Машины для подготовительных работ

Для выполнения подготовительных работ применяют кусторезы, корчеватели-собиратели и рыхлители, оборудование для понижения уровня грунтовых вод и открытого водоотлива.

Кусторезы предназначены для расчистки заросших кустарником и мелколесьем площадей под застройку и представляют собой навесное оборудование с гидравлическим управлением на гусеничные тракторы тягового класса 10. Основным рабочим органом кустореза (рис. 4.3, а) служит клинообразный отвал 2, снабженный в нижней части сменными гладкими или пилообразными ножами 6. Впереди отвала, имеющего в плане вид треугольника, установлен носовой лист 1 для раскалывания пней и раздвигания сваленных деревьев. Отвал смонтирован на универсальной подковообразной толкающей раме 5, шарнирно прикрепленной к ходовым тележкам трактора, и соединяется с ней сферической головкой. На раму могут быть навешены также сменные рабочие органы корчевателя и поворотного бульдозера. Подъем и опускание рамы с рабочим органом осуществляется двумя гидроцилиндрами 4, работающими от гидросистемы трактора. При движении кустореза вперед опущенный в рабочее положение отвал с ножами скользит по поверхности земли и срезает кустарники и мелкие деревья, образуя за собой проход, равный ширине захвата отвала (до 3,6 м). Защитное ограждение 3 в виде стального каркаса предохраняет трактор от повреждений при падении срезаемых деревьев. Для периодической заточки ножей отвала используют переносную шлифовальную головку с приводом от трансмиссии трактора че­рез гибкий длинный вал. Производительность кусторезов с пассив­ным рабочим органом 11000...14000 м²/ч при средней скорости движения машин 3...4 км/ч.

Корчеватели-собиратели применяют для извлечения (корчевания) из грунта камней массой до 3 т, пней диаметром до 0,45 м, корневых систем, сплошной корчевки кустарника и мелколесья, транспортирования на близкое расстояние толканием пней, камней, кустарника и поваленных деревьев, а также погрузки камней и крупных пней в транспортные средства. На рис. 4.3, б показан корчеватель-собиратель на базе гусеничного трактора класса 10 с передним и задним расположением навесных рабочих органов. Передний корчеватель имеет износостойкие сменные зубья 12, смонтированные на толкающей раме 13. Поворот зубьев относительно рамы в вертикальной плоскости и подъем-опускание рамы с зубьями осуществляются соответственно гидроцилиндрами 10 и 11. Процесс корчевания крупных камней, пней и корней деревьев производится путем заглубления под них зубьев корчевателя и одновременном поступательном движении машины вперед. Задний корчеватель 7 смонтирован на балке 8 подвески и меняет свое положение в вертикальной плоскости с помощью гидроцилиндров 9 и 14. Гидроцилиндры переднего и заднего корчевателей работают от гидросистемы трактора. Корчеватели-собиратели навешивают на гусеничные тракторы класса 3...35 мощностью 50...390 кВт. Часовая производительность при корчевании пней составляет до 45...55 шт., при уборке камней — до 15...20 м³, при сгребании срезанных деревьев, выкорчеванных пней и кустарника — до 2500...4000 м².

Рыхлители оснащаются одно- и трехзубым навесным рыхлительным оборудованием заднего расположения с гидравлическим управлением. Рыхлительное оборудование навешивают на гусеничные бульдозеры с тягачами класса 10, 25, 35, 50 и 75 мощностью 118...636 кВт.

Главным параметром бульдозеров-рыхлителей является тяговый класс базового трактора. Индекс рыхлительного оборудования бульдозеров-рыхлителей включает две первые буквы ДП, за которыми следуют цифры порядкового номера модели и буквы, обозначающие очередную модернизацию (А; Б, В,...) и северное (С, ХЛ) исполнение оборудования. Так, бульдозер-рыхлитель в северном исполнении на базе трактора Т-330 имеет индекс ДЗ-129АХЛ, а его рыхлительное оборудование в северном исполнении — ДП-29АХЛ. 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 траншей, 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 определяются 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.

Рис. 4.3. Машины для подготовительных работ:

а — кусторез; б — корчеватель-собиратель; в — рыхлитель

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.

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). Она обеспечивает постоянство угла рыхления зубьев независимо от величины их заглубления, что позволяет при оптимальных значениях этого угла осуществлять процесс рыхления с пониженными энергозатрат тами, повысить производительность рыхлителя и уменьшить износ наконечников зубьев.

Бульдозер-рыхлитель на базе трактора класса 10 (рис. 4.3, в) имеет четырехзвенную подвеску рыхлителя с неповоротным зубом. Подвеска составлена из опорной рамы, жестко прикрепленной к базовому трактору 2, тяги 18, рабочей балки 19 и нижней рамы 22.

