Машины для земляных работ

В фазе г по мере сгорания смеси давление внутри камеры сгорания быстро возрастает, после чего открывается выпускной клапан во взрывную камеру. 
В фазе д после сгорания смеси выхлопные газы проходят через клапаны и прорези в отвальном щите и воздействуют на грунт, находящийся над выступающей частью взрывной камеры. После удаления выхлопных газов из камеры сгорания выпускные клапаны закрываются, и процесс повторяется.

Экспериментальная модель такого бульдозера с однокамерным взрывным устройством, созданная в США, испытывалась на разработке траншеи шириной 3,05 м и глубиной 1,52 м в грунтах средней крепости и обеспечила производительность 1500 м3/ч при скорости движения около 3,22 км/ч. При этом производительность обычного тяжелого бульдозера — 500 м3/ч.

С определенными допущениями к бурильным машинам можно отнести машины с винтовыми рабочими органами для разрушения грунтов отрывом, впервые предложенные Д. А. Лозовым. Рабочий орган специальной конструкции погружается в грунт способом завинчивания. Затем к нему прикладывается осевое усилие, направленное вверх нормально к поверхности разработки, в результате чего некоторый объем грунта отрывается от массива и разрушается.

Принципиальное устройство такого рабочего органа показано на рис. 52. На раме 10, навешенной на тягач, установлен механизм вращения штанги. Штанга заканчивается конической винтовой лопастью. Выще находится опорный элемент и шлицевое соединение. Посредством шарнирного устройства штанга соединена с напорным гидроцилиндром. Привод механизма вращения осуществляется от вала отбора мощности тягача. В трансмиссию введен маховик. При вращении винтовой лопасти в грунте возникают усилия, стремящиеся оторвать конусообразный объем грунта от массива. На основе этого принципа разработаны конструкции различных машин на базе тракторов Т-ШОМГП, экскаватора Э-153и т. д.

 

Рис.8. Схема навесного обо-рудования с винтовым рабочим органом.

Кабелеукладчик снабжен комплектом сменных рабочих органов, состоящим из двух ножей для прокладки кабеля диаметром до 16 мм на глубину 0,9 м и 1,2 м и одного ножа для прокладки кабеля диаметром 26 мм на глубину 1,2 м. При прокладке кабелей на глубину 0,9 м тяга кабелеуклад-чика КУ-2 обеспечивается одним-двумя тракторами Т-100М.

Для прокладки кабелей сельской связи и радиофикации на глубину 0,8 м применяется легкий одноосный кабелеукладчик ЛКУ-61. Наэтом кабелеукладчике, как и на КУ-2, установлены три металлические катушки, тамбур и подъемный кран с ручной лебедкой.

 

Машины вращательного бурения.

При вращательном бурении плоскость бурения первоначально-перпендикулярна коси вращения (направлению подачи) резца, а затем при вращении и осевом перемещении резца становится наклонной. У передней грани каждого лезвия резца возникает уступ, высота которого соответствует толщине стружки. Передняя грань резца соприкасается с породой не.по всей толщине стружки, так как площадь соприкосновения — величина переменная. В начальный момент после отделения очередного элемента стружки она незначительна. При вращении резца происходит смятие породы передней гранью, а при осевом перемещении — разрушение породы под лезвием. Площадь соприкосновения передней грани с породой увеличивается до тех пор, пока возникающие при этом по плоскости скалывания напряжения не превысят предела прочности породы. В этот момент образуется новый элемент стружки. Откол элементов стружки происходит под углом, который равен обычно 150—160° и не зависит от крепости породы и геометрической формы резца.

На скорость бурения влияет ряд факторов: осевое усилие, частота вращения резца, крепость породы, форма и материал резца и способ удаления разрушенной породы. По Л. А. Шрейнеру, при вращательном бурении каждая точка лезвия резца описывает в шпуре винтовую линию.

