Прочных и мерзлых грунтов

1. Особенности конструкции машин для нарезания щелей и прокладки траншей в мёрзлых грунтах.

Литература: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.

4.5.1. Особенности конструкции машин для нарезания щелей и прокладки траншей в мёрзлых грунтах.

Прочные и мерзлые грунты в связи со значительным сопротивлением резанию машинами для земляных работ общего назначения непосредственно не разрабатывают. В основном эти грунты разрабатывают взрывным и механическим способом. Взрывной способ применяют при больших объемах работ, глубине промерзания или толщине слоя прочных грунтов более 1 м на площадках, удаленных от объектов гражданских, промышленных, гидротехнических и других сооружений. Механический способ получил широкое распространение с применением специальных машин.

Машины для разработки прочных и мерзлых грунтов можно, разделить на три группы:

Ø машины для послойного рыхления грунта – подготовки прочного и мерзлого грунта к последующей разработке землеройными и землеройно-транспортными машинами;

Ø машины для устройства траншей;

Ø машины для земляных работ при прочных и мерзлых грунтах.

Машины для послойного рыхления прочных и мерзлых грунтов делят на рыхлители, землеройно-фрезерные и фрезы.

Рыхлители предназначены для послойного разрушения плотных, скальных и. мерзлых грунтов перед разработкой или погрузкой их машинами для земляных работ общего назначения при отрывке котлованов, широких траншей, взламывании покрытий дорог и улиц, при строительстве водопроводов, канализации и газопроводов открытым способом. Рыхлители изготовляют навесными на трактор или одноковшовый экскаватор.

По характеру воздействия на прочный или мерзлый грунт различают рыхлители статического действия, виброударного и ударного.

Рыхлитель статического действия для послойного рыхления грунта – навесное оборудование, установленное на задней части трактора, впереди которого навешено бульдозерное оборудование. Управление рабочим органом гидравлическое от раздельно-агрегатной системы трактора. Для возможности работы с трактором-толкачом крепят съемное буферное устройство.

Зубья заглубляются принудительно давлением, создаваемым гидроцилиндрами при поступательном движении машины до заданной глубины, а при дальнейшем движении машины производится рыхление грунта.

На некоторых рыхлителях устанавливают зубья активного действия с гидро- и пневмомолотами, обеспечивающие статико-динамическое воздействие на разрушаемый грунт. Машины с таким рабочим органом имеют производительность выше, чем машины статического действия.

На серийно выпускаемые гидравлические экскаваторы выпускают сменные рабочие органы – зубья-рыхлители, устанавливаемые вместо ковша на рукоять обратной лопаты.

Грунт разрушается методом резания или скола после зарезания зуба в грунт и поворота его на некоторый угол за счет упора задней плоскости.

Рыхление грунта производится методом резания или скола за счет упора задней плоскости зуба в целик грунта после его зарезания и поворота на некоторый угол

При применении зубьев-рыхлителей, работающих по методу скола, производительность машины выше, а динамические нагрузки на механизм экскаватора меньше, чем при применении зубьев-рыхлителей, работающих по методу резания.

Для разработки в мерзлых грунтах траншей изготовляют зубья-рыхлители с боковыми открылками-ножами, формирующими стенки траншеи

Виброударные и ударные рыхлители разрушают грунт рабочим органом клиновой формы при помощи виброударов и ударов (динамический метод).

Рыхлитель виброударный – навесное оборудование на трактор. Рабочий орган – долотчатый клин скалывает и разрушает грунт в результате вибрации и ударов. Вибромолот приводится в действие от вала отбора мощности трактора. Быстрое извлечение клина из грунта обеспечивается системой виброударного выбивания, срабатывающей автоматически.

Рыхлитель ударного действия – навесное оборудование на трактор или одноковшовый гидравлический экскаватор. Рабочий орган – клин – закреплен на молоте.

Полиспаст приводится в действие гидроцилиндром, размеры которого обеспечивают свободное падение молота.

Землеройно-фрезерные машины предназначены для послойного рыхления мерзлых грунтов и твердых пород.

Фрезы – навесной агрегат на трактор. Они предназначены для послойного фрезерования мерзлых грунтов в условиях низких температур при сооружении котлованов, траншей.

Грунт разрыхляется вращающимся ротором-фрезой, при поступательном движении машины. Привод ротор-фреза получает от вала отбора мощности трактора.

Фрезерные машины работают попеременно: сначала рыхлят грунт на заданную глубину ротором-фрезой, затем с помощью, бульдозерного отвала разрыхленный грунт убирают с полосы разработки и производят следующий проход.

При копании траншей в плотных и мерзлых грунтах применяют роторные и цепные траншейные экскаваторы непрерывного действия, на ковшах которых установлены резцы, приспособленные к разрушению грунта за счет усилий отрыва, а не резания.

Некоторые цепные траншейные экскаваторы оборудуют рабочим органом со скалывающими резцами и режущими профилями.

Более эффективно устройство траншей в мерзлых и плотных грунтах с применением баровых и дисковых щелерезных машин.

Баровые и дисковые щелерезные машины по бокам траншеи прорезают щели, а затем полосы грунта между ними разрабатывают одноковшовыми экскаваторами с оборудованием обратная лопата или траншейным экскаватором, непрерывного действия.

При широких траншеях прорезают две боковые щели и одну в середине, чтобы уменьшить ширину полосы грунта, разрабатываемого другими машинами. Баровые машины можно применять для копания траншей, равных ширине бара.

Баровые машины создают на базе тракторов, одноковшовых универсальных и цепных траншейных экскаваторов с одной, двумя и тремя наклонными режущими цепями-барами.

Принцип работы баровой машины подобен цепному траншейному экскаватору.

Бульдозерное оборудование (имеется только на машинах, базой которых являются тракторы) используют для планировочных работ, уборки разрушенного мерзлого грунта, засыпки траншей. Оно является противовесом барового рабочего оборудования.

Двух- и трехбаровые машины имеют соответственно два или три бара, устанавливаемые на нужное расстояние прорезаемых щелей.

У однодисковыхщелерезных машин рабочим органом является ротор-диск с зубьями, у двухдисковых – два ротора-диска с зубьями.

Привод роторов, вращающихся с частотой 12...14 об/мин, осуществляется от вала отбора мощности.

Дисковые щелерезные машины имеют меньшую энергоемкость процесса- резания и большую долговечность рабочего органа по сравнению с баровыми, но очень громоздки, металлоемки, и глубина их копания составляет только около 0, 5 диаметра ротора.

В стесненных условиях или при выполнении земляных работ на действующих предприятиях, когда нельзя применить буровзрывные работы или работу машин с предварительным рыхлением грунта, применяют одноковшовые экскаваторы с рабочим оборудованием прямая лопата, ковши которых имеют активные (виброударные, пневмоударные) зубья или активную режущую кромку и гидравлические экскаваторы с рабочим оборудованием обратная лопата с упорно-захватным устройством.

Ковш с активными зубьями в передней части имеет виброударный или пневмоударный механизм, благодаря которому в процессе резания зубья создают дополнительные динамические воздействия на грунт, и он разрушается с меньшими энергозатратами, чем при работе стандартными ковшами.