Κεφάλαιο 3 Σχεδιασμός Γεωτεχνικών & Λατομικών Έργων.

Παρουσίαση με θέμα: "Κεφάλαιο 3 Σχεδιασμός Γεωτεχνικών & Λατομικών Έργων."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Κεφάλαιο 3 Σχεδιασμός Γεωτεχνικών & Λατομικών Έργων

2 3.1 Μηχανήµατα μεταφοράς Η μεταφορά των γεωϋλικών γίνεται µε διάφορους τύπους μηχανηµάτων, όπως: Ερπυστριοφόρους προωθητές Ισοπεδωτές (graders) Χωµατουργικά αυτοκίνητα εκκενώσεως από τον πυθµένα Χωµατουργικά αυτοκίνητα (ΧΑ) πλευρικής εκκενώσεως ΧΑ οπισθίας εκκενώσεως ειδικού τύπου ΧΑ οπισθίας εκκενώσεως (διαξονικά ή τριαξονικά) Μεταφορικές ταινίες Η μεταφορά είναι από τις πιο σπουδαίες φάσεις σε µία εκσκαφή και συνήθως µε το μεγαλύτερο κόστος, µε πιθανή εξαίρεση τον θρυµµατισµό των πετρωµάτων µε τον κύκλο διατρήσεως – ανατινάξεως.

3 3.2 Χαρακτηριστικά μηχανών εσωτερικής καύσης Τα µηχανήµατα µμεταφοράς σε ένα εργοτάξιο είναι γενικά εφοδιασµένα µε βενζινοκινητήρες ή ντηζελοκινητήρες. Οι πετρελαιοκινητήρες υπερισχύουν κυρίως λόγω του μικρού κόστους του καυσίµου για κινητήρες ισχύος μεγαλύτερης των 150hp. Οι κινητήρες είναι είτε 4-κύκλων (τετράχρονοι) µε κάθε έµβολο να αποδίδει μία κρούση για κάθε δύο πλήρεις περιστροφές του εκκεντροφόρου άξονα (crankshaft), είτε 2-κύκλων (δίχρονοι) όταν κάθε έµβολο αποδίδει µία κρούση ανά µία πλήρη περιστροφή του εκκεντροφόρου. Οι τετράχρονοι κινητήρες μπορεί να είναι φυσικώς αεριζόµενοι, όταν ο αέρας εισάγεται στον κύλινδρο κάτω από ατµοσφαιρικές συνθήκες, ή υπό πίεση αεριζόµενοι, όταν ο αέρας εισέρχεται στον κύλινδρο µε πίεση υψηλότερη της ατµοσφαιρικής µε τη βοήθεια πτερωτής (blower) ή υπερτροφοδότη (supercharger ή turbocharger).

4 Φυσική τροφοδοσία αέρα τετράχρονου κινητήρα Όταν ο κινητήρας λειτουργεί σε διαφορετικές συνθήκες υψοµέτρου και θερµοκρασίας απ’ ότι οι τυπικές, η flywheel ή brake ισχύς μεταβάλλεται. Οι τυπικές συνθήκες είναι η βαροµετρική πίεση στο επίπεδο της θάλασσας, 1 Atm, και η θερµοκρασία των 15 o C. Πραγµατική flywheel ή break ισχύς του κινητήρα: HP = ισχύς στη θέση εργασίας HP s = τυπική ισχύς σε κανονικές συνθήκες (Κ.Σ.) P s = ατµοσφαιρική πίεση υπό Κ.Σ. (= 1Atm) T s = απόλυτη θερµοκρασία σε Κ.Σ. P = ατµοσφαιρική πίεση στη θέση εργασίας (Atm) T = απόλυτη θερµοκρασία στη θέση εργασίας

5 Παράδειγµα: Θεωρείστε:  Υψόμετρο εργοταξίου ίσο με 3000m και P = 0.7Atm.  Θερμοκρασία ίση με (flywheel) Εφαρμόζοντας την εξίσωση (3.1) στη θέση εργασίας προκύπτει: Το ανωτέρω παράδειγµα δείχνει ότι η απώλεια ισχύος εξαιτίας της αυξήσεως του υψοµέτρου είναι της τάξης του 30% ή (3% / 300m υψοµέτρου). Επίσης δείχνει ότι η αύξηση της ισχύος για 15% μείωση της θερµοκρασίας είναι 6%.

