Скреперы

1. Назначение, классификация и рабочий цикл скрепера.

2. Силы, действующие на скрепер в рабочем режиме.

3. Силы, действующие на скрепер в транспортном режиме.

4. Определение сопротивления копания грунта скреперным ковшом.

5. Силы, действующие на заслонки и разгружающие стенки скреперных ковшей.

1.

Скреперы предназначены для послойного срезания грунта, его транспортирования на 2—3 км, отгрузки в месте отвала, частичной планировки и уплотнения собственными колесами.

Скрепера классифицируются:

1. По способу загрузки ковша.

1.1 Cактивной загрузкой 1.2 С пассивной загрузкой

1—ковш

2—загрузочное устройство

Т_Б.М.—сила тяги без машины. Т_т- сила тяги дополнительного тягача.

Активные скреперы отличаются пониженной на 30—60% силой тяги , необходимой для загрузки ковша и поэтому могут обходиться без дополнительного толкача. Вместе с тем: наличие загрузочного устройства внутри ковша резко снижает надежность, усложняет ее эксплуатацию,повышает ст-ть содерж. машины.

В настоящее время в качестве загрузочных устройств используют:

а) элеваторы б) шнеки (винты) в) подвижные передние заслонки

МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ГИДРОМЕХАНИЗАЦИИ

ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ.

1. Общая классификация и принципы работы машин для гидромеханизации

2. Определение основных параметров гидромониторов.

3. Определение основных параметров земснарядов.

Наиболее производительными из всех МЗР по выполнению работ по возведению

Насыпи являются машины, использующие в своей работе способ гидромеханической разработки грунта. К таким МЗР относят:

1. Гидромониторы. 2. Земснаряды.

Гидромониторы разрушают грунт струей воды высокого давления. Разрушенный грунт,смешанный с водой и называемый пулькой,транспортируется к месту намывки(насыпи) либо самотеком по уклону, либо по специальным пульпопроводам с помощью грунтонасосов.

Разработка грунта гидромониторами может производиться по двум схемам:

а) Работа на смыв; б) Работа в забой;

1—гидромониторы 6—фильтр тонкой очистки воды

2—напорная струя 7—водоем –источник воды

3—смываемый грунт 8—пульпонакопитель(емкости)

4—карта намывки 9—грунтонасосная станция для перекачки

5—насосная станция для подачи чистой пульки

воды к гидромониторам (ГМ) 10—пульпопровод

11—грунтовой фильтр ( фильтр грубой очистки)

Гидромониторы выполняются по следующим конструктивным схемам :

1-базовое шасси 6-среднее реактивное колено

2-тяговое дышло 8-ствол ГМ

3-подводящий трубопровод 9-рукоятки наводки ствола

4-нижнее реактивное колено ГМ 10-гидроциллиндр наводки ствола

5,7-шарниры—трубопроводы для поворота

ствола в горизонтальной и вертикальной плоскостях

Напорная струя имеет различное строение по длине и разную размывающую способность.

Наиболее производительное разрушение грунта первой частью струи, работа на второй

части струи снижает производительность по размыву на 20—40 %, работа 3-ей частью

снижает производительность на 90%.

Земснаряды применяют для намывки грунта, дляо чистки естественных и искусственн-

ных водоемов, сооружения гидроканалов, непосредственно впадающих в водоемы.

Конструктивно все земснаряды (ЗС) выполнены по следущей схеме:

1. водоем

2. стрела

3. рыхлящая фреза

4. трансмиссия привода фрезы

5. пульпозаборник

6. пульпопроводы(всасывающий и нагнетающий)

7. понтоны для удержания пульпопроводов на плаву

8. пульпосборники (отсеки баржи)

9. пульпобудители

10-силовая установка привода фрезы

11-всасывающая грунтонасосная установка

12-всасывающая напорная-грунтонасосная установка

13-якорные лебедки

14-свайные якоря

15-лебедка подъема-опускания стрелы

2^/-карта намыва 2^//-берег

Перечисленные функциональные агрегаты могут выполняться в различных вариантах

(бесфрезерные р.о. с гидромониторными стволами ; вместо всасывающего трубопровода

--аэролифтные установки; в качестве тягового оборудования –судовые винты и т.д.)

