Тема 5.7 « Многоковшовые экскаваторы»
Многоковшо́вый экскава́тор — землеройная машина непрерывного действия для копания и перемещения грунта. Рабочим органом являются непрерывно движущиеся ковши, закреплённые на бесконечной цепи, ленте или роторе. Усилие копания создаётся за счёт перемещения ковшей относительно корпуса машины. По сравнению содноковшовыми экскаваторами характеризуются большей производительностью, но менее универсальны. Применяются для выполнения больших объёмов земляных работ в дорожном, мелиоративном и гидротехническом строительстве, для разработки траншей при прокладке трубопроводов и кабельных линий, в военном деле для рытья окопов, для добычи полезных ископаемых, при проведении дноуглубительных работ на водоёмах.
Классификация многоковшовых экскаваторов
В зависимости от направления движения режущей кромки ковша по отношению к направлению движения машины различают экскаваторы продольного, поперечного и радиального копания.
Экскаваторы продольного копания
У экскаваторов продольного копания направление движения режущей кромки ковша совпадает с направлением движения машины. Применяются для разработки узких траншей.
Экскаваторы поперечного копанияУ экскаваторов поперечного копания направление движения режущей кромки ковша перпендикулярно направлению движения машины. Применяются для разработки котлованов, копания каналов, добычи полезных ископаемых.
Экскаваторы радиального копания
Перемещение рабочих органов производится поворотной телескопической стрелой.
В зависимости от способа закрепления ковшей различают цепные и роторные экскаваторы:
Цепные экскаваторы
Ковши закреплены на бесконечной цепи. Отвал грунта производится непосредственно из ковшей. Форма направляющей цепи обычно задаёт профиль копания.
Роторные экскаватор
Роторный экскаватор радиального копания
Ковши закреплены на жестком роторе. Отвал грунта может производиться как непосредственно из ковшей, так и посредством транспортера.
Тема 5.8 «Машины и оборудование для гидромеханизации земляных работ»
Способ производства земляных работ, при котором все основные операции или их значительная часть выполняются с помощью энергий потока воды, называется гидромеханизацией.
В строительстве гидравлический способ разработки грунта и намыва земляных сооружений впервые был применен в 70-х годах прошлого столетия в США. В Советском Союзе гидромеханизация применялась на строительстве Днепровской ГЭС имени В. И. Ленина, в большем масштабе на строительстве канала имени Москвы, Верхне-Волжских ГЭС и др. В 1963 г. на объектах Государственного производственного комитета до энергетике и электрификации СССР средствами гидромеханизации выполнено свыше 65 млн. м3, земляных работ-—одна пятая часть их общего объема.
Разработка грунтов средствами гидромеханизации может производиться как в полезных выемках, при которых глубина разработки ограничивается проектными размерами сооружения, так и в карьерах-резервах.
Смесь грунта и воды, подаваемую средствами гидромеханизации с места разработки на возводимые земляные сооружения, принято называть гидросмесью (пульпой). Участок земляного сооружения, на котором производится намыв грунта, называется картой намыва. По внешнему контуру земляного сооружения, для предотвращения вытекания гидросмеси за пределы карты намыва, возводятся небольшой высоты земляные дамбы — обволование. Важным показателем эффективности гидромеханизации является консистенция гидросмеси — отношение объема размытого грунта к объему воды, в которой этот грунт содержится. Так, например, консистенция гидросмеси 1:10 означает, что на один объем грунта в гидросмеси содержится 10 объемов воды.
Разработка грунта средствами гидромеханизации производится одним из следующих способов: а) гидромониторным; б) землесосным и в) комбинированным.
При гидромониторном способе, применяемом в сухих забоях, грунт размывается компактной струей воды, выбрасываемой из насадки гидромонитора под высоким давлением и с большой скоростью (до 100—150 м/сек). Вода к гидромонитору подается по трубам от насосной станции, располагаемой у водоема или на плавучем понтоне.
