotive și vagoane iar cele din cauciuc solid sunt încă folosite în diferite aplicații non-auto, cum ar fi unele role, vagonete, căruțe, mașini de tuns iarba și roabe.

Cuvântul “anvelopa” este de origine franceză. Primele anvelope au apărut prin anii 1840 și au fost folosite în scop feroviar. La început au fost simple benzi de piele, apoi de fier, mai târziu din oțel, plasate pe roți din lemn de la căruțe sau vagoane. Prima anvelopă pneumatică a fost făcută în 1888. Astăzi, peste 1 miliard de anvelope sunt produse anual în peste 400 de fabrici, ceea ce face ca industria anvelopelor să fie un mare consumator de cauciuc natural. Se estimează că până în 2016, 1,72 miliarde de anvelope se vor vinde la nivel global. Primele cinci cele mai mari companii de fabricare a anvelopelor sunt Bridgestone, Michelin, Goodyear, Continental și Pirelli.

Anvelopa este partea principală a pneului și include următoarele elemente:(Fig. 32)

carcasa;

brekerul;

banda de rulare;

flancul;

talonul.

Fig.32.Elementele componente ale unui pneu de construcție radială

Carcasa anvelopei este din sârmă de oțel care se întinde de la un talon la celălalt și susține practic toată greutatea mașinii.

Carcasa este formată din mai multe straturi de țesătură numită straturi de cord fixate la inelele de sârmaă ale taloanelor. Materialul cordului poate fi bumbacu, mătasea, fibrele din sticlă etc.

Carcasa primește și anihilează șocurile provocate de drum în măsura în care acestea au fost preluate de banda de rulare. Carcasa anvelopelor trebuie sa fie echilibrată și să aibă o grosime uniformă pe toată circunferinta sa.

Breakere sunt straturi de sârmă de oțel care să află între carcasă anvelopei și banda de rulare. Acestea se regăsesc de la una, două straturi la cinci straturi în funcție de nevoi și de tipul mașinii. Ele au o contribuție majoră în viraje, la mentinera direcției și crește rigiditatea benzii de rulare.

Banda de rulare (fig.32) – este partea exterioara a anvelopei care vine in contact cu suprafața drumului prin asa numita “pata de contact”. Banda de rulare este realizata din cauciuc gros, sau cauciuc  compus/compozit, conceput pentru a asigura un nivel adecvat de tracțiune, prezintand o serie de proprietati: rezistenta la uzura, la temperaturi inalte, la taiere, la inaintare sau franare etc.

Elementul specific al benzii de rulare il reprezuinta profilul benzii care este caracterizat de goluri si plinuri ce formeaza caneluri, blocuri, nervuri gropite și striuri. Fiecare sectiune a profilului are un nume diferit, o functie diferita si un efect aparte asupra intregii anvelope.

Din punct de vedere al profilului benzii de rulare, anvelopele e clasifică în:

anvelope cu profil de stradă, destinate rulării pe drumuri cu suprafețe dure din asphalt beton, acestea având proeminențe si nervure transversal mici;

anvelope cu profil special M+S, care sunt destinate rulării pe drumuri cu zăpadă sau noroi si sunt executate cu nervure si caneluri mari.

Fig 32. Banda de rulare

Flancul este partea din avelopă care în general formeaza un tot unitar cu banda de rulare și protejeaza pereții laterali ai carcasei împotriva deteriorării produselor de diverși agenti atmosferici și de lovituri accidentale in timpul rulajului.

Talonul este marginea întărită a bordurii anvelopei și are rolul de a asigură fixarea anvelopei în umerii jentii pe care se montează. De asemenea mai protejează partea interioară a anvelopei împotriva pătrunderii apei, noroiului sau nisipului de pe calea de rulare.

Durabilitatea și rigiditatea talonului sunt asigurate de inserția metalică, care constă din fibre de sârmă din oțel, învelite în cauciuc ; inserția metalică se mai numește și inima talonului.