Анализ результатов исследований отечественных и зарубежных ученых показывает, что с увеличением осевой нагрузки механическая скорость бурения возрастает. При этом осевая нагрузка и характер роста скорости бурения зависят от типа долота и физико-механических свойств буримых- пород.

С увеличением частоты вращения бурового инструмента скорость бурения возрастает, а стойкость долота снижается. Таким образом, повышения скорости бурения можно достичь увеличением частоты вращения долота и увеличением нагрузки на него. При определении зависимости между этими величинами предполагают, что частота вращения ротора обратно пропорциональна осевой нагрузке.

Если при таком сочетании факторов режима бурения увеличить осевую нагрузку на долото или частоту вращения ротора, но не улучшить условия удаления из забоя продуктов разрушения пород, скорость проходки не увеличится. Практика применения шарошечных долот с продувкой скважин сжатым воздухом показывает, что при интенсивном удалении продуктов бурения скорость проходки возрастает на 18—20%, сокращаются потери полезного объема скважины, увеличивается стойкость долота, уменьшаются непроизводительные затраты времени и энергии.

Для бурения шпуров и скважин в мягких породах и породах средней крепости применяют электросверла, пневмосверла, станки со спиральными штангами, с шарошечными долотами, со шнеками. При бурении крепких пород обычно используют колонковые электросверла, обеспечивающие осевое усилие на резец до 15 кН и крутящий момент на патроне до 45 кН-м. Пневмосверла применяют в шахтах, опасных по концентрации газа или пыли.

Отечественной промышленностью выпускаются станки, предназначенные для бурения вертикальных, наклонных и горизонтальных скважин. Станки снабжены сменными рабочими органами, позволяющими бурить нескальньге, мерзлые грунты и скальные породы незначительной крепости инструментом режущего типа, а крепкие породы — шарошечными долотами.

Станки с шарошечными долотами находят все более широкое применение. На открытых горных разработках и при строительстве инженерных сооружений объем работ, выполняемых с помощью этих станков, вырос за последние 8—9 лет с 9 до 70%. Техническая характеристика станков шарошечного бурения, применяемых на открытых разработках, приведена в работе.

Станки оборудованы гидравлическим механизмом подачи. Бурение ведется обычно с продувкой сжатым воздухом, для чего на станке устанавливаются компрессор и пылеулавливатель. Воздух для продувки подается через внутренний канал штанги и по кольцевому зазору между штангой и стенками скважины со скоростью 18—20 м/с возвращается в устье скважины, закрытое кожухом, откуда отсасывается вентилятором.

При бурении скважины с промывкой вода подается в забой по среднему каналу долота. Для лучшей очистки забоя от буровой мелочи используют насадки, направляющие струю воды к месту разрушения породы.

В процессе бурения долото затупляется, вследствие чего уменьшается диаметр скважин. Для продолжения бурения используют новое долото, диаметр которого должен быть на 4—5 мм меньше прежнего. При бурении глубоких скважин такое уменьшение диаметра скважины может быть довольно значительным. Во избежание этого работу ведут долотами с расширителем. Особенно интенсивно изнашиваются долота при бурении обводненных пород, так как жидкий шлам закупоривает продувочные отверстия и поступление воздуха в зону подшипников прекращается, что приводит к их нагреву, износу и заклиниванию.

Наиболее реальным и перспективным направлением повышения стойкости выпускаемых в настоящее время долот является применение принудительной смазки опор шарошек в сочетании с продувкой их сжатым воздухом. В отдельных случаях буровые колонки армируют алмазами; тогда бурение ведется обычно с промывкой водой.

6. Машины бля уплотнения грунтов.

Уплотнение грунтов производится следующим образом: - статическим давлением - вальцами гладких, ребристых, кулачковых катков или катков с пневматическими шинами; - ударами трамбующих рабочих органов - трамбовками; - при помощи вибрации - вибрационными машинами.

