Классификация машин для земляных работ

По технологическому назначению машины для земляных работ подразделяют на следующие основные группы: 1. Машины для подготовительных .и вспомогательных работ: кусторезы, корчеватели пней, рыхлители, машины и оборудование для водоотлива и водопонижения. 2. Землеройно-транспортные машины, предназначенные для послойной разработки и перемещения грунта: скреперы, бульдозеры, грейдеры, грейдер-элеваторы или струги. Область применения машин этой группы ограничивается грунтовыми и климатическими условиями, а также рельефом местности. 3. Экскаваторы, являющиеся наиболее универсальными землеройными машинами, поскольку перемещение рабочего органа у них не зависит от других частей машины и они обладают разнообразием технологических приемов. По характеру рабочего процесса экскаваторы подразделяются на машины цикличного действия, у которых все операции протекают последовательно в определенном порядке и повторяются через некоторые промежутки времени (одноковшовые экскаваторы), и машины непрерывного действия, у которых все операции производятся одновременно (многоковшовые и фрезерные экскаваторы). 4. Машины для гидравлической разработки грунта, производящие отделение грунта от массива в сухих забоях струей воды из насадка гидромонитора под напором 1—3 Мн/м2 (10—30 ат), а в забоях под водой — засасыванием легкого песчаного грунта вместе с водой плавучим или передвижным землесосным снарядом. Разработка суглинистых и глинистых грунтов производится при одновременном рыхлении грунта механической фрезой, смонтированной на всасывающем устройстве землесоса. 5. Машины для искусственного уплотнения грунта с целью устранения фильтрации и вредных осадок его при эксплуатации возведенных сооружений: катки, трамбующие и вибрационные машины и машины комбинированного действия.

Б8

гидромониторы

Гидромонитор представляет собой водобойный снаряд, предназначенный для создания напорных струй воды и направления их в нужную точку забоя для разрушения и смыва грунтов или горных пород. Вода к гидромонитору подается по трубопроводу центробежными насосами.

В современной практике различают стандартного типа гидромониторы, которые предназначаются для размыва средних по трудности грунтов, главным образом песчаных, и гидромониторы специального назначения.

К последним относятся: а) высоконапорные гидромониторы, предназначенные для разрушения плотных (связных) грунтов; б) гидромониторы, разрушающие грунт с близких расстояний,— так называемые гидромониторы ближнего боя; в) гидромониторы для кессонных работ.

Гидромонитор стандартного типа состоит из нижнего неподвижного колена, верхнего подвижного колена, ствола и насадки. К нижнему фланцу неподвижного колена присоединяется трубопровод, подводящий напорную воду от насосов. Верхний фланец неподвижного колена имеет шарикоподшипник, который позволяет вращать верхнее колено относительно нижнего.

Применяемые в строительстве гидромониторы могут быть с ручным (механическим), гидравлическим и электрическим управлением. Главным параметром гидромонитора является диаметр входного отверстия нижнего колена, который в зависимости от мощности модели колеблется в пределах 100—500 мм. Длина ствола соответственно достигает 1250—2600 мм. В зависимости от назначения гидромониторы могут быть полустационарного типа и самоходными.

Необходимый расчетный напор воды в гидромониторах обеспечивается центробежными высоконапорными насосами насосной станции, располагаемой у источника водоснабжения.

Для каждой разновидности грунта требуется оптимальный напор, при котором расход энергии на размыв единицы объема грунта будет минимальным. Эти данные приводятся в справочной литературе.

При гидравлическом расчете гидромонитора определяют: а) скорость вылета струи из насадки; б) расход воды через насадку; в) диаметр насадки; г) потери напора в гидромониторе.

Существует большое количество различных типов гидромониторов.

По способу управления различают гидромониторы с ручным и дистанционным управлением. Они бывают низконапорные, т. е. рассчитанные на работу при давлении до 1,0—1,2 Мн/м2, и высоконапорные, рассчитанные на давления свыше 1,2 Мн/м2.

