CURS 1

1. OBIECTUL CURSULUI

Obiectul acestui curs const n prezentarea unor cunotine generale de baz despre mainile de construcii (MC) utilizate necondiionat ntr-un proces tehnologic de execuie a unei construcii din orice domeniu (construcii civile, industriale, ci ferate, agricole). Informaiile sunt prezentate succint i sistematizat, parcurgnd de regul urmtoarele etape:

- Denumirea utilajului respectiv - Definiie, clasificare i domenii de utilizare - Schema de principu- cu elemente componente i rol funcional - Prezentarea echipamentului de lucru - Funcionare i parametrii tehnologici - Calcul mecanisme echipament de lucru - Elemente de calcul tehnologic/ mecanizare de baz

n urma parcurgerii acestui curs, utilizatorul va avea acces la o serie de cunotine minimale care-i vor conferi competena de a fi capabil:

s cunoasc mainile de construcii astfel nct s identifice i s aleag, din ntreaga gam de MC, maina/utilajul necesar procesului tehnologic respectiv

s aprecieze durata de utilizare s planifice timpii tehnologici i, nu n ultimul rnd, s evalueze costurile aferente s calculeze i s proiecteze parial echipamentul de lucru al unui utilaj

2. NOIUNI GENERALE DESPRE MAINI

Sistemul tehnic reprezint o creaie a inteligenei umane prin intermediul cruia

legile naturii sunt modificate i utilizate n scopul deservirii muncii proprii i creterii productivitii n aceste sens.

n stadiul actual de dezvoltare a societii, majoritatea activitilor ce se desfoar n diverse domenii sunt realizate cu ajutorul mainilor.

Maina este un sistem tehnic alctuit dintr-un ansamblu de corpuri materiale n scopul transformrii formei de energie disponibile n energie cinetic i producerii lucrului mecanic util corespunztor procesului tehnologic respectiv.

Prile componente ale mainii sunt: sursa motoare, mecanism/mecanisme organ/organe de lucru sistem de comand i control.

n schema structural 1.2 este prezentat principiul transmiterii micrii n cadrul mainii.

Schema structural 2.1

Mecanismul constituie partea component a mainii ce preia micarea de la sursa motoare i o transmite modificat la organul/organele de lucru.

n figura 2.1. este schematizat modalitatea transmiterii micrii la un dumper pitic de 750 l capacitate. Dumperul pitic este un utilaj de construcii folosit pentru transportul unor materiale ca: nisip, pietri, beton etc.

Sursa motoare/motorul (M) are rolul de a produce energie mecanic (cinetic) i de a o transmite mai departe n lanul cinematic prin intermediul arborelui de ieire.

Figura 2.1. Schema transmiterii micrii la un dumper pitic de 750 l S.C.C. sistem de comand i control; M motor; C.V. cutie de viteze; T.C.

transmisie cardanic; O.L. organ de lucru (ben); A ambreiaj; R reductor

Sistem de comand

i control (SCC)

Mecanism (Mec)

Organ de lucru (OL)

Sursa motoare (M)

Ambreiajul (A) are rolul de a ntrerupe micarea n lanul cinematic la schimbarea turaiei sau a sensului de micare.

Cutia de viteze (C.V.) realizeaz alternativ mai multe rapoarte de transmitere, permind astfel adaptarea turaiei la organul de lucru funcie de procesul tehnologic specific utilajului.

Transmisia cardanic (T.C.) realizeaz transmiterea micrii ntre doi arbori concureni aflai n plane diferite.

Organul de lucru (O.L.) este reprezentat n figura 2.1 de ben dumperului pitic i are rolul de a realiza procesul tehnologic de transport al pmntului la punctul de lucru.

Sistemul de comand i control (S.C.C.) are rolul de a controla parametrii funcionrii utilajului n timpul transmiterii micrii de la motor la organul de lucru.

Mecanismul poate fi definit n sens general ca parte component a mainii. n cazul nostru, mecanismul care ndeplinete aceast funciune este alctuit dintr-o serie de mecanisme componente, definite n sens restrns: ambreiaj (A), cutie de viteze (C.V.), transmisie cardanic (T.C.). Fiecare dintre acestea, la rndul lor, alctuiesc cte un mecanism.

