Машины для разработки мерзлых и прочных грунтов устройство

Машины для разработки плотных и мерзлых грунтов. Их рабочие органы

Тема № 35

Мерзлые грунты разрабатывают как специальными, так и обычными землеройными машинами, для чего грунт предварительно разрушают. Для разработки мерзлых грунтов можно использовать и землеройные машины, рабочие органы которых будут соответственно приспособлены. Однако производительность таких машин значительно ниже, чем при разработке талых грунтов.

Лучшие результаты по производительности труда, стоимости и металлоемкости дает рыхление мерзлых грунтов рыхлителями на тракторах мощностью 300—750 кВт, с отвозкой разрыхленного грунта самоходными скреперами емкостью 30 м 8 и выше. Существуют различные механические способы разрушения мерзлых грунтов.

В зависимости от веса сбрасываемого шара или клина производительность составляет 25-30 м 3 /смен. При этом способе разрушения увеличивается износ экскаваторов и особенно износ канатов лебедок из-за больших динамических нагрузок.

Откол крупных глыб с помощью рабочего оборудования, навешенного на трактор или экскаватор.Оборудование представляет собой клин, внедряемый в грунт под действием собственного веса. Одна из таких установок показана на рис., где клин поднимается на 4 м при помощи лебедки, приводимой в движение от коробки отбора мощности трактора. Вес груза составляет 1,5 т. Несмотря на малое количество ударов (8—10 ударов в минуту), производительность этой установки значительно выше, чем при сбрасывании клиньев или шаров без направляющих.

Резание грунта с помощью дисковых пил, цепных баров и приспособленных для разработки мерзлых грунтов роторных экскаваторов.

Навесное оборудование в виде дисковых пил применяют для нарезки щелей шириной 30-35 мм на всю глубину промерзания или на 0,7 этой глубины. Щели нарезаются так, чтобы расстояние между ними составляло 0,8-1,0 м. Это дает возможность разрабатывать грунт между щелями (отрывать глыбы) экскаватором. Расстояние между щелями выбирают в зависимости от типа, которым будет разрабатываться грунт и от ширины зева его ковша. Недостатком применения дисковых пил является то, что они могут углубляться в грунт не больше чем на 0,4 диаметра.

Навесное оборудование в виде режущих цепей (цепных баров) получило наиболее широкое распространение.

В качестве рабочего органа служит цепь, на которой закреплены резцы. Цепи приводятся в движение от вала отбора мощности при помощи редуктора, устанавливаемого на тракторе. Преимущество таких установок по сравнению с дисковыми пилами в том, что цепями можно нарезать щели большой глубины (до 2 м и более). Скорость резания равна 2-2,5 м/с. Рабочая скорость движения машины 30-70 м/ч. Чтобы трактор двигался с этой скоростью, устанавливают ходоуменьшитель.

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

Из обычных землеройных машин для разработки мерзлого грунта применяют:

1. Многоковшовый траншейный экскаватор продольного копания. Клыки ковшей экскаватора устанавливаются так, что часть грунта разрушается в условиях полублокированного резания; это снижает энергоемкость процесса. Значительно усилена конструкция приводных цепей и рамы, на которой установлены цепи.

2. Роторный траншейный экскаватор. Так как ротор имеет жесткую конструкцию, то роторные экскаваторы позволяют разрабатывать мерзлый грунт. Для эффективной работы мощность траншейного экскаватора должна быть не меньше 300 кВт и поэтому создаются роторные экскаваторы мощностью 500 кВт и более, которые более эффективны, чем цепные.

Производительность обычных экскаваторов при разработке мерзлых грунтов составляет 0,1-0,2 их нормальной производительности, и поэтому их рекомендуется применять только на небольших объектах.