По способу передвижки гидромониторы делят на несамоходные и самоходные. Несамоходные передвигают в забое при помощи лебедок, тракторами или вручную. Самоходные имеют собственный ходовой механизм, обычно гусеничный. Нов строительстве чаще всего применяют несамоходные гидромониторы с ручным управлением.

Гидромонитор хорошей конструкции должен отвечать следующим требованиям: 1) струя гидромонитора должна быть плотной и не разбрызгиваться до встречи с забоем; 2) управление гидромонитором не должно требовать больших физических усилий; 3) потери напора в гидромониторе должны быть небольшими; 4) все шарнирные соединения гидромонитора должны быть герметичны и износоустойчивы. Конструкция гидромонитора должна предусматривать быструю замену изношенных уплотняющих манжет; 5) гидромонитор должен иметь по возможности небольшую массу; 6) гидромонитор должен отвечать всем требованиям техники безопасности.

Б9

Прицепные грейдеры

Прицепные грейдеры предназначены для: возведения невысоких насыпей; профилирования грунтовых дорог; устройства в земляном полотне корыта под дорожную одежду; разравнивание грунта при от­сыпке насыпей; перемешивания грунта, гравия, щебня и других мате­риалов с вяжущими и добавками; планировки площадей, откосов, насыпей и выемок; устройства канав глубиной до 0,8 м; разравнива­ния песка, гравия, щебня; очистки дорог от снега.

Основной рабочий орган грейдеров — отвал с режущими ножами, расположенный между передними и задними колесами при удлиненной базе, что обеспечивает значительно большую точность планирования и профилирования по сравнению с бульдозером.

Грейдеры не являются самоходной машиной, они работают на прицепе к гусеничным тракторам , они имеют отвал. Грейдеры, выпускаемые для работы в прицепе с гусеничными тракторами с тяговым усилием до 40 кН, относятся к легкому типу и для работы с тракторами, имеющими тяговое усилие до 100 — 120 кН, — к тяжелому типу.

Различают грейдеры также по виду управления — в механическим или гидравлическим управлением.

На грейдере, в отличие от автогрейдера, кроме тракториста всегда имеется второй рабочий — грейдерист, что вдвое снижает показатели машины по выработке. Однако буксировка грейдера гусеничным трактором позволяет использовать его в тяжелых грунтовых и дорожных условиях, когда самоходный грейдер (автогрейдер) не может быть применен из-за буксования его колес.

Б10

Грейдеры и автогрейдеры предназначены для планировки и профилирования поверхности грунта, возведения невысоких насыпей, перемещения грунта и дорожно-строительных материалов, планировки откосов, выемок и насыпей, устройства корыт и боковых канав, а также для очистки дорог и площадей от снега.

Эти машины широко применяют в дорожном строительстве в качестве основных для выполнения земляных работ, начиная с подготовительных и кончая профилированием земляного полотна; при ремонте и содержании автомобильных дорог; при строительстве железных дорог и аэродромов; в гидротехническом и мелиоративном строительстве.

Грейдеры представляют собой прицепные машины к гусеничным тракторам.

Выпускают два типа прицепных грейдеров к гусеничным тракторам: I — легкие для работы с тракторами тягового класса 3—4 тс при скорости 2—4 км/ч; II — тяжелые для работы с тракторами тягового класса 10—15 тс при скорости 2—3,5 км/ч.

Прицепные грейдеры классифицируют также по типу управления рабочим органом — с механическим или гидравлическим управлением.

Основной рабочий орган прицепного грейдера — отвал, который можно устанавливать в различные положения. Кроме того, для выполнения различных работ грейдеры оборудуют удлинителем отвала, откосником и планировщиком откосов. Удлинитель навешивают на отвал, что увеличивает объем перемещаемого и разравниваемого грунта. Откосник предназначен для профилировки треугольных и трапецеидальных сечений кюветов и канав.