Clasificarea general a mainilor

a) Maini de for- maini care transform energia dintr-o form n alta, nefiind consumatoare de energie dect n limita pierderilor inerente implicate n transformare

a.1 Maini generatoare - transform energia mecanic ntr-o alt form de energie: Electric = generatoare electrice Hidraulic = pompe Pneumatic = compresoare

a.2 Maini motoare consum anumite forme de energie i produc enegie mecanic Motoarele cu ardere intern (MAI)consum prin ardere energia

potenial termochimic a combustibilului Motoarele electrice consum energie electric Motoarele hidrostatice i turbinele consum energie hidraulic

b) Maini de lucru efectueaz o operaie/operaii tehnologice pe parcursul crora cedeaz energie prin efectuarea de lucru mecanic util (Lu). MC sunt destinate efecturii de operaii tehnologice n lucrrile de construcii montaj

c) Maini instrument maini destinate determinrii unor anumite mrimi fizice sau a unor corelaii ntre anumite mrimi, cu ajutorul crora se pot caracteriza proprietile fizico-mecanice ale unor materiale, produse. Ex. Mainile de ncercat betoane i elemente prefabricate din beton i beton-armat.

Mrimea mecanic subunitar ce caracterizeaz eficiena utilizrii energiei primare de ctre maina respectiv = randament = raportul ntre lucrul mecanic util i lucrul mecanic consumat sau raportul dintre energia util (furnizat la ieire) i energia primar (furnizat la intrare):

Tabelul 2.1. Semne convenionale uzuale utilizate n transmisiile mecanice

Denumire Semne convenionale Exemple funcionale

Elem

ent c

inem

atic

- den

umiri

gen

eric

e

bar

plac

roat

cam

manivel

(micare de rotaie

complet)

biel (micare plan-paralel)

balansier (micare de

rotaie incomplet)

Culisor (micare de translaie)

Element fix (batiu, asiu,

carcas)

Arbore cotit C

upl

cin

emat

ic

articulaie

plan

articulaie

sferic

de translaie

urub-piuli

cilindric

Tran

smis

ii m

ecan

ice

cu

curea

cablu

lan

element elastic

arc, resort

Exemplu de transmisie mecanic cutia de viteze a unui autovehicul care realizeaz patru viteze de mers nainte i una de mers napoicinci lanuri cinematice (fig. 2.2 i 2.3):

lanul 1 (viteza I): I 1 2 II lanul 2 (viteza II): I 3 4 II lanul 3 (viteza III): I 5 6 II lanul 4 (viteza IV): I 7 8 II lanul 5 (mers napoi): I 9 10 11 II

Figura 2.2. Schema cinematic a unei cutii de viteze I, II arbori; i viteza unghiular la arborele de intrare; e = viteza unghiular la arborele de

ieire; 2,4,6,8,10,11 roi dinate fixe; 1,3,5,7,9- roi dinate mobile (baladoare)

n poziia prezentat mai sus funcioneaz lanul cinematic de mers napoi (marche-arrire).

Fig. 2.2.Cutie de viteze -alctuire

3. ALCTUIREA GENERAL DE PRINCIPIU A MC

Mainile de lucru- din cadrul crora fac parte i MC, sunt alctuite dup o structur/schelet comun, avnd n cadrul lor subansambluri cu roluri funcionale identice sau asemntoare:

Echipament de for Transmisie Echipament de lucru, cu organul de lucru Echipament (sistem) de comand i control (supraveghere) Structura portant Structura de sprijin i echipament de propulsie Echipament de securitate Instalaii i echipamente anex Caroserie

Echipamentul de for (EF) = maina/ansamblul de maini motoare i generatoare,

cu anexele aferente, care furnizeaz energia necesar acionrii mainii Transmisia (Tr) = ansamblul de mecanisme i instalaii (electrice, hidraulice) care

preiau energia produs de echipamentul de for, o transform i o trimit modificat pna la echipamentul/organul de lucru

Echipament de lucru, cu organ de lucru (EL) = ansamblul de organe/elemente cinematice ataat mainii cu ajutorul croa se efectueaz operaia/operaiile din cadrul procesului tehnologic respectiv pentru care a fost destinat maina. La echipamentul de lucru este ataat organul de lucru (OL): cup (excavator/ncrctor), lam (buldozer), graifer (macara) etc.

