Установка для разработки мерзлого грунта



Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Для обеспечения разработки мерзлых грунтов применяются следующие методы:

• предохранение от промерзания;

• непосредственная разработка мощными машинами;

• оттаивание мерзлых грунтов.

Предохранение от промерзания или уменьшение глубины промерзания производят с помощью увеличения пористости грунта путем: вспахивания грунта, утепления его теплоизоляционными материалами и внесением растворов с низкой температурой замерзания ( CaCl2, NaCl). Предохранение выполняют задолго до наступления холодов путем его вспахивания с боронованием, глубинного рыхления, укрытия утепляющими материалами и химической обработки.

Для вспахивания грунта применяют различные плуги с глубиной рыхления не менее 35 см и рыхлители с глубиной рыхления 50-70 см. Затем грунт боронуется на глубину 15-20 см. При глубоком рыхлении (на глубину 1,3 — 1,5 м) используют одноковшовые экскаваторы с ковшом вместимостью 0,4-0,65 м3, при этом грунт разрабатывается навымет и укладывается на место смежной (предыдущей) проходки.

В качестве утепляющих материалов используются местные материалы: сухие листья, торф, опилки, солома, камыш, шлак и др. Могут применяться и полимерные материалы: пленки, пенопласт и т.д. Иногда грунт перед вспахиванием подвергают химической обработке, т.е. прибегают к пропитке поверхностного слоя грунта хлористым кальцием и натрием, нитрит- нитратом натрия, которые понижают температуру замерзания воды в грунте (до -30°С).

Однако, когда грунт не удалось своевременно предохранить от замерзания, и по графику работ грунты необходимо разрабатывать в зимнее время, т.е. в мерзлом состоянии, то в этом случае приходится либо их оттаивать, либо разрабатывать в мерзлом виде с использованием рыхлителей.

Рыхление мерзлых грунтов применяют в случаях, когда их мощность превышает 40 см. Рыхление производят взрывами или механическим дроблением и резанием.

При малой глубине промерзания грунт рыхлят с помощью тракторных рыхлителей (до 0.7 м).. При большей глубине рыхление ведут сколом клиньями или дроблением ударами или дисковыми и баровыми щелерезными машинами, а также взрывным способом. (Рис.11.3, 11.3а).


Для рыхления мерзлого грунта механическим способом при разработке котлованов используют навесные (статические) рыхлители и землеройно-фрезерные машины, а также баровые машины (для нарезки мерзлого грунта на блоки), а при разработке траншей — дисковые экскаваторы, фрезерные и баровые машины; при вертикальной планировке площадки — навесные рыхлители. Эти машины работают обычно вместе с экскаваторами, которые разрабатывают как разрыхленный мерзлый, так и немерзлый (талый) грунт (Рис. 11.3.а).

Непосредственная разработка грунта без рыхления возможна при небольшой глубине промерзания до 0,25 м обычными мелкими экскаваторами, а при глубине до 0,4 м крупными строительными экскаваторами. Разработка грунта экскаваторами при отрицательных температурах затрудняется намерзанием грунта. Намерзание имеет место и в кузовах автосамосвалов. Это уменьшает полезную емкость ковша и кузова, увеличивает продолжительность погрузки и выгрузки. Ручная очистка очень трудоемка, поэтому применяют специальные меры:

• периодическая поливка ковшей и кузова растворами хлоридов;

• обмазка кузова смесью битума с отработанным маслом и покрытие сверху слоем раствора CaC2.

Для обогрева кузова применяются также выхлопные газы, которые пропускаются по каналам в днище кузова.

Основным условием успешной разработки грунта в зимних условиях и предотвращение его от замерзания является большая скорость и непрерывность разработки забоя. Слой снега следует убрать только перед непосредственной разработкой забоя.

Источник

Машины для разработки мерзлых грунтов

Земляные работы на строительстве должны выполняться в течение всего года, в то время как основные землеройные машины не приспособлены для разработки мерзлого грунта. Поэтому для разработки грунта в зимних условиях приходится принимать меры для предохранения грунта от промерзания или предварительного рыхления смерзшегося грунта.

В настоящее время применяются следующие способы подготовки грунтов к разработке землеройными машинами в зимних условиях:

а) предварительное укрытие грунта до наступления холода;

б) оттаивание мерзлого грунта;

в) рыхление мерзлого грунта взрывным способом;

г) разрушение мерзлого грунта механическими способами с последующей разработкой его землеройными машинами.

Рис.14.10. Установка для нарезания щелей в мерзлом грунте:

1 – цепные бары;2 – напорный механизм

Для разработки мерзлых грунтов на глубину до 0,5 – 0,6 м применяют землеройно-фрезерные машины (рис.14.11). Она состоит из тягача 1 и навесного оборудования. Фреза 6 приводится во вращение от коробки отбора мощности 2. Вращение передается через карданный вал 4 и редуктор 5. Подъем и опускание фрезы, а также создание напорного усилия осуществляются гидроцилиндром 3.

Рис.14.11. Землеройно-фрезерная машина.

Кроме того, можно предварительно утеплять грунт соломой, шлаком, опилками или снегом в местах намечаемого рытья котлованов, предохранять грунт от промерзания при вспашке его с осени до наступления холодов на глубину 25—35 см с последующим боронованием на глубину 15—20 см.

