Строительные машины 2 Принципы устройства (стр. 34 из 45)
При работе катков приходится преодолевать различные силы сопротивления.
Сила сопротивления перемещению катка
W1 =Gw, (8.29)
где G — вес катка; w — коэффициент сопротивления катка передвижению, в большой степени зависящий от состояния уплотняемого слоя (для разрыхленного грунта w = 0,18).
Сила сопротивления, связанная с преодолением подъема, кгс (Н),
W2 = Gi,
(8.30)
где i — уклон местности (обычно i<0,1).
Сила сопротивления от преодоления сил инерции, кгс (Н),
W3 = Gv / gt
(8.31)
где v — скорость катка, м/с; g — ускорение свободного падения, м/с2; t — время разгона катка (t = 3—4 с), с.
Сила сопротивления катка передвижению по кривой при движении на рыхлом щебне
W4 = 0,3Gв, кгс (Н), (8.32)
где G — доля веса катка, передаваемая на поворачиваемый (ведомый) валец.
При уплотнении грунта пневмоколесными катками на процесс уплотнения влияют: давление в шинах; зазоры между шинами; вес катка; скорость его перемещения.
Расстояние между торцевыми поверхностями шин должно быть не больше 0,4 ширины шины. Удельное давление на грунт зависит от веса катка (при заданном количестве шин), который должен быть таким, чтобы удельное давление было не более 1,0. Вес подбирают также и в зависимости от допускаемых конструкций шины нагрузок на шину.
Число проходов пневмокатков при уплотнении песчаных грунтов составляет 2—3, супесчаных 3—4, суглинистых и тяжелосуглинистых 5—6 проходов.
При уплотнении трамбованием в грунте напряжения возникают в результате действия веса рабочего органа, которым может являться свободно падающий груз или плита (трамбовка).
Проф. Н. Я. Харахута предложил определять величину напряжения в зависимости от удельного импульса силы:
i = J / F = Qv / gF
(8.33)
где J = Qv/g—полный импульс, кгс*с (Н*с); Q — вес рабочего органа, кг; v — скорость в момент соударения рабочего органа с грунтом, м/с; F — площадь трамбующего рабочего органа, м.
Величины удельных импульсов не должны быть больше определенных значений, так как с их увеличением ухудшается уплотнение и грунт разрушается. Предельные значения этих импульсхв для малс-сгязных грунтов составляют 0,040—0,060 кгс*с/см2, а для весьма срязных грунтов 0,175—0,225 кгс*с/см2.
Если уплотняются насыпные грунты, то величину допускаемых импульсов принимают равней 0,8—0,9 от предельных значений. При уплотнении грунтов с ненарушенной структурой они Moгут быть увеличены в 1,5—2 раза.
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СВАЙНЫХ РАБОТ
Для устройства искусственных оснований и при возведении временных перемычек в грунт погружают сваи или металлический шпунт.
Рис. 8.42. Штанговый дизель-колот
Сваи (шпунт) погружаются следующими способами: забивкой, вибрацией, вдавливанием, ввинчиванием, забивкой с подмывом грунта водой Наиболее распространенными являются забивка и вибрационное погружение.
При забивке преодолевается сопротивление погружению в грунт, а также сопротивление трению сваи о грунт. Для внедрения сваи необходимо, чтобы работа каждого удара была не меньше определенной величины, иначе при ударах будут происходить только упругие деформации и сваи не внедрятся в грунт. Величина необходимой работы каждого удара, при котором будет происходить забивка сваи, зависит от ее сечения и свойств грунта. Чем больше сечение сваи, тем значительнее величина этой работы. Для забивки свай сечением 0,25 х 0,25 м даже в слабые грунты требуется, чтобы работа единичного удара была не меньше 10 тс*м.
Производительность при забивке сваи, т. е. скорость ее внедрения тем выше, чем больше разность между минимальной величиной работы, которая необходима для внедрения, и той величиной работы, которую может обеспечить молот в соответствии с его весом и высотой падения Н, а также чем больше число ударов, которое сообщается свае в единицу времени.
Минимальная величина работы единичного удара возрастает с увеличением глубины внедрения, так как повышается сила трения. Комплект оборудования
Рис. 8.43. Схема работы трубчатого дизель-молота:
/ — подъем ударной части; // — подача топлива в шабот и продувка цилиндра; /// — удар по шаботу, распыливание топлива и взрыв; IV — рабочий ход поршня, выхлоп; / — поршень (ударная часть); 2 — топливный насос; 3 — шабот; 4 — корпус цилиндра; 5 — выхлопные окна
для забивки свай называется сваебойной установкой. Она состоит из подъемного и силового оборудования, свайного молота и копра, на котором монтируется это оборудование.
Свайные молоты бывают дизельные и электрические (вибропогружатели и вибромолоты), а также механические и паровоздушные, которые применяют редко.