Echipament/sistem de comand i control (SCC) = ansamblu de dispozitive, mecanisme, instrumente de bord, cu ajutorul crora se pornete, se manevreaz i supravegheaz funcionarea mainii la parametrii nominali, i se oprete.

Structura portant (SP) = suport pentru toate celelalte pri ale mainii; preia ncrcturile provenite din greutatea tuturor elementelor mainii, precum i a celor de exploatare (ex.: greutatea sarcinii la macara, rezistena la spare a unui excavator etc.) i le transmite prin sistemul de sprijin sau a celui de propulsie, terenului sau cii pe care lucreaz maina.

Structura de sprijin (SS) = preia ncrcrile mainii i le descarc la teren sau la calea de rulare

Sistemul de propulsie (SP) = asigur deplasarea mainii n timpul lucrului sau la schimbarea amplasamentului acesteia; poate fi cu: roi cu pneuri, enile, roi (rulouri) metalice, cale de rulare cu ine etc.

Echipamentul de securitate (ES) = asigur funcionarea i exploatarea mainii n condiii de deplin securitate. Ex.: macaralele sunt dotate cu cu limitator de sarcin un dispozitiv cu funcionare automat care anuleaz orice comand cu excepia celei de coborre i de depunere a sarcinii atunci cnd se ncearc ridicarea unei sarcini superioare celei admisibile.

Instalaiile i echipamentele anex = asigur confortul exploatrii mainii: instalaia de nclzire a cabinei operatorului, de iluminat

Tipul EF se alege n funcie de sursa de energie primar disponibil i de autonomia de deplasare necesar mainii. Astfel, n lipsa unei surse de energie primar electric, se recurge la acionarea cu MAI. La acelai tip de acionare se recurge i n cazul mainilor care necesit autonomie mare de deplasare, care sunt concepute ca maini fr cale de rulare proprie (cu sistem de deplasare pe enile, pe pneuri) excavatoare universale, buldozere, automacarale. Ansamblul EF-Tr. = sistemul de acionare (SA) a mainii. SA ale MC pot fi tip (fig.2.2):

Diesel-mecanice = motor primar diesel i transmisie mecanic Diesel-electrice = motor diesel+generator electric i transmisie electric Diesel-hidraulice= motor diesel+grup pompare i transmisie hidraulic (TH) Diesel-pneumatice= motor diesel+ compresor i transmisie pneumatic (TP) Electro-mecanice= motor sau motoare electrice (ME) i transmisie mecanic (TM) Electro-hidraulice= motor electric+grup pompare (P) i transmisie hidraulic (TH) Electro-pneumatic= motor electric (ME)+ compresor i transmisie pneumatic

A SV

a. TM A

b. TE/TH

RE C c.

RE C d TH

Figura 2.2 Reprezentarea schematizat a sistemelor de acionare a MC. a. diesel-mecanic; b. diesel-electric/diesel-hidraulic; c. electro-mecanic; d. electro-hidraulic

MAI- M cu ardere intern; A- ambreiaj; SV- schimbtor de viteze; CD- cutie de distribuie; TM- transmisie mecanic; OL- organ de lucru; GE,TE, ME generator, transmisie, motor-electrice; P, TH, MH pomp, transmisie, motor - hidrostatice; RE- reea electric; C- cuplaj

MAI CD TM OL

ME TM OL P MH

ME TM OL

MAI TM OL GE/P

ME/MH

Atunci cnd maina lucreaz mult timp pe acelai amplasament la punct fix sau pe cale de rulare cu ine, este avantajoas acionarea electric, energia electric fiind mai ieftin, iar distribuia ei la diferite mecanisme ale mainii mai simpl. Ex.: macarale turn, betonierele i centralele de beton, pompele de beton sau de mortar etc.

Sistemele de acionare diesel-electrice, diesel-hidraulice i electro-hidraulice sunt sisteme combinate.