Прицепные грейдеры отличаются от автогрейдеров более высокой проходимостью на слабых и заболоченных грунтах и позволяют использовать тракторы с другими прицепными машинами. Однако прицепные грейдеры значительно уступают автогрейдерам в производительности, маневренности и транспортной скорости. Кроме того, для работы на грейдерном агрегате с механическим управлением требуются два человека — машинист трактора и машинист грейдера, в то время как для работы на автогрейдере — только один человек (машинист автогрейдера).

Автогрейдеры представляют собой самоходные машины на пневматических шинах. Максимальные транспортные скорости движения автогрейдеров до 30—45 км/ч. Благодаря высокой мобильности, маневренности и возможности применения на работах по содержанию и ремонту дорог с усовершенствованными покрытиями автогрейдеры широко распространены. Их классифицируют по массе машин и типу управления рабочими органами.

В зависимости от массы предусмотрены три типа автогрейдеров (ГОСТ 9420—69): I — легкие, II — средние, III — тяжелые.

Б11

Грузозахватные приспособления - это специализированные вспомогательные устройства для грузоподъемного оборудования, созданные специально для помощи в захвате различных грузов при погрузочно-разгрузочных работах. Грузозахватные приспособления бывают различных видов - захваты для грузов, крюки, спредеры, грейферы, но у все у них единая задача - надежно и быстро обеспечивать захват груза, при этом иметь минимальную собственную массу и гарантировать безопасность рабочего процесса. Грузозахватные приспособления специализируются по работе с различными видами грузов, и по принципу приведения в действия. На данный момент широкое развитие получили автоматические захваты и узкоспециализированные захваты для конкретных видов груза.

Лебедкой называется грузоподъемная машина, перемещающая груз при помощи стального каната, наматываемого на вращающийся барабан.

Лебедки применяют самостоятельно для подъема и опускания грузов, а также как составную часть исполнительных механизмов грузоподъемных, землеройных н других строительных машин.

Лебедки бывают с ручным и машинным приводом. Каждая лебедка характеризуется тяговым усилием, канатоемкостью и скоростью навивания каната на барабан.

Лебедки с машинным приводом бывают одно- и многобарабанными; они могут иметь одну или несколько скоростей тягового каната. По виду связи между двигателем и барабаном различают реверсивные (редукторные) и зубчато-фрикционные лебедки. Последние применяют, когда требуется быстрое свободное сматывание каната за счет силы тяжести груза (грейферная лебедка).

Лебедки с ручным приводом применяют на монтажных работах при редком перемещении грузов. Грузоподъемность этих лебедок составляет 0,5 — 10 т, канатоемкость — от 100 до 300 м.

Подъемник

Мачтовый подъемник предназначен для подъема грузов на перекрытия при строительстве или реконструкции зданий. Вертикальная металлоконструкция подъемника устанавливается с внешней стороны фасада здания.

Б12

Землеройно-транспорными машинами называются такие машины, которые одновременно с отделением грунта от массива перемещают его (транспортируют), причем движение рабочего органа при копании осуществляется перемещением всей машины. При небольших расстояниях отделение и транспортирование грунта происходят одновременно, а при значительных расстояниях после прекращения копания грунт только транспортируется.

Землеройно-транспортные машины можно разделить на два основных типа: ножевые, имеющие отвал в виде ножа (бульдозеры, грейдеры, грейдер-элеваторы, струги) и ковшовые (скреперы).

Бульдозеры выполняются в виде навесного оборудования к тракторам и специальным тягачам. Грейдеры, грейдер-элеваторы, скреперы и струги могут быть самоходными, прицепными или полуприцепными. Самоходные грейдеры на пневмоколесном ходу называются автогрейдерами.

Рабочим органом ножевых машин является отвал с ножом, устанавливаемый на тракторе или на специальном шасси.

Рабочий орган ковшовых машин-скреперов — ковш с заслонкой, который может открываться и закрываться, опускаться для врезания в грунт, подниматься в транспортное положение и разгружаться (рис. 4).

Как правило, грунт разрабатывают послойно. Разгрузку можно при необходимости организовать так, чтобы укладка грунта производилась также послойно.

