Машины для рыхления грунта

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 19.09.2024

В качестве сменного рабочего оборудования для рыхления проч- 'ных, включая мерзлые, грунтов гидравлические экскаваторы ком­плектуют оборудованием рыхлителяи гидромолота.Это оборудова­ние используют также для разрушения скальных пород, взламыва­ния асфальтового покрытия дорог при их ремонте и других работ. Его устанавливают на рукояти обратной лопаты вместо ковша.

Однозубый рыхлитель(рис. 14.10) состоит из литого зуба 1со Именной коронкой 2,наплавленной твердым сплавом. Гидромолот 2 Й>ис. 14.11) с рабочим инструментом в виде клина 3 крепят к руко­яти обратной лопаты с помощью переходного кронштейна 1.

Кроме однозубых рыхлителей для рыхления мерзлых грунтов, Ц&зборки старых зданий, взламывания и погрузки асфальтобетон­ных покрытий, снятия и укладки дорожных плит, труб, установки Колодцев и т. п. применяют рабочее оборудование захватно-клещево- го типа(рис. 14.12). Дополнительно к ковшу обратной лопаты 7 на Одной оси соединения ковша с рукоятью 2устанавливают рычаг- фыхлитель 5 с закрепленным на его конце двузубым наконечником 6. Управляют рычагом с помощью двух щдроцилиндров 1через тяги 4 й 3. При разработке прочных грунтов, требующих предваритель­ного разрыхления, работают поочередно рычагом-рыхлителем и

Рис. 14.10. Сменное рабочее оборудование однозубого рыхлителя

ковшом. На первом этапе — разрыхлении грунта — ковш отводят в крайнее отвернутое от рукояти положение и работают рычагом- рыхлителем. На втором этапе рычаг переводят в крайнее подвер­нутое к рукояти положение и загружают ковш разрыхленным грун-


Рис. 14.11. Одноковшовый гидравлический экскаватор с рабочим обору­дованием гидромотора

*ис. 14.12. Одноковшовый гидравлический экскаватор с рабочим оборудо­ванием захватно-клещевого типа

том, как обычной обратной лопатой. Возможна также разработка 5рунта одновременно ковшом и рыхлителем при их встречном дви-

Еии. Большие по размерам обломки грунта после его разрыхле- , не помещающиеся в ковше, зажимают между ковшом и ры- >м и в таком состоянии транспортируют на разгрузку.

14.9. Неполноповоротные гидравлические экскаваторы

' Неполноповоротные экскаваторы (рис. 14.13) изготавливают в Основном на базе серийных пневмоколесных тракторов неболь­шой мощности и фронтальных погрузчиков. Это мобильные мало- ?абаритные землеройные машины с большим числом (до 25) смен­ных видов рабочего оборудования. Наиболее эффективно их ис- Щользуют в стесненных условиях, а также при небольших объемах Рассредоточенных земляных работ.

Основным рабочим органом неполноповоротных экскаваторов |бычно служит унифицированный ковш прямойи обратной лопат Вместимостью 0,2. 0,3 м 3 . Сменными являются узкийи специальный ^овши для рытья узких траншей, погрузочные ковши вместимостью £>2. 0,6 м 3 , крановая подвескагрузоподъемностью 0,3. 0,8 т, грейфер Ч^естимостью 0,2. 0,3м 3 , однозубый рыхлитель, гидравлический мо-

лот, грузовые вилы, буровое оборудование, захватдля укладки бордюрных кам­ней, оборудование обратная лопата со смещенной осью копания длярытья траншей вблизи зданий и сооруже­ний и т.п. Рабочее оборудо­вание заменяется машини­стом непосредственно на строительном объекте.

Рабочее оборудование 11,состоящее из стрелы, рукоятии ковша,вместе с гидроцилиндрами привода этих элементов смонтиро­вано на поворотной ко­лонке 10,установленной на раме 9базового трактора. Поворот колонки вместе с рабочим оборудованием на 90° в каждую сторону обеспечивается двумя гидроцилиндрами 5,приводящими в движе­ние цепь 4,охватывающую звездочку 3,жестко посаженную на вал колонки. Применяются также реечные и рычажные механиз­мы поворота.

