اسكرپر ها

اطلاعات عمومي
اسكرپرها كشيده شده با تراكتور يك موقعيت مهم در حوزه عمليات هاي خاك برداري يافته اند. اين ماشين ها خودكار محسوب مي شوند تا حدي كه آنها مي توانند ماده را بارگيري، حمل و تخليه كنند و از اين جهت به تجهيزات ديگر وابسته نيستند. اگر يكي از آنها موقتاً خراب شود، نياز به توقف كار نيست، چون در اين مورد، ماشين منحصراً براي بارگيري خاك در واحد هاي حمل كننده استفاده مي شود ولي در صورتيكه لودر خراب شود، بايد ظرفيت هايي به ميزان ۵۰ cu yd يا بيشتر موجود هستند.

اين ماشين ها نتيجه سازش بين بهترين ماشين هاي بارگيري و بهترين ماشين هاي حمل و نقل هستند و همانطور كه از تمام ماشين هاي مركب انتظار مي رود، آنها به ماشين هاي ديگر هم در مورد بارگيري و هم در مورد حمل و نقل برتر نيستند. بيل هاي مكانيكي، چنگك كشنده و لودرهاي تسمه اي تنها در مورد بارگيري نسبت به آنها برتري دارند در حاليكه كاميون ها تنها در مورد حمل كردن نسبت به آنها، برتر هستند. اگر چه توانايي آنها در بارگيري و حمل و نقل خاك يك مزيت قطعي براي آنها در بسياري از پروژه ها، محسوب مي شود. توسعه تراكتورهاي نوع چرخي سرعت بالا، مسافت اقتصادي حمل را براي اين نوع تجهيزات به ميزان يك مايل يا بيشتر، در بسياري از پروژه ها افزايش داده است. توانايي اين ماشين ها براي نشست دادن بارشان در لايه هاي ضخيم، به صورت يكنواخت، عمليات هاي پخش كردن موفقيت آميز را سهولت بخشيده است. در مسير د و بدين وسيله به حفظ جاده هاي كششي كمك مي كند.
زمين غالباً در لايه هاي قشر بندي شده وجود دارد كه بايد با آميختن مواد از چندين لايه، مخلوط شود. عمق محدود برش، مخلوط كردن لايه ها را به طور رضايت بخش براي اسكرپرها ميسر نخواهد ساخت. از اين رو گاهي اوقات بيل هاي مكانيكي و كاميون ها، استفاده مي شوند، اگر چه 
انواع و اندازه اسكرپرها
دو نوع اسكرپر وجود دارد، بر اساس نوع تراكتور مورد استفاده براي كشيدن آنها اسكرپر كشيده شده با تراكتور نوع چرخي و اسكرپر كشيده شده با تراكتور نوع چرخ زنجيري. نوع اول، خود به چند زيرمجموعه تقسيم مي شود كه در زير تعريف مي شود:
۱- اسكرپر كشيده شده اب تراكتور نوع چرخ زنجيري
۲- اسكرپر كشيده شده با تراكتور نوع چرخي:
.a تك موتوره
.b دو موتوره
.c دو جامي رديفي (پشت سرهم)
.d اسكرپر بالا برنده
اين انواع متعدد در اشكال ۱ تا ۷، مصور شده اند.
اشكل ۱ تا ۷ ص ۱۸۹ تا ۱۹۱
شكل ۱- اسكرپر خودبر و تراكتور چرخ زنجيري
شكل ۲- اسكرپر كشيده شده با تراكتور نوع چرخي تك موتوره
شكل ۳- اسكرپر و تاركتور دو موتوره
شكل ۴- واحد اسكرپر دو جامي رديفي (پشت سرهم)
شكل ۵- اسكرپر بالا برنده كشيده شده با تراكتور نوع چرخي
شكل ۶- اسكرپر بالابرنده كشيده شده با تراكتور نوع چرخي

اسكرپرهاي كشيده شده با تراكتور چرخ زنجيري
براي مسافت هاي حمل نسبتاً كوتاه، تراكتور هاي نوع چرخي زنجيري كه يك اسكرپر خود بر تاير لاستيكي را مي كشند، مي توانند خاك را به طور اقتصادي حركت دهند. كشش با ميله اتصال قوي در بارگيري يك اسكرپر، در تركيب با كشش خوب حتي در جاده كششي ضعيف، يك مزيت، براي حلم هاي كوتاه به تراكتور چرخ زنجيري مي دهد. اگر چه هنگاميكه مسافت حمل زياد مي شود، سرعت پايين تراكتور چرخ زنجيري، در مقايسه با يك تراكتور چرخي، يك اشكال محسوب مي شود.
در موارديكه عمليات بارگيري، مشكل است يك تراكتور چرخ زنجيري، مي تواند يك اسكرپر را بدون كمك يك بولدوزر بار كند. اگر چه، اگر چندين واحد اسكرپر در يك كار، وجود داشته باشند، راندمان افزايش يافته ناشي از استفاده يك بولدوزر براي كمك به بارگيري اسكرپرها، معمولاً استفاده از بولدوزر را توجيه خواهد كرد.

