Подъемно-транспортные, строительные и дорожные машины и оборудование

Рис. 5.75. Прицепной траншейный роторный экскаватор с гусеничным тягачом

ковши опрокидываются, и грунт разгружается через их пологую заднюю стенку (рис. 5.77).

При работе на переувлажненных и липких грунтах часть грунта остается в ковшах, снижая их полезную вместимость и повышая энергозатраты на привод

рабочего органа. Избавиться от этих нега-юных явлений позволяет изготовление днища ковша из сварных депей, а не из сплошного листа и применение

выталкивателей, которые при опрокидывании ковша очищают его от налипшего грунта.

Плужки скребкового экскаватора разрушают грунт, а скребки, голкая его перед собой по поверхности забоя, выносят грунт на днев-поверхность. Налипанию

грунта они практически не подвер-кены. Нижняя (рабочая) ветвь цепи двигается снизу вверх к экскаватору и перемещается в жестких направ-яющих или

свободно провисает, опираясь только на поверхность забоя. Верхняя (холостая) ветвь двигается сверху вниз от экскаватора по поддерживающим роликам.

Грунт, выносимый из забоя ковшами, попадает при их опрокидывании на короткий поперечный ленточный конвейер, который

эвакуирует его в боковой валик или транспортное средство. Грунт, выносимый из забоя скребками, сдвигается по поверхности земли

в сторону от оси нарезаемой траншеи винтовым конвейером.

Тип движителя базовой машины, на которой монтируется

рабочее оборудование экскаватора непрерывного действия, зависит,

главным образом, от ее назначения. Небольшие экскаваторы,

работающие в

Рис. 5.76. Скорости

экскаваторов

продольного копания

и их рабочих органов

157

Рис. 5.77. Ковш многоковшового экскаватора:

1 — днище ковша; 2 - рыхлящие зубья; 3 - режущий периметр; 4 - боковая стенка ковша; 5 - проушины для крепления ковша к цепи или ротору; 6 -

втулки проушин

населенных пунктах на твердых опорных поверхностях и имеющие дело с небольшими объемами работ, оснащаются пневмоколесным
движителем. Машины, предназначенные для прокладки многокилометровых траншей по неподготовленной местности, оборудуются
гусеничным ходом.

Тип привода экскаватора непрерывного действия определяется приводом базовой машины. Современные машины в подавляющем

большинстве случаев имеют гидромеханическую ходовую транс миссию и гидрообъемный привод рабочего оборудования и систем управления
им. Качество работы траншеекопателя оценивается точностью выдерживания заданного курса, ровностью дна траншеи и вертикальностью
ее стенок, на удержание которых в пределах технологических допусков и направлена работа автоматических систем управления,
устанавливаемых на экскаваторы непрерывного действия.

Производительность цепного экскаватора определяется по формуле

и = Ь^и

(5.25)

где й

тр

- ширина отрываемой траншеи; /г

тр

- глубина отрываемой траншеи; [7

ЭКС

- рабочая скорость экскаватора. Для тех же целей можно

использовать соотношение, отражающее зависимость производительности экскаватора от его технических характеристик и свойств
разрабатываемого грунта:

т т _

и k k

uen

;

San'S

t k

шаг раз

где q

KOB

- вместимость ковша или скребка; С/

цеп

- скорость движения рабочей цепи; г

шаг

- расстояние между соседними ковшами или скребками; k

- коэффициент наполнения ковша или скребка; k

-коэффициент использования рабочего времени смены; &

раз

- коэффициент разрыхления грунта

при разработке.

158

(5.26)

Коэффициент наполнения ковша в зависимости от категории грунта Категория грунта

I...

...0,9...1,2

..0,8.

0,75. ..0,7.

Роторные экскаваторы непрерывного действия оснащены роторным рабочим органом, который представляет собой металлическое колесо, на

ободе которого через равные промежутки установлены ковши. Глубина траншеи, нарезаемой роторным экскаватором, не может превышать 0,57
диаметра роторного колеса, измеренного по режущим кромкам ковшей. Скорость движения ковшей ротор ного экскаватора выше, чем цепного, а
его производительность определяется окружной скоростью ротора, которая ограничена возможностью гравитационной разгрузки. Скорость
ротора, при которой обеспечивается надежное опорожнение ковшей, можно определить по формуле

Ј/

рот

=5,1г

рот

(5.27)

где Ј/р

ОТ

- линейная скорость обода ротора; /

рот

- радиус ротора. Производительность многоковшового роторного экскаватора можно рассчитать

по формуле

П = 4

КО

,Ао,ЛоАаз Анап ,

(5-28)

где <7

КОВ

- вместимость ковша; z

Koe

- число ковшей на роторе; «

рот

-частота вращения ротора; k~

- коэффициент разрыхления грунта при разработке;

нап

- коэффициент наполнения ковша.

5.7. ГРЕЙДЕР-ЭЛЕВАТОРЫ

Грейдер-элеваторы (рис. 5.78, 5.79) предназначены для возведения невысоких насыпей, а также прокладки выемок и каналов. Они послойно

срезают грунт в боковых резервах и перемещают его на несколько метров к месту укладки или в транспортное средство.

Грейдер-элеваторы относятся к машинам непрерывного дей ствия, у которых функции копания и перемещения грунта разделены и

выполняются двумя разными рабочими органами: ножом и   ленточным конвейером. Благодаря этому грейдер-элеватор - одна   из наиболее
производительных и, в то же время, наименее универсальных землеройных машин. Срезаемый дисковым, плужным или  прямым ножом грунт
(рис. 5.80) поступает на ленточный конвейер, который перемещает его к месту выгрузки. Ленточный конвей ер в рабочем положении выступает в
сторону на несколько метров  (рис. 5.81). Чтобы сделать возможной переброску машину своим  ходом   по дорогам  общего  пользования,  раму
конвейера изготав-

159

II ..

III.

IV,

. 1

, 1

.1,

Рис. 5.78. Общий вид прицепного грейдер-элеватора, работающего «в отвал»

ливают складной, кроме того, с помощью системы подвески она может менять и угол наклона к горизонту (рис. 5.82).

Грейдер-элеваторы бывают прицепными, полуприцепными и самоходными. Прицепные машины смонтированы на двухосном шасси и

оборудованы всем необходимым для ведения работ кроме силовой установки и ходовой трансмиссии, поэтому нуждаются в тягаче.

Полуприцепные машины также оборудованы всеми необходимыми (кроме силовой установки и ходовой трансмиссии) агрегатами, но

смонтированы на одноосном шасси и поэтому опираются передней частью не на собственный движитель, а на сцепное устройство тягача.

Такие машины в принципе допускают отсоединение полуприцепной части и использование тягача в других целях, но для их монтажа и

демонтажа требуется грузоподъемная техника. Исполнительные

Рис. 5.79. Самоходный грейдер-элеватор:

/ - тягач; 2 - опорно-поворотное устройство; 3 - ленточный конвейер; 4 - гидропривод ленточного конвейера; 5 - рама машины; 6 - дисковый нож; 7 -

рабочая рама; 8 - ходовая трансмиссия тягача

160

ДЗ-507

Рис. 5.82. Полуприцепной грейдер-элеватор в транспортном положении

грейдер-элеватора зависит от типа трансмиссии базовой машины, а для привода рабочих органов (подъем/опускание ножа, движение ленты

конвейера, подъем/опускание и складывание/разворачивание его рамы) наиболее часто используется гидрообъемный привод.

Производительность грейдер-элеватора можно рассчитать по формулам:
при работе из двухсторонних резервов в отвал

(5.29)

т т

ман

раб

при работе из одностороннего резерва в отвал

F f k If

j-r

стр''-

зах"-пот

/С

(5.30)

и и

м а

pa6 ^хол

при работе из резерва с погрузкой в кузовной транспорт

д________|

(5.31)

где F

CTp

- площадь поперечного сечения вырезаемой стружки; L

3ax

-длина захватки; k

noT

~- коэффициент, учитывающий потери грунта при

переходе с ножа на конвейер (для одного дискового ножа ^пот

0>9; для системы из нескольких ножей k

nOT

= 0,95); k

- коэффициент

использования времени смены; {/

раб

- средняя рабочая скорость машины; г

ман

- время маневрирования за один проход; [7

ХОЛ

-средняя скорость

холостого хода; т - количество транспортных средств, загружаемых на пути L

3ax

; ?

под

- время подачи транспортного средства под погрузку.

п=-

5.8. МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ

ГРУНТОВ

Машины и оборудование для уплотнения грунтов (рис. 5.83) предназначены для восстановления плотности и прочности грунтов,

уложенных в инженерные сооружения, придания им необходимой устойчивости, несущей способности и водонепроницаемости. Качество

уплотнения оценивается отношением фактической плотности грунта к его максимальной стандартной плотности, определяемой методом

стандартного уплотнения. Плотность верхних слоев насыпи автомобильной дороги должна быть не менее 98% стандартной, нижних слоев -

не менее 95%. Достижение такой высокой плотности возможно только при выдерживании технологических требований к свойствам

уплотняемого грунта и правильном подборе уплотняющей техники.

Грунты уплотняются укаткой, трамбованием, вибрацией, виброукаткой и вибротрамбованием, которые вызывают пластическую и упругую

деформацию грунта. Для достижения необходимого эффекта требуется несколько циклов приложения нагрузки, причем по мере роста

плотности грунта величина уплотняющей нагрузки также должна повышаться. Суть уплотнения состоит в сближении частиц грунта до

состояния, когда они соприкасаются между собой большей частью поверхности и дальнейшей деформации грунта в уплотненной области

не происходит.

Оборудование для уплотнения грунтов

Трамбовки

Катки

Виброуплотнители

Способ уплотнения

Тип вальца

Ходовой привод

гЧ

ка

тк

ка

тк

а+

ви

бр

ац

ия

ла

дк

ов

ал

ьц

ев

ул

ач

ко

вы

еш

ет

ча

ты

ег

ен

тн

не

вм

ок

ол

ес

ны

ри

це

пн

ой

ам

ох

од

ны

Рис. 5.83. Классификация оборудования для уплотнения грунтов

При укатке сближение частиц происходит под действием циклически повторяющейся нагрузки с медленным темпом нарастания и

убывания. При трамбовании частицы грунта сближаются под действием кинетической энергии падающей массы трамбующего

инструмента, причем скорость деформации грунта отстает от скорости изменения его напряженного состояния. При виброуплотнении

частицы сближаются, скользя относительно друг друга и заполняя пустоты под действием высокочастотных колебаний, передаваемых

вибратором. При вибротрамбовании результат вибрации суммируется с положительным эффектом трамбования, а при виброукатке

суммируются эффекты укатки, вибрации и трамбования, также вызываемого вибратором.

Катки. При больших объемах работ по уплотнению грунтов применяют прицепные и самоходные катки (табл. 5.9), рабочими органами

которых являются металлические вальцы с различной структурой поверхности или резиновые пневмоколеса.

Таблица 5.9

Технические характеристики катков грунтовых

Марка

Тип

Масса, т Ширина

уплотняемой

полосы, мм

Мощность,

кВт

ДУ-70

ДУ-70-1

ДУ-94

ДУ-94-1

ДУ-74

ДУ-74-1

ДУ-62А

ДУ-85

ДУ-85-1

ДУ-84

ДУ-58А

ДУ-57А

Прицепной

» » »

Комбинированный

» » » » » » »

5,9

6,5

7,5

8,0

9,0

9,5

13,0

13,5

14,0

16,0

20,2

2000

1700

2000

2400

57,4

121,4

57,4

93,5

110,4

93,5

147

Наиболее простыми и наименее эффективными при уплотнении считаются статические катки с гладкими металлическими вальца ми (рис.

5.84). Максимальная толщина уплотняемого ими слоя не превышает 15... 20 см, а необходимая степень уплотнения достигается после 4... 6 проходов по

одному следу на несвязных грунтах и 10... 12 проходов - на связных. Преимуществом гладковальцевых катков является их способность уплотнять как
связные, так и несвязные грунты и высокая надежность.

164

| Рис. 5.84. Прицепной
гладковальце-

вый каток:

— торцевая стенка вальца; 2 -

цилиндрическая поверхность

вальца; 3 - подшипник оси

качения; 4 - сцепное устройство;

Металлические вальцы кулачковых катков (рис. 5.85) отличаются тем, что на их поверхности расположены выступы, называе мые кулачками.

Обычно это литые детали, закрепляемые на поверхности вальца сваркой.

Кулачки размещаются на поверхности вальца (рис. 5.86) по винтовой (с небольшим углом наклона к оси вальца) многозаходной линии. Иногда

кулачки одной линии смещены относительно ку лачков на соседних линиях (рис. 5.87). Благодаря этому увеличивается площадь следа, уплотняемая
за один проход, но исключается возможность очистки налипшего между кулачками грунта.

Общая площадь контакта кулачков с грунтом в несколько раз меньше, чем у гладкого вальца, поэтому напряжения в уплотняе мой зоне

выше. Кроме того, кулачки, погружаясь в грунт, смина ют его, повышая эффективность уплотнения. На несвязном грунте этот эффект не
проявляется из-за отсутствия сцепления между его частицами.

Считается, что форма кулачка не оказывает существенного вли яния на качество уплотнения, но может спровоцировать налипа ние грунта

между кулачками и интенсифицировать разрыхление грунта на глубину погружения кулачков. Число проходов кулач кового катка по одному
следу, необходимое для достижения 95% стандартного уплотнения, можно рассчитать по формуле

•-13F./F,,

(5-32)

где п

0 9 5

- число проходов по одному следу, необходимое для достижения коэффициента уплотнения 0,95; 1,3 - коэффициент неравномерности

перекрытия уплотняемой поверхности кулачками; F

- площадь цилиндрической поверхности вальца; F

- общая площадь опорной поверхности

всех кулачков.

Рис. 5.85. Прицепной кулачковый каток:

1 - люк для загрузки балласта; 2 - торцевая стенка вальца; 3 - цилиндрическая поверхность вальца; 4—кулачки; 5 -

подшипник оси качения; 6 - сцепное устройство; 7 - рама катка

165

Теоретические выкладки по-

казывают, что при снижении

давления в шинах в 3 раза напряжение

на поверхности грунта понижается в

1,8 раза при одновременном

возрастании площади контакта и

глубины активной зоны уплотнения

примерно в 1,7 раза. Совместное

действие этих факторов повышает

эффективность уплотнения.

Увеличение диаметра пневматических вальцев также ведет к повышению эффекта уплотнения и, кроме того, улучшает проходимость

уплотняющего агрегата. При подборе шин для пневмокатков следует ориентироваться на уровень нагрузки, при котором деформация шины

не превышает 15% высоты профиля. Рекомендациями по подбору шин для грузовых автомобилей в данном случае можно пренебречь, так как

скорости движения прицепных катков в 15... 20 раз ниже скоростей автомобилей.

При работе на связных грунтах рекомендуется комплектовать катки шинами, рассчитанными на давление 12... 14 бар, так как при этом

максимальное напряжение на поверхности грунта будет приближаться к пределу его прочности, что также повышает эффективность

уплотнения.

Решетчатые

катки

наиболее

эффективны

при

уплотнении

крупнощебеночных,

гравелистых,

мерзлых

глинистых

комко

ватых

грунтов.

Конструктивно

они

сходны

гладковальцевыми

катками,

но

цилиндрическая

поверхность

вальца

изготовлена

из

решетки

размерами

ячеек

от

15x15

до

20x20

см.

Решетка

мо

жет

быть

литой

или

сварной,

что

предпочтительней,

так

как

свар

ная

решетка

легче

ремонтиру

ется. Балласт в виде бетонных , ..^чщр. ,..,-.»..

блоков

или

чугунных

отливок

при

необходимости

размеща

ется,

как

других

типах

при

цепных катков, на раме катка.

Вальцы

секторного

катка

(рис.

5.89)

состоят

из

дисков,

тесно

прижатых

друг

другу

торцами.

Края

каждого

из

дис

ков формой напоминают звез- |

дочку

цепной

передачи,

при

чем зубья соседних дисков сме- Рис. 5.89. Валец секторного катка

167

Рис. 5.88. Прицепной

пневмоколесный

каток:

/ - сцепное устройство; 2 -

дышло; 3 - ось

качания секций; 4 ~

щены   на   полшага.   Во   избежание   налипания   грунта   в   промежутках   между
дисками   устанавливаются   скребки,   концы   которых   немно го   не   доходят   до
цилиндрической   поверхности   ступиц   дисков.   Такой   каток   работает   подобно
кулачковому,   но   при   одинаковой   с  ним   массе   уплотняет,   благодаря   большей
площади контакта, более толстые слои грунта.

Современные модели прицепных жестковальцевых катков, как правило, оборудуются вибраторами направленных колебаний (рис. 5.90),

позволяющими интенсифицировать процесс уплотнения.
При   выключенных   вибровозбудителях   такие   машины   работа ют   в   режиме   статического   уплотнения,   а   при   включенных   к   эффекту
принудительного   сближения   частиц   грунта   добавляется   эффект   снижения   сил   трения   и   сцепления   между   ними   благодаря
высокочастотным   колебаниям.   Вибровозбудитель   с   двух   и   более   амплитудными дебалансами (рис. 5.91) и гидрообъемным привод ом   об ычно
уст ан авли вает ся   внутри вальца (рис. 5.92) и соединяется с гидросистемой  тягача.

В мировой практике для уплотнения грунтов наряду с прицепными широко используются и

самоходные   катки,   оборудованные   всеми   типами   перечисленных   выше   вальцев.   В   последние   годы
получили   распространение   комбинированные   катки  (рис.   5.93)   с   шарнирно-сочле-ненной   рамой,   одним
жестким  вальцем   с  вибровозбудителем  и  ведущей пневмоколесной осью и  п о лн о ст ь ю   п н е вм ок ол ес н ы е
катки (рис. 5.94).

Подавляющее число моделей комбинированных катков могут комплектоваться одним основн ы м и

с м е н н ы м и в а л ь ц а м и . В некоторых конструкциях меняется только валец, в других он меняется вместе с
передней рамой. Гладковальцевые катки могут комплектоваться сборной оболочкой с кулачками на
внешней поверхности, закрепляемой на гладком вальце без его демонтажа (рис. 5.95).

Рис. 5.90. Схема действия

простейшего вибровозбудителя

направленных колебаний:

/ и 2 - дебалансные колеса со

смещенными центрами масс и

зубчатыми венцами, обеспечивающими

синхронность вращения; -» -

направление скорости вращения;

=> - направление возбуждающей

силы

(5.34)

"припер

где L

- длина захватки; 6

вал

- ширина жесткого вальца или ширина полосы уплотнения пневмоколесного катка; k

-~ коэффициент использования

времени смены; С/

упл

- скорость движения катка при уплотнении; ?

ман

- время маневрирования в конце прохода; п

пр

-число проходов по одному

следу, необходимое для уплотнения (для щебеночных покрытий может достигать 60 проходов); k

nep

- коэффициент перекрытия проходов (для

жестковальцевых и двухосных пневмоколесных катков А:

пер

=1,1; для прицепных пневмоколесных катков /с

пер

> 1,2); /г

сл

- толщина уплотненного

слоя.

Трамбующие машины. К числу основных преимуществ трамбования относится возможность уплотнять связные и несвязные грунты слоями

толщиной до 1 м. Тем не менее машины, реализующие этот метод уплотнения, не нашли широкого применения в транспортном

строительстве, так как установки со свободно падающими массивными плитами тихоходны, а машины с дизель-молотами эффективны только на

предварительно уплотненных грунтах и тоже не отличаются высокой

производительностью.

Вибротрамбующие машины (табл.

5.10) силой удара создают в уплотняемом

грунте напряжения, а вибрацией

вынуждают частицы грунта колебаться,

что повышает

П =

Рис. 5.95. Фрагменты сборной

оболочки с кулачками на внешней

поверхности, закрепляемой на

гладком вальце

171

Подъемно-транспортные, строительные и дорожные машины и оборудование - часть 12