При разборе ГМ исходя из необходимости обеспечения заданной производительности

размыва определяются следующие основные параметры ударной струи.

1.Скорость истечения струи из насадка, обеспечиваемая определенным напором водонапорной станции:

V_стр.=

=0.95—коэффициент потерь скорости, определяемый конструкцией ствола.

При расчетах рекомендуется принимать:

V_стр.=10-15 м/с (для 1-ого участка) –для песчаных грунтов.

V_стр.=20-25 м/с –для супесей и суглинков.

V_стр.=30-35 м/с –для глинистых грунтов.

Из данной зависимости подбирают водонапорную станцию по напору (H).

2.Полную дальность полета струи на 3-ем участке можно определить:

l=sin2; где-коэффициент суммарного сопротивления

движению струи,определяющий возможность разрушения грунта.

3.Расход воды через насадок определяется, как и скорость, напором насоса Н.

Q_н=

= 0.9--0.95 --коэффициент расхода для стандартных стволов с соплом Лаваля.

d_н –диаметр ствола на выходе струи.

Н-напор насоса.

Для получения заданных скоростей рекомендуется принимать :Q=2—5 м³/с –для песков.

Q=6—15 м³/c—для суглинков.

Q=16—18 м³/с –для глины.

4. Ударная сила струи по дальности ее полета от 1-ого до третьего участка:

Р_стр.=2kSHgsin.

Где: k—коэффициент потерь ударного напора.

=1 –плотность воды.

S—площадь струи на выходе из насадка.

Н-напор насоса.

Нагрузка на основные элементы ГМ определяют по значению ударной силы струи в конце первого участка в соответствии с уравнениями статики.

По данной схеме определяют усилие, моменты и напряжение на поворотных шарнирах, участках максимальной кривизны реактивных колен, в точках крепления ГМ к салазкам,

усилие на управляющих рычагах или гидроциллиндрах и подбирают салазки по опрокидывающему моменту относительно точки А.

Определение основных параметров земснарядов.

Земснаряд представляет собой машину с совмещенным выполнением рабочего процесса по разрушению и транспортированию грунта.Поэтому все параметры основных агрегатов определяются исходя из зависимости:

П_гр.П_пл.

П_гр.—производительность земснаряда по фрезерованию грунта.

П_пл.-производительность земснаряда по пульпе.

Экспериментально установлено, что для наиболее энергоемкого процесса перекачки пульпы,ее состав должен находиться в следующем соотношении:

; гдеV_гр.-объемная часть грунта в пульпе.

V-объемная часть воды в пульпе.

Производительность фрезы по грунту определяется:

П_гр.=F_стр.V_фр.

F_стр.-площадь грунта, срезаемого фрезой в направлении передвижения земснаряда.

V_фр.—скорость земснаряда (при разрушении грунта с одновременным подъемом стрелыFиV_фр. берутся в направлении абсолютной скорости фрезы)

В соответствии со сказанным: производительность грунтонасоса по пульпе выбирается из соотношения: П_пл.3П_гр.

Расчет привода фрезы осуществляют по максимальному моменту фрезерования грунта по следующим зависимостям:

М_фр=Р_izR_фр.М;_гдеz—число лопастей.

Р_i=kв_стр.h_стр.

k_уд.=10 кН/м² --для подводного фрезерования песков.

k_уд.=15—20 кН/м²—для подводного фрезерования супесей.

k_уд.=25—30 кН/м²—для подводного фрезерования суглинков и глин.

в_стр.иh_стр.—определяются по кинематическим схемам фрез с учетом их сложного движения.

В первом приближении рекомендуется принимать:

h_стр.= D;в=Р_фр.=D_фр.

Р_фр.-периметр фрезы в проекции на горизонтальную плоскость.

По полученным усилиям на фрезе, производительности по грунту и по пульпе производят подбор грунтонасосов приводов фрез. Кроме того по водоизмещению земснаряда и по значениям сопротивления его движению в воде подбираются якорные лебедки.После компоновки при известных размерах и веса стрелы, фрезы и стрелового пульпопровода подбирают лебедку подъема—опускания стрелы.