6 Υπό πίεση τροφοδοσία αέρος τετράχρονου κινητήρα: Όταν η τροφοδοσία αέρα γίνεται υπό πίεση, η ισχύς εξαρτάται από:  Το βάρος του αέρα που εξαναγκάζεται να εισαχθεί στον κύλινδρο σε σχέση με το βάρος του αέρα της φυσικής τροφοδοσίας σε Κ.Σ.  Την απώλεια ισχύος του κινητήρα κατά την οδήγηση του μηχανισμού υπερπίεσης  Την επίδραση της αλλαγής θερμοκρασίας. Για τον υπολογισμό της flywheel ισχύος εφαρμόζονται εμπειρικοί κανόνες ανάλογα με τις μεταβολές της τυπικής ισχύος, του υψομέτρου και της θερμοκρασίας. 1. Για την μεταβολή του υψομέτρου οι κανόνες είναι:  Καμία απώλεια ισχύος μέχρι τα 1500m πάνω απ’ το υψόμετρο της θάλασσας.  Από τα 1500 μέχρι τα 3000m, 1% απώλεια για κάθε 300m αύξησης του υψομέτρου.  Πάνω απ’ τα 3000m, 3% απώλεια για κάθε 300m αύξησης του υψομέτρου.

7 Οι ανωτέρω κανόνες εφαρμ όζονται σε κινητήρα 400hp (flywheel) με τα ίδια κριτήρια όπου αυτά του παραδείγματος κινητήρα με φυσική τροφοδοσία αέρα: 1.Απώλεια ισχύος λόγω αύξησης υψομέτρου, : 2. Αύξηση ισχύος λόγω μείωσης θερμοκρασίας, : 3. Υπολογιζόμενη ισχύς (flywheel) στη θέση εργασίας: Ο παραπάνω υπολογισμός καταδεικνύει το πλεονέκτημα της υπό πίεση τροφοδοσίας αέρα κινητήρων σε σύγκριση με τους φυσικά τροφοδοτούμενους κινητήρες του πρώτου παραδείγματος.

8 Διαβάθμιση flywheel ή brake ισχύος κινητήρος σε τυπικές συνθήκες: Γενικώς η διαβάθμιση της ισχύος ενός κινητήρα προσδιορίζεται από τα εξαρτήματα που είναι προσαρμοσμένα στον κινητήρα και είναι απαραίτητα για τη λειτουργία του. Τα εξαρτήματα αυτά προσδιορίζουν την ωφέλιμη ισχύ στον σφόνδυλο (flywheel), και είναι τα εξής: 1.ανεμιστήρας 2.φίλτρο αέρος 3.αντλία νερού 4.αντλίες λιπαντικών 5.αντλία καυσίμου 6.γεννήτρια ή εναλλάκτης 7.σιγαστήρας (muffler)

9 3.3 Ελαστικά επίσωτρα Τα περισσότερα μηχανήματα υπαιθρίων εργοταξίων είναι ελαστιχοφόρα και όχι ερπυστριοφόρα. Παραδείγματος χάριν για ένα τυπικό εργοτάξιο διανοίξεως εθνικής οδού τα 75% των μηχανημάτων είναι ελαστιχοφόρα, και το υπόλοιπο 25% ερπυστριοφόρα. Το κόστος των ελαστικών σε ένα μηχάνημα είναι περίπου το 8% του συνολικού κόστους αυτού, ενώ το κόστος των επισκευών και αντικαταστάσεων των ελαστικών είναι περίπου το 12% του συνολικού κόστους ιδιοκτησίας και λειτουργίας του μηχανήματος. Σχ. 3.1: Τομή ελαστικού με νάϋλον νήματα

10 Ο τύπος του ελαστικού (κανονικά ή ευρείας βάσεως), ο σχεδιασμός του πέλματος (tread) και ο ονομαστικός αριθμός λινών είναι οι τρεις κύριες παράμετροι για την επιλογή των ελαστικών σε δεδομένες συνθήκες λειτουργίας ενός μηχανήματος. Σχ. 3.2: Τομή ελαστικών radial με επένδυση από νάϋλον νήματα Σχ. 3.3: Τομή ελαστικών radial με επένδυση από ατσαλονήματα.