Отогрев мерзлого грунта с использованием электроэнергии, пара, горячей воды или тепла сжигаемого топлива экономически малоэффективен из-за большого количества потребляемой энергии. Расход энергии для отогрева 1 м 3 грунта составляет в среднем 20—25 квт-ч при электропрогреве, при паропрогреве энергоемкость увеличивается на 30%, а при огневых способах достигает 60 квт-ч/м 3 . Процесс оттаивания мерзлого грунта протекает медленно и длится 20—30 ч.

Взрывной способ разрыхления мерзлых грунтов в строительстве имеет по ряду причин ограниченное распространение. В населенных пунктах, особенно в крупных городах, производство взрывов затруднено по соображениям безопасности людей и возможности нарушения подземных коммуникаций. При выполнении работ на вновь осваиваемых территориях возможно более широкое применение этого способа, однако при буро-взрывных работах возникают простои в ожидании взрывов и из-за перемещения экскаваторов в безопасную зону и обратно.

Из механических способов разрушения мерзлых грунтов применяются: ударный, резка грунта специальными машинами и разрушение рыхлителями.

Для разрыхления очень малых объемов мерзлого грунта применяются отбойные молотки.

В последние годы для разрыхления мерзлых грунтов применяют навесные тракторные рыхлители, работающие в комплекте с мощными бульдозерами 250—500 л. с. Послойное рыхление «и снятие разрыхленного грунта позволяют разрабатывать широкие траншеи, котлованы и выемки на полную глубину промерзания. На больших массивах рыхление мерзлого грунта рыхлителями наиболее экономично.

Получило также распространение разрушение мерзлых грунтов с помощью дизель-молотов, являющихся сменным оборудованием одноковшового экскаватора или гусеничного трактора. Дизель-молот совершает 50—60 направленных ударов в 1 мин. При глубине промерзания 0,6—0,8 м производительность достигает 95 м3/ч мерзлого грунта.

Источник

Машины для разработки мерзлых грунтов

Разрабатывать мерзлые грунты общестроительными машинами и механизмами малоэффективно, так как прочность этих материалов зимой в 15 — 20 раз выше, чем талых грунтов. На рис. 6.7 показаны пределы прочности грунтов при разной температуре. Для разработки грунтов такой прочности мощность и прочность общестроительных машин оказываются недостаточными.

Наиболее часто применяют клинья различных форм: параллелепипеды с заострением, пирамиды, конические параллелепипеды с заострением. Угол у вершины пирамиды составляет 30 — 35°. Масса клиньев колеблется от 0,8 до 3,2 т; высота падения та же, что у шар-баб. Число ударов для разрушения 1 м 2 грунта на глубину 0,8 — 1,5 м составляет 50 — 60 клиньями массой 0,8 т и 10 — 15 ударов при их массе 3,2 т.

1 — песок (влажность ω =16 — 17%); 2 — супесь (ω =11 . 12%); 3 – супесь

(ω =21 — 26%); 4 — глина (ω =43 — 49%); 5 — пылевая глина с органическим

веществом (ω =52 — 61%);6 — тяжелая супесь (ω =22 — 23%)

Рисунок 6.7 — Пределы прочности грунта в зависимости от температуры

Недостатком этого способа является низкая производительность. Кроме того, резко снижается надежность экскаватора из-за больших динамических нагрузок, расходуется много канатов. Данный метод рекомендуется применять для очень малых объемов работ.

Более эффективен способ откола от массива крупных глыб. На рис. 6.8 показана установка на тракторе для откола крупных глыб.

1 — оголовок; 2 — автоматический сцеп; 3 — рабочий орган (клин); 4 — канат;

5 — направляющая мачта; 6 — лебедка; 7 — узел амортизации

Рисунок 6.8 — Установка для разработки грунтов способом откола

Рабочим органом служит клин, подвешенный на канате. Клин поднимается лебедкой, установленной на тракторе, и сбрасывается на грунт по направляющим. Масса клиньев у таких установок 0,6 — 1,0 т, высота подъема — до 11,5 м. Производительность этого способа в 1,5 — 2 раза выше; в среднем она составляет 40 — 50 м 3 . С помощью такой установки грунт разрушается только в месте отрыва глыбы от массива, т.е. там, где забивается клин. В объеме глыбы грунт деформируется очень незначительно. На этой установке можно произвести до 50 срабатываний в 1 мин.

При внедрении клина в грунт вокруг него образуется ядро уплотнения, вызывающее локальное объемное напряженное состояние грунта. В результате между клином и бровкой забоя образуются трещины, приводящие к отколу глыбы. Объем скола зависит от угла клина α (см. рис. 6.9) и ширины клина b, от расстояния между бровкой и местом забивки клина В, от работы единичного удара.

Рисунок 6.9 — Клин для откола крупных глыб

Чтобы внедрить клин в грунт, работа единичного удара А должна быть не менее определенной заданной величины. М. И. Гальпериным экспериментально получена зависимость, которая позволяет определить величину этой работы

где — удельное сопротивление внедрению плоского штампа в грунт;

W — объем внедренного в грунт клина W=bh 2 tgα;

Читайте также:  Установка радиатора биметаллического смета

α — коэффициент, характеризующий влияние динамических нагрузок.

Опытным путем установлено, что работа, необходимая для внедрения штампа в грунт, при динамических нагрузках в 2 — 2,5 раза больше, чем при статических, следовательно, можно принять α = 2,0 — 2,5; η — ПКД ударного механизма (см. рис. 6.10), зависящий от отношения G 1 / G 2, где G 2 — вес клина; G 1 — вес падающего груза.

m1 — масса падающего груза; m2 — масса, по которой ударяет груз

Рисунок 6.10 — Зависимость КПД от G 1 и G 2

С учетом этого величина работы единичного удара будет определяться

.