Для экскавации грунта машину устанавливают на две вынос­ные опоры 2и смонтированный на дышле б бульдозерный отвал 7, управляемые гидроцилиндрами 1 и 8.

Трехзубый рыхлитель

Рыхлитель - универсальный рабочий орган бульдозера, который обеспечивает эффективное рыхление плотных и мёрзлых грунтов, включая разборно-скальный грунт. Он может применяться также для удаления асфальта. Кроме вышеперечисленного, он может использоваться при обустройстве садов и парков для рыхления плотного грунта перед посадкой растений, проведением экскавационных или планировочных работ.

Рабочий орган рыхлителя состоит из несущей рамы, зубьев, подвески и гидроцилиндров управления. Зубья имеют сменные наконечники, лобовая поверхность которых защищена износостойкими пластинами для защиты от абразивного износа. Для интенсификации процесса рыхления на зубья рыхлителей устанавливают уширители, которые позволяют за один проход разрушать большие объемы материала и выталкивать каменные глыбы на поверхность. Уширители обеспечивают более устойчивое движение базового трактора и работу рыхлителя, практически сплошное разрушение материала между соседними бороздами, снижение общего количества проходов.

Гидросистема управления подъёмом и заглублением рыхлителя обеспечивает его надёжную управляемость на всех рабочих режимах Зубья выполняют неповоротными, жестко закрепленными в карманах рамы и поворотными в плане (на угол 10. 15° в обе стороны) за счет их установки в специальных кронштейнах - флюгерах, прикрепляемых к раме шарнирно. Поворотные зубья способны обходить препятствия, встречающиеся в грунте. Подвеска рыхлителя к базовой машине - четырехзвенная (параллелограммная) с регулируемым углом рыхления. Такая конструкция рыхлительного оборудования обеспечивает получение оптимальных параметров рыхления, как при заглублении, так и при установившемся рыхлении.

Рыхлители бывают однозубые (тип Н) - рыхлительное оборудование параллелограммного типа, однозубое, с гидравлической системой управления заглублением и подъемом, а так же трехзубые (тип Р) - рыхлительное оборудование параллелограммного типа, трехзубое, с гидравлической системой управления заглублением и подъемом. В зависимости от потребности, возможна навеска однозубого рыхлителя на трактор, однозубого рыхлителя на бульдозер, трехзубого рыхлителя на трактор и трехзубого рыхлителя на бульдозер.

Установленный рыхлитель на бульдозер представляет собой рыхлительно-бульдозерный агрегат, чаще всего называемый бульдозером-рыхлителем или просто рыхлителем. Бульдозеры-рыхлители оснащаются одно- и трезубым навесным рыхлительным оборудованием заднего расположения с гидравлическим управлением. Рыхлительное оборудование навешивают на гусеничные бульдозеры с тягачами классов 10, 25, 35, 50 и 75 мощностью 118. 636 кВт. Главным параметром бульдозеров-рыхлителей является тяговый класс базового трактора. Основными базовыми тракторами, использующими рыхлители, являются Т10М (Т-170) и бульдозера Б10М (Б-170), EC-10.

Крепление рыхлителей осуществляется к остову базового трактора или к корпусу его заднего моста. Бульдозеры-рыхлители применяют для предварительного послойного рыхления и перемещения плотных каменистых, мерзлых и скальных грунтов при устройстве строительных площадок, рытье котлованов и широких траншеи, а также для взламывания дорожных покрытий. Разрушение грунтов и пород происходит при поступательном движении машины и одновременном принудительном заглублении зубьев рабочего органа до заданной отметки. В процессе рыхления массив грунта разделяется на куски (глыбы) таких размеров, которые удобны для последующей их эффективной разработки, погрузки и транспортирования другими машинами.

Рыхление производят параллельными резами по двум технологическим схемам: без разворотов у края площадки с возвратом машины в исходное положение задним ходом (челночная схема) и с поворотом рыхлителя в конце каждого прохода (продольно-поворотная схема). Челночная схема наиболее рациональна при малых объемах работ в стесненных условиях, продольно-поворотная - на участках большой протяженности. Максимальные величины глубины и ширины захвата рыхления, рабочих скоростей движения и число зубьев рыхлителя определятся тяговым классом базовой машины.

