5.6. Машини для гідромеханізованої розробки грунту.
Гідромеханізація – це комплексно-механізований спосіб виконання земляних робіт, при якому розробка, транспортування та укладення грунту виконуються одночасно і безперервно з використанням енергії рухомого потоку води. Вона високоефективна при значних об’ємах земляних робіт поблизу водойм. Цим способом намивають території, споруджують греблі, загороджувальні дамби, водойми та водосховища, канали, траншеї, поглиблюють річки та водойми, добувають, пісок і гравій для будівництва. Грунт розробляють гідромоніторами і земснарядами.
Гідромонітор (рис. 5.19) має нижнє нерухоме коліно 3, до якого по напірному трубопроводу 1 подається вода на колесо. На нижньому коліні встановлено верхнє коліно 5, яке може обертатися відносно вертикальної осі. З верхнім коліном з’єднується ствол 7. На останньому розміщуються змінні насадки 6. Ствол і верхнє коліно можуть повертатися вручну важілем 4 або дистанційно гідроциліндрами 2 і 8.
Вся конструкція монтуються на полозках 9 або на самохідному гусеничному шасі. У процесі роботи до гідромонітора подається вода під тиском 0,7…2,0 МПа. При проходженні через ствол і насадку, що звужуються, швидкість потоку води збільшується.
Рис. 5.19. Схема гідромонітора:
1- напірний трубопровід; 2- гідроциліндр повороту стволу в горизонтальній площині; 3,5- нижнє та верхнє коліно; 4- важіль; 6- змінні насадки; 7- ствол; 8- гідроциліндр повороту у вертикальній площині; 9- салазки
Оптимальна руйнівна швидкість потоку води, яку подає гідромонітор, складає 10…12 м/с для піску, 18…25 м/с для суглинків та супісків і 30…35 м/с для середніх і важких глин. Струмінь води прямує на поверхню забою і руйнує грунт, який переміщується з водою, утворюючи пульпу – суспензія часток грунту у воді. Пульпа самопливом стікає до спеціального заглиблення (зумпф), звідки перекачується до місця укладення землесосами.
Землесос (грунтовий насос) являє собою відцентровий насос (рис. 5.20). Він має корпус 4, в якому встановлено колесо 1 із кількома спіральними лопастями. Воно приводиться у дію валом 3 і тягне маси, які також починають обертатися і відкидаються відцентровою силою від центра до периферії корпуса. У центральній частині корпусу тиск зменшується і пульпа всмоктується в патрубок 2, а тоді нагнітається в напірний трубопровід. Оскільки пульпа – абразивний матеріал, корпус насоса з середини захищають змінними накладками, які зменшують його зношування. Щоб запобігти попаданню абразивних часток у зазор між корпусом і приводним валом, до подають воду під тиском.
Окрім землесосів для перекачування пульпи використовують гідроелеватори, які грунтуються на ежекторному способі її подачі у транспортний трубопровід.
Рис. 5.20. Землесос.
насосне колесо: 2- всмоктуючий патрубок; 3- приводний вал; 4- корпус; 5- напірний трубопровід
Земснаряди використовують для підводної розробки грунту. Все обладнання монтується на секційному понтоні 6 (рис. 5.21,а). Земснаряд містить дизельне або дизель-електричне силове устаткування. У передній частині понтона шарнірно закріплена рама 2, яка несе всмоктуючий трубопровід 5, у нижній частини якого розміщено грунтозабірник. Грунт в основному розробляють фрезою 1, яка розташована у нижній частині рами 2 і приводиться в рух за допомогою системи передач та карданних валів від електродвигуна 8, встановленого на понтоні. На деяких земснарядах, окрім фрези, додатково монтують гідромонітор. Грунт, що розробляється фрезою і (або) гідромонітором, потрапляє через грунтозабірник у всмоктуючий трубопровід за допомогою землесоса 7. Далі пульпа подається до місця розвантаження по пульпопроводу 10, який проходить по водоймі на поплавках, а берегом – по інвентарних опорах.
Залежно від глибини розробки раму 2 опускають і підіймають лебідкою 4 за допомогою поліспаста, верхні блоки якого закріплені на стійці 3. Напірний пульпопровід 10 в основному виготовляють із шарнірно з’єднаних елементів. У процесі роботи земснаряд може переміщуватися вздовж або поперек своєї повздовжньої осі або здійснювати віялоподібні рухи в плані – папільонування (рис. 5.21,б). Земснаряд встановлюють на одну з розміщених у його кормовій частині паль 9. Канати 12, які зависають із барабанів папільонажних лебідок 11, посередництвом блоків 13 заякорьовуються на дні або берегах водойми. При роботі земснаряд повертається лебідками 11 відносно однієї зі свай (при цьому друга паля піднята), розроблюючи дугоподібний забій.
Для розробки грунту на глибині 10…12 м застосовують земснаряди з грунтовими насосами, а на глибині до 20 м – гідроежекторний пристрій або комбіноване землесосно-ежекторне обладнання. Спорудження великих водойм, намивання гребель і дамб, підводне добування піску та гравію здійснюють земснарядами продуктивністю 100…1000 м3/год з електричним приводом та з живленням від зовнішніх джерел енергії.
Рис. 5.21. Земснаряд:
а- конструктивна схема; б- схема папильонажу; 1- фреза; 2- рама; 3- стійка; 4- лебідка; 5- всмоктуючий трубопровід; 6- понтон; 7- землесос; 8- електродвигун; 9-паля; 10- пульпопровід; 11- лебідки для переміщення земснаряда; 12- канати; 13- блоки; А та В - місця встановлення паль при папильонуванні