اسكرپرهاي كشيده شده با تراكتور چرخي
براي مسافت هاي حمل طولاني تر، سرعت بالا تر يك اسكرپر خودبر كشيده شده با تراكتور نوع چرخي خاك برداري را به طور اقتصادي تري، نسبت به تراكتور نوع چرخي زنجيري ميسر خواهد ساخت . اگر چه تراكتور نوع چرخي، كشش بزرگي در بارگيري اسكرپر نمي توانند ايجاد كند اما سرعت حركت بالاتر آن كه مي تواند از ۳۰ mph براي برخي

مدل ها تجاوز كند، اين اشكال در بارگيري را هنگاميكه مسافت حمل به حد كافي طولاني است جبرا

رخ زنجيري و يك تراكتور مشابه خواهد بود، مي تواند با يك آناليز از كار داده شده، تعيين شود. در آناليز بايد نوع خاك، شرايط چاله، طول و شيب جاده كششي، ماهيت خاك ريزي و آب و هوا را در نظر گرفت.
اندازه يك اسكرپر
اندازه يك اسكرپر مي تواند با عنوانهاي حجم جام پر يا حجم خاكريزي، ظرفيت جام مشخص شود. كه به cu yd بيان مي شوند.
ظرفيت جام پر حجمي از ماده است كه يك اسكرپر نگاه خواهد داشت، هنگاميكه رأس ماده اي كه كند شده است همتراز با رأس جام باشد. در مشخص كردن ظرفيت خاكريزي يك اسكرپر، برخي سازندگان، شيب ماده را در بالاي وجوه جام، با نام گذاري SAE مشخص كرده اند. SAE (انجمن مهندسان اتوماتيو) يك شيب ۲:۱ به ترتيب سنجيده شده به صورت افقي و عمودي،

را مشخص كرده اند. چون شيب با نوع ماده اي كه حمل مي شود، تغيير خواهد كرد، ظرفيت خاكريزي تنها يك مقدار تقريبي است. ظرفيت يك اسكرپر، بيان شده به صورت حجم عمليات خاكي له yd مكعب با صرف كردن حجم آزاد در اسكرپر در يك فاكتور تورم مناسب، بدست مي آيد. همانطور كه در جدول ۱ داده شده است به واسطه اثر متراكم كننده اي خاك در يك اسكرپر كه از فشار مورد نياز براي راندمان خاك اضافي در جام، ناشي مي شود؛ تورم معمولا كمتر از تورم خاك داده شده در يك كاميون، به وسيله يك بيل مكانيكي. آزمايشات نشان مي دهد كه فاكتورهاي تورم داده شده

در جدول ۱، بايد تا ۱۰ درصد براي خاك بار شده در يك اسكرپر متداول افزايش يابد. هنگام محاسبه حجم عمليات خاكي براي يك اسكرپر بالا برنده فاكتورهاي تورم داده شده در جدول ۱، بايد استفاده شود.
جدول۱ ص ۱۰۸
اگر يك اسكرپر متداول، يك حجم خاكريزي متوسط ۲۲٫۵ cu yd از خاك مرطوب را حمل كند، كه بر آن، فاكتور تورم تبديل شده، ۰٫۸۰ + ۰٫۰۸ = ۰٫۸۸ است، حجم عمليات خاكي ۲۲٫۵ ۰٫۸۸ = ۱۹٫۸ cu yd
كار كردن با يك اسكرپر
روش بارگيري يك اسكرپر به صورت زير است:
در اسكرپر با پايين آمدن انتهاي جلويي جام تا زمانيكه لبه برش كه به آن وصل شده و در سرتاسر عرض جام امتداد دارد وارد خاك شود و ضمناً محوطه بارگيري جلويي براي ايجاد يك شكاف باز كه از ميان آن خاك مي تواند در جام جريان يابد، بالا مي آيد.
هنگاميكه يك اسكرپر به سمت جلو كشيده مي شود، يك باريكه از خاك در جام رانده مي شود. اين عمل تا زمانيكه جام پر شود يا خاك بيشتر نتواند در آن وارد شود، ادامه مي يابد، لبه برش بالا مي آيد و محوطه بارگيري پايين آورده مي شود براي جلوگيري از ريزش در طي دوره حمل.
عمل خاكريزي بالا آمدن محوطه بارگيري و راندن خاك به بيرون بين تيده است.
اسكرپر بالا برنده مصور شده در شكل ۶، به تخته هاي باريك افقي مجهز شده است كه به وسيله دو زنجير بي انتها كه به انتهاي تخته هاي متصل شده اند، كار مي كنند. هنگاميكه اسكرپرها، به سمت جلو حركت مي كنند و با انتهاي برش در زمين نقب مي زنند و درون جام اسكرپر، جمع مي كنند. اين عمل نسبت به هل دادن خاك به سمت بالا، از ميان ماده اي كه قبلا در جام وارد شده است، به انرژي كمتري نياز دارد. به عنوان يك نتيجه اين اسكرپر قابليت بارگيري جام را بدون كمك گرفتن از يك تراكتور پوشر براي برخي انواع خاك دارد. همجنين عمل خرد كردن تخته ها، پر كردن كاملتر جام را ميسر مي سازد و همچنين عمل پخش يكنواخت تري در خاكريزي.
نمودارهاي طرز عمل

سازندگان اسكرپرهاي نوع چرخي يك نمودار طرز عمل براي هر يك از واحد هاشان تهيه مي كنند. اين نمودار داراي اطلاعاتي است كه مي تواند براي آناليز طرز عمل يك واحد تحت شرايط عمل متعدد استفاده شود، شكل ۷ نمودار طرز عمل براي اسكرپري است كه مشخصات آن به شرح زير است:
توان موتور در ۲,۱۰۰ rpm و ۴۴۱
انتقال دور موتور تغيير قدرت با سرعت گيري و ۶ دنده به سمت جلو ظرفيت اسكرپر:
حجم جام پر، ۲۸ cu yd
حجم خاكريزي، شيب ۳۲ cu yd , 3:1
حجم خاكريزي، شيب ۳۸ cu yd , 1:1
اوزان (توزيع وزن خالص ، خالي)
شافت نيرو دهنده، = ۵۵ , ۸۰۰ lb
بازوي اتصال اسكرپر = ۳۶ , ۶۰۰ lb
كل = ۹۲ , ۴۰۰ lb
محموله = ۹۴ , ۰۰۰ lb
بار كل = ۱۸۶ , ۴۰۰ lb
توزيع وزن غيرخالص
شافت نيرو دهنده = ۹۳ , ۲۰۰ lb
بازوي اتصال اسكرپر،‌ = ۹۳ , ۲۰۰ lb
با فرض اينكه اسكرپر يك بار ناخالص ۱۸۶ , ۴۰۰ lb را حمل مي كند، اين چارت را براي بيشتري دنده و ماكزيمم سرعتي كه در آن مي تواند كار كند، هنگاميكه با گريد ۴ درصد روي يك جاده كششي داراي مقاومت ۴۰ lb در هر تن، معادل با يك گريد ۲ درصد، حركت مي كند. چون چارت بر اساس مقاومت جاده صفر است، افزودن مقاومت جاده به گريد مقاومت، براي تعيين مقاومت كل كه ۶ درصد است، ضروري خواهد بود.
شكل ۷ ص ۱۹۴
نمودار با اجراي ۴ مرحله زير استفاده مي شود:
۱- وزن ناخالص دستگاه را در مقياس افقي سمت چپ، با استفاده از وزن ۱۸۶ , ۴۰۰ lb بيابيد.
۲- تا خط مقاومت كل مايل، يعني ۶ درصد بخوانيد.
۳- از تقاطع اين دو خط به طور افقي به سمت راست پيش برويد تا منفي طرز عمل را قطع كند. اين خط منفي سرعت گيري را در دامنه سوم سرعت قطع مي كند.
۴- از اين تقاطع به سمت پايين پيش رويد تا مقياس افقي را براي تعيين ماكزيمم سرعت دستگاه قطع كند. كه ۱۰٫۶ mph است.
هم چنين اسكرپر مي تواند در درايو مستقيم دامنه سوم بسرعت كار كند اما ماكزيمم سرعت اندكي كمتر از ۹ mph خواهد بود. رديف عمودي اعداد در سمت راست نمودا، نيروي موتور براي كشش دستگاه در ۰۰۰۱b و ۱ مورد نياز در مقاومت كل ۶ درصد، براي حركت دستگاه در يك سرعت يكنواخت كمي بيشتر از ۰۰۰۱b و ۱ را نشان مي دهد.

اگر عملكرد اسكلرپر در دامنه سوم سرعت درايو مستقيم مدنظر است، از نمودار با استفاده مراحل زير، مي تواند تعيين شود:
۱- به طور افقي از بالاي منحني براي دامنه سرعت و دنده تا سمت چپ پيش رويد تا تقاطع با خط عمودي كه وزن ناخالص دستگاه را نشان مي دهد.
۲- اين نقطه تقاطع را براي تعيين مقدار مقاومت كل از خط يا خطوط مايل مختص مقاومت است

فاده كنيد. براي شرايط بيان شده، مقدار سود ۷٫۵ درصد است.با كسر كردن ۲ درصد براي مقاومت كششي جاده، گريد ماكزيمم، حدود ۵/۵ درصد است.
مدت سيكل براي يك اسكرپر
مدت يك سيكل كاري اسكرپر، زمان مورد نياز براي بارگيري، حمل تا خاكريزي، خاكريزي و بازگشت دوباره به موقعيت بارگيري است. مدت سيكل مي تاند به ۲ جزء، زمان ثابت و زمان متغير تقسيم شود.
زمان ثابت زمان اختصاص داده شده به تمام مراحل به جز حمل يا بازگشت مجدد در حالت خالي است. كه شامل زمان بارگيري، خاكريزي،دور زدن، سرعت گيري، كند كردن سرعت است كه تمام آنها به طور منطقي تحت شرايط عمل يكنواخت ثابت هستند.
جدول ۲، مقادير زماني بيانگر هر يك از اين عناصر زماني ثابت را بر اساس شرايط مطلوب، متوسط و نامطلوب نشان مي دهد. يادآور مي شود كه زمانهاي نشان داده شده براي سرعت گيري و كند كردن سرعت با سرعت ماكزيممي كه در آن دستگاه در روي مادة كششي حركت مي كند، تغيير مي كند.
جدول ۲ ص ۱۹۶
بالاي جدول: عناصر زماني ثابت، به دقيقه، براي اسكرپرهاي چرخي
زير جدول: ستونهاي ۱، ۲و۳ زمان ها را به ترتيب براي شرايط مطلوب، متوسط و نامطلوب نشان مي دهد كه با اندازه و شرايط چاله بارگيري و فضاي خاكريزي تغيير خواهند كرد.
زمان بيشتري براي سرعت گرفتن تا ۲۰ MPH تسبت به سرعت گيري تا ۱۰ MPH طول مي كشد و هم چنين كاهش سرعت از سرعت هاي بيشتر زمان بيشتري را صرف مي كند، زمان ها بر اساس استفاده از يك پوستر تراكتور داراي اندازة كافي تعيين شده اند.

زمان مورد نياز براي حمل و بازگشت به مسافت طي شده و سرعت متوسط دستگاه بستگي دارد. از آنجا كه حمل و بازگشت، معمولاً در دامنه هاي سرعت متفاوت انجام مي شوند، تعيين زمان براي هر يك به صورت جداگانه، ضروري است.
مثال: مدت سيكل كاري را براي يك اسكرپر كه خاك را از يك چاله تا يك خاكريز با مسافت ۲,۰۰۰ft، تحت شرايط زماني ثابت متوسط حمل مي كند، تعيين كنيد. با توجه به اينكه سرعت متوسط حمل ۱۲ mph و سرعت متوسط بازگشت ۲۴ mph است.
چون سرعت حمل، عناصر زماني ثابت در جدول ۲ را كنترل مي كند، زمان ثابت ۲٫۳ min خواهد بود. زمان ها به صورت اختصاصي، به شرح زير تعيين مي شوند.:
۲٫۳ min = زمان ثابت

= زمان حمل
= زمان بازگشت
۵٫۲ min = زمان كل
توليد و راندمان عمل
اگر مدت زمان سيكل كاري يك اسكرپر در مثال قبل، يعني ۵٫۲ min بتواند براي يك دورة ۶۰ دقيقه اي حفظ شود، دستگاه خواهد توانست ۶۰/۵٫۲ = ۱۱٫۵ سيكل كاري انجام دهد و حجم ماده اي كه حمل شده است، معادل با حاصل تعداد دفعات سيكل ضربدر حجم ميانگين در هر بارگيري خواهد بود. اگر چه اسكرپرها و ساير تجهيزات ساختمان سازي هيج گاه ۶۰ دقيقه در هر ساعت كار نمي كنند.
بحث فوق، اصطلاحاتي را كه با نام هاي راندمان عمل و فاكتور عمل تعريف مي شود، معرفي مي كند. اگر يك اسكرپر به طور متوسط، يك دورة بي وقفه ۵۰ دقيقه اي را در هر ساعت كار كند، راندمان كارش، با عنوان ۵۰ – min hour تعريف مي شود و فاكتور راندمان آن است. راندمان واقعي عمل يك دستگاه مي تواند با بررسيها و مطالعات زمان سنجي دستگاه تعيين شود كه براي فاصله يا فواصل زماني هدايت مي شود يك عدد معرف براي راندمان خواهد داد.
بررسي هاي انجام شده در چندين زمان مختلف در طي يك روز و تكرار شده در يك دورة چند روزي، نتايج دقيق تري نسبت به يك مطالعة منفرد، خواهند داد. بسياري از مطالعات زماني براي تمام يا اكثر انواع تجهيزات ساختماني انجام شده اند و نتايج در توانا كردن پيمانكاران براي افزايش راندمان عمليات‌هايشان، بسيار سودمند بود. اين اگر مدت و دليل هر تأخير، براي آناليز هاي آينده، ثبت شود، مطالعات بيشتر مفيد خواهند بود.

بر اساس اين مطالعات، راندمان هاي عمل تجهيزاتي از قبيل اسكرپرها به شرح زير طبقه بندي مي شود:
جدول ص ۱۹۷
مقدار واقعي توليد براي هر واحد تجهيزات ساختماني بايد با به كار بردن يك فاكتور عمل مناسب براي ماكزيمم نرخ توليدش، تخمين زده شود يا تعيين شود.

