10.3. Рыхлители динамического действия.
К этим рыхлителям относятся рабочие органы, разрушающие мерзлый грунт ударной нагрузкой, вибрационным, виброударным и частоудорным воздействием (рис. 10.3). Рабочие органы, кроме свободно падающих, могут быть установлены вертикально или наклонно относительно поверхности грунта.
Рис. 10.3 Рабочие органы машин динамического действия: а – падающий; б – забиваемый; в – вибрационный; г - частотоударный; д – виброударный.
1 – клин; 2 – ударная масса; 3 – боек; 4 – наковальня; 5 – вибратор; 6 – пружины.
Машины ударного действия могут быть выполнены со свободно падающим (рис. 10.4, а-б) или с забивным рабочим органом (рис. 10.4, в). Свободно падающие рабочие органы 3 выполняются в виде клина, шара, пирамиды, конуса массой 0,5÷4,0 т, подвешиваются к канатам 2 экскаватора с крановой стрелой 1 или перемещаются по направляющим устройствам 5, смонтированным на гусеничном или пневмоколесном тракторе.
Оборудование с забивным рабочим органом разрабатывает грунты с глубиной промерзания 1-1,5 м наиболее эффективным методом крупного скола. Забивание рабочего органа в грунт может осуществляться: свободно падающим грузом 6 (рис. 10.4, в), подвешенным на канате подъемной лебедки базовой машины и движущимся относительно направляющей 6; дизель – молотами, вибромолотами, гидравлическими, пневматическими, используемыми в качестве сменного рабочего оборудования одноковшовых строительных экскаваторов.
Для непосредственной разработки мерзлых грунтов используются одноковшовые экскаваторы с ковшами, оснащенными зубьями ударного, виброударного и вибрационного действия с электрическим или пневматическим приводом (рис. 10.5, а). Благодаря этому, помимо подъемного и напорного усилий ковша осуществляется еще и воздействие на грунт подвижными (активными) зубьями, в результате чего повышается производительность экскаватора. Виброударными зубьями могут оснащаться навесные рыхлители на базе тракторов (10.5, б).
Рис.10.4 Рабочие органы машин ударного действия: а – с ненаправленными ударами; б – то же с направленными; в – с забиваемым клином.
Рис.10.5 Машины с активными рабочими органами: а - ковш экскаватора с гидромолотами: 1 – гидромолот; 2 - распределитель; 3 – трубопровод; 4 – ковш; б – виброрыхлитель с кривошипно-шатунным вибратором: 1 – шатун; 2 – привод вибратора; 3, 4 – гидроцилиндры изменения угла рыхления; 5 – тягач; 6 – зуб рыхлителя; 7 – кривошип.
На гидравлических одноковшовых экскаваторах в качестве сменного рабочего оборудования для разрушения мерзлого грунта устанавливаются гидравлические молоты двойного действия.
10.4. Машины для отрыва грунта от массива.
Установлено, что мерзлый грунт легко разрушается растягивающими усилиями. Поэтому наиболее выгодным с энергетической точки зрения представляется разрушение мерзлых грунтов отрывом. Машины, основанные на таком принципе разрушения, прикладывают к грунту усилие, направленное в сторону открытой поверхности.
Рис.10.6 Винтоклиновой рыхлитель: а – схема к расчету; б – рабочее оборудование; 1 – штанга; 2 - упорный подшипник; 3 – клин; 4 – винтовой рабочий орган.
Рабочие органы, разрушающие мерзлый грунт растягивающими усилиями, работают по двум схемам: с завинчивающимся анкером и с внедрением клина на границе замерзания. В первом случае (рис. 10.6, б) под действием крутящего момента Мкр и осевого усилия Ро на винтовых лопастях возникает усилие, затягивающее рабочий орган в грунт, в результате чего происходит отрыв от массива конусообразного элемента грунта. При наличии открытого забоя винтовой рабочий орган заглубляет клин (рис. 10.6, а), вдавливаемый напорным усилием винтовых лопастей, до скола элемента грунта в сторону открытой поверхности. Винтоклиновой рабочий орган диаметром 100 мм создает усилие отрыва грунта 100-120 кН.