4. CLASIFICAREA GENERAL A M.C.

Conform STAS 4184-85: Utilaje tehnologice pentru c-ii. Clasificare. Criteriul de clasificare l constituie natura sau categoria lucrrilor efectuate. Practic, pentru fiecare categorie de lucrare exist maini sau, cel puin, unelte adecvate.

Clasificarea, corespunztor standardului menionat, este urmtoarea:

1. Utilaje pentru lucrri de pmnt 1.1 Utilaje pentru pregtirea terenului: -scarificatoare

-tietoare de tufiuri

-extractoare de buturugi 1.2 Utilaje de spat, nivelat i transportat: - buldozere

- screpere - autogredere

1.3 Utilaje de spat, ncrcat i transportat: - excavatoare cu o cup 1.4 ncrctoare: - cu 1/mai multe cupe - cu frez - cu melc

- cu discuri 1.5 Sptoare de gropi, canale i guri 1.6 Utilaje pentru compactarea terenurilor: -compactoare cu rulouri, cu pneuri mixte

cu aciune static sau dinamic (prin vibrare, prin batere i mixt) - maiuri

1.7 Utilaje pentru finisarea terasamentelor

2. Utilaje pentru fundaii, lucrri n stnc i pentru tuneluri 2.1 Utilaje pentru nfigerea i smulgerea elementelor: - sonete

- berbeci - vibronfigtoare - vibroextractoare

2.2 Utilaje pentru execuia coloanelor i pereilor din beton in situ 2.3 Utilaje pentru ameliorarea terenurilor de fundare slabe 2.4 Utilaje pentru lucrri n stnc i de tuneluri 2.5 Utilaje de forat i perforat 2.6 Utilaje pentru demolri i dezafectri

3. Utilaje pentru transporturi i manipulri

3.1 Autovehicule i tractoare

3.2 Remorci i semiremorci 3.3 Mijloace de transport feroviar 3.4 Maini i instalaii de transport continuu:

-transportoare cu band; lan; raclei; cupe -transportoare cu melc -transportoare ineriale i vibratoare -transportoare pneumatice -elevatoare -funiculare

3.5 Alte mijloace de transport 3.6 Stivuitoare: cu furci, etc. 3.7 Utilaje de descrcat: -lopei mecanice

- descrctoare de vagoane etc.

4. Utilaje pentru pregtirea agregatelor, pentru armturi i cofraje 4.1 Utilaje pt. mrunirea agregatelor: -concasoare

- mori 4.2 Utilaje pentru sortarea, splarea i uscarea agregatelor: -ciururi

-clasoare -spltoare -usctoare de agregate

4.3 Utilaje pentru stingerea, prepararea i manipularea varului:- stingtoare - fluidificatoare

4.4 Utilaje pentru prelucrat oel-beton: -maini de tiat i ndreptat OL-beton -maini de fasonat OL-beton

4.5 Utilaje de prelucrat srm pentru beton precomprimat 4.6 Utilaje pentru prelucrarea armturilor: -maini de sudat armturi, plase i carcase 4.7 Utilaje pentru pretensionare: -instalaii de pretensionare

- prese hidraulice - maini pt. confecionat teci pt. fascicole - pompe pt. injectat canale de armturi

5. Utilaje pentru prepararea i punerea n oper a betoanelor i mortarelor 5.1 Utilaje pt. amestecarea betoanelor i mortarelor: -betoniere

-malaxoare de mortar 5.2 Instalaii pt. prepararea betoanelor i mortarelor: - centrale fixe sau mobile de

beton/mortar 5.3 Utilaje de depozitare i transport a betoanelor i mortarelor: -silozuri

- buncre - containere - bene - autobetoniere

5.4 Utilaje pt. compactarea betoanelor: -vibratoare (de interior/ext.; mese, rigle, plci) -instalaii de vacumare

5.5 Utilaje pt. punerea n oper a betoanelor i mortarelor:- pompe, autopompe beton - pompe mortar - aparate de injectat i

torcretat beton i mortar

- repartizoare de beton - instalaii cofraje glisante - instalaii de aburit beton - maini de curat-uns

cofraje 6. Utilaje de ridicat pentru lucrri de montaj

6.1 Mecanisme simple de ridicat: -vinciuri, palane, trolii 6.2 Ascensoare de antier: -pt. material/ persoane 6.3 Macarale: -macarale uoare de fereastr, de planeu