Для забивки свай наиболее широко применяют штанговые и трубчатые дизель-молоты. Работа штангового дизель-молота (рис. 8.42) основана на следующем принципе. На поршень 4, по оси которого имеются отверстия для подачи топлива, сбрасывается цилиндр 3 значительного веса, в результате чего воздух в цилиндре сжимается. В это время через форсунку 2 в поршне в цилиндр впрыскивается топливо, которое воспламеняется под действием температуры сжатого воздуха. В результате расширения газов цилиндр подбрасывается вверх, после чего цикл повторяется. Подача топлива осуществляется насосом 5, который приводится в движение падающим цилиндром. Давление, передаваемое поршню при падении цилиндра, используется для забивки сваи. Дизельмолот подвешен на канате копровой установки, который во время работы висит свободно. Падающий цилиндр движется по Двум направляющим штангам /. Для запуска дизель-молота цилиндр поднимается при помощи троса и лебедки и подвешивается на крюке, закрепленном на верхней траверсе.
Дизель-молоты выполняют с различным весом ударной части: 600, 1200 и 1800 кг (18 000 Н). Максимальная высота подбрасывания груза равна 2 м. Обычно она бывает меньше и зависит от сопротивления сваи внедрению. При малых сопротивлениях получается недостаточное сжатие в цилиндре, а следовательно, и недостаточная мощность для подбрасывания цилиндра.
Значительная часть энергии падающего груза в дизель-молотах расходуется на сжатие воздуха в цилиндре и на механические потери. Поэтому полезная работа
Aп = GHh - Асж
(8.35)
где G — вес падающего груза, т; Н — высота падения, м; h — КПД; Асж — работа, затрачиваемая на сжатие, т*м.
Работа, идущая на сжатие в цилиндре, обычно составляет около 35— 40% от общей энергии падающего груза.
Рис. 8.44. Схемы вибропогружателей:
/ — наголовник; 2 — вибратор; 3 — электродвигатель вибратора; 4 — плита; 5 — пружины;
6 — боек; 7 — наковальня
У трубчатых дизель-молотов принцип работы тот же, но здесь цилиндр неподвижен.
Последовательность работы трубчатого дизель-молота показана на рис. 8.43. У трубчатых дизель-молотов суммарная энергия ударов в единицу времени по сравнению со штанговыми значительно больше. Это объясняется лучшим тепловым балансом. Поэтому штанговые молоты следует заменять трубчатыми. Они изготовляются с весом ударной части 600, 1200, 1800, 3000 и 5000 кгс и могут забивать сваи весом до 13 т (130 кН). Ведутся работы по созданию дизель-молотов с весом ударной части даже 15 т.
Свайные вибропогружатели (рис. 8.44) впервые в мировой практике были применены в СССР.
Обычный вибропогружатель состоит из вибровозбудителя направленного действия, который закрепляется непосредственно на наголовнике.
Для повышения эффекта погружения применяют вибропогружатели с дополнительными пригрузочными плитами.
Копры служат для установки и поддержания свай в процессе их забивки, для подвески молотов, для установки лебедок, а также паровых и компрессорных установок. Они бывают металлические и деревянные.
Различают универсальные копры, применяемые для различных видов работ; краны-копры, в которых использованы грузоподъемные стреловые краны, приспособленные для навешивания молотов и другого
Рис. 8.45. Копровые установки:
а — копер для дизель-молота; / — рама; 2 — стоика; 3 — оголовник с роликами; 4 — подкосы; 5 — лебедка; 6 — ролик для перемещения копра; б — схема сваебойного агрегата на базе экскаватора; / — сферическая опора; 2 — копровая стрела; 3 — стрела; 4. 5 — гидроцилиндры
оборудования для забивки свай, а также копры, предназначенные для погружения свай на местности, покрытой водой, и для других специальных работ.
На рис. 8.45 показан наиболее простой разборный металлический копер для дизель-молота. Рама копра устанавливается на четыре ролика, что облегчает его перемещение. На раме смонтирована вертикальная стойка с направляющими для молота. Вверху стрелы закреплен оголовник с роликами для канатов подвески молота, подъема опускания молота и для подъема сваи или шпунта.
Наибольшее применение сейчас имеют самоходные копровые установки (рис. 8.45, б). Копровая стрела закрепляется на крановой стреле или стреле драглайна при помощи сферического подпятника, что позволяет сообщать ей наклон относительно вертикали. Поворот стрелы осуществляется двумя гидроцилиндрами, один конец которых прикреплен к копровой стреле, а другой к крановой стреле. Возможность поворота стрелы позволяет быстрей и точней устанавливать сваю или шпунт в нужном положении.
Для подвешивания сваебойного оборудования, а также подъема сваи используются лебедки базовой машины.