11 A radial tire (more properly, a radial-ply tire) is a particular design of automotive tire (in British English, tyre). The design was originally developed by Michelin in 1946 [1] but, because of its advantages, has now become the standard design for essentially all automotive tires.automotivetireBritish EnglishMichelin[1] Tires are not fabricated just from rubber; they would be far too flexible and weak. Within the rubber are a series of plies of cord that act as reinforcement. All common tires (since at least the 1960s) are made of layers of rubber and cords of polyester, steel, and/or other textile materials. This network of cords that gives the tire strength and shape is called the carcass.cord In the past, the fabric was built up on a flat steel drum, with the cords at an angle of about +60 and -60 degrees from the direction of travel, so they criss-crossed over each other. They were called cross ply or bias ply tires. The plies were turned up around the steel wire beads and the combined tread/sidewall applied. The green (uncured) tire was loaded over a curing bladder and shaped into the mould. This shaping process caused the cords in the tire to assume an S shape from bead to bead. The angle under the tread stretched down to about 36 degrees. This was called the Crown Angle. In the sidewall region the angle was 45 degrees and in the bead it remained at 60 degrees. The low crown angle gave rigidity to support the tread and the high sidewall angle gave comfort. By comparison, radial tires lay all of the cord plies at 90 degrees to the direction of travel (that is, across the tire from lip to lip). This design avoids having the plies rub against each other as the tire flexes, reducing the rolling friction of the tire. This allows vehicles with radial tires to achieve better fuel economy than vehicles with bias-ply tires. It also accounts for the slightly "low on air" (bulging) look that radial tire sidewalls have, especially when compared to bias-ply tires.fuel economy Construction As described, a low radial tire would not be sufficiently strong and the surface in contact with the ground would not be sufficiently rigid. To add further strength, the entire tire is surrounded by additional belts that are oriented along the direction of travel. First made of tire cord, these belts were made of steel (hence the term steel-belted radial) by 1948 and subsequently Polyester or later Aramid fibers such as Twaron and Kevlar.1948PolyesterAramid TwaronKevlar In this way,low radial tires separate the tire carcass into two separate systems: The radial cords in the sidewall allow it to act like a spring, giving flexibilty and ride comfort. The rigid steel belts reinforce the tread region, giving high mileage and performance. Each system can then be individually optimized for best performance.

12 Τομή Ελαστικού Radial

13 Σχ. 3.4: Τρείς βασικοί τύποι πελμάτων ελαστικών για εργοτάξια.

14 Η πρόσφυση μειώνεται ενώ η αντίσταση στην κύλιση αυξάνει όσο αυξάνει η πίεση διαστολής του ελαστικού. Τα ελαστικά των χωματουργικών μηχανημάτων χαρακτηρίζονται με τρεις αριθμούς, π.χ. Ο πρώτος αριθμός (23.5) αντιστοιχεί στο πλάτος του τροχού σε ίντσες, ο δεύτερος αριθμός (25) στη διάμετρο της εσωτερικής στεφάνης (ίντσες) και ο τρίτος αριθμός (24) αντιστοιχεί στον ονομαστικό αριθμό λινών (Ply rating), που χαρακτηρίζει την αντοχή του ελαστικού στην πίεση του εσωτερικού αέρα.

15 Τα ελαστικά που χρησιμοποιούνται συνήθως κυμαίνονται από με ικανότητα υποστηρίξεως 2.3 ton (για αυτοκίνητα που μπορούν να κινηθούν σε δημόσιους δρόμους), μέχρι μέγεθος, που μπορούν να υποστηρίξουν 42 ton (για αυτοκίνητα που δεν μπορούν να κινηθούν σε δημόσιους δρόμους).

16 Η παραγωγή θερμότητας στο ελαστικό εξαρτάται από τρεις παράγοντες:  το φορτίο που εξασκείται στο ελαστικό  ταχύτητα κίνησης  θερμοκρασία περιβάλλοντος αέρος Η εξίσωση για τον δείκτη ton-km/hr του μέσου ωριαίου έργου είναι: μέσο φορτίο ελαστικού x μέση ωριαία ταχύτητα 100m (μεταφορά)630m (μεταφορά) Φορτίο (ton)18 Ταχύτητα (km/hr)2.814.8 Ton km/hr50.4266.4 Επιτρεπτά ton km/hr από τον Πιν. Α: Για νάϋλον λινά277 Για radial ατσάλινα λινά628

17 Παράδειγμα

18

19 D25D Brake/Retarder Performance curve: Τυπικό διάγραμμα επίδοσης του Επιβραδυντή, 26.5R-25 Tires Στην κλίμακα «ολική αντίσταση» επιλέγεται η παράμετρος του αθροίσματος αντιστάσεως κυλίσεως και κλίσεως σε %. Π.χ. για κλίση 1:5 η αντ. Κλίσεως είναι 5% και κύλιση 30kp/Mp είναι 3%. Επομένως η ολική αντίσταση είναι 8%.

20 D25D Rimpull-Speed-Gradeability, Διάγραμμα Δύναμης Ελξης-Ταχύτητας 26.5R-25 Tires

21 D25D Travel time – Loaded/Empty 26.5R-25 Tires