Машины для разработки плотных и мерзлых грунтов. Их рабочие органы.

Тема № 35

Мерзлые грунты разрабатывают как специальными, так и обычными землеройными машинами, для чего грунт предварительно разрушают. Для разработки мерзлых грунтов можно использовать и землеройные машины, рабочие органы которых будут соответственно приспособлены. Однако производительность таких машин значительно ниже, чем при разработке талых грунтов.

Лучшие результаты по производительности труда, стоимости и металлоемкости дает рыхление мерзлых грунтов рыхлителями на тракторах мощностью 300—750 кВт, с отвозкой разрыхленного грунта самоходными скреперами емкостью 30 м⁸ и выше. Существуют различные механические способы разрушения мерзлых грунтов.

Разрушение грунта при помощи клиньев или шаров большого веса(500 кгс и более), которые подвешиваются на подъемных канатах экскаваторов или гусеничных кранов и сбрасываются с высоты 5-8 м. Шары рекомендуется применять при разработке песчаных и супесчаных грунтов, клинья - при разработке глинистых грунтов. Эти способы применяют только при отсутствии современного оборудования, так как они малопроизводительны.

В зависимости от веса сбрасываемого шара или клина производительность составляет 25-30 м³/смен. При этом способе разрушения увеличивается износ экскаваторов и особенно износ канатов лебедок из-за больших динамических нагрузок.

Откол крупных глыб с помощью рабочего оборудования, навешенного на трактор или экскаватор.Оборудование представляет собой клин, внедряемый в грунт под действием собственного веса. Одна из таких установок показана на рис., где клин поднимается на 4 м при помощи лебедки, приводимой в движение от коробки отбора мощности трактора. Вес груза составляет 1,5 т. Несмотря на малое количество ударов (8—10 ударов в минуту), производительность этой установки значительно выше, чем при сбрасывании клиньев или шаров без направляющих.

Резание грунта с помощью дисковых пил, цепных баров и приспособленных для разработки мерзлых грунтов роторных экскаваторов.

Навесное оборудование в виде дисковых пил применяют для нарезки щелей шириной 30-35 мм на всю глубину промерзания или на 0,7 этой глубины. Щели нарезаются так, чтобы расстояние между ними составляло 0,8-1,0 м. Это дает возможность разрабатывать грунт между щелями (отрывать глыбы) экскаватором. Расстояние между щелями выбирают в зависимости от типа, которым будет разрабатываться грунт и от ширины зева его ковша. Недостатком применения дисковых пил является то, что они могут углубляться в грунт не больше чем на 0,4 диаметра.

Навесное оборудование в виде режущих цепей (цепных баров) получило наиболее широкое распространение.

В качестве рабочего органа служит цепь, на которой закреплены резцы. Цепи приводятся в движение от вала отбора мощности при помощи редуктора, устанавливаемого на тракторе. Преимущество таких установок по сравнению с дисковыми пилами в том, что цепями можно нарезать щели большой глубины (до 2 м и более). Скорость резания равна 2-2,5 м/с. Рабочая скорость движения машины 30-70 м/ч. Чтобы трактор двигался с этой скоростью, устанавливают ходоуменьшитель.

Недостаток этих установок - значительные потери на трение в цепях, достигающие 60% общей потребляемой мощности, быстрый износ цепей и необходимость извлечения глыб другой машиной.

Для разработки мерзлых грунтов на глубину до 0,5-0,6 м применяют землеройно-фрезерные машины. Она состоит из тягача и навесного оборудования. Фреза приводится во вращение от коробки отбора мощности. Вращение передается через карданный вал и редуктор. Подъем и опускание фрезы, а также создание напорного усилия осуществляются гидроцилиндром.

Из обычных землеройных машин для разработки мерзлого грунта применяют:

1. Многоковшовый траншейный экскаватор продольного копания. Клыки ковшей экскаватора устанавливаются так, что часть грунта разрушается в условиях полублокированного резания; это снижает энергоемкость процесса. Значительно усилена конструкция приводных цепей и рамы, на которой установлены цепи.

2. Роторный траншейный экскаватор. Так как ротор имеет жесткую конструкцию, то роторные экскаваторы позволяют разрабатывать мерзлый грунт. Для эффективной работы мощность траншейного экскаватора должна быть не меньше 300 кВт и поэтому создаются роторные экскаваторы мощностью 500 кВт и более, которые более эффективны, чем цепные.

Производительность обычных экскаваторов при разработке мерзлых грунтов составляет 0,1-0,2 их нормальной производительности, и поэтому их рекомендуется применять только на небольших объектах.