Балка имеет сменный зуб 21 с наконечником 20. Опускание, принудительное заглубление и фиксирование рыхлителя в опредеч ленном рабочем положении, а также подъем его при переводе в транспортное положение производятся двумя гидроцилиндрами 17.

Разрыхленный грунт перемещается бульдозерным оборудованием 15 с неповоротным отвалом. Бульдозер-рыхлитель может быть оборудован бульдозерным оборудованием с поворотным отвалом в универсальной рамой для навески корчевателя и кустореза, а также комплектом сменных уширителей. Гидроцилидры рыхлителя и бульдозера 16 работают от гидросистемы базовой машины. Рыхлители имеют наибольшую ширину захвата (при трех зубьях) 1480...2140 мм и рыхлят грунты высокой прочности на глубину 0,4... 1,2 м. Производительность навесных рыхлителей на грунтах IV...V категорий 60...150 м³/ч, средняя рабочая скорость движении 2,5...5 км/ч.

Эксплуатационная производительность (м³/ч) навесного рыхлителя

, (4.3)

где V— объем грунта, разрыхленного за цикл, м³; k _в — коэффициент использования машины по времени; T _ц — продолжительность цикла, с.

, (4.4)

где В — средняя ширина полосы рыхления, зависящая от числа, шага и толщины зубьев, угла развала (15...60°) и коэффициента перекрытия (0,75...0,8) резов, м; h _ср — средняя глубина рыхления в данных грунтовых условиях, м; l — длина пути рыхления, м.

При челночной схеме работы рыхлителя

, (4.5)

где v _р и v _х — скорости движения машины соответственно при рыхлении и холостом (обратном) ходе, м/с; t _с — время на переключение передачи (t _с» 5 с); t ₀ — время на опускание рыхлителя (t ₀ = 2...3 с).

При разработке участка продольными проходами с разворотами на концах к времени цикла добавляется t _p — продолжительность разворотов трактора в конце участка, а время холостого хода исключается.

Оборудование для открытого водоотлива. Для откачки дождевых, талых и грунтовых вод из траншей, котлованов, колодцев, а также мелких водоемов на строительных площадках, трассах строительства коммуникаций открытым способом применяют открытый водоотлив, осуществляемый с помощью насосов и насосных установок. Открытый водоотлив эффективен при малых скоростях притока грунтовых вод, когда этот способ не снижает несущей способности грунта под сооружением и обеспечивает устойчивость откосов траншей и котлованов. При открытом водоотливе наиболее часто применяют диафрагмовые и самовсасывающие центробежные насосы, реже используют погружные насосы, опускаемые непосредственно в выемку с водой.

Диафрагмовый насос (рис. 4.4, а) состоит из корпуса 1 со всасывающим патрубком 7, крышки 4 с отводящим патрубком 3 и резиновой диафрагмы 6 с колпаком 5, которым от механического привода сообщаются возвратно-поступательные (колебательные) движения. При движении диафрагмы вверх в корпусе насоса, создается разрежение, за счет которого нагнетательный клапан 2 закрывается, а всасывающий 8 открывается, и происходит засасывание жидкости в полость корпуса насоса. При движении диафрагмы вниз вода вытесняется через открытый нагнетательный клапан 2 (клапан 8 закрыт) в отводящий патрубок 3, соединенный с отводящим шлангом. Насос с приводом монтируют на колесной тележке. В комплект насоса входит два резинотканевых шланга — всасывающий и отводящий. На свободном конце всасывающего шланга установлен сетчатый фильтр, предохраняющий насос от попадания в него посторонних частиц. Диафрагмовые насосы имеют сравнительно низкую подачу (до 30...45 м³/ч при высоте всасывания до 5 м) и применяются для выполнения небольших объемов водоотливных работ.

Значительно большую подачу (до 250...500 м³/ч) при высоте всасывания до 4,5...6 м и полном манометрическом напоре до 0,12...0,2 МПа имеют самовсасывающие центробежные насосы. Характерной особенностью таких насосов является потребность в заливке их корпусов водой перед первым пуском в работу. Самовсасывающий центробежный насос (рис. 4.4, б) состоит из корпуса 14, рабочего колеса 17, всасывающего шланга 9 с фильтром 18, напор­ного шланга 13, заливной горловины 11 с быстродействующим запорным клапаном 12 и обратного клапана 10. Внутри корпуса насоса имеются два резервуара — всасывающий А и напорный Б, сообщающиеся между собой через спиральную камеру 16, в которой расположено рабочее колесо 17 с тремя лопастями специального профиля, закрепленное на приводном валу 15.

Рис. 4.4. Насосы:

а — диафрагмовый; б — центробежный самовсасывающий

Перед первым пуском насоса в его корпус через горловину заливают воду, после чего включают привод насоса. С началом вращения рабочего колеса вода из всасывающего резервуара А нагнетается в напорный Б. В результате разрежения, создаваемого во всасывающем резервуаре, обратный клапан 10 открывается, и воздух из всасывающего шланга начинает поступать в корпус насоса. По мере создания необходимого вакуума во всасывающей магистрали (шланг 9 и резервуар А) последняя заполняется водой через фильтр 18, самовсасывание насоса прекращается, и он переходит на нормальный режим работы по откачиванию воды.

