Строительные машины 2 Принципы устройства (стр. 33 из 45)

Разрушение грунта при помощи клиньев или шаров большого веса (500 кгс и более), которые подвешиваются на подъемных канатах экскаваторов . или гусеничных кранов и сбрасываются с высоты 5—8 м. Шары рекомендуется применять при разработке песчаных и супесчаных грунтов, клинья — при разработке глинистых грунтов. Эти способы применяют только при отсутствии современного оборудования, так как они малопроизводительны.

Рис. 8.37. Установка для рыхления мерзлых грунтов:

/ — оголовок; 2 — автоматический сцеп; 3 — рабочий орган (клин); 4 — канат; 5 — направляющая; в — лебедка; 7 — узел амортизации

В зависимости от. веса сбрасываемого шара или клина производительность составляет 25—30 м³/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. 8.37, 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.

Аналогичные опытные установки изготовляются с 1948 г. Производительность труда (с транспортом) составляет от 12 до 20 м³ на 1 чел/ч, а производительность в смену 100—200 м³.

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. На рис. 8.38 показана одна из таких установок.

Рис. 8.38. Установка для нарезания щелей в мерзлом грунте; / — цепные бары; 2 — напорный механизм

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 уменьшитель скорости. Сменная производительность установок 50 м³/смен. Толщина срезаемой стружки 2—3 см.

Недостаток этих установок — значительные потери на трение в цепях, достигающие 60% общей потребляемой мощности, быстрый износ цепей и необходимость извлечения глыб другой машиной.

Для заглубления режущих цепей в грунт и фиксирования их в определенном положении применяют напорный механизм, представляющий собой гидроцилиндр, закрепляемый на кронштейне при помощи цапф. Благодаря такому креплению гидроцилиндр может поворачиваться по мере поворота режущей цепи (бара), его опускания или подъема. В транспортном положении машины бары поднимаются гидроцилиндром в горизонтальное положение и закрепляются защелкой.

Для разработки мерзлых грунтов на глубину до 0,5—0,6 м применяют землеройно-фрезерные машины (рис. 8.39). 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.

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.

Рис. 8.39. Землеройно-фрезерная машина

2. Роторный траншейный экскаватор. Так как ротор имеет жесткую конструкцию, то роторные экскаваторы, у которых клыки ковшей установлены так же, как и в предыдущем случае, 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 при случайных работах на небольших объектах.

МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТА

Большинство земляных сооружений уплотняется искусственно, так как насыпные грунты не имеют требуемой плотности и равномерности последующей осадки.

Различают следующие способы уплотнения грунтов: укатывание, трамбование, вибрация.

Для уплотнения связных и малосвязных грунтов — суглинков и супесей — может быть рекомендован способ укатки.

Уплотнять несвязные грунты — песчаные, гравелнстые и галечные — лучше всего трамбованием и вибрацией.

Машины для уплотнения грунтов классифицируются на следующие группы: катки статического действия (с гладкими вальцами, с кулачковыми вальцами, с пневматическими шинами, с вибровальцами); трамбующие машины — с вальцами, с падающим грузом, с трамбующими плитами, с виброплитами.

Основные из этих машин показаны на рис. 8.40.

По способу передвижения катки разделяют на прицепные, самоходные и пслуприцепные. Самоходные катки с гладкими вальцами делят на легкие (массой 2—5 т), средние (6—9 т) и тяжелые (10—15 т). Прицепные и полуприцепные катки на пневматических шинах выпускаются

Рис. 8.40. Схемы грунтоуплотняющих машин:

а — каток с гладкими вальцами; б — кулачковый каток прицепной; в —

пневмоколесный прицепной каток; г — трамбовочная плита на тракторе; д — самоходная виброплита; / — пневматические шины; 2 — балластные ящики; 3 — механизм подъема и сбрасывания

плиты;

4 — плита; 5 — направляющие; 6 — вибровозбудитель; 7 — двигатель массой вместе с балластом от 10 до 100 т. Вибрационные самоходные катки имеют массу от 1,4 до 6 т без балласта и до8тс балластом.

В последнее время выпускают катки с гладкими вальцами с объемным гидроприводом. Схема такого катка показана на рис. 8.41. Двигатель / приводит в действие насос 2. Через распределители 3 жидкость подается к гидромоторам 4 привода вальцов 5. Поворот катка осуществляется поворотом одного из вальцов при помощи гидроцилиндров 6.

Для уплотнения грунта необходимо на поверхности создать такие удельные давления (напряжения), чтобы после снятия нагрузки грунт остался деформированным. Необходимо, чтобы напряжений, которые развиваются на поверхности контакта рабочих органов машин с уплотняемым грунтом, не превышали предела прочности грунта.

Для эффективного уплотнения величина удельного давления должна быть близка к пределу прочности. Лучше, если оно составляет 0,9—1 предела прочности sв.

По мере уплотнения грунта увеличиваются его прочность и плотность. Следовательно, чтобы повысить эффективность уплотнения, необходимо увеличивать удельные давления. Однократное наложение напряжения не обеспечивает необходимого уплотнения, поэтому приходится прилагать нагрузки на грунт несколько раз.

Для катков с гладкими вальцами и на пневмоколесном ходу удельное давление принято оценивать в кгс/см, т. е. удельное давление

5 4 3

Рис. 8.41. Каток с гладкими вальцами и гидроприводом

на 1 пог. см ширины вальца. В действительности под катком образуются площадки, ширина которых при одинаковом весе катка зависит от диаметра катка и от физико-механических свойств уплотняемого грунта.

Чтобы повысить эффективность уплотнения, его следует вести группой катков, причем вначале уплотнять легкими катками, а затем тяжелыми. Легкими катками рекомендуется делать 30—40% общего количества проходов. Если грунт имеет плотность 0,9 s_mах, его уплотняют одними тяжелыми катками.

Катками с гладкими вальцами и пневмоколесными катками можно уплотнять грунты слоями около 0,15 м. Количество проходов для связных грунтов колеблется от 8 до 12.

Кулачковыми катками можно уплотнять грунт слоями 0,2—0,25 м.

Остаточные деформации в грунте при одних и тех же удельных давлениях зависят от скорости перемещения катков. Опытами установлено, что скорость перемещения должна быть различна на первой и второй стадиях уплотнения. Первые и последние проходы следует выполнять на скоростях, меньших, чем промежуточные проходы.