Обозначив для заданных условий можно найти величину заглубления клина h или величину работы А,необходимую для внедрения клина на заданную глубину.

Энергоемкость процесса разрушения этим способом — наименьшая из всех способов, однако этот способ непригоден для разработки больших объемов грунта и выполнения работ у таких сооружений, вблизи которых нельзя производить мощные удары. Этот способ разработки, как указывалось выше, можно рекомендовать для сравнительно малых объемов работ.

Для выполнения больших объемов работ более рационален способ резания мерзлых грунтов, хотя этот способ более энергоемок, чем способ откола, так как при резании приходится разрушать грунт на более мелкие части, чем при отколе крупных глыб.

Для разрушения мерзлого грунта резанием в грунте нарезают щели глубиной до 0,75 — 0,8 глубины промерзания с расстоянием между ними 800 мм, а затем целики, находящиеся между этими резами, убирают с помощью экскаваторов. При таком способе разработки можно нарезать щели для уборки грунта объемом до 300 м 3 /смен. Преимуществом этого способа является то, что приходится разрушать резанием не больше 20 — 25% мерзлого грунта, а остальная часть убирается экскаватором в виде крупных глыб. Для работы по этому способу можно применять машины, оборудованные одной или несколькими цепными пилами (барами). Применение цепных бар имеет то преимущество, что они могут нарезать щели глубиной до 2 м. К недостаткам цепных бар относятся: наличие больших сил трения в направляющих, на что тратится около 20% мощности; значительный износ резцов. Особенно большой износ происходит при резании песчаных и супесчаных грунтов. Схема баровой машины показана на рис. 6.11.

1 — кронштейн; 2 — редуктор; 3 — гидроцилиндр; 4 — защелка; 5 — бар

Рисунок 6.11 — Установка для нарезки щелей в мерзлом грунте

На тракторе устанавливают коробку отбора мощности, с помощью которой вращение передается приводным звездочкам цепи. Опускание и подъем бара происходит с помощью гидроцилиндров, питаемых от гидросистемы трактора. Эти же гидроцилиндры являются напорным механизмом. Нарезать щели можно также с помощью дисковых пил, которые навешиваются на трактор с помощью навесного оборудования, так же как и бары.

Для разработки мерзлых грунтов также редко используют цепные и роторные экскаваторы, на рабочих органах которых устанавливают клыки в таком порядке, чтобы откалывались крупные куски (резание крупным сколом). Они имеют низкую производительность.

Для разработки мерзлых грунтов применяют землеройно-фрезерные машины, рабочим органом которых является фреза, отделяющая грунт от массива крупным сколом, а также навесные тракторные рыхлители.

Контрольные вопросы

1. Сущность гидромониторных работ.

2. Основные преимущества и недостатки различных схем размыва грунта.

3. Конструктивная схема гидромониторной установки.

4. Основные виды водоснабжения для гидромониторных работ.

5. Сущность землесосного способа выполнения работ.

6. Конструктивная схема работы землесосного снаряда.

7. Разработка мерзлых грунтов клиньями различных форм.

8. Конструктивная схема установки для разработки грунтов методом откола.

9. Сущность способа резания мерзлых грунтов.

10. Схема установки для нарезки щелей в мерзлом грунте.

Практика № 7

Одноковшовые погрузчики

Одноковшовые погрузчики предназначены для выполнения погрузочно-разгрузочных работ с сыпучими кусковыми и штучными грузами, перемещения грузов и вспомогательных работ в строительстве.

Погрузчики могут быть использованы для послойной разработки грунтов I — III категорий и более прочных грунтов с предварительным рыхлением.

Одноковшовый погрузчик (см. рис. 7.1) представляет собой самоходную машину, оснащенную ковшовым рабочим органом.

Рисунок 7.1 – Одноковшовый пневмоколесный погрузчик с челюстным ковшом

Погрузчик может иметь специальное гусеничное или пневмоколесное устройство. Часто рабочее оборудование погрузчика монтируют на гусеничном или пневмоколесном тракторе-тягаче.

Рабочее оборудование (см. рис. 7.2) включает ковш 1, стрелу 5, рычаги 2 поворота ковша и гидросистему для привода рабочих органов. Гидроцилиндры 4 поднимают и опускают стрелу со всем оборудованием, а гидроцилиндры 3 изменяют положение ковша в процессе работы погрузчика и опрокидывают его при разгрузке.

Рисунок 7.2 – Рабочее оборудование пневмоколесного погрузчика

с опрокидываемым ковшом

Заполнение ковша погрузчика материалом происходит под действием тягового (толкающего) усилия. В мягких грунтах (см. рис. 7.3, а) ковш внедряется в штабель материала на полную глубину, поворачивается и приподнимается, затем погрузчик задним ходом отходит от забоя для погрузки материала в транспортные средства или перемещается на необходимое расстояние для разгрузки в отвал. По возвращении погрузчика в забой цикл повторяется.

а — раздельный; б — совмещенный

Рисунок 7.3 — Способы заполнения ковша материалом

В грунтах связных и крепких применяют совмещенный способ заполнения ковша (см. рис. 7.3, б), при котором совмещаются движение погрузчика и подъем ковша. Ковш заполняется, перемещаясь вдоль откоса штабеля и срезая слой грунта толщиной h.

При раздельном способе на внедрение ковша в материал и поворот загруженного ковша требуются значительные усилия по сравнению с заполнением ковша совмещенным способом. Однако работа совмещенным способом более утомительна, так как оператору приходится совмещать и движение погрузчика, и подъем рабочего оборудования.

При каждом цикле погрузчик, работающий на месте, проходит путь S=ABC (см. рис. 7.4, а). Продолжительность такого цикла составляет 12 — 35 с (в зависимости от типоразмера погрузчика) и требует высокой маневренности и динамичности машины.

а — с разворотом погрузчика; б — с челноковым движением автосамосвала

Рисунок 7.4 — Погрузка материала в автосамосвал

Для увеличения маневренности колесные погрузчики средних и больших типоразмеров выполняются на шарнирно сочлененных рамах, позволяющих уменьшить радиус поворота до двойного размера колесной базы. При меньшей маневренности погрузчика чаще применяется метод, показанный на рис. 7.4, б.

Колесные погрузчики имеют массу 0,3 — 85 т, вместимость ковша 0,05 — 35 м 3 и выше, мощность 6 — 500 кВт и более, производительность в 2,5 — 3 раза выше, чем у экскаваторов такой же массы. Ими можно выполнять некоторые работы без специального вспомогательного транспорта. Основной недостаток погрузчиков — в 2 — 3 раза меньшая высота копания, чем у одноковшовых экскаваторов, и очень малый радиус действия, требующий подъезда почти вплотную к забою.

Весьма ограниченное применение имеют другие типы погрузчиков, производящих разгрузку на месте опрокидывания ковша назад, что позволяет почти полностью исключить маневры между циклами, а также и полуповоротные, у которых рабочее оборудование может поворачиваться на 210 — 270° (см. рис. 7.5).

а — погрузочный ковш для сыпучих материалов; б, в — ковши прямой и обратной

лопаты; г — вилы для штучных грузов; д, е — грейферные ковши; ж — грузовой крюк

Рисунок 7.5 — Полуповоротный погрузчик со сменным рабочим оборудованием

Эти погрузчики могут работать в мягких грунтах как полуповоротные экскаваторы. Погрузчики могут снабжаться ковшом с боковой разгрузкой, что упрощает маневрирование машины.

Практически все модели гусеничных тракторов мощностью до 210 — 250 кВт могут снабжаться этим видом сменного оборудования, в значительной мере (на 70 — 80%) унифицированного с оборудованием погрузчиков на колесных тракторах и тягачах. Достоинством гусеничных погрузчиков является в 1,2 — 1,5 раза большее, чем у колесных, усилие при внедрении в грунт силой тяги и большая маневренность вследствие возможности разворота на месте, что сокращает продолжительность цикла на 3 — 6 с, или на 8 — 25%. При этом производительность повышается на 20 — 30%.

В соответствии с большей силой тяги гусеничные погрузчики чаще снабжаются оборудованием рыхлителя.

Погрузчики с ковшами вместимостью 1,15 — 3 м 3 и мощность 50 — 180 кВт имеют наибольшее число моделей.

Все наиболее крупные зарубежные фирмы, изготовляющие машины-орудия и тракторы, выпускают и модели погрузчиков мощностью 50 — 60 кВт, массой 6,5 — 8,5 т со сменными ковшами различного назначения вместимостью 0,9 — 2 м 3 , захватами, стрелами и т.п. Из мощных погрузчиков наиболее распространены машины с шарнирно-сочлененной рамой. Их применяют при вместимости ковша свыше 3 м 3 , а иногда и при вместимости его 0,6 — 1 м 3 . Однако при вместимости 0,15 — 2 м 3 почти всегда применяют модели со сплошной рамой с приводом на все колеса и с системой бортового поворота за счет торможения колес одной стороны.

Следует отметить, что шарнирно-сочлененная рама, уменьшая на 20 — 30% минимальный радиус поворота и значительно увеличивая этим маневренность погрузчиков, в то же время уменьшает их устойчивость, как при копании, так и при транспортных операциях во время прохождения по кривым и по участкам с большим уклоном, особенно одновременно с торможением. Поэтому копание такими погрузчиками рекомендуется производить при угле поворота частей шарнирно-сочлененной рамы относительно друг друга на угол в мягких грунтах не более 25°, а крепких — не более 15°. Максимальный взаимный поворот частей шарнирно-сочлененной рамы составляет 35 — 45°, при этом наибольшая грузоподъемность погрузчиков снижается на 10 — 12%. Наибольшую опасность представляет возможность такой рамы при резком торможении складываться, что непременно ведет к аварии. Сплошная рама не имеет указанных недостатков, а если модель погрузчика невелика и минимальный радиус поворота не превышает 6 — 6,5 м, то необходимость в дальнейшем его уменьшении отпадает. Можно считать, что для погрузчиков на базе, например, МТЗ-80 шарнирная рама не может дать существенного эффекта и поэтому в ее применении нет необходимости.

Читайте также:  Настройка биос перед установки windows 7

На колесном погрузчике сзади иногда устанавливают второе, обычно экскаваторное, оборудование. В некоторых случаях сбоку трактора устанавливают и третье оборудование — трубоукладчик. Погрузчики, при которых рабочее оборудование располагается над задней осью трактора или тягача, обычно имеют дополнительное оборудование — рыхлителя или бульдозера, увеличивающее их устойчивость. Если вторым сменным оборудованием является экскаваторное, то оборудование погрузчика, являющегося в данном случае и противовесом для экскаватора, чаще располагается на моторной части шасси, особенно если передние управляемые колеса имеют малый диаметр.

Для челночных схем работы иногда применяют погрузчики с шарнирно-сочлененной рамой и двумя ковшами, установленными с обоих концов шасси, что повышает производительность на 20 — 25%. В этом случае масса погрузчика увеличивается на 28 — 30%. При вместимости ковша 4 м 3 и мощности более 400 кВт погрузчики почти всегда агрегируются, как основное оборудование на задней части шарнирно-сочлененного тягача, а спереди (не всегда) устанавливается оборудование легкого бульдозера или легкого рыхлителя. Количество сменных ковшей, поставляемых для погрузчиков, доходит до 17 — 20 и более. Раскрывающиеся грейферные ковши (см. рис. 7.6, а) позволяют увеличить высоту выгрузки по сравнению с опрокидными.

a — раскрывающегося; б — опрокидного

Рисунок 7.6 — Схемы разгрузки ковша

При работе пневмоколесных погрузчиков в скальных горных породах высокий протектор шин быстро разрушается, а 20 — 25% эксплуатационных расходов составляют расходы на шины. Для повышения срока службы шин в тяжелых дорожных условиях и улучшения сцепления с дорогой применяют цепи противоскольжения и сменные металлические покрытия из стальных пластин со шпорами.

Для разработки взорванной горной породы и плотных прочных грунтов ковши погрузчиков оснащают зубьями, имеющими основание и сменные наконечники (см. рис. 7.7). Коробки передач современных пневмоколесных погрузчиков обычно планетарные с сервопереключением на ходу, как у автомобиля всех передач переднего и заднего ходов в диапазоне рабочих и транспортных скоростей.

1 — основание зуба; 2 — длинный наконечник; 3 — короткий наконечник;

4, 5 — крепежные закладные детали

Рисунок 7.7 — Зубья для разработки прочных грунтов, взорванной скальной

породы и других крепких материалов

Передние мосты при сплошной раме обычно жестко соединяются с ней, а задние укреплены на балансире с углом качания ±13 — 15°. Конструкция предусматривает возможность демонтажа полуосей без снятия колес и планетарных передач колесных редукторов.

На погрузчиках в зависимости от условий их использования устанавливают дизели или карбюраторные двигатели. Управление рабочим оборудованием, как правило, автоматизировано для обеспечения безостановочного подъема на необходимую высоту. Двухчелюстные (грейферные) ковши могут работать в режиме бульдозера или скрепера.

Экскавационный способ, осуществляемый без удара нажимом погрузчика на забой, дает наилучшее использование мощности и применяется в крепких грунтах. Усилие в цилиндрах подъема может быть определено, исходя из сопротивления грунта копанию К1 ≈ 0,4 МПа в процессе работы с совмещенным способом и наполнения ковша на половину максимальной высоты копания. Усилие в цилиндрах поворота ковша определяется исходя из величины сопротивления при наполнении ковша, внедренного в грунт на половину длины передней стенки, поворотом, преодолевая сопротивление срезу, составляющее примерно 50% от К1. Наибольшее усилие подъема цилиндров стрелы при копании не должно вызывать опрокидывания погрузчика. Для этой цели обычно устанавливают противовес, составляющий 2 — 5% от рабочей массы.

Необходимо отметить большое разнообразие общих кинематических схем и разнообразное положение оси шарнира стрелы.

Источник

Глава 18. МАШИНЫ ДЛЯ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ РАБОТ И РАЗРАБОТКИ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ

Подготовительные работы включают в себя очистку будущей строительной площадки от деревьев и кустарника, вывозку дре­весины, корчевку и уборку пней, удаление валунов, устройство временных дорог и мостов через естественные и искусственные препятствия, понижение уровня грунтовых вод и т.п. Для вы­полнения этих работ применяют как общестроительные, так и специальные, машины используемые в лесотехнической промыш­ленности, ирригационном строительстве и др. Для выполнения отдельных видов работ успешно используют сменные рабочие органы, навешиваемые на одноковшовые экскаваторы и бульдо­зеры, в частности, кусторезы и корчеватели-собиратели.

Кусторезы (рис. 18.1, а) при­меняют для расчистки подлежа­щих застройке площадей от кустар­ника и мелких деревьев, а корче­ватели-собиратели (рис. 18.1, б) — для корчевки пней диаметром до 500 мм, расчистки участков от крупных камней, сваленных де­ревьев и кустарников, а также для рыхления плотных грунтов перед их разработкой землерой­ными и землеройно-транспорт-ными машинами. Эти машины изготавливают как навесное ра­бочее оборудование на гусенич­ных тракторах.

Рис. 18.1. Машины для подготови­тельных работ: а — кусторез; б — корчеватель-соби­ратель

Рабочее оборудование кусторе­за (см. рис. 18.1, а) представляет собой закрепленный на универ­сальной раме / отвал 3 клинооб­разной формы с гладкими или пилообразными ножами 4 в его нижней части и колуном 5 для Раскалывания пней и раздвигания

сваленных деревьев. Поднимают и опускают отвал гидравличес­кими цилиндрами 2. В процессе работы машина движется вперед на рабочей скорости. При этом отвал скользит по поверхности или принудительно заглубляется в грунт, срезает кусты и мелкие деревья, которые отодвигаются боковыми поверхностями отвала в стороны. Для защиты от возможного падения деревьев силовая установка и кабина защищены каркасом 6. В зависимости от мест­ных условий выполняют повторный проход по прежнему следу или переходят на смежную полосу. На коротких захватках обычно работают по челночной схеме: рабочее движение осуществляют передним ходом, а возврат на исходную позицию — задним хо­дом. На длинных захватках производительнее двигаться в прямом и обратном направлениях в рабочем режиме с разворотами маши­ны на концах захватки.

Корчеватель-собиратель(см. рис. 18.1, б) отличается от кусто­реза рабочим оборудованием — отвалом 7 с зубьями 8 в его ниж­ней части. При работе отвал опускают на грунт, и машина, пере­мещаясь вперед на рабочей скорости с одновременным заглубле­нием отвала, погружает средние зубья под пень, выдергивая его из земли целиком или частично после нескольких попыток. У не­которых моделей этих машин отвал может поворачиваться отно­сительно рамы в вертикальной плоскости с помощью дополни­тельных гидроцилиндров, чем облегчается его разгрузка, а при корчевке пней обеспечивается хорошая избирательная способность по направлениям прилагаемых к пню усилий. Сопротивление пней корчеванию находится в прямой зависимости от диаметра пня и составляет от 18. 20 до 180. 210 кН при диаметрах от 100 до 500 мм соответственно. Полное тяговое усилие корчевателя в ра­бочем режиме складывается из усилий корчевания, сопутствую­щего ему разрыхления грунта и самопередвижения.

Производительность корчевателей и кусторезов при сплошной расчистке определяют по формулам (16.1) — (16.3) производитель­ности бульдозеров на планировочных работах, а при избиратель­ной расчистке ее определяют по площади отдельно расчищенных участков с учетом потерь времени на перегоны машины от одного участка к другому.

Машины и оборудование для разработки мерзлых

Грунтов

При продолжительности зимнего периода от трех до семи ме­сяцев грунт промерзает на глубину 1 . 2,5 м. Многолетнемерзлые грунты и грунты сезонного промерзания покрывают более 90 % территории России. Годовой объем разрабатываемых в нашей стране мерзлых грунтов составляет около 1 млрд м 3 . Для непосредствен­ной разработки мерзлых грунтов применяют некоторые модели

траншейных экскаваторов, одноковшовых канатных экскаваторов с ковшами активного действия, зубья которых работают незави­симо от движения ковша в ударном, виброударном или в вибра­ционном режимах, гидравлические экскаваторы, оснащенные однозубыми рыхлителями или гидромолотами, землеройно-фре-зерные машин для послойной разработки мерзлых грунтов при строительстве дорог.

Мерзлые грунты, обладающие повышенной прочностью и аб-разивностью по сравнению с грунтами немерзлого состояния, раз­рабатывают преимущественно в два этапа: сначала предваритель­но их разрыхляют, а затем перемещают или погружают в транс­портные средства экскаваторами, бульдозерами и погрузчиками — общего назначения или модифицированными для работы в усло­виях низких температур. Наибольшее распространение в строи­тельстве получили способы механического разрыхления и взрыва.

Для разрушения мерзлых фунтов с промерзанием на глубину до 0,5. 0,7 м применяют специальные снаряды в виде шар-молотов (рис. 18.2, а) массой 500 кг и более и клин-молотов (рис. 18.2, б и в) массой 2000. 3000 кг, подвешиваемые на канатах фузовых лебе­док гусеничных кранов и экскаваторов с крановым оборудовани­ем. Снаряд поднимают лебедкой на высоту 6. 8 м и сбрасывают его на разрабатываемый грунт. Известны также специальные ма­шины на базе гусеничного трактора, в которых вертикально пере­мещающийся снаряд движется в трубе.

Способ разрушения мерзлых фунтов свободно падающим снаря­дом хотя и является наиболее простым, все же широкого распрост­ранения не получил из-за низкой производительности (4. 10 м 3 /ч), а также из-за повышенных дина­мических нафузок, вредно воздей­ствующих как на базовую машину, так и на близко расположенные коммуникации и сооружения. В на­стоящее время для подготовки к эк-скавации больших площадей и объемов мерзлых фунтов наиболее часто применяют навесные рыхли­тели и щеленарезные машины.

Рис. 18.2. Сменное оборудование для разработки мерзлых фунтов: а — шар-молот; 6 — клин-молот; в — клин-молот с зубьями
Читайте также:  При установке газового счетчика сварка будет

Рыхлители (рис. 18.3) применя­ют для послойной разработки проч­ных грунтов, включая мерзлые, многолетнемерзлые и скальные, с последующей уборкой землеройно-транспортными или погрузочными машинами. Их применяют при ры­тье котлованов и широких траншей, устройстве выемок в гидротехничес-

Источник

Установка для разработки мерзлого грунта

Машины и оборудование для разработки мерзлых грунтов

Наибольшее распространение для разработки мерзлых грунтов силовым воздействием получили общестроительные машины: бульдозеры-рыхлители на базе гусеничных промышленных тракторов тяговых классов 10…25: ДЗ-117А; ДЗ-116В (трактор Т-130МГ-1); ДЗ-126А, ДЗ-126В-1, ДЗ-126В-2 (тракторы ДЭТ-250М и ДЭТ-250М2). Для разработки наиболее тяжелых мерзлых грунтов применяют бульдозеры-рыхлители на базе тракторов тягового класса 35: ДЗ-94С, ДЗ-94С-1 (трактор Т-330) и ДЗ-141ХЛ (трактор Т-500).