Центробежные насосы приводятся в действие от электромотора или двигателя внутреннего сгорания через редуктор. Для быстрой доставки к месту откачки насосы монтируют на прицепных колесных тележках, автомобилях, гусеничных и колесных тракторах. Привод насосов самоходных установок осуществляется от вала отбора мощности базовой машины.

Оборудование для понижения уровня грунтовых вод. Для искусственного понижения уровня грунтовых вод при рытье траншей и котлованов и закрытой прокладке коммуникаций в песчаных и супесчаных водонасыщенных грунтах применяют иглофильтровые установки с погружаемыми в грунт вакуумными или эжекторными иглофильтрами. Иглофильтровые установки откачивают воду из вертикальных скважин, закладываемых по контуру осушиваемой выемки или строящегося подземного сооружения и отстоящих друг от друга на расстоянии до 1,5...2 м. Глубина погружения иглофильтров должна быть ниже отметки заложения сооружения на 1...2 м. Одним из основных средств водопонижения на глубину до 4...5 м являются вакуумные легкие иглофильтровые установки (ЛИУ).

Водопонижение на большую глубину обеспечивается многоярусным расположением установок ЛИУ или установками с эжекторными иглофильтрами.

Установка ЛИУ (рис. 4.5, а) состоит из иглофильтров 1, всасывающего водосборного коллектора 3 и самовсасывающего или центробежного насоса 4 с электроприводом 5 на колесном ходу 6. Установки ЛИУ выполнены по единой принципиальной схеме, комплектуются однотипными иглофильтрами и отличаются одна от другой количеством иглофильтров, типом всасывающего насоса и размерами водосборного коллектора. Последний составлен из звеньев стальных труб, соединяемых муфтами. На каждом звене коллектора имеются патрубки, к которым с помощью гибких шлангов 2 подсоединяются погруженные в грунт иглофильтры (рис. 4.5, б).

Они служат для очистки и накопления во внутренней своей полости грунтовых вод и состоят из фильтрового звена с наконечником и глухой надфильтровой трубы, соединяемой с водосборным коллектором.

Рис. 4.6. Схема эжекторного иглофильтра

Фильтровое звено выполнено из перфорированной наружной 8 и сплошной внутренней 9 труб. На спиральную проволочную обмотку 12 наложены две сетки — латунная фильтрационная 11 и защитная бронзовая 10. Наружная труба соединяется с надфильтровой соединительной муфтой 7. Внутри наконечника 15 наружной трубы установлен шаровой клапан 14, плотно прилегающий к седлу 13 в торце внутренней трубы 9 за счет вакуума, создаваемого насосом при отсасывании воды из иглофильтра. Иглофильтры погружают вгрунт гидравлическим способом (подмывом) или в предварительно пробуренные скважины. В первом случае клапан 14 (рис. 4.5, в) открывается под напором воды, подаваемой в фильтровое звено от насоса, и погружение иглофильтра происходит под собственной тяжестью при интенсивном размыве грунта впереди фильтрового звена. Размытый грунт поднимается по затрубному пространству на поверхность. Величина необходимого заглубления иглофильтра в грунт в зависимости от требуемого понижения уровня грунтовых вод обеспечивается применением надфильтровых труб длиной 3; 4 и 5 м. Общая длина иглофильтра достигает 8,5 м. Установки ЛИУ обеспечивают подачу 60... 140 м³/ч, высота всасывания до 7 м при полном напоре 0,24...0,36 МПа. Мощность привода устано вок 5,5...20 кВт.

Для понижения уровня грунтовых вод до 15...20 м применяют установки с эжекторными иглофильтрами. Подъем откачиваемой воды в эжекторных иглофильтрах (рис. 4.6) осуществляется с помощью водоструйных насосов-эжекторов, принцип действия которых основан на непосредственной передаче энергии от одного движущегося потока жидкости другому. Принцип работы следующий. Рабочая вода 2 от центробежного насоса подается под напором по пространству, образованному между внутренней водоподъемной 5 и наружной 6 трубами иглофильтра к входному окну 9 эжектора, состоящего из камеры смешения 8 и диффузора 7 с насадкой диаметром 7...18 мм. Выходя с большой скоростью из насадки в камеру смешения, вода создает в ней вакуум, под действием которого грунтовая вода 1 через фильтровое звено 10 (такое же, как у ЛИУ) подсасывается в камеру смешения и в смеси 4 с рабочей водой подается наверх по внутренней трубе иглофильтра в сливную трубу 3.

Подача установок 150...540 м³/ч, они комплектуются 10...36 иглофильтрами диаметром 63...150 мм производительностью 0,9...9,4 л/с.