Прицепные катки состоят из рамы, сварного или литого полого барабана и сцепных устройств. Барабан снабжен люками для загрузки в него балласта, который увеличивает вес катка и дает возможность уплотнять грунт на большую глубину (рис. 12).

Барабан вращается в подшипниках скольжения, закрепленных на раме. Гладкий барабан прицепного катка может быть оборудован кулачками, прикрепленными к стальным ободам, надетым на барабан.

На раме катка крепят скребок для очистки барабана, два сцепных устройства - переднее и заднее - и съемные косынки по углам для прицепки дополнительных катков. Часто работают двумя катками, соединенными один с другим, иногда тремя и реже работают сцепкой из пяти катков. Кулачковые катки уплотняют грунт на глубину 0,25-0,3 м, однако небольшой верхний слой грунта в 4-6 см остается неуплотненным.

Свеженасыпанный грунт достаточно хорошо уплотняется пневматическими шинами скреперов и самосвалов. При этом грунт надо отсыпать небольшими слоями.

Для равномерного уплотнения грунта некоторые катки изготовляют с раздельной подвеской пневматических колес, т. е. каждое колесо со своим грузом представляет собой как бы самостоятельный прицеп.

 

Рис.9. Прицепной кулачковый каток:  
1 - трактор. 2 - рама. 3 - барабан, 4 - кулачки, 5 - скребки, 6 - люк

Трамбующие машины уплотняют грунт на глубину 0,6-2,5 м и используются в тех случаях, когда нельзя применять метод укатывания, например в стесненных условиях. Недостаток этого способа уплотнения -. Возможность повредить от сотрясения грунта находящиеся вблизи сооружения, здания, канализационные и другие трубы, проложенные в земле и т. д. Преимущество - возможность уплотнения грунта на большую глубину.

 

Рис. 10. Вибрационная машина для уплотнения грунта:  
а - общий вид, б - схема работы; 1 - плита, 2-двигатель, 3 - вал, 4 - дебалансы

Грунт можно уплотнять трамбованием при помощи экскаватора-крана, на котором вместо груза подвешивают специальную плиту весом 1,5-4 т, которую попеременно поднимают и бросают, делая по грунту 10-20 ударов в минуту.

Используется также навесное оборудование на тракторе Т-100. Рабочим органом этой машины являются две квадратные плиты, подвешенные на канатах сзади трактора. Попеременный подъем и сброс плит осуществляют кривошипно-полиспастными механизмами, смонтированными перед радиатором трактора. Эти механизмы приводятся в действие от коленчатого вала двигателя через редуктор.

Вибрационные машины применяют для уплотнения рыхлых свежеотсыпанных несвязных грунтов, а также для уплотнения супесей и суглинков.

Вибрацией называются колебания с малой амплитудой, производимые вибратором, который состоит из нескольких вращающихся неуравновешенных деталей-дебалансов. При вращении дебалансов происходит колебание корпуса, в котором они вращаются. Колебания корпуса передаются грунту и вызывают перемещение частиц грунта, вследствие чего грунт уплотняется.

Вибрационные машины бывают прицепные и самоходные. Вибрационная самопередвигающаяся машина состоит из виброплиты, одновального четырехбалансного вибратора, средние де-балансы которого вращаются в сторону, противоположную вращению двух крайних дебалансов (рис. 13).

Изменяя вручную при помощи специальной передачи положение одних дебалансов относительно других, машинист может регулировать величину и направление колебаний виброплиты и тем самым изменять направление движения машины.

Прицепной виброкаток состоит из рамы с дышлом, двигателя, установленного на раме, и барабана, внутри которого смонтирован вибратор. Двигатель соединен с вибратором клиноременной передачей.