Наименьшая глубина рыхления за один проход должна на 20. 30 % превышать толщину стружки грунта, разрабатываемого землеройно-транспортными машинами, в комплексе с которыми работает рыхлитель. Рыхление высокопрочных грунтов осуществляется, как правило, одним зубом. Бульдозеры-рыхлители имеют максимальную ширину захвата (при трех зубьях) 1780.. .2140 мм. Производительность навесных рыхлителей на грунтах IV, V категорий 60. 150 м3/ч, средняя рабочая скорость движения 2,5. 5 км/ч.

Рыхлители используются во всех без исключения отраслях народного хозяйства, в промышленном, гражданском и гидростроительстве, при разработке месторождений, при проведении геологоразведочных работ и добыче полезных ископаемых. Рыхлителя на бульдозере (тракторе) позволяет повысить производительность выполняемых работ, а так же сократить сроки выполнения работ, с сохранением всех качественных преимуществ.

Покупатель всегда стремится купить бульдозерно-рыхлительный агрегат, навесное оборудование, запчасти к нему на выгодных условиях. А также найти поставщиков, которые предоставляют оптимальные условия поставки. Компания ООО "Каток" предлагает своим клиентам качественное обслуживание и приемлемую ценовую политику, так как осуществляет продажу бульдозерно-рыхлительных агрегатов без посредников.

В данной работе представлены технические характеристики рыхлителей мерзлого грунта. Рассмотрен сравнительный анализ рыхлительных машин.

Ключевые слова

Текст научной работы

Значительная часть территории России расположена в зонах с продолжительной и суровой зимой. Однако строительство здесь ведется круглый год, в связи, с чем примерно 20% общего объема земляных работ приходится выполнять при мерзлом состоянии грунта.

Основными свойствами сезонно-мерзлых грунтов являются повышенная механическая прочность, наличие пластических деформаций, пучинистость и повышенное электросопротивление. Проявление этих свойств и глубина промерзания зависят в основном от длительности промерзания, температуры, влажности и вида грунта.

С понижением температуры механическая прочность грунта, а также удельное сопротивление резанию и копанию резко возрастают (в 5—8 раз). Поскольку температура мерзлого грунта изменяется по глубине, соответственно изменяются прочностные характеристики грунта: наибольшие значения удельного сопротивления копанию имеют место в верхней, наружной части мерзлого слоя и наименьшие — на границе мерзлого и немерзлого (талого) грунта.

Наибольшее увеличение прочности происходит у более влагоемких грунтов: пылеватых, глинистых, супесчаных и песчаных мелкозернистых. Скальные, гравийные и крупнозернистые лески являются невлагоемкими, поэтому они практически не замерзают и их зимняя разработка незначительно отличается от летней.

Помимо указанных факторов, глубина промерзания грунтов зависит и от силы ветра, толщины снежного покрова, характера естественного покрова (трава, пахотная земля, торф, камни, дорожные покрытия и т.д.), а также теплопроводности, влажности и уровня грунтовых вод.

Мерзлые грунты в силу своей повышенной механической прочности и сопротивления копанию (разрушению) усложняют производство земляных работ в зимних условиях и ограничивают возможность применения землеройных (экскаваторов) и землеройно-транспортных машин (бульдозеров, скреперов, грейдеров), уменьшают производительность транспортных средств, способствуют быстрому износу деталей, особенно рабочих органов. В то же время временные выемки в мерзлом грунте можно разрабатывать без откосов.

В зависимости от конкретных местных условий разработку грунта в холодное время года осуществляют в основном рыхлением мерзлого грунта или непосредственной разработкой мерзлого грунта [1, 2, 3, 4]. В данной статье рассмотрим рыхлительные агрегаты на базе бульдозеров, предназначенные для предварительного рыхления тяжёлых, каменистых и мёрзлых грунтов. Такие машины называются бульдозеры-рыхлители. Рыхлительное оборудование навешивается также на тягачи и автогрейдеры. Рыхлители можно склассифицировать по следующим признакам [5]:

1. По назначению:

  • общего назначения (глубина рыхления до 1 м);
  • специальные (глубина рыхления >1 м).

2. По типу движения базовой машины:

  • на гусеничном ходу (большинство);
  • на колесном ходу (редко).