- macarale turn - macarale pe enile - macarale pe pneuri - automacarale - lansatoare de conducte

7. Utilaje pentru lucrri de izolaii, instalaii, finisaje i lucrri pe timp friguros

7.1 Utilaje pt. lucrri de izolaii: -pt. preparare bitumuri - pt. aplicarea bitumuri - pt. uscarea suprafeelor - pt. aplicarea materialelor izolatoare i protectoare

7.2 Utilaje pt. prelucrarea materialelor de nvelitori i ventilaii: -maini de tiat -maini de roluit - maini de fuit -maini de bordurat - maini de ncheiat faluri la tabl etc.

7.3 Utilaje pt. lucrri instalaii: -dispozitive i maini de filetat, ndoit, tiat, evazat - dispozitive i maini de sudat evi din material plastic

7.4 Utilaje pt. lucrri de tencuieli i zugrveli: - agregate de tencuit, dricuit - schele

7.5 Utilaje pt. lucrri de vopsitorie: -malaxoare pt. chit -maini de amestecat chituri i vopseluri

-pistoale de injectat chit - instalaii de vopsit prin pulverizare .a.

7.6 Utilaje pt. lucrri de pardoseli: -maini de finisat pardoseli minerale, din beton -maini de splat

-maini de rindeluit, lefuit -maini de lustruit pardoseli din parchet -aspiratoare

7.7 Utilaje pt. lucrri pe timp friguros: -generatoare de aer cald, abur -nclzitoare de ap

-instalaii de nclzire/uscare cu infraroii

8. Utilaje pentru lucrri hidrotehnice i mbuntiri funciare 8.1 Drgi maritime 8.2 Drgi fluviale 8.3 Mijloace de spat i transportat agregate 8.4 Hidromonitoare 8.5 Sonete plutitoare

8.6 Degroeze 8.7 Instalaii pt. executarea sistemelor de irigare i desecare 8.8 Instalaii pt. ntreinerea i curarea canalelor 8.9 Instalaii pt. drenaje

9. Utilaje pentru construcii i reparaii drumuri

9.1 Utilaje pt. lucrri de fundaii rutiere i pt. salubrizri - Repartizoare de agregate - Freze rutiere - Distribuitoare de bitum - Distribuitoare de ciment

9.2 Utilaje pt. preparat mixture asfaltice, la cald i la rece: - usctoare de agregate - topitoare de bitum -malaxoare i instalaii pt. prepararea mixturilor asfaltice la cald/rece

9.3 Utilaje pt. mbrcmini asfaltice, penetrri i tratamente superficiale: - repartizoare i finisoare de mixture asfaltice - stropitoare de bitum - autogudronatoare - distribuitoare de criblur etc.

9.4 Utilaje pt. fundaiile drumurilor: -repartizoare i finisoare din beton -maini de tiat rosturi n beton etc.

9.5 Utilaje pt. ntreinerea drumurilor: - autoagregate pt. reparat i ntreinut drumuri - autoagregate pt. curirea i colmatarea fisurilor - autoagregate pt. mturat, deszpezit, repartizat nisip i sare .a.

10. Utilaje pentru construcii i reparaii ci ferate

10.1 Utilaje pentru pregtirea cii 10.2 Utilaje pentru balastarea i compactarea cii 10.3 Utilaje pentru curat prisma de balast a cii 10.4 Utilaje pentru montarea i sudarea inelor 10.5 Utilaje pentru montarea i pozarea cii 10.6 Utilaje i aparate pentru msurat i verificat calea 10.7 Utilaje pentru ntreinerea liniilor

11. Utilaje pentru montajul conductelor i liniilor de transport a energiei electrice

11.1 Maini de prelucrat pe antier evi i conducte 11.2 Utilaj pentru montat linii electrice aeriene

12. Utilaje energetice i de sudur : - compresoare de aer;

- grupuri electrogene - redresoare i transformatoare de sudur - generatoare de acetilen etc.