Землеройно-транспортные машины имеют сравнительно ограниченное применение, так как они могут выполнять только однообразные технологические приемы, и возможности их работы в значительной степени зависят от рельефа местности.

Экономически целесообразно перемещать грунт скреперами с гусеничными тягачами на расстояние до 600—900 м, а с колесными тягачами — до 2—4 км.

Бульдозерами выгодно перемещать грунт на небольшие расстояния (до 100 м), так как при перемещении грунта волоком часть грунта теряется в результате высыпания по бокам отвала; кроме того, при таком способе перемещения возникают значительные силы сопротивления перемещению.

Остальные ножевые машины, кроме бульдозеров, обычно работают на расстоянии 500 м и больше, поворачиваясь в конце каждого прохода.

Масса землеройно-транспортных машин и расход энергии значительно меньше, чем масса и расход энергии экскаваторов с соответствующим транспортом, обеспечивающим одинаковую производительность.

На 1 т массы скреперов выработка в среднем составляет 2—5 м3/ч, включая транспортирование и укладку грунта, у ножевых машин — 4—6 м3/ч на 1 т массы для бульдозеров и 10—20 м31ч для грейдер-элеваторов и стругов.

Установленная мощность и расход энергии у ножевых машин значительно меньше, чем у других землеройных машин. Для грейдер-элеваторов и стругов выработка может составлять от 3 до 5 м3/ч на 1 кет мощности всех двигателей машины.

Для скреперов расход энергии на 1 мг колеблется от 2 до 2,5 кет • ч при дальности возки 300—400 м, этому соответствует расход дизельного топлива 0,5—0,6 кг.

Прицепные землеройно-транспортные машины не являются универсальными, как экскаваторы. Грейдеры и автогрейдеры — это специальные машины, предназначенные для постройки дорог. При комплексном применении нескольких типов землеройно-транспортных машин могут выполняться почти все основные, а также многие вспомогательные работы в строительстве и даже на открытых разработках.

Основные достоинства землеройно-транспортных машин заключаются в следующем: одна такая машина может разрабатывать, транспортировать и иногда уплотнять грунт. Машины работают без специального транспорта и имеют высокую производительность. Для большегрузных скреперов последняя составляет 8—12 м3/ч на 1 м3 емкости ковша при дальности возки 600—1000 м, для мощных бульдозеров — до 600 м3/ч при дальности перемещения грунта на 35—50 м и уклонах около 20%. Удельная производительность на 1 чел. обслуживающего персонала достигает 500 м3/ч. Стоимость оабот невысока, иногда в 3—4 раза меньше стоимости работ, выполняемых экскаваторами.

Общим недостатком землеройно-транспортных машин является затруднительность применения их для работы при низких температурах, в очень тяжелых грунтах с включением крупных камней, пней и корней, а также в болотистой местности.

Землеройно-транспортные машины при работе на подъемах, а также на грунтах с большой влажностью, и на сыпучих грунтах резко снижают производительность, так как при этом значительно уменьшается сцепление ходовой части, особенно колесной, с грунтом.

Скреперы не рекомендуется использовать на очень вязких и липких грунтах. При работе на грунтах III и IV групп грунт требуется предварительно рыхлить.

Грейдер-элеваторы непригодны для работы в холмистой или горной местности и на несвязных сыпучих грунтах, в которых потери грунта при подаче на конвейер составляют около 40%.

Б13-14

Разработка грунта полезных выемок или карьеров в забоях под водой или в забоях, выходящих значительной частью своей полезной толщи на поверхность, производится землесосными установками и снарядами. В зависимости от назначения они могут быть стационарного, передвижного и плавучего типов.

Сухопутные стационарные землесосные установки применяются в качестве станций перекачки для повышения дальности и высоты транспортирования гидросмеси. Расстояние, на которое подается гидросмесь, в современной практике достигает 6 км, а высота подъема — 70 м и более. Стационарные установки используются и в более простых схемах работы землесоса с приемным зумпфом (колодцем) или приемным бункером. В этих случаях землесосно-моторную группу монтируют либо на стационарных бетонных фундаментах, либо на свайных и рамных сооружениях временного характера.