При ударе струи о грунт элементарные струйки воды проникают между частицами грунта, нарушают взаимодействие сил трения и сцепления и отрывают частицы от общей массы. Чем больше степень проникновения воды в грунт (динамическая фильтрация), тем интенсивнее его разрушение. Вода, смешиваясь с размытым грунтом, образует гидросмесь, которая при благоприятном рельефе местности отводится самотеком к месту укладки по лоткам и каналам с большим уклоном или стекает з приямок-зумпф, откуда перекачивается специальным грунтовым насосом — землесосом.
Эффективная разработка грунта гидромониторным способом зависит от: а) конструкции гидромонитора, определяющей в основном компактность выпускаемой им струи; б) напора воды; в) дальности установки гидромонитора от стенки забоя.
Гидромониторный способ разработки грунта на строительстве крупных гидротехнических сооружений применяется в основном только для вспомогательных работ.
При землесосном (рефулерном) способе разработка грунта производится в забоях под водой на глубине 15 ж и более и в забоях, выходящих значительной частью своей полезной толщи на поверхность. При этом грунт засасывается землесосами, смонтированными на плавучих или передвижных землесосных снарядах (рис. 140). Для ускорения процесса разработки грунта обычно применяют механические рыхлители, располагаемые вблизи входа во всасывающую трубу землесоса.
Землесосный снаряд ведет разработку выемки, поворачиваясь веерообразно в плане при помощи тросов и лебедок попеременно на одной из опущенных в грунт свай, засасывает грунт с водой и перекачивает образовавшуюся гидросмесь к берегу по трубопроводу, смонтированному на плавающих понтонах. На берегу к нему подключается магистральный трубопровод, по которому гидросмесь подается на площадку намыва, где она выпускается на предварительно подготовленные участки (карты намыва).
При укладке грунта в сооружении скорость движения гидросмеси снижается, при этом из гидросмеси выпадают частицы грунта и сами сортируются по фракциям.
Рис. 140. Разработка грунта землесосным способом (плавучими землесосными снарядами): а — разрез; б —- план; 1 — фреза-рыхлитель; 2 — рама с всасывающим устройством; 3 — корпус; 4 — надстройка; 5 и 6 — папильонажные сваи; 7 — понтоны для плавучего трубопровода; 8 — стрела; 9 — кабина багермейстера; 10 — папильонажные канаты; 11 — откос подводного забоя
Эта особенность используется при возведении намывных плотин, а также при добыче и обогащении песка и гравия.
Намыв плотин и добыча нерудных материалов являются специальными дисциплинами и в настоящем труде не рассматриваются.
В гидротехническом строительстве землесосный способ почти полностью вытеснил гидромониторный.
К преимуществам землесосного способа работ, обеспечивших ему более широкое применение, а также и более высокие технико-экономические показатели, относятся: – возможность разработки подводных забоев, что позволяет производить выемку самых разнообразных котлованов и каналов без устройства перемычек и водоотлива; – меньший, по сравнению с гидромониторным способом, удельный расход электроэнергии; – отсутствие надобности в устройстве насосных станций и водопроводных линий для литания.
При комбинированном способе разработка грунта производится при помощи механического оборудования (бульдозеров, экскаваторов), а транспортирование и укладка — гидравликой.
Гидромеханизация при соответствующих условиях (наличии источника воды, электроэнергии) является одним из наиболее эффективных и прогрессивных способов комплексной механизации земляных работ. Однако оборудование для гидравлической разработки грунта имеет большую энергоемкость, а область его применения часто ограничивается характером грунта, климата и временем года. Энергоемкость гидромеханизации в зависимости от типоразмера машин и условий работы колеблется в. пределах 3—15 квт-ч и более на 1 м3 грунта.
Основным механическим оборудованием гидромеханизации являются гидромониторы, центробежные насосы, землесосы и землесосные снаряды.