3. По номинальному тяговому усилию и мощности двигателя:

Номинальное тяговое усилие рыхлителей колеблется от 130 — 300кН, а мощность двигателя 17 — 300 кВт.

4. По типу навески рабочего оборудования:

  • трех точечные (жёсткая);
  • четырёх точечная(более эффективные);
  • многоточечные (РАДы — рыхлители активного действия).

Количество зубьев колеблется в пределах 1 — 4. Зубья съемные.

По способу крепления зуба к раме применяются 2-е схемы:

  1. Жесткое крепление зуба — не имеет возможности поворота в горизонтальной плоскости;
  2. Флюгерное крепление — имеет возможность поворота в горизонтальной плоскости на угол 10 — 20° от оси в ту и другую сторону.

Промышленностью выпускаются зубья с различными стойками:

  1. Прямолинейные с предварительным изгибом;
  2. Изогнутые.

Проанализируем функциональные возможности и технические характеристики бульдозерно-рыхлительных агрегатов, представленных на нашем рынке спецтехники.

Бульдозер Б11 (рисунок 1) производства ООО "Челябинский тракторный завод — УРАЛТРАК" тягового класса 10 с гидромеханической трансмиссией — это бульдозер с новыми инновационными системами, обеспечивающими существенное повышение технического уровня и надежности узлов машины, улучшенными условиями труда оператора и новым дизайном (соответствует европейскому стандарту СЕ). Технические характеристики ЧТЗ Б11 приведены в таблице 1 [6].

Производительность бульдозера находится на уровне лучших отечественных и мировых аналогов при существенно меньшей первоначальной стоимости. В конструкции Б-11 внедрен комплекс мероприятий, который обеспечил улучшение условий труда оператора и повысил надежность наиболее ответственных узлов. Внедрены планетарные бортовые редукторы и вынесенные оси качания ходовых тележек. Капот выполнен в виде отдельной капсулы для снижения шума в кабине. Откидные боковые створки капота из стеклопластика с шумопоглощающим слоем. Топливная система оборудована фильтром грубой очистки Separ, с водоотделителем и подогревом топлива во время работы трактора. Кабина выполнена со съемной крышей из стеклопластика и вклеенными стеклопакетами, улучшенными шумо-тепло-виброизоляционными свойствами.

В соответствии с проектом вертикальной планировки и ППР после приемки генподрядчиком разбивочных работ приступают к производству земляных работ. В случае надобности предварительно разрыхляют плотные связные грунты и культурный слой, щебенистые, гравийно-галечные и аналогичные им горные породы, а также мерзлые грунты. В городских условиях культурный слой является очень плотным.

В зависимости от плотности, влажности и требуемой глубины рыхления грунтов в последнее время чаще всего используют навесные рыхлители к тракторам класса тяги 100 кН. Конструкции навесных рабочих органов могут быть различные. Для рыхления щебенистых и гравелистых грунтов (по трудности разработки III, IV группы) применяют мощные тракторы класса тяги не менее 150 кН, при этом глубина рыхления не превышает 0,3— 0,35 м. Число зубьев снижают до двух (рис. 12.1), а нередко до одного, чтобы не заглох двигатель. При трех зубьях ширина полосы рыхления составляет не более 1,5 м, при одном зубе ширина полосы рыхления 0,07— 0,1 м. Между зубьями расстояние принимают 0,7—0,85 м, реже 1 м. Скорость движения рыхлителя в рабочем состоянии большей частью не превышает 3,5—5 км/ч [1].

Рис. 12.1. Трактор класса тяги не менее 150 кН с двумя зубьями для рыхления плотных грунтов

Очень плотные щебенистые и скальные горные породы (V группа) разрыхляют навесным рыхлителем, смонтированным на базе более мощного трактора ДЭТ-250. Глубина рыхления достигает 0,5—0,7 м. Машины этого типа эффективны и при рыхлении мерзлых грунтов. При глубине промерзания до 25 см (по опыту пермской дорожной организации) грунт разрыхляют бульдозером (базовый трактор Т-100М), к которому позади отвала болтами крепится зуб длиной 600 мм. Производительность бульдозера при этом увеличивается на 15%. При большей толщине мерзлого слоя в Омске рыхление осуществляют роторными экскаваторами типа ЭР-А производительностью 330 м 3 /ч путем нарезания продольных траншей шириной 1,2 м и глубиной 1,5—2 м.