Для разработки траншей в мерзлых грунтах получили распространение роторные траншейные экскаваторы непрерывного действия: ДТ-162, ЭР-7АМ, ЭТР-204, ЭТР-223, ЭТР-223А, ЭТР-224, ЭТР-224А. ЭТР-253А, ЭТР-254; роторные бесковшовые фрезерные машины ЭТР-134 и цепные экскаваторы типы ЭТЦ-165А, ЭТЦ-208Д с базовым сменным оборудованием.

Силовой принцип используется также при разработке мерзлого грунта сменными рабочими органами к одноковшовым экскаваторам — зубьями-рыхлителями и захватио-клешевыми рабочими органами (рис. 11.1, 11.2). На экскаваторах врезание зуба-рыхлителя в мерзлый грунт осуществляется под действием усилия в гидроцилиндрах и веса машины.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

При этом в начальный момент происходит врезание зуба в грунт, а затем после поворота зуба на определенный угол задняя плоскость корпуса (опорная площадка) упирается в целик грунта, изменяя.

Рис. 11.2. Экскаватор с захватио-клешевым рабочим органом: а — однозубым, б — трехзубым

На экскаваторах могут быть применены два типа конструкции зуба-рыхлителя. В первом типе расстояние от шарнира поворота до режущей кромки зуба больше, чем расстояние от шарнира до задней плоскости зуба. Такая конструкция позволяет разрабатывать грунт методом силового резания.

Во втором типе расстояние от шарнира поворота до определенного места на задней плоскости корпуса зуба больше, чем расстояние от шар-плечо приложения сил. Усилие на режущей кромке зуба увеличивается и происходит объемный скол грунта. Технические характеристики гидравлических экскаваторов, оснащенных зубьями-рыхлителями представлены в табл. 11.1.

Захватно-клеше вой рабочий орган устанавливается на рукояти экскаватора и состоит из рамы, одним концом шарнирно соединенной с рукоятью. На втором конце в зависимости от конструкции имеются три зуба или один центрально расположенный зуб.

Технические характеристики одноковшовых гидравлических экскаваторов с рабочим органом

Рама приводится в действие дополнительным гидроцилиндром. Силы, возникающие в зубьях рыхлителя и ковша, направлены навстречу друг другу, что снижает передачу нагрузки на металлоконструкции рабочего оборудования. На захватно-клещевом рабочем органе с одно-зубым рыхлителем установлен дополнительный зуб, которым можно самостоятельно производить рыхление мерзлого фунта, работая способом «снизу вверх». Технические характеристики гидравлических экскаваторов, оснащенных захватно-клещевым рабочим органом, представлена в табл. 11.2. В последние годы получили признание активные рабочие органы к универсальному одноковшовому экскаватору в виде вращающейся фрезерной головки.

Технические характеристики одноковшовых гидравлических экскаваторов с клещевым рабочим органом

Фрезерная головка непрерывного действия навешивается на рукоять (рис. 11.3). Основными преимуществами такого устройства являются: возможность работы в городских условиях благо-даря низкому уровню шума и вибрации, компактность, возможность чистой обработки поверхности забоя, многоцелевого его использования. Производительность фрезерной головки для экскаваторов 3-й размерной группы в зависимости от разрабатываемого материала и составляет от 3 до 25 м3/ч.

Рис. 11.3. Фрезерная головка непрерывного действия:
1 — гидромотор; 2 — рама; 3 — сменные зубья; 4 — корпус головки

Конструкция фрезерной головки предусматривает быструю замену износившихся зубьев на новые и возможность установки ковша для выемки разработанного материала. Техническая характеристика такой головки приведена ниже.

Силовой принцип с использованием подачи широкозахватного рабочего органа с горизонтальной осью вращения осуществлен в машинах послойного фрезерования типа ДП-31ХЛ, ДП-31АХП, ЗФМ-2300, ЗФМ-3400, МГ1-56. Наличие на машинах переднего бульдозерного оборудования позволяет убирать разрыхленный фрезой грунт. Машины смонтированы на базе гусеничных тракторов тягового класса 10 (табл. 11.3). Рабочее оборудование установлено на корпусе заднего моста трактора и включает в себя 3- или 4-звенное навесное устройство, привод вращения фрезы (цепные и карданные передачи, редуктора), широкозахватную фрезу, гидроцилиндры подъема-опускания. В передней части трактора установлен противовес, уравновешивающий фрезерное оборудованием улучшающий работу бульдозера. На всех моделях машин установлен ходоуменьшитель, обеспечивающий понижение рабочих скоростей трактора.

Транспортные скорости тракторные.

Широкозахватный фрезерный рабочий орган выполнен в виде барабана, на горизонтальном валу которого закреплены кронштейны со сменным режущим инструментом, смещенным один относительно другого в горизонтальном и радиальном направлениях.

Фрезы машин ЗФМ-2300А и ЗФМ-2300М имеют сдвоенные кронштейны рабочих органов с зубьями, расположенными с диаметрально противоположных сторон.

На машинах МГ1-36, МП-58, ДП-31ХЛ и ДП-31АХЛ количество зубьев увеличено. Зубья расположены по двум спиральным линиям от центрального зуба, причем каждый зуб работает по самостоятельной линии резания. Это способствует более полному разрушению грунта. На машине ЗФМ-3400 режущие кромки зубьев расположены по трехзаходной спирали.