13. Unelte portabile- pt. montaj i prelucrri, pt. instalaii, pt. finisaje, pt. pardoseli

5. CARACTERISTICILE PMNTURILOR I PROCESUL SPRII ACESTORA

Comportarea i rezistena la spare a pmnturilor depind de:

Caracteristicile fizico-mecanice ale pmnturilor Forma i parametrii organului de lucru

n procesul de spare a pmnturilor, un rol determinant l au urmtoarele caracteristici:

Compoziia granulometic = proporia procentual a maselor diferitelor fraciuni componente ale materialului din masa total a materialului.

Fraciune material = interval granulometric dimensional n care pot fi ncadrate granulele component ale unui material (04; 48; 816; 1631; 31x)

Dimensiunea nominal a unei granule: [mm] (5.1)

n care a1, a2 , a3 sunt cele trei dimensiuni ale prismei circumscrise granulei n funcie de dimensiunea nominal, pmnturile se structureaz n urmtoarele categorii:

Structurarea pmnturilor n funcie de dimensiunea granulometric nominal

Nr.crt Tipuri pmnt Dimensiune nominal, a [mm] 1 Argiloase a < 0,005 2 Prfoase 0,005 < a < 0,05 3 Nisipoase 0,05 < a < 2 4 Pietri 2< a < 20 5 Prundi/piatr spart 20 < a < 200 6 Bolovani a > 200

Masa volumic = masa unitii de volum a pmntului/rocii n stare natural

Structurarea pmnturilor n funcie de masa volumic Nr.crt Tipuri pmnt Masa volumetric, [kg/m3] 1 Obinuite 1100.2000 2 Stncoase 2000.3000 3 Minereuri (metalice) 3500.5300

Afnarea = proprietatea pmnturilor de a-i mri volumul prin spare Coeficientul de afnare simbol: ka sau [-]

Valori ale coeficientului de afnare Nr.crt Tipuri pmnt Valori ka 1 Nisipuri 1,2 2 Argile 1,3 3 Pmnturi stncoase 1,45 4 Pmnturi ngheate 1,52,5

Frecarea interioar= se manifest ntre particulele vecine, componente ale materialului/pmntului; se caracterizeaz prin coeficientul de frecare interioar, i[-]

Coeziunea = proprietatea componentelor unui pmnt/material de a-i pstra legtura intrinsec, de a se menine unite datorit forelor interioare moleculelare. Cu ct coeziunea este mai mare cu att i rezistenele la tiere ale pmntului sunt mai mari. Argila, de exemplu, este un pmnt coeziv, iar nisipul un pmnt slab coeziv. Coeziunea se reduce la pmnturi afnate, uscate sau foarte umede.

Umiditatea = cantitatea procentual de ap reinut de material:

unde Mw este masa materialului umed, iar Mu este masa materialului uscat. Acelai pmnt, n funcie de cantitatea de ap coninut, i schimb proprietile. (Ex: argila uscat rezistenele la spare sunt mult mai mari dect la argila umed, care e plastic i lipicioas).

Frecarea exterioar = frecarea materialului cu corpurile cu care vine n contact. Se caracterizeaz prin coeficientul de frecare la alunecare, . n cazul MC intereseaz frecarea pmntOL. Coeficientul de frecare pmnt oel este mare ( 0,5 > ). n cazul materialelor vrsate/pmnturilor afnate, se definesc i caracteristicile:

Unghiul taluzului natural = unghiul dintre generatoarea conului de material depus liber la sol i linia orizontal a solului, .

Fig. 5.1. Unghiul de taluz natural- i unghiul de surpare- a. b.

Dac suprafaa de depunere este vibrat, atunci materialul se rspndete lateral (fig.

5.1, a) i unghiul scade ca valoare, devenind unghi de taluz natural n micare, m (m~0,7 ). Unghiul de surpare = unghiul de la baza conului de surpare creat prin scurgerea

materialului printr-un orificiu circular realizat pe suprafaa de aezare (fig.5.1, b), notat cu .