 

تعداد اسكرپرهاي به كار رفته به وسيله يك پوش دوز
براي رساندن اسكرپرهاي كشيده شده با تراكتور نوع چرخي به ماكزيمم ظرفيت هاي حمل‌شان آنها به كمك يك يا تعداد بيشتري، تراكتور پوشر در طي عمل بارگيري، براي كاهش مدت سيكل و بارگيري نياز دارند. اگر چه اسكرپرهاي كشيده شده با تراكتور نوع چرخ زنجيري غالباً با نام واحدهاي خود بر شناخته مي شوند، اما ممكن است از نظر اقتصادي تهيه تراكتورهاي پوشر براي آنها مطلوب باشد. اگر استفاده از تراكتور پوشر، توليد را به اندازه قابل توجهي بيش از هزينة پرداخت شده براي تراكتور، افزايش دهد، قطع نظر از نوع واحدهاي اسكرپر مورد استفاده، استفاده از پوشر كار خوبي است.
هنگام استفاده از تراكتورهاي پوشر، مچ بودن تعداد پوشرها با تعداد اسكرپرها، مطلوب است. اگر يك پوشر يا يك اسكرپر بايد براي واحد ديگر معطل نمائيد، راندمان كار واحد منتظر و در نتيجه راندمان پروژه كاهش مي يابد و به هزينه تولد افزايش يافته منجر مي شود.
مدت سيكل پوشر شامل زمان مورد نياز براي بارگيري يك اسكرپر به علاوه زمان مورد نياز براي حركت در موقعيت بارگيري براي اسكرپر ديگر است. وقتي مدت سيكل براي اسكرپر و تراكتور پوشر تعيين شد، فرمول زير مي تواند براي تعيين تعداد اسكرپرهايي كه يك تراكتور مي تواند به كار گيرد، استفاده شود:

تعداد اسكرپرهاي به كار رفته = N
كه در آن موقت سيكل براي اسكرپر = Ts
مدت سيكل براي تراكتور پوشر = Tp
مدت سيكل براي يك تراكتور پوشر با شرايط در چالة بارگيري، اندازة نسبي تراكتور و واحد اسكرپر و روش بارگيري مورد استفاده به وسيله تراكتور تغيير خواهد كرد. شكل ۸

روش بارگيري مورد استفاده را نشان مي دهد و جدول ۲، مدت هاي سيكل نمونه را براي هر يك روشها و براي شرايط مطلوب، متوسط و نامطلوب فهرست مي كد.
جدول ۲ ص ۱۹۸
شكل ۸ ص ۱۹۸
شرايط بارگيري مطلوب شامل بارگيري در يك چاله يا شكاف بزرگ، شكافتن خاك سخت قبل از يادگيري، بارگيري با گريد پايين، فقط يك سطح يكنواخت بارگيري واستفاده از يك تراكتور پوشر كه قدرت آن با اندازة اسكرپر مچ شده، است. شرايط نامطلوب، مخالف موارد ذكر شده براي شرايط مطلوب است.
افزايش نرخ توليد اسكرپرها
حداقل دو روش وجود دارد كه يك پيمانكار مي تواند براي رسيدن به سود بيشتر در يك پروژه شامل عمليات خاك برداري، استفاده كند يك روش افزايش قيمت هاي مناقصه است. اگر چه معمولاً رقابت، قيمتي را كه او مي تواند پيشنهاد دهد، محدود مي سازد.
روش ديگر، سازمان دادن و كار كردن با تجهيزاتش در روشي است كه ماكزيمم توليد در حداقل هزينه را تضمين كند. روش دوم، معمولاً بهترين مجال را براي نيل به اين هدف فراهم مي سازد. بنابراين يك پيمانكار، بايد براي افزايش توليد بدون افزايش هزينه هايش بكوشد.
چندين روش كه به وسيله آنها، او مي تواند به هدف دست يابد، وجود دارد.
بارگيري با استفاده از ريپر
اكثر انواع خاك هاي سفت و محكم، به طور آسانتري، بارگيري خواهد شد، اگر قبل از عمل اسكرپر، شكافته شوند. اگر مقدار افزايش توليد ناشي از استفاده ريپر از هزينه ريپر تجاوز كند، اين عمل بايد صورت گيرد.
هنگاميكه صخره براي بارگيري اسكرپر، شكافته مي شود، عمق شكافته شده بايد هميشه بيش از عمق حفر شده باشد، براي باقي گذاشتن يك لاية شل از ماده در زير بازوهاي كششي وتايرها، براي ايجاد كشش خوب و براي كاهش فرسودن و ساييدن باز

وهاي كششي و تايرها.
مرطوب ساختن مقدماتي خاك
اگر برخي خاك ها مرطوب شوند، آسانتر بارگيري خواهند شد. مرطوب كردن مقدماتي خاك مي تواند همراه با عمل شكافتن، قبل از بارگيري صورت گيرد اين عمل باعث نفوذ يكنواخت رطوبت در خاك مي شود.
هم چنين، مرطوب كردن مقدماتي خاك، مي تواند استفاده از كاميون هاي آب را در زمان خاكريزي كاهش دهد يا حذف كند و به اين ترتيب ازدحام محتمل تجهيزات را در زمان خاكريزي كاهش مي دهد و حذف رطوبت اضافي در سطح خاكريز، مي تواند حركت اسكرپرها را در زمان خاكريزي آسان سازد.