 

 

 

 
7.Машины для гидравлической разработки грунта

 

Гидромеханическим способом разработки грунтов называют такой способ, при котором все процессы - разработка грунта в карьере, перемещение его к месту укладки и, наконец, сама укладка грунта в насыпь или в отвал - производятся с помощью воды. При этом грунт можно разрабатывать двумя способами: размывать его подаваемой гидромонитором струей воды или всасывать из-под воды землесосным снарядом. В обоих случаях грунт, перемещаясь с водой, образует так называемую пульпу, которая перемещается по каналам, лоткам или трубам к месту его укладки. Укладка производится при уменьшении скорости потока пульпы.

Применение гидромеханизации выгодно на открытых сосредоточенных разработках при наличии благоприятного рельефа местности, источников воды и электроэнергии. В связи с этим она нашла широкое применение в гидротехническом строительстве при намыве плотин и дамб. При благоприятных условиях стоимость разработки грунта таким способом в 2-3 раза меньше, чем при применении экскаваторов.

Разработанный гидромониторами грунт может перемещаться в виде пульпы самотеком или под напором. В последнем случае размытый гидромонитором грунт стекает в приямок, откуда пульпу засасывают передвижной землесосной установкой и под напором подают ее на участок намыва. При работе землесосного снаряда пульпа подается под напором.

При размыве грунта гидромониторами оборудование состоит из насосов, гидромониторов, землесосной установки, труб, лотков и вспомогательного оборудования.

Насосы служат для забора воды из водоемов и подачи ее к гидромониторам. Для этой цели применяются центробежные насосы, развивающие напор в 90-100 м вод. ст. с высотой всасывания до 4 ми потребляющие мощность 800-1400 кет. Производительность таких насосов составляет от 2000 до 5000 м3 / ч. Для создания разрежения во всасывающей линии этого насоса, что особенно важно в период пуска, служит вакуум-насос, который вместе с электродвигателями входит в комплект насосного агрегата.

 

Рис. 11. Гидромониторы: а - с ручным управлением; б - с гидравлическим управлением  
1 - фланец; 2 - колено; 3 - шарнир горизонтального поворота; 4 - быстроразъемное соединение, 5 - шаровой шарнир; 6 - ствол; 7 - насадка; 8 - цилиндры управления

Гидромониторы служат для создания выбрасываемой с большой скоростью плотной струи воды. Они могут иметь ручное и гидравлическое управление (рис. 76).

 

Рис. 12. Землесос:  
1 - всасывающий патрубок; 2 - корпус; 3 - рабочее колесо; 4 - муфта; 5 - электродвигатель; 6 - подвески

Рис. 13. Схемы намыва насыпей:  
а - с транспортированием пульпы самотеком в открытом лотке; б - с транспортированием пульпы под напорам по ::  
трубам:  
1 - гидромотор, 2 - щиты; 3 - лоток; 4 - дренажный колодец; 5 - насосная станция; 6 - сбросная канава; 7 - дренажный колодец; 8 - землесос; 9 - трубы

На размыв гидромонитором 1 м3 грунта в среднем затрачивается 4-8 квт-ч электроэнергии.

В случае перемещения под напором пульпа забирается специальным предназначенным для перекачки воды с грунтом центробежным землесосом. Общий вид землесоса представлен на рис. 77.

К вспомогательному оборудованию откосятся трубы, водозапорное оборудование и т. п. Для целей гидромеханизации применяют стальные трубы с электросварным спиральным ковшом. На пульповодах применяются обратные клапаны прямоточного типа. Трубы соединяются друг с другом при помощи быстроразъемных соединений. В качестве компенсирующих устройств обычно применяются сальниковые компенсаторы. Выпуск воды и пульпы из трубопроводов осуществляется через быстродействующие задвижки. Для выпуска периодически накапливающегося в трубах воздуха устанавливаются вантузы. Для повышения концентрации пульпы гидромонитора применяют сгустители. В последних поток пульпы разделяется на две части: верхнюю с небольшой концентрацией мелких фракций грунта и более концентрированную нижнюю, которая содержит крупные фракции. Верхняя часть направляется в отвал, а нижняя - в насыпь. Этим снижается стоимость перемещения грунта по трубам.