Forele de frecare interioar, mpreun cu coeziunea pmntului, determin unghiul de taluz natural, precum i stabilitatea taluzului. Stabilitatea talazului este foarte important: pierderea stabilitii duce la accidente grave, datorit deplasrii pmntului de pe taluz.

m

Pentru analiza stabilitii taluzului de pamnt, se consider o particul de pmnt de pe taluz cu greutatea t nG G G= +

(fig.1.2), care se descompune n componentele sintG G = paralel cu direcia taluzului i cosnG G = , normal pe direcia taluzului.

Asupra particulei mai acioneaz fora de coeziune cF

i fora de frecare fF

. Aceste

fore se determin cu relaiile:

c cF K A=

n care cK este fora specific de coeziune; A suprafaa de contact cu taluzul

cosfF G =

n care - coeficient de frecare interioar a pmntului.

Echilibrul pmntului pe taluz se realizeaz dac se ndeplinete condiia:

sinsin coscos

cc

G K AG G K AG

+

n cazul n care coeziunea este redus, stabilitatea pmntului este asigurat numai de frecrile interioare 0cK ( pmnt puin umed, afnat, uscat). Se obine astfel valoarea unghiului la care stabilitatea este asigurat:

tg sau tg tg - condiia de stabilitate pentru 0cF ( = unghiul de frecare interioar a materialului).

n mod normal, datorit existenei coeziunii, echilibrul se realizeaz i la unghiuri > .

Valoarea limit a unghiului = corespunde situaiei de echilibru - pentru materiale ideale (granulaie mic, uniform)

Pmntul afnat descrcat din cup sau mijloace de transport se aeaz astfel nct unghiul taluzului fa de orizontal are valoarea ( unghi de taluz natural) figura 5.1.

Gradul de compactare = raportul dintre masele unitii de volum a pmnturilor n stare compactat i necompactat.

Figura 5.2. Analiza fenomenului de stabilitate a taluzului

Procesul sprii = introducerea OL n pmnt, la o adncime oarecare, (figura 5.3, a) ca urmare a deformrii pmntului; apoi prin tierea, i dislocarea unei brazde se realizeaz umplerea OL cu material (pmnt). Desprinderea brazdei se realizeaz aplicnd asupra pmntului o for concentrat prin intermediul muchiei active a organului de lucru (figura 5.3, b). Muchia activ este n form de pan, iar fora aplicat asupra pmntului poate fi static sau dinamic (cu aciune vibrant sau cu aciune prin lovire).

a. b. Fig. 5.3. Procesul de spare a pmntului. a-dislocarea brazdei; b-aplicarea unei fore concentrate

asupra brazdei

Mecanismele de acionare a organului de lucru trebuie s asigure dou micri:

- micarea principal care realizeaz desprinderea brazdei de pmnt - o micare pe direcia perpendicular fa de micarea principal, care asigur reglarea

grosimii brazdei c, nfigerea i scoaterea organului de lucru din pmnt Fora motoare aplicat asupra OL trebuie s nving rezistena la spare a pmntului,

care se calculeaz funcie de tipul organului de lucru i de caracteristica pmntului.

n timpul procesului de spare, n faa organului de lucru se formeaz o prism de pmnt, care este deplasat de organul de lucru

Procesul sprii este influenat att de proprietile fizico-mecanice ale pmntului, ct i de parametrii organului de lucru. Aceti factori determin rezistena la spare.

n afar de dislocarea mecanic a pmntului (care se realizeaz prin spare) se mai folosesc i alte procedee:

- dislocarea hidraulic cu ajutorul unui jet de ap sub presiune - dislocarea i transportorul prin aspiraie - dislocarea prin explozie

n acest curs ne referim numai la dislocarea mecanic.