Talonul este acoperit cu o bandă textilă cauciucată, rezistentă, denumită bandă de protecție a talonului, care protejează talonul împotriva frecării de jantă și deteriorării în timpul montării și demontării anvelopei.

Pentru alegerea anvelopelor, se consideră că autobasculanta se va deplasa pe mai multe tipuri de drum. Astfel, se compară viteza (Tabel 12) în funcție de cateogia de drumul pe care autobasculanta va circula (Tabel 13).

Tabelul 12. Vitezele medii tehnice, pentru autobasculante, în [km/h]

Tabelul 13. Proporții (pi) și categorii de drum pe care autobasculanta circulă, în [%]

Conform tabelului 9. Autobasculanta ROMAN12215 DFK se va deplasa cu o viteza medie de 18,6 km/h.

Condorm tabelului 12, autobasculanta se va deplasa pe mai multe tipuri de drum.

Semnificația categoriilor de drumuri din Tabelul 3 este următoarea:

T: Drumuri pavate, macadamizate și pietruite în stare mediocră, care impune schimbări de viteze pe circa 20% din parcurs;

L: Drumuri pietruite cu piatră spartă, pietriș, pavată cu piatră și bolovani de râu în stare mediocră, care impune schimbări de viteză pe cira 40% din drum;

E: Drum a cărui stare impune schimbarea de viteză pe circa 70% din parcurs (drum de pământ si terasamente în stare mediocră, drumuri pavate cu bolovani de râu sau de piatră, în stare rea;

H: Drumuri a căror stare sau declivitate nu permit o circulație cu viteze mai mari de 15 km pe oră pe toată lungimea lor.

Mai departe, cunoscând greutatea care revine fiecărei punți a autovehicului, se poate determina sarcina care revine fiecărei roți în parte, în condiții statice, pentru autovehiculul încărcat cu sarcină utilă maximă și pentru cazul rulării în gol.

Astfel, pentru jenți jumelate și punte dublă pe spate, încărcarea unei roți este:

I1= față[daN] (8)

I2= spate[daN] (9)

În relațiile (8) și (9) I1, I2 reprezintă încărcarea unei roți pe punte față respectiv spate; G1, G2 reprezintă greutatea pe față respectiv spate.

În baza valorilor obșinute cu relațiile (8) și (9), de determină anvelopele din cataloagele firmelor producătoare sau din standarde.

Astfel I1 = = 2275 față[daN]

I2= = 1046 spate[daN]

În urma acestor calcule se vor alege din catalog urmatoarele dimensiuni:

Principalele caraceristici ale pneurilor, rezultă:

Tip 9 – 20 (B – d) inch;

Diametrul interior al pneului: d 508 mm;

Numărul de pliuri echivalente: PR = 14;

Diametrul nominal exterior:Dn=972;

Lățimea: B = 9țoli = 9 · 25,4 = 228,6 mm.

Principalele caracteristici ce calculeaza cu urmatoarele formule:

Diametrul interior al pneului: d· 20.5 (10)

Diametrul interior al pneului=20 țoli=20 · 25,4 =508mm

Dn = 962 + 10=972 ( conform catalogului)

Înălțimea profilului H se determină cu relația (11)

H = = = 232 mm

Datele calculate trebuie să se încadreze în intervalul de mai jos:

= (0,82-1,05) (12)

Valoarea calculată a raportului este H/B = = 1,01.(verifică)

Raza de rulare este Rr este raza unei roți imaginare, nedeformabile care ruleaza fără alunecări și patinări, dar care are aceleași caracteristici ca celei reale,

Raza de rulare se determina cu relatia:

R0 = (13)

Ro==486mm

β = 0,950 coeficient de deformare care depinde de presiunea interioară a aerului din pneu.

Rr = R0 · β = mm (14)

Rr = 486·0,950=461,7mm

IV.2 Calculul vitezelor in funcție de treptele de viteză

S-a folosit pt acest calcul programul mathcad

.