Источник

Машины для подготовительных работ и разработки мёрзлого грунта

Машины для подготовительных работ и разработки мёрзлого грунта

Машины для подготовительных работ и разработки мёрзлого грунта

3.Машины для рыхления мёрзлого грунта

4. Машины для водопонижения

Перед земляными работами часто необходимо проводить
подготовительные работы: расчистку территории или полосы отвода от
деревьев, кустарника, дернового покрова, пней, камней, тяжелые и мерзлые грунты необходимо предварительно разрыхлить. Для выполнения этих работ применяют специальные машины. Мелкие деревья и кустарники срезают кусторезами, а крупные деревья удаляются древовалами, корчевка пней и валунов выполняется корчевателями. Рыхление грунтов производится рыхлителями.

Кусторезы предназначены для расчистки заросших кустарником и
мелколесьем площадей под застройку. Они представляют собой навесное
оборудование на гусеничные тракторы и имеют гидравлическое управление. Основным рабочим органом кустореза являются вращающиеся роторные, дисковые или барабанные ножи. Подъем и опускание рамы с рабочим органом осуществляется гидроцилиндрами, работающими от гидросистемы трактора. При движении кустореза вперед опущенный в рабочее положение отвал с ножами срезает кустарники и мелкие деревья, образуя за собой проход, равный ширине захвата отвала. Защитное ограждение в виде стального каркаса предохраняет трактор от повреждений при падении срезаемых деревьев.

Кусторез роторный КР-2 Кусторез роторный КР-2 предназначен для срезания древесно-кустарниковой растительности на трассах линий электропередач. Срезает и одновременно измельчает древесно-кустарниковую растительность с диаметром стволов до 10 см. При диаметре стволов до 7см срезание осуществляется «напроход», при срезании стволов от 7 до 10 см срезание происходит с остановкой агрегата.

Рабочее устройство — тяжелый металлический (стальной) ротор с установленными на нем подвижными молотками(ножами) или неподвижными резцами.

Корчеватели-собиратели применяют для извлечения (корчевания) из
грунта камней массой до 3 т, пней диаметром до 0,45 м, корневых систем, сплошной корчевки кустарника и мелколесья, транспортирования на близкое расстояние толканием пней, камней, кустарника и поваленных деревьев, а также погрузки камней и крупных пней в транспортные средства. Корчеватель-собиратель на базе гусеничного трактора с передним и задним расположением навесных рабочих органов.

Кроме корчевания в последнее время активно применяется измельчение пней на месте. Для измельчения пней используют мульчеры : самоходные фрезерные машины с дистанционным управлением, навесные фрезы на базе тракторов. Типы фрезерного оборудования это обычно вертикальные или горизонтальные фрезы дискового или барабанного типа.

Рис. Мульчеры с различными базовыми машинами

Машины для разработки мёзлого грунта.

В современном строительстве разработку мерзлых грунтов ведут в основном двумя способами — взрывным и механическим. Наибольшее распространение получил механический способ разработки мерзлых грунтов специальными машинами, которые условно можно разделить на две группы: а) машины для подготовки мерзлых грунтов к последующей разработке землеройной техникой общего назначения; б) машины для непосредственной разработки мерзлых грунтов.

В настоящее время такими машинами разрабатывают более 80% общего объема мерзлых грунтов. Машины первой группы представляют собой рыхлители на мощных тракторах, баровые, дисковые и дискофрезерные машины, сменное рыхлительное оборудование к экскаваторам с гибкой подвеской рабочего оборудования и т. д. Эти машины работают в комплексе с землеройной техникой, обеспечивающей окончательную разработку грунта до заданной отметки. Так, например, при рытье траншей в мерзлых грунтах применяют предварительное рыхление прочного верхнего слоя грунта тракторным рыхлителем с последующей разработкой забоя одноковшовым, или траншейным, экскаватором.

Ко второй группе машин относятся цепные и роторные траншейные экскаваторы, рабочие органы и скоростные режимы которых приспособлены для разработки мерзлых грунтов с промерзанием на всю глубину траншеи. Для разрушения мерзлых грунтов с промерзанием на глубину до 0,5—0,7 м ударными нагрузками применяют клин-молоты (рис. VI.45, а) массой 2000—3000 кг и более, подвешиваемые к подъемным канатам грузовых лебедок самоходных стреловых кранов и экскаваторов, оборудованных крановыми стрелами. Во время работы клин-молот подтягивается канатом к головке стрелы и сбрасывается с высоты 6—8 м.