Organul de lucru (OL) i influena acestuia asupra procesului sprii

Tipul organului de lucru n cazul mainilor de spat se utilizeaz urmtoarele tipuri de organe de lucru (figura 5.4):

a) Cup - prevzut cu muchie tietoare i uneori i cu dini (excavatoare, screpere); dimensiunile i forma cupei trebuie s asigure o umplere i o descrcare complet i rezistene ct mai reduse

b) Lam - dotat la partea inferioar cu unul sau mai multe cuite (buldozere, autogredere, greder-elevator cu lam)

- trebuie s asigure un volum mare al prismei i rezistene minime la spare

c) Disc - ( gredere-elevator cu disc )

d) Dini ( scarificator )- realizeaz afnarea pmntului

a. la organe tip cup procesul sprii cuprinde desprinderea brazdei (tierea), deplasarea brazdei n interiorul cupei i umplerea acesteia cu pmnt; de obicei n faa cupei se formeaz o prism de pmnt

b. la organe tip lam procesul sprii const n desprinderea brazdei, deplasarea brazdei i formarea prismei de pmnt, deplasarea prismei sub aciunea lamei

c. la organe tip disc, muchia tietoare a discului realizeaz desprinderea brazdei, care apoi este deplasat cu ajutorul discului pe un transportor, care evacueaz pmntul spat

d. la pmnturi tari sparea propriu-zis se realizeaz dup afnarea obinut cu scarificatorul.

Dimensiunile i forma constructiv i poziia organului de lucru (figura 5.4) Forma constructiv, dimensiunile i poziia organului de spare influeneaz ntr-o

mare msur asupra rezistenelor care apar n timpul sprii.

Unghiurile muchiei active (tietoare) a organului de lucru

Fig.5.4. Organe de lucru pentru maini de spat

a) cup;

b) lam;

c) disc (1-disc; 2-transportor);

d) dini (1-dini; 2-travers; hs adncime de scarificare)

Muchia activ este n form de pan i este caracterizat de urmtoarele unghiuri:

- unghiul de ascuire;

- unghiul de de aezare;

- unghiul de spare

La reducerea unghiului , rezistena la spare scade. Avnd n vedere c unghiul de ascuire are valori minime de 22 250 din condiia de rezisten a cuitului, iar unghiul de aezare 0min 5...7 = din condiia de reducere a forei de frecare dintre suprafaa de

aezare i teren, rezult valori minime ale unghiului de spare: 030...35 = .

Ali factori care influeneaz procesul sprii sunt: - numrul dinilor, construcia i amplasarea lor

-unghiul traiectoriei organului de lucru fa de orizontal

-gradul de uzur al muchiei tietoare

Formarea brazdei la pmnturi uscate

a.

b. c.

Figura 5.5. Formarea brazdelor din pmnt

n timpul sprii se realizeaz desprinderea unei brazde din pmnt. Brazda spat poate avea diverse forme (fig.5.5) n funcie de natura i starea pmntului:

a) brazd crpat- brazda se crap n cazul argilei uscate sau puin umede b) brazd continu - n cazul pmnturilor plastice (argil umed) c) brazd aglomerat - brazda se deformeaz i se aglomereaz n faa organului de

lucru n cazul nisipului

Clasificarea pmnturilor dup rezistena la tiere Rezistena la tierea a pmnturilor este determinat de urmtorii factori:

masa volumic caracterizeaz indirect gradul de compactare frecarea intern coezivitatea

Dupa mrimea rezistenei la tiere, pmnturile se mpart n opt categorii (IVIII), dintre care ne vom opri asupra primelor patru (celelalte nu pot fi atacate direct cu MC, necesitnd, n prealabil, o operaie suplimentar de dislocare sau explozie).

Cat.I: nisip; nisip argilos, argil nisipoas cu umiditate medie, afnat i fr

incluziuni; Cat.II: argil nisipoas, fr incluziuni; pietri mrunt i mijlociu; argil afnat

slab, umed; Cat.III: argil nisipoas compact, argil mijlocie; pmnt vegetal; Cat.IV: argil nisipoas tare, cu pietri; argil tare i foarte tare umed; crbune slab,

conglomerate slab cementate.

Cat. V pmnturi stncoase moi

Cat. VI pmnturi stncoase tari

Rezistena total de spare la OL este mai mare dect rezistena la tiere

intervine frecarea OL de masiv, de brazda format, de valul de pmnt format n fa i mpins de OL etc.

Rezistena la spare, Ks este dat tabelar n funcie de categoria pmntului i tipul organului de lucru ce execut procesul tehnologic respectiv.

Schema structural 2.1Formarea brazdei la pmnturi uscate

/