МАШИНЫ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ.

1. Основные закономерности уплотнения грунтов.

2.Общая классификация способов и машин для уплотнения грунтов.

3.Определение основных параметров грунтоуплотняющих машин статического действия.

4.Определение основных параметров машин ударного действия.

5.Определение основных параметров машин вибрационного действия.

1Под уплотнением грунтов понимается снижение их объемной плотности за счет уменьшения пористости грунта, удаления из пор свободной воды и воздуха,а также за счет более компактной переориентации твердой фазы грунта.

Степень уплотненности грунта оценивают коэффициентом уплотнения:

k_упл.=;

_ф—фактическая объемная масса грунта в уплотненном массиве.

_max-максимально возможная масса грунта( уплотняемого) при оптимальной влажности.

В любом грунте можно достигнуть различной объемной плотности за счет уплотнения грунта при различной его влажности.Зависимость между плотностью и влажностью грунтов определяется из следующего графика:

Для различных земляных сооружений стандартный коэффициент уплотнения изменяется в пределах:

0.9< k_y<1

Для ответственных земляных сооружений( основание плотин,ж/д и скоростных автомагистралей) для получения k_y=1 перед уплотнением грунтов их доводят до оптимальной влажности высушиванием или доувлажнением.

В настоящее время уплотнение грунтов производят следующими способами:

1) Естественная стабилизация( выдержка влажного грунта).

2. Укатывание.

3. Тромбование.

4. Вибрирование.

5. Виброудары.

Схемы данных способов показаны на рисунке:

Способ естественной стабилизации, являющийся наиболее качественным,но наименее производительным, применяют только в ответственных сооружениях,состоящих из малосвязных и несвязных грунтов.В этом случае способ можно реализовать за 1—2 года.

Способ укатывания жесткими или упругими пневмокатками применяют при уплотнении как связных так и несвязных грунтов в состоянии естественной

влажности.

Способ трамбования, вибрации и вибротрамбования наиболее эффективен при уплотнении несвязных и связных грунтов с повышенной влажностью и жестким

-------- строением.

Во всех приведенных схемах кроме первой уплотняемый грунт имеет три вида деформаций:

h₁ –максимальная деформация грунта рабочим органом.

h₀—необратимая деформация грунта.

h₂—обратимая деформация грунта.

h₁=h₀+h₂

Наиболее эффективным считается уплотнение, при котором величина необратимых деформаций h₀приближается кh₁.В реальных условиях такого положения можно достичь только многократным нагружением нагрузкой со строго определенным значением :(P_max,F_упл.)

По многочисленным экспериментальным и теоретическим исследованиям установлено, что максимальная нагрузка, прикладываемая к уплотняемому грунту, должна определяться из условия:

_max=(0.9—1)₀

₀ P_max=(0.9—1)₀F_упл.

Р_max.-максимальная нагрузка,которая может быть приложена к грунту.

₀—предел прочности грунта на одностное сжатие.

F_упл.-площадь контакта уплотняющего органа с грунтом.

2 В соответствии со способом уплотнения грунта все грунтоуплотняющие машины подразделяются на:

1. Статического действия.

2. Динамического действия.

Статического действия: уплотняющие плиты для ускорения естественной стабилизации грунта, катки различных типов.

Динамического действия : трамбующие виброкатки,виброплиты.

Катки подразделяются на следующие виды:

а) Жестковальцовые.

б) Пневмокатковые.

в) Кулачковые

Машины динамического действия более разнообразны и имеют более широкую область применения.

Тромбирующие машины с падающими грузами наиболее часто выполняют по следующей схеме:

1—трактор

2—стрела

3—сбрасывающая лебедка 6—направляющие катки

4—направляющий полиспаст 7—лыжа или исток стрелы

5—плита

Для трамбования откосов, стенок котловины и траншей применяют навесные кривошипно-шатунные трамбовки.

1—двигатель

2—кривошипно-шатунный механизм

3—уплотняющая плита

4—корпус трамбовки

5—рукоять экскаватора