Рис. 6.45. Конструкция рабочих органов машин ударного действия:
а —с ненаправленными ударами; б — то же, с направленными; в — с забиваемым клином; 1 — стрела; 2 — подъемный канат; 3 — падающий рабочий орган; 4 — направляющая рама; 5 — падающий груз; 6 — забиваемый рабочий орган

Наибольшее распространение для разработки мерзлых грунтов силовым воздействием получили общестроительные машины: бульдозеры-рыхлители на базе гусеничных промышленных тракторов. Для разработки траншей в мерзлых грунтах

получили распространение роторные траншейные экскаваторы непрерывного действия: роторные бесковшовые фрезерные машины и цепные экскаваторы с базовым сменным оборудованием. Силовой принцип используется также при разработке мерзлого грунта сменными рабочими органами к одноковшовым экскаваторам зубьями-рыхлителями и захватно-клещевыми рабочими органами. На экскаваторах врезание зуба-рыхлителя в мерзлый грунт осуществляется под действием усилия в гидроцилиндрах и веса машины.

Для выполнения больших объемов работ на линейных объектах строительства применяют, как правило, высокопроизводительные баровые, дисковые и землеройно-фрезерные машины.

Баровые машины предназначены для нарезания в мерзлых грунтах вертикальных продольных щелей на глубину до 2 м с помощью одной, двух или трех режущих наклонных цепей — баров. Оконтуренные с двух сторон прорезанными щелями полосы грунта разрабатываются затем одноковшовыми экскаваторами с оборудованием обратной лопаты или многоковшовыми траншейными экскаваторами, работающими на пониженных скоростях. Массив мерзлого грунта может быть разрезан барами на крупные блоки массой 5—10 т, которые удаляют из забоя кранами или лебедками. В некоторых случаях разрезанный барами мерзлый грунт предварительно разрушают машинами ударного действия, а его дальнейшую выемку производят экскаваторами.

В качестве базы для баровых машин используют гусеничные и пневмоколесные тракторы, универсальные одноковшовые экскаваторы, цепные многоковшовые и скребковые траншейные экскаваторы.

В последние годы-получили признание активные рабочие органы к универсальному

одноковшовому экскаватору в виде вращающейся фрезерной головки.

В последнее время новые машины послойного фрезерования выполнены по конструктивной схеме (рис. 10.4). Машина состоит из базового трактора с бульдозерным оборудование рабочего органа фрезерного типа, силовой передачи вращения рабочего органа, механизм навески, гидропривода подъема-опускания рабочего органа, гидромеханического привода, системы управления и противовеса.

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

Машины для разрушения мерзлого грунта динамическим воздействием устанавливаются на одноковшовых экскаваторах и тракторах. Наибольший интерес представляют машины комбинированного действия — гидромолоты, являющиеся сменным рабочим органом к одноковшовым экскаваторам.

Машины для водопонижения

1 – иглофильтр; 2 – коллектор; 3 – установка водопонижения; 4 – уловитель песка;
5 – отводной трубопровод; 6 – сливной шланг; 7 – счётчик потока;
А – грунтовые воды; B – колодец; C – котлован;

Для откачки дождевых, талых и грунтовых вод из траншей, котлованов, колодцев, а также мелких водоемов на строительных площадках, трассах строительства коммуникаций открытым способом применяют открытый водоотлив, осуществляемый с помощью насосов и насосных установок. При открытом водоотливе наиболее часто применяют диафрагмовые и самовсасывающие центробежные насосы, реже используют погружные насосы, опускаемые непосредственно в выемку с водой.