 

بارگيري با گريد كم
هنگاميكه انجام اعمال فوق، عملي است، اسكرپرها بايد با گريد پايين بارگيري شوند. هر يك درصد از گريد مطلوب معادل با افزايش نيروي بارگيري تا ۲۰ lb در هر تن وزن ناخالص تراكتور پوشر و واحد اسكرپر است.
يك واحد اسكرپر نوع چرخي كه ظرفيت آن ۳۰ cu yd، وزن خالي آن ۹۰/۰۰۰ lb و وزن ناخالص بار ۱۷۰/۰۰۰ lb است، را در نظر بگيريد.
اين واحد با يك تراكتور كه وزن آن ۷۰/۰۰۰ lb، به عنوان پوشر، بارگيري مي شود. وزن خالي مركب ۱۶۰/۰۰۰ lb خواهد بود و وزن ناخالص ۲۴۰/۰۰۰ lb خواهد بود. فرض كنيد كه بارگيري در گريد پايين ۱۵ درصد انجام مي شود. نيروي افزايش يافته موجود براي كمك به بارگيري اسكرپر خواهد بود:
نيروي اوليه در مورد اسكرپر خالي
نيروي نهايي در مودر اسكرپر بارگيري شده
اگر تركيب نيروي كشش ميله اتصال و نيروي موتور براي كشش دستگاه، براي دو تراكتور ۱۴۰/۰۰۰ lb، در طي عمل بارگيري باشد، اثر بارگيري با گريد پايين افزايش دادن توان موجود از ۱۱ درصد تا حدود ۱۷ درصد است.
كاربرد منفي رشد بار براي بارگيري اسكرپرها
بدون يك ارزيابي انتقادي از اطلاعات موجود، ممكن است به نظر برسد كه پايين ترين هزينه خاك برداري با اسكرپرها، بار دادن هر اسكرپرها با حداكثر ظرفيت آن است، قبل از اينكه از برش دست بكشد. اگر چه، مطالعات متعدد در روي تجربيات بارگيري آشكار كرده است كه بارگيري اسكرپرها با حداكثر مثال معمولاً به جاي افزايش نرخ توليد، آن را كاهش خواهد داد.
هنگامي كه يك اسكرپر كار خود را آغاز مي كند، خاك با سهولت و با سرعت در آن جريان مي يابد اما با افزايش خاك در جام، خاك وارد شده با مقاومت بزرگ تري مواجه مي شود و نرخ بارگيري نسبتاً با سرعت كاهش مي يابد. همان طور كه در شكل ۹ نمايش داده شده است. اين شكل منفي رشد بار است كه رابطة بين بار در يك اسكرپر و مدت بارگيري را نشان مي دهد. با توجه در منفي درمي يابيم كه در طي ۰٫۵ دقيقه اول اسكرپر حدود ۱۷ cu yd خاك بارگيري مي كند. در طي ۰٫۵ دقيقه بعد تا مقدار ۲ cu yd ديگر، بار مي شود. و اگر بارگيري تا ۱٫۴ دقيقع ادامه يابد، افزايش حجم در طي ۰٫۴ دقيقه آخر، كمتر از ۱ cu yd است.
اطلاعات نشان داده شده در شكل ۹ و جدول ۴، از بررسي حوزه توليد يك اسكرپر بدست آمده است. اطلاعات و محاسبات اصلي در مثال هاي زير داده

شده است.
شكل ۹ ص ۲۰۰
منحني رشد بار براي بارگيري اسكرپر
مثال: تجهيزات مورد استفاده و شرايط كار به شرح زير بودند:
تجهيزات:
تراكتور پوشر، ۳۳۵ fwhp با تغيير قدرت
تراكتور اسكرپر، ۳۴۵ fwhp و دوچرخي
ظرفيت اسكرپر، حجم جام پر، ۱۹٫۵ cu yd، حجم خاكريزي ۲۷ cu yd وزن خالص واحد اسكرپر، ۶۰/۰۰۰ lb
شرايط كار:
خاك، رسي شني، تورم ۳۳ درصد، وزن و ۳۰۵۰ lb در هر cu yd bm مسافت حمل متغير از ۵۰۰ ft تا ۱۰/۰۰۰ ft چ

مقاومت كششي جاده ۶۵ lb در هر تن، گريد، ۲ درصد
تركيب گريد مقاومت و مقاومت كششي جاده
بارگيري شده، ۶۵ + ۴۰ = ۱۰۵ lb در هر تن يا ۵٫۲۵ درصد
خالي، ۶۵ – ۴۰ = ۲۵ lb در هر تن يا ۱٫۲۵ درصد
محاسبات و نتايج براي يك فاصله حمل ۲۵۰۰ ft به شرح زير است، بر اساس حجم عمليات خاكي ۱۹ cu yd:
وزن واحد حمل كننده، خالي = ۳۰ تن
وزن بار و = ۲۹ تن
وزن ناخالص دستگاه = ۵۹ تن
قدرت موتور براي كشش دستگاه، بار شده، ۵۹ ۱۰۵ = ۶۱۹۰ lb
سرعت ماكزيمم و ۰٫۹ ۱۳٫۸ = ۱۲٫۴ mph
قدرت موتور براي كشش دستگاه، خالي، ۳۰ ۲۵ = ۷۵۰ lb
سرعت واقعي، ۲۲٫۶ mph
مدت سيكل كاري منهاي زمان بارگيري:
سرعت گيري و كند كردن سرعت = ۱٫۰ دقيقه
دور زدن، خاكريزي و توان افزايي = ۱٫۱ دقيقه
حمل كردن، = ۲٫۳ دقيقه
بازگشت، = ۱٫۳ دقيقه
زمان كل، به جز بارگيري = ۵٫۴ دقيقه
جدول ص ۲۰۱
نوسانات درنرخ توليد اسكرپرها با مدت بارگيري
اطلاعاتي كه در جدول ۴ ديده مي شود، بر اساس راندمان ۵۰ = min hour است.
شكل ۱۰ ص ۲۰۲
شكل ۱۰ اثر مسافت حمل روي مدت اقتصادي بارگيري يك اسكرپر
شكل ۱۰ نشان مي دهد كه براي اني تجهيزات و پروژه، مدت زمان اقتصادي بارگيري، با افزايش مسافت حمل افزايش مي يابد.
اثر مقاومت كششي جاده بر توليد اسكرپرها
يكي در شرايط كار كه اغلب مورد غفلت قرار مي گيرد، اثر مقاومت كششي جاده در توليد اسكرپرها و هزينه خاك است. جاده اي كه خوب نگهداري شده است، سرعت حركت بالاتر اسكرپر را ميسر مي سازد و هزينه هاي نگهداري و تعميرات اسكرپرها را كاهش مي دهد. يك آناليز از طرز

عمل ۴ اسكرپر نوع چرخي را در نظر بگيريد، كه خاك را در روي سطح دو جاده به مسافت يك مايل حمل مي كنند و مقاومت هاي كششي جاده ها، ۶۰ lb در هر تن و ۱۰۰ lb در هر تن است. جاده اول نگهداري خوبي را دريافت كرده است در حاليكه جاده دوم هيچ گونه محافظتي نداشته است.

نتايج آناليز در جدول ۵ داده شده است. جدول، افزايشي در هزينه نگهداري و تعميرات براي اسكرپرهايي كه روي جاده اي كه به طور ضعيف نگهداري شده اند، كار مي كند،منعكس مي سازد.
جدول ۵ ص ۲۰۳
اثر نگهداري جاده كششي روي توليد و هزينه حمل خاك
تجزيه و تحليل طرز عمل يك اسكرپر نوع چرخي
مثال زير، طرز عمل يك اسكرپر نوع چرخي براي شرايط كار و ابزار مشخص، تجزيه و تحليل مي كند:
موتور تراكتور ۴۴۱ fwhp
ظرفيت اسكرپر
حجم جام پر ۲۸ cu yd
حجم خاكريزي، شيب ۳:۱ ، ۳۲ cu yd
وزن خالص واحد خالي ۹۲۴۰۰ lb
ماكزيمم محموله ۹۴۰۰۰ lb
ماكزيمم وزن ناخالص ۱۸۶۴۰۰ lb
وزن روي شافت نيرو دهنده ۹۳۲۰۰ lb
وزن روي بازوي اتصال اسكرپر ۹۳۲۰۰ lb
طول كل حمل و ۴۰۰۰ ft به شرح زير:
+ ۱۲۰۰ ft بارگيري شده با گريد ۴ درصد
+ ۱۴۰۰ ft بارگيري شده با گريد ۲ درصد
– ۱۴۰۰ ft بارگيري شده با گريد ۲ درصد
نوع خاك، شني رسي، وزن ۳۱۰۰ lb در هر مرحله cu yd bm و تورم ۳۳% وزن خاك شل (سست)، ۳۱۰۰ ۰٫۷۵ = ۲۳۲۰ lb در هر cu yd مقاومت كششي، ۸۰ lb در هر تن = ۴%
براي مقدار فاكتور تورم، به جدول ۱ مراجعه كنيد.
شكل ۱۰ كه احتمالاً براي اين اسكرپر با ضريب تخت بالا به كار مي رودي. يك زمان اقتصادي بارگيري ۰٫۹ دقيقه اي نشان مي مي دهد و شكل ۹، باري معادل با ۹۶ درصد ظرفيت طرح، يعني ۰٫۹۶ ۳۲ = ۳۰٫۷ را نشان مي دهد. وزن بار ۳۰٫۷ ۲۳۲۰ = ۷۱۲۰۰ lb خواهد بود كه كمتر از ماكزيمم وزن مشخص شده است.
وزن واقعي خواهد بود:
خالي = ۹۲۴۰۰ lb
بار شده = ۷۱۲۰۰ lb
وزن ناخالص = ۱۶۳۶۰۰ lb
شكل ۷ را براي تعيين سرعت هر بخش از جاده، حمل و بازگشت استفاده كنيد.
جدول از ص ۲۰۴
جدول ۲، زمان ثابت ۳٫۰ دقيقه را براي دامنه سرعت ۳۰ mph و شرايط متوسط نشان مي دهد، مدت سيكل كاري خواهد بود:
زمان ثابت، دقيقه ۳٫۰۰
زمان حركت، دقيقه ۵٫۴۴
زمان سيكل، دقيقه ۸٫۴۴

سرعت هاي نشان داده شده در جدول بالا، مشروط بر اينكه هيچ گونه مانع يا شرايط ايجاد تأخير در امتداد جاده كششي وجود نداشته باشد، قابل دستيابي است. بنابراني مدت سيكل ۸٫۴۴ دقيقه، زمان حداقل براي شرايط مشخص شده است. اگر تأخير ها پيش بيني شود، سرعت هاي حركت و مدت سيكل بايد براي انعكاس شرايط پيش بيني شده، تنظيم شود.
توليد در هر ۵۰ – min hour به شرح زير تعيين مي شود:
حجم در هر بار، ۳۰٫۷ cu yd

محموله، ۳۰٫۷ ۰٫۷۲ = ۲۳٫۰ cu yd
تعداد سيكل هاي كاري در هر ساعت،
حجم حمل شده در هر ساعت، ۵٫۹۳ ۲۳ = ۱۳۶ cu yd

فصل دوم
تجهيزات حفاري:
مقدمه:
اين فصل انواعي از تجهيزات را مورد بحث قرار مي دهد كه براي حفر كردن خاك و مواد مربوط غالباً در عمليات هاي ساختماني مورد استفاده قرار مي گيرند. اين تجهيزات شامل ماشينهاي زير هستند:
۱- بيل مكانيكي
۲- بك هو
۳- چنگك ها و جرثقيل ها
۴- ماشين هاي حفر كننده
۵- لودرهاي تسمه اي مجهز شده با چرخ
۴ گروه اول ماشين ها به گروهي تعلق دارند كه غالباً با عنوان مجمع بيل و جرثقيل مكانيكي شناخته مي شوند. اين مجمع، مطالعات و آزمايشگاهي را هدايت و نظارت كرده است كه اطلاعات قابل توجهي مربوط به طرز عمل، شرايط عملكرد نرخ توليد، عمر اقتصادي اين گروه ايجاد كرده است. همچنين اين مجمع در تدوين استانداردهاي خاصي كه براي اين تجهيزات قابل اجرا هستند، شركت كرده است. نتايج مطالعات و كارها و استانداردها در بولتن هاي تكنيكي و كتابچه ها منتشر شده است.
برخي از اطلاعات منتشر شده به وسيله مجمع بيل و جرثقيل مكانيكي در اين مبحث، با اخذ مجوز از مجمع، آورده شده است.
عمر مفيد بيل هاي مكانيكي، بك هو، چنگك ها و جرثقيل ها
جدول ۱ عمر مفيد اين دستگاهها را هم به سال و هم به ساعات كاري بر اساس اين فرض كه آنها ۱۸۰۰ hr در هر سال استفاده خواهند شد، فه

رست كرده است. اين مقادير در اصل براي مقاصد توصيفي ارائه شده اند و بر اين دلالت ندارد كه تمام ماشين هاي اين نوع، با عمر مفيد مشابه كار خواهند كرد. بنابراين توصيه مي شود كه هر مالك اين قبيل تجهيزات يك عمر مفيد قابل انتظار واقع گرايانه براي تجهيزاتش، تحت شرايطي كه براي كار آنها اعمال خواهد شد، بپذيرد.
دركار دو شيفته مي توان انتظار داشت كه عمر مف

يد دستگاه در حدود نيم تعداد سال هاي ذكر شده باشد اما بايد بتواند در حدود تعداد ساعات كار ذكر شده در جدول فعال و قابل استفاده بماند.
جدول ۱ ص ۲۰۸ حالات عمرمفيد براي بيل مكانيكي و بك هووچرثقيل ها و چنگك ها

بيل هاي مكانيكي
اطلاعات عمومي
بيل هاي مكانيكي در اصل براي حفر كردن خاك و بارگيري آن در كاميون ها يا واگن ها كشيده شده با تراكتور يا در روي تسمه نقاله استفاده مي شوند. آنها، توانايي حفاري تمام انواع خاك، به جز صخره اي محكم، را بدون سست كردن مقدماتي خاك، دارند. اين واحدها مي توانند روي ريل هاي زنجيري سوار شوند كه در اين مورد آنها با نام بيل مكانيكي زنجيري منسوب مي شوند.