Сухопутные передвижные землесосные установки монтируют на железнодорожных платформах, специальных тракторных прицепах, или выполняют самоходными на гусеничном и шагающем ходу.

Плавучие землесосные установки — землесосные снаряды (земснаряды) монтируют на несамоходных или самоходных понтонах. Они могут иметь высокую производительность, так как понтон позволяет монтировать оборудование практически любой мощности.

Основным действующим агрегатом на всех землесосных установках является землесос, остальное оборудование имеет вспомогательное назначение.

В гидротехническом строительстве преимущественно применяют землесосные установки плавучего типа — землесосные снаряды. Их классифицируют по следующим основным признакам: 1. По способу грунтозабора (всасывающей способности землесоса) различают снаряды: а) разрабатывающие грунт путем непосредственного всасывания из-под воды; б) всасывающие грунт с предварительным рыхлением его механическим способом; в) всасывающие грунт с предварительным рыхлением его гидравлическим способом (напорной водяной струей). 2. По способу грунтоотвода (транспортирования грунта) различают: а.) землесосные снаряды с отводом грунта к месту его укладки по напорному грунтоводу — плавучему или подвесному. Земснаряды такого типа не приспособлены для работы на судоходных фарватерах и обычно не имеют автономных силовых установок; б) самоотводные дноуглубительные снаряды, применяемые в морских портах при значительной удаленности мест свалки грунта или при невозможности использования плавучего грунтовода из-за воздействия морских волн. Всасываемый грунт на этих землесосных снарядах укладывается в трюмы и перевозится к месту свалки, где разгружается через донные люки. 3. По типу привода различают снаряды: а) с приводом от одного или нескольких двигателей внутреннего сгорания (обычно дизеля); б) со смешанным приводом; в) с дизель-электрическим или турбоэлектрическим приводом; г) с электрическим приводом от внешней сети, т. е. с питанием электродвигателей от береговых электростанций. Прогрессивными следует считать снаряды с автономным дизельным или дизель-электрическим приводом, поскольку основные объемы земляных работ выполняются в начальный период строительства, когда энергоснабжение от внешних сетей еще не налажено. 4. По способу рабочих перемещений различают снаряды: а) со свайным папильонированием; снаряд в процессе разработки грунта перемещается при помощи приводных лебедок и якорей попеременно вокруг одной из двух специальных свай, размещенных в направляющих башмаках у кормы корпуса; б) с якорным папильонированием; снаряд перемещается вдоль и поперек подводного забоя только при помощи якорей, канатов и лебедок; в) безъякорные снаряды, перемещающиеся при помощи своих судовых двигателей. Эти снаряды самоходные.

13. ПАПИЛЬОНАЖ — установка землечерпательного (землесосного) снаряда своей черпаковой рамой против течения и закрепление на шести якорях на четырех боковых, на одном переднем (становом) и на одном заднем.

14. Ротационные рыхлители применяются для разрушения заросших растительных грунтов. Рабочие органы состоят из барабанов с ножами. Барабаны представляют собой диски, на которых укреплены ножи.

Фрезерно-гидравлические рыхлители применяются для предотвращения залипания фрез и увеличения зоны всасывания. На фрезе такого рыхлителя устанавливаются гидронасадки бокового, лобового и смывающего типов .

Роторно-ковшовые рыхлители бывают с одним или двумя роторами, с бункером или вращающейся всасывающей трубой, реверсивные.

Однороторный рыхлитель бункерного типа для разработки плотных связных грунтов состоит из шестичерпакового ротора с бездонными ковшами. Преимуществом данного вида рабочего органа является способность равномерно загружать всасывающую- труб заданным количеством грунта.

Двухроторные рыхлители менее распространены, хотя условии бокового резания грунта ими лучше.

Винтовые рыхлители применяются для разработки торфяников и являются сменным оборудованием.

Б15