Для искусственного понижения уровня грунтовых вод при рытье траншей и котлованов и закрытой прокладке коммуникаций в песчаных и супесчаных водонасыщенных грунтах применяют иглофильтровые установки с погружаемыми в грунт вакуумными или эжекторными иглофильтрами.
Иглофильтровые установки откачивают воду из вертикальных скважин, закладываемых по контуру осушаемой выемки, или строящегося подземного сооружения и располагаются на расстоянии до 1,5. 2 м. Глубина погружения иглофильтров должна быть ниже отметки заложения сооружения на 1. 2 м. Одним из основных средств водопонижения на глубину до 4. 5 м являются
вакуумные легкие иглофильтровые установки (ЛИУ). Водопонижение на большую глубину обеспечивается многоярусным расположением установок ЛИУ или установками с эжекторными иглофильтрами.

Установка ЛИУ (рис. 7.7, а) состоит из иглофильтров 1, всасывающего водосборного коллектора 3 и самовсасывающего или центробежного насоса 4 с электроприводом 5 на колесном ходу 6. Установки ЛИУ выполнены по единой принципиальной схеме, комплектуются однотипными иглофильтрами и отличаются одна от другой количеством иглофильтров, типом всасывающего
насоса и размерами водосборного коллектора. Последний составлен из звеньев стальных труб, соединяемых муфтами. На каждом звене коллектора имеются патрубки, к которым с помощью гибких шлангов 2 подсоединяются погруженные в грунт иглофильтры (рис. 7.7, б).
Они служат для очистки и накопления во внутренней своей полости грунтовых вод и состоят из фильтрового звена с наконечником и глухой надфильтровой трубы, соединяемой с водосборным коллектором. Фильтровое звено выполнено из перфорированной наружной 8 исплошной внутренней 9 труб. На спиральную проволочную обмотку 12 наложены две сетки – латунная фильтрационная 11 и защитная бронзовая 10. Наружная труба соединяется с надфильтровой соединительной муфтой 7. Внутри наконечника 15 наружной трубы установлен шаровой

клапан 14,плотно прилегающий к седлу 13 в торце внутренней трубы 9 за счет вакуума,
создаваемого насосом при отсасывании воды из иглофильтра. Иглофильтры погружают в грунт гидравлическим способом (подмывом) или в предварительно пробуренные скважины. В первом случае клапан 14 (рис. 7.7, в) открывается под напором воды, подаваемой в фильтровое звено от насоса, и погружение иглофильтра происходит под собственной тяжестью при интенсивном размыве грунта впереди фильтрового звена. Размытый грунт поднимается по затрубному пространству на поверхность. Величина необходимого заглубления иглофильтра в грунт в зависимости от требуемого понижения уровня грунтовых вод обеспечивается применением надфильтровых труб длиной 3; 4 и 5 м. Общая длина иглофильтра достигает 8,5 м. Установки
Общая длина иглофильтра достигает 8,5 м. УстановкиЛИУ обеспечивают подачу 60. 140 м3/ч, высота всасывания до 7 м при полном напоре 0,24. 0,36 МПа. Мощность привода установок 5,5. 20 кВт. Для понижения уровня грунтовых вод до 15. 20 м применяют установки
с эжекторными иглофильтрами.

Источник

Машины для разработки мерзлых грунтов, классификация, характеристики, область применения

Преимущественное распространение (более 80 % общего объема работ) получил высокоэффективный и универсальный механический способ разработки мерзлых грунтов с использованием специальных машин,условно подразделяемых на две группы:

— машины для подготовки(предварительного рыхления, нарезания на блоки) мерзлых грунтови последующей окончательной разработки взаимодействующими с ними в комплексе землеройными машинами общего назначения;

— машины, самостоятельно выполняющие весь комплекс разработкидо заданной отметки и эвакуации мерзлого грунта из забоя.

К первой группеотносятся навесные рыхлителина тракторах класса 10. 50, машины ударного действия для рыхления грунта ударными импульсами, машины безударного действия для отрыва грунта от массива, баровыеи дискоф-резерные машины для нарезания щелей в мерзлых грунтах.

Для послойного рыхлениямерзлых грунтов, плотных и скальных трещиноватых пород применяют навесные рыхлители статическогои динамического действия, землеройно-фрезерные машины.

Для нарезания щелей и прокладки траншей в мерзлых грунтах используют машины непрерывного действия с баровымн и дискофрезерными рабочими органамина базе тракторов и траншейных экскаваторов.

Рыхлители являются навесным оборудованием к тракторам или одноковшовым экскаваторам и предназначены для послойного разрыхления твердых, каменистых и мерзлых грунтов. Применение рыхлителей позволяет использовать землеройные машины небольшой мощности для разработки прочных грунтов, существенно увеличивать производительность более мощных машин и значительно, снижать стоимость работ.

Рыхлители используются также для взламывания покрытий при ремонте внутриквартальных дорог и площадей, при строительстве водопроводов, канализаций и газопроводов открытым способом.

Рыхлитель статического действия(рис. 3) для послойного рыхления грунта представляет собой навесное оборудование, установленное в задней части трактора 2. Впереди трактора навешивается бульдозерное оборудование 1. Первый рабочий орган состоит из балки 6, флюгеров 8 (от одного до трех) и установленных на них зубьев, состоящих из стоек 9 со сменными наконечниками 10. Рыхлительное оборудование подвешено к раме 3 и тяге 4. Рама, тяга и балка образуют параллелограммную систему, обеспечивающую постоянный угол резания при различной глубине рыхления. Управление рабочим органом осуществляется с помощью гидроцилиндра 5 от гидравлической системы трактора. Для возможности работы с трактором-толкачом на среднем флюгере крепят съемное буферное устройство 7.

Зубья заглубляются в грунт до заданной глубины принудительно давлением, создаваемым гидроцилиндром при поступательном движении машины. При дальнейшем движении машины производится рыхление грунта.

Максимальная глубина рыхленияопределяется тяговым классом базовой машины и находится в диапазоне 0,45. 1,2 м.

Для тракторов с гидромеханическими передачами скорости рабочего и заднего ходов составляют соответственно = 1,7. 3,2 км/ч; = 7,5. 14,5 км/ч; для тракторов с механическими передачами = 2,35. 3,2 км/ч; = 7,6. 8,5 км/ч.

Эксплуатационная производительность рыхлителя статического действия (м 3 /ч)

, (17)

где — средняя ширина полосы рыхления за один проход при многозубом рабочем органе или между двумя смежными проходами при однозубом рабочем органе, м; — средняя глубина рыхления в данных грунтовых условиях, м; — длина пути рыхления, м; — коэффициент использования машины по времени; — продолжительность цикла, с.

При разработке грунта продольными проходами с разворотом на концах участка

, (18)

При челночной схеме

, (19)

где — время, затрачиваемое на повороты и управление машиной в течение рабочего цикла, с; — скорости рабочего и возвратного назад ходов, км/ч.

Рыхлители ударного действияпредставляют собой навесное оборудование, устанавливаемое на трактор или одноковшовый экскаватор.

Машины ударного действия воздействуют на разрушаемую среду (мерзлый грунт, твердое дорожное покрытие, фундамент и т. п.) ударными импульсами свободно падающих или забиваемых рабочих органов.

Самым распространенным видом свободно падающих рабочих органов являются шаровые рыхлители и клин-молоты конусообразной, пирамидальной и клиновидной форм массой 0.6. 3 т.

Клин-молот 3 (рис. 4 а) подвешивается к подъемному канату 2 грузовой фрикционной лебедки стрелового самоходного крана или одноковшового механического экскаватора с крановой стрелой 1 и при работе подтягивается лебедкой к оголовку стрелы и сбрасывается с высоты 6. 8 м. Свободно падающий клин-молот наносит ненаправленные удары, что приводит к высоким затратам энергий на разрушение грунта, снижает качество работ и способствует опасному интенсивному разлету кусков грунта в стороны. Клин-молот может быть помещен в жесткие направляющие 5 (рис. 4 б) и при сбрасывании попадает в точно заданное место, что позволяет разрушать грунт наименее энергоемким методом крупного скола и уменьшить опасность разлета осколков. Клин-молот с направляющим устройством обычно монтируется на гусеничном или пневмоколесном тракторе, который дооборудуется подъемной зубчато-фрикционной лебедкой с приводом от коробки отбора мощности трактора, Направляющее устройство соединяется с базовой машиной упругими амортизирующими элементами 4, что снижает воздействие динамических нагрузок на трактор при работе.

Оборудование с забиваемым рабочим органом разрабатывает мерзлые грунты большой прочности с глубиной промерзания 1. 1.5 м наиболее эффективным методом крупного скола.

Забивание рабочего органа в грунтможет осуществляться: свободно падающим грузом6 (рис. 4 в), подвешенным на канате подъемной лебедки базовой машины и движущимся относительно направляющей 5; дизельмолотами, вибромолотами; гидравлическими, пневматическими или гидропневматическими молотами,используемыми в качестве сменного рабочего оборудования одноковшовых строительных экскаваторов.

Машины для разработки мерзлых и прочных грунтов режущего действияпредставляют собой тракторы или траншейные экскаваторы с навесным оборудованием, разрезающим мерзлый грунт на отдельные блоки массой 5. 10 т, разрабатываемые затем экскаватором. Применение получили преимущественно баровые и дискофрезерные машины.

Баровые машинывыполняются в виде сменного рабочего оборудования к гусеничным и пневмоколесным тракторам или модернизированного оборудования к цепным траншейным экскаваторам.

Баровые рабочие органы— цепные бары от угольных врубовых машин или комбайнов в виде бесконечной цепи с резцами, обегающей плоскую раму с приводной и натяжной звездочками. Баровыми рабочими органами, прорезающими щели шириной 0,14 м, оборудуются цепные траншейные экскаваторы. Барами прорезают вертикальные продольные щели в однородных мерзлых грунтах на глубину до 2,0 м.

Барпредставляет собой бесконечную цепь со специ альными клиновыми зубьями (клыками), перемещающуюся по роликам, укрепленным на раме.

По числу барразличают одно-, двух—и трехбаровые машины;в зависимости от расстояния между рабочими цепями они могут отрывать одну траншею-щель сплошного сечения либо несколько параллельных щелей. Последующий скол целика грунта обычно осуществляется обратными лопатами одноковшовых экскаваторов либо специальными гидродомкратами, монтируемыми на раме рабочего органа.

Двухбаровая машина на базе траншейного экскаватора(рис. 5)выполнена из двух независимых баров, представляющих собой рамы 7 с режущими цепями, приводимыми в движение цепными передачами 3 с предохранительной муфтой предельного момента. Рабочие органы имеют общий вал 5 и управляются через кронштейн 4 гидроцилиндрами 2.

Расстояние между осями баров (0,46. 0,76 м) регулируется специальным винтом, установленным на раме рабочего органа. Скорость резания баровым рабочим органом 0,87 и 1,46 м/с; рабочая скорость передвижения 15. 400 м/ч, регулируется бесступенчато. Производительность до 40 м/ч при ширине щели 0,14 и глубине до 2,5 м.

Достоинствами баровых машинявляются простота конструкции и относительно небольшая металлоемкость. Недостатки— быстрый износ резцов, их малая надежность и долговечность; недостаточная износостойкость элементов цепи, работающей в высокоабразивной среде.

Литература

1. Добронравов С.С. Строительные машины и основы автоматизации: учеб. для строит. вузов / С.С. Добронравов, В.Г. Дронов. – М.: Высш. шк., 2006. – 575 с.

2. Доценко А.И. Строительные машины и основы автоматизации: учеб. для строит. вузов. – М.: Высш. шк., 1995. – 400 с.

3. Крикун В.Я. Строительные машины: учеб. пособие. – М.: Издательство АСВ, 2005. – 232 с.

Источник