Освоенные Коростеньким заводом дорожных машин машины послойного фрезерования ДП-31ХЛ и ДП-31АХЛ выполнены по одинаковой конструктивной схеме (рис. 11.4). Машина ДП-31АХЛ состоит из базового трактора Т- 130МГ-1 с бульдозерным оборудованием, рабочего органа фрезерного типа, силовой передачи вращения рабочего органа, механизма его навески, гидропривода подъема-опускания рабочего органа, гидромеханического ходоуменьшителя, системы управления и противовеса.

Машина ДП-31АХЛ оборудована усовершенствованным рабочим органом, представляющим собой горизонтальный вал с приваренными к нему кронштейнами, на которых посредством скоб установлены литые режущие элементы.

Привод рабочего органа механический от вала отбора мощности (ВОМ) трактора. Он состоит из редуктора отбора мощности, цепных передач и бортовых редукторов.

Редуктор отбора мощности — односкорост-ной четырехступенчатый с тремя парами цилиндрических и одной парой конических шестерен.

Блок шестерен, перемещаясь вдоль шлицево-го вала, выравнивает крутящие моменты, передаваемые параллельными ветвями силовой передачи на вал фрезы. Для предохранения трансмиссии от перегрузок на входном валу редуктора отбора мощности установлена масляная фрикционная муфта предельного момента с металлоке-рамическими дисками.

Цепные передачи состоят из ведущих и ведомых звездочек, двухрядных втулочно-роликовых цепей. Цепные передачи закрыты защитными кожухами.

Рис. 11.4. Машина послойного фрезерования мерзлых грунтов ДП-3: 1 — бульдозерное оборудование; 2 — противовес; 3 — базовый трактор Т-130МГ-1; 4 — гидропривод рабочего органа; 5 — редуктор отбора мощности и ходоуменьшителя; 6 — предохранительная муфта; 7— верхняя тяга; 8 — бортовой редуктор; 9 — балка; 10 — рабочий орган; 11 — рама; 12 — гидропривод подъема-опускания; 13 — гидропривод ходоуменьшителя

Натяжение цепей регулируют натяжными устройствами, смонтированными натягах цепных передач. Для предохранения трансмиссии в случае обрыва одной из цепей в ведомых звездочках цепных передач установлены срезные пальцы.

Рамы цепных передач одновременно служат тягами, соединяющими редуктор отбора мощности с балкой, которая связывает между собой бортовые редукторы.

Ведущие шестерни расположены на одном валу с ведомыми звездочками цепных передач. Ведомые шестерни установлены консольно на валу рабочего органа.

Вал рабочего органа, бортовые редукторы и балка представляют собой жесткую металлоконструкцию, которая совместно с нижней рамой, корпусом редуктора отбора мощности и тягами образует шарнирный четырехзвенник.

Подъем и опускание рабочего органа производят двумя гидроцилиндрами, работающими от гидросистемы трактора. Для плавного опускания рабочего оборудования в штуцеры поршневых полостей гидроцилиндров встроены демпфирующие устройства. Управление подъемом-опусканием осуществляется с использованием секции трехсекционного тракторного гидрораспределителя, две другие секции предназначены для управления бульдозерным оборудованием.
Ходоуменьшитсль выполнен в виде гидромеханической силовой передачи, состоящей из гидропривода и механического редуктора.

Гидропривод включает в себя аксиально-поршневые насос и гидромотор, гидрораспределитель, дроссель, фильтр, гидробак и трубопроводы.

Редуктор ходоуменьшителя расположен в одном корпусе с редуктором отбора мощности на привод рабочего органа и имеет самостоятельную масляную ванну. Его установка не требует разборки и доработки трактора. Редуктор приводится гидромотором. Выходной вал редуктора через промежуточный вал коробки передач связан с валом первой передачи трактора.

Гидробак, фильтр, насос и гидромотор, а также часть трубопроводов гидропривода смонтированы на корпусе редуктора. Дроссель с обратным клапаном установлен в кабине трактора, распределитель — на крыле трактора.

Бесступенчатое регулирование скорости машины осуществляется дросселем, реверс машины — переключением золотникового распределителя.

Машины для разрушения мерзлого грунта динамическим воздействием устанавливаются на одноковшовых экскаваторах и тракторах тягового класса до 10. Это машины, созданные различными строительными организациями, в основном, для собственных нужд, отличаются низкой надежностью и производительностью.

Наибольший интерес представляют машины комбинированного действия — гидромолоты, являющиеся сменным рабочим органом к одноковшовым экскаваторам.

В настоящее время промышленностью освоен выпуск гидромолотов с энергией удара 1,8—20 кДж (рис. 11.5). Они состоят из корпуса, в котором размещается массивный ударник, подвешенный к штоку поршня рабочего цилиндра, блока рабочего цилиндра, включающего распределительное устройство и гидроаккумулятор, и узла крепления сменного рабочего инструмента. Ударник подвешен к штоку поршня рабочего цилиндра посредством упругого шарнира, компенсирующего возможную несоосность направляющей трубы и гильзы цилиндра.

Узел крепления гидромолота к экскаватору состоит из двух дугообразных рычагов, представляющих собой жесткую раму. В рычагах имеются отверстия для крепления конца рукояти и рычагов поворота. При прижатии бойка к разрабатываемой поверхности включается линия питания и гидромолот начинает работать.

Технические характеристики гидромолотов, применяемых на экскаваторах, приведены в табл. 11.4.

Источник

Adblock
detector