Вначале экскаватор нарезает первую траншею, затем на расстоянии 1,2 м от первой — вторую, засыпая вынутым грунтом первую траншею. Третью траншею нарезают на таком же расстоянии от второй и одновременно засыпают вторую траншею. Четвертую траншею нарезают на перемычке между первой и второй траншеями и т. д. В результате существенно повышается производительность работ и удешевляется их стоимость на 20 %.

При разработке горных пород V группы и мерзлой грунтовой толщи применение мощных рыхлителей позволяет снизить стоимость рыхления на 50 % по сравнению с буровзрывным способом и особенно с применением рыхлителей ударного действия.

Рациональное использование рыхлителя зависит не только от свойств грунтов, их состояния и мощности двигателя бульдозера, а также от расположения зубьев самого рыхлителя. Возможно не менее 7 вариантов их положения относительно трактора [1], что существенно отражается на его производительности (рис. 12.2). Примером одного из вариантов является рыхлитель, на стойке которого смонтировано два зуба —передний и задний (рис. 12.3). Передний рыхлящий зуб расположен выше заднего и вынесен вперед по направлению движения базового трактора типа Т-130, ДЭТ-250 и др. Важное значение имеет и расстояние между зубьями по горизонтали. Исходным условием для его выбора является свободный скол грунта задним зубом, чтобы тыльная поверхность переднего зуба не взаимодействовала с грунтом, разрушенным задним зубом.



Рис. 12.2. Схемы рабочих органов землеройных машин с реализацией принципа траекторного смещения рыхлящих и режущих элементов



Рис. 12.3. Схема двухзубового навесного рыхлителя 1 — отвал; 2 — базовый трактор; 3 — подвеска рыхлителя; 4 — стойка; 5 — гидроцилиндры управления; 6 — задний зуб; 7 — передний зуб

Применение бульдозеров и скреперов более эффективно, если грунты III, и даже IV, группы частично разрыхлены, т. е. сделаны прорези без поднятия пластов, что облегчает заполнение ковша.

Однако в северных районах с низкой температурой мерзлого грунта (ниже —5°С) иногда вынуждены применять рыхлители ударного действия ступенчатой формы (рис. 12.4). При погружении рыхлителя вначале соприкасается с разрыхляемой средой конусный наконечник с углом заострения а. В дальнейшем со средой взаимодействует ступенчатая часть рыхлителя. Наличие на нем уступа обеспечивает свободное дальнейшее погружение конусного клина, так как благодаря выточкам частично устраняется трение о боковые стенки разрыхляемого материала [1].



Рис. 12.4. Схема рабочих органов землеройных машин ударного действия ступенчатой формы для рыхления мерзлых грунтов и горных пород пониженной прочности :
а — с перемещением в направляющих; б—клин-баба; в — погружение в грунт ударной нагрузкой; г — рабочий орган — пневмомолот ПММ-100, ПРО-З0, ГРМ-30, ГРМ-120; д — рабочий орган отбойных молотков

Технологическая схема разрыхления мерзлого грунта и горной породы пониженной прочности представлена на рис. 12.5. Длина захватки при рыхлении определяется естественной влажностью и скоростью укладки грунтов в тело насыпи, а также погодными условиями. Если эта влажность выше оптимальной, то при солнечной погоде надо увеличить длину захватки. При влажности меньшей оптимальной стремятся как можно быстрее уложить грунт в насыпь. Таким образом, объем разрыхленного грунта не должен превышать сменной производительности звена бульдозеров во избежание пересыхания грунта в сухое время и переувлажнения — в дождливое. При дождливой погоде рыхление начинают всегда с низового участка, обеспечивая сброс поверхностной воды.



Рис. 12.5. Технологическая схема рыхления мерзлых грунтов и горных пород пониженной прочности 1 — экскаватор с обратной лопатой; 2 — разрыхленный мерзлый материал; 3 — вал разрыхленного материала; 4 — рабочий орган рыхлителя ударного действия; 5 — экскаватор или кран

При структурных грунтах с естественной влажностью, близкой к оптимальной, требуется всего один проход. При вязких или очень плотных связных, а также щебенистых грунтах требуется несколько проходов рыхлителя по одному следу.

Читайте также: