Учебная информация. Наиболее энергоемкой из всех операций по устройству выемок является отделение грунта от массива (разрушение грунта)

Наиболее энергоемкой из всех операций по устройству выемок является отделение грунта от массива (разрушение грунта), в связи с чем способы разработки грунтов различаются по способам их разрушения, характеризуемым видом энергетического воздействия. Механическое разрушение грунтов нашло наибольшее применение в строительстве. Оно основано на сосредоточенном контактном силовом воздействии рабочего органа машины на грунт, называемым также резанием. Для реализации этого способа рабочие органы грунторазрабатывающих машин оснащают клинообразными режущими инструментами, перемещаемыми относительно грунтового массива.

Рабочий процесс машины для механической разработки грунта может состоять только из операции разрушения грунта, как, например, у рыхлителя при разрушении прочных грунтов, или включать эту операцию как составную часть рабочего процесса. В последнем случае одновременно с отделением от массива грунт захватывается ковшовым рабочим органом или накапливается перед ним – при отвальном рабочем органе, например, при разработке бульдозером, автогрейдером. Рабочие органы, с помощью которых грунт отделяют от массива (экскаваторные ковши, бульдозерные отвалы, зубья рыхлителей) называют землеройными. В конструкциях землеройных и землеройно-транспортных машин, рабочий процесс которых состоит из последовательно выполняемых операций отделения грунта от массива, его перемещения и отсыпки, землеройные рабочие органы совмещают с транспортирующими – ковшами (экскаваторы, скреперы) или отвалами (бульдозеры, автогрейдеры). Первые называют ковшовыми, а вторые – отвальными. Зубья рыхлителей отделяют грунт от массива без совмещения с другими операциями.

Одноковшовыми экскаваторами называют позиционные землеройные машины цикличного действия, оборудованные ковшовым рабочим органом. Рабочий цикл одноковшового экскаватора состоит из последовательно выполняемых операций копания грунта, его перемещения к месту отсыпки, разгрузки ковша с отсыпкой грунта в отвал или транспортное средство и возвращения ковша на позицию начала следующего рабочего цикла. В совокупности перечисленные операции ещё называют экскавацией.

Одноковшовые экскаваторы классифицируются:

по назначению; по виду рабочего оборудования; по исполнению рабочего оборудования;

- по виду ходовых устройств; по возможности вращения поворотной части;- по числу установленных двигателей.

Кроме перечисленных выше видов оборудования одноковшовые экскаваторы могут иметь крановое, сваебойное, трамбовочное и другое сменное оборудование.

Главным параметром одноковшового экскаватора является его масса, в соответствии с которой экскаваторы подразделяются на размерные группы, характеризуемые определённым набором основных параметров(мощностью силовой установки, вместимостью ковша, усилием на его зубьях, размерами рабочей зоны, продолжительностью рабочего цикла, скоростями передвижения, частотой вращения поворотной платформы, преодолеваемыми уклонами, удельным давлением на грунт или нагрузкой на ось, габаритными размерами и др.).

Отечественные универсальные экскаваторы обозначают индексами типа ЭО-0000.

Основными рабочими органами гидравлических экскаваторов являются ковши обратной и прямой лопат, погрузчика, грейфера. Сменными рабочими органами, расширяющими номенклатуру выполняемых этими машинами работ, могут быть бульдозерные отвалы, однозубые и многозубые рыхлители, гидромолоты, крановые подвески, различные модификации грейферов и захватов для работы экскаватора в режиме крана, шнековые буры для рытья колодцев небольших диаметров.

Драглайном принято также называть экскаватор с одноименным рабочим оборудованием. Эти машины применяют для разработки грунтов преимущественно ниже уровня стоянки при отрывке котлованов и траншей, для подводной разработки выемок, а также для погрузки и разгрузки сыпучих и дробленых строительных материалов. Мощные шагающие драглайны используют для добычи полезных ископаемых открытым способом и на вскрышных работах.

Экскаваторами непрерывного действия называют землеройные машины, непрерывно разрабатывающие грунт с одновременной погрузкой его в транспортное средство или укладкой в отвал. Рабочий орган экскаватора непрерывного действия оборудован несколькими ковшами, скребками или резцами, поочерёдно отделяющими грунт от массива. Их закрепляют на едином рабочем органе – роторе или замкнутой цепи, располагая с определённым постоянным шагом.

Главным параметром траншейного экскаватора является глубина отрываемой траншеи, входящая в его индекс. Техническая производительность цепного экскаватора обеспечивается ковшами или заменяющими их рабочими органами, установленными с шагом t (м), и скоростью рабочей цепи u_ц (м/с) в соответствии с зависимостью

П_т = 3600qu_ц k_н/(tk_p).

Значения коэффициента наполнения k_н принимают такими, как и для роторных экскаваторов.

Роторные экскаваторы поперечного копания, называемые также роторными стреловыми экскаваторами, применяют для разработки однородных или с некрупными каменистыми включениями грунтов до 4 категории включительно. Их используют на вскрышных работах, разработке больших котлованов и других выемок в промышленном и мелиоративном строительстве, возведении насыпей, дамб, плотин, на погрузочно-разгрузочных работ на складах насыпных материалов.

Землеройно- транспортными (ЗТМ) называют строительные машины, отделяющие грунт от массива тяговым усилием с последующим его перемещением к месту отсыпки собственным ходом. Основными рабочими операциями ЗТМ являются: послойная разработка грунта, его транспортирование и укладка в основание строительного объекта или отвал, а также планировка земляных поверхностей. В зависимости от вида рабочего органа различают ковшовые (скреперы) и отвальные (бульдозеры, автогрейдеры, грейдер-элеваторы) ЗТМ. Рабочий процесс включает два характерных режима: тяговый и транспортный.

Основное назначение бульдозера – послойная разработка грунта с последующим его перемещением перед отвалом по поверхности земли на небольшие расстояния (до 150 м). Бульдозеры применяют для выполнения следующих работ: снятия плодородного поверхностного слоя грунта при подготовке строительных площадок; перемещения грунта в зону действия одноковшового экскаватора при погрузке его в транспортное средство или отвал; разработки неглубоких каналов с транспортированием грунта в отвалы; зачистки пологих откосов; сооружения насыпей из резервов; планировочных работ при зачистке оснований под фундаменты зданий и сооружений и планировке площадей и трасс.

Бульдозер состоит из базового пневмоколёсного или гусеничного трактора и навесного рабочего оборудования в виде отвала с цилиндрической рабочей поверхностью и ножами в его нижней части, соединённого с базовым трактором шарнирами через два толкающих бруса или универсальную раму и гидравлической системы управления отвалом.

Рабочий цикл бульдозера с неповоротным в плане отвалом состоит из операций копания грунта (его отделения от массива и накопления перед отвалом – образования призмы волочения), его транспортирования волоком перед отвалом к месту укладки, разгрузки отвала и возвращения машины на исходную позицию следующего рабочего цикла.

С помощью автогрейдеров профилируют и планируют поверхности при возведении насыпей высотой до 0,6 м, а также разрушают дорожные покрытия при ремонте дорог, расчищают от снега дороги и площади. По конструктивному исполнению ходовых устройств они бывают двухосными и трехосными. Особенности конструкции ходового устройства отражаются колёсной формулой типа А×В×С, где А, В и С – число осей, соответственно, управляемых, ведущих и общее.

Рабочим органом автогрейдера является отвал. Он расположен в средней части машины между передними и задними колёсами на поворотном круге, установленном на тяговой раме.

Бурение – это процесс разрушения грунта с образованием в грунтовом массиве цилиндрических полостей и выносом из них продуктов разрушения на поверхность. Различают механические и физические способы бурения. В большинстве бурильных машин и оборудования реализованы механические способы бурения с вращательно-поступательным, ударно-вращательным и ударным движениями рабочего инструмента. В качестве рабочих органов для механического бурения применяют лопастные, шнековые и ковшовые буры, буры-расширители, трехшарошечные и ударные долота. Бурильные машины с вращательно-поступательным движением бурового инструмента изготавливают на базе грузовых автомобилей, гусеничных и пневмоколёсных тракторов. Кроме того, буровое оборудование монтируют в качестве сменного рабочего оборудования на одноковшовых гидравлических экскаваторах, малогабаритных погрузчиках с бортовым поворотом и других машинах. Главным параметром бурильной машины является глубина бурения, по которой различают машины лёгкие, средние и тяжёлые с глубиной бурения соответственно до 5, 20 и свыше 20 м.

Все процессы уплотнения грунтов в строительстве полностью механизированы. Их выполняют с помощью машин и оборудования, классифицируемых по характеру силового воздействия на грунт и по способу перемещения рабочего органа относительно уплотняемой зоны грунта.

Для уплотнения малосвязанных грунтов эффективно применять вибрационные катки с гладкими, кулачковыми или решетчатыми вальцами, внутри которых вмонтирован вибратор направленных колебаний, приводимый в движение от автономного двигателя, установленного на раме катка.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Для чего уплотняют грунты? Какие машины для этого используют?

2. Какие машины называют одноковшовыми экскаваторами?

3. Назовите главный и основные параметры одноковшовых экскаваторов.

4. Для чего на экскаваторах устанавливают ковши различной ширины?

5. Какими преимуществами обладают экскаваторы непрерывного действия перед одноковшовыми?

6. Как определяют техническую производительность траншейного экскаватора?

7. Для чего предназначены землеройно-транспортные машины?

8. Для чего предназначены скреперы?

9. Для чего предназначены бульдозеры?

10.Что такое бурение?

11. Перечислите виды бурого инструмента.

12. Какими способами удаляют продукты бурения из скважины?