Портал о строительстве и ремонтных работах

Архивы рубрики ‘ДОРОЖНОСТРОИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ’

Мельницы применяются для тонкого измельчения каменного мате­риала в порошок. Помол осуществляется раздавливанием этого матери­ала между частями мельниц. Часто раздавливание сопровождается уда­ром. Обычно степень измельчения не превышает 10. При необходимости повышения степени измельчения применяют двухступенчатый помол.

Обычно применяемые мельницы разделяют на следующие виды:

— шаровые (рис. 9.7), представляющие собой вращающийся бара­бан, в который наряду с каменным материалом загружаются стальные шары; здесь размол осуществляется истиранием материала между ша­рами и футеровкой барабана, а также ударом при падении шаров;

— стержневые, отличающиеся от шаровых тем, что здесь вместо ша­ров имеются стержни;

— вибрационные, где шаровым мельницам сообщают колебатель­ные движения;

— бегунковые, в которых материал измельчается перекатывающи­мися по кольцевой дорожке массивными бегунками.

Наибольшее распространение получили шаровые мельницы, ко­торые могут быть с диафрагмой и без нее (рис. 9.7). В первом случае при перекрытии решетки диафрагмы имеется возможность более дли­тельного пребывания материала в мельнице, а следовательно и более тонкого ее помола. Футеровкой обычно служат укрепленные на стер­жнях стальные плиты. Привод мельниц осуществляется через зубча­тую пару.

Рис. 9.7. Шаровые мельницы с разгрузкой через: а — цапфу; б — диафрагму.

Мельницы изготовляют однокамерными и двухкамерными. В пер­вой камере двухкамерной мельницы производится грубый помол мате­риала, а во второй — тонкий. Из первой во вторую камеру материал поступает через отверстия в перегородке.

Помол может быть сухим или мокрым. В последнем случае он производится в присутствии какой-либо “активной” жидкости, напри­мер воды, которая ввиду физико-химического “сродства” с разрушаемым материалом и наличия в последнем микротрещин ускоряет процесс размола, повышает его тонкость и снижает энергоемкость.

Длину барабана мельницы обычно выбирают в пределах (0,7-1,5) D, где D — ее диаметр. Диаметр шаров составляет 50-125 мм. Шары изготовляются из высокомарганцовистой или хромистой стали. В мель­ницы обычно загружают шары двух размеров. Общий объем шаровой загрузки составляет 40-50% от рабочего объема мельницы.

Чтобы процесс помола был эффективным, шары должны падать с максимальной высоты. Это условие соблюдается в случае, когда частота вращения мельницы выбирается равной (0,7—0,8)пк Здесь п. р — крити­ческая частота вращения, при которой вес шара уравновешивается цент­робежной силой, вследствие чего он не падает. Критическая частота вра­щения может быть найдена из уравнения:

2

mv

= mg (9.9)

R

где m — масса шара, кг; R — радиус мельницы, м; v — линейная скорость, м/с.

Учитывая, что

v = 2nRn, (9.10)

кр ‘

где п — критическая частота вращения, 1 / с, принимая во внимание,

л ~

можно наити

(9.11)

1

Ввиду того что производительность (м3/ч) мельницы теоретичес­ким путем определить невозможно, ее находят по производительности другой, уже известной мельницы:

где П, — производительность известной мельницы объемом V и диамет­ром D,, м3/ч; V2 — объем рассчитываемой мельницы, м3.

На основании опытных данных установлена следующая энергоем­кость процесса помола (в кВт. ч на 1 т получаемого продукта):

При грубом помоле 0,8-1,2

При тонком помоле 1,2-2,0

При весьма тонком помоле 2,0-6,0

Пользуясь этими данными, можно по производительности мельни­цы найти необходимую мощность двигателя. При этом нужно иметь в виду, что пусковая мощность примерно в 3,5 раза превышает ту, которая соответствует установившемуся режиму. Расход шаров за счет их изно­са на 1 т получаемого продукта составляет 0,9-1,6 кг.

При размоле некоторых материалов, особенно при мокром помоле, весьма эффективны вибрационные мельницы. Здесь корпус шаровой мельницы опирается на пружинную опору, и при помощи возбудителя эксцентрикового типа ему сообщаются колебательные движения.

Дробильные машины и грохоты, увязанные по эксплуатационной про­изводительности в единую схему, представляют собой дробильно-сортиро­вочную установку, которая может быть стационарной или передвижной. Стационарные дробильно-сортировочные установки (заводы) строятся на крупных месторождениях, обеспечивающих работу такого завода не менее чем на 25 лет. На месторождениях малой мощности выгоднее создавать временные предприятия. Это обычно передвижные дробильно-сортировоч­ные установки (ПДСУ). ПДСУ — комплект машин, смонтированных на од­ной или нескольких рамах, приспособленных для быстрой транспортировки с одного места эксплуатации на другое. Срок эксплуатации ПДСУ на одном месте зависит от ее типоразмера, конкретных требований строительных организаций и, как правило, составляет 1-3 года, а иногда и более.

По производительности ПДСУ разделяются на три основные груп­пы: малой (до 10 т/ч), средней (до 50 т/ч) и большой (свыше 50 т/ч).

Установка малой производительности (рис. 9.5) состоит из щеко — вой дробилки со сложным движением щеки /, в приемное отверстие
которой поступает материал, а также двухситного вибрационного грохо­та 2, где раздробленный материал, поступающий самотеком из дробилки, разделяется на две фракции и отсев. Дробилка и виброгрохот приводят­ся в движение клиновыми ремнями 8 от шкива дизеля 4 и смонтирова­ны на раме 5, установленной на две ходовые тележки 6. Задняя тележка соединена с рамой жестко, а передняя — шарнирно, что обеспечивает транспортировку установки тягачом. Максимальный размер товарных фракций зависит от разгрузочной щели дробилки и может составлять 25-70 мм. При ширине выходной щели 50 мм установка обеспечивает производительность 10т/ч.

Рис. 9.5. Передвижная дробильно-сортировочная установка малой производительности: 1 — щековая дробилка; 2 — вибрационный грохот; 3 — ремень; 4 ~ привод; 5 — рама; 6 — тележка.

Установка средней производительности состоит, как правило, из агрегата крупного дробления (рис. 9.6, а) и агрегата мелкого дробления (рис. 9.6, б). Они могут работать как раздельно, так и совместно (рис. 9.6, в). Устроена и работает установка следующим образом. Исходная гор­ная масса с кусками крупностью до 240 мм загружается экскаватором, погрузчиком или автотранспортом / в приемный бункер 2 агрегата круп­ного дробления и далее пластинчатым питателем 3 подается на наклон­ную колосниковую решетку 4. Материал, прошедший через решетку, попадает в лоток 5, а затем на конвейер 7.

Рис. 9.6. Передвижная дробильно-сортировочная установка сред­ней производительности: а — агрегат крупного дробления; 6 — агрегат мелкого дробления; в — схема работы установки; 1 — погрузчик; 2, 17 — бункеры; 3 — пластинчатый питатель; 4 — колосниковая решетка; 5 — лоток; 6 — щековая дробилка; 7, 14, 18 — конвейеры; 8 — прицепное устройство; 9 — передняя тележка; 10 — домкрат; II — задняя тележка; 12 ~ рама; 13 — приемная воронка; 15 — конусная дробилка; 16 — грохот.

Крупный материал поступает в дробилку 6, где он измельчается и под собственным весом попадает на тот же конвейер 7. При необходи­мости материал направляется для дальнейшей переработки на второй агрегат. Тогда с конвейера 7 материал через воронку 18 конвейером 14 перемещается на виброгрохот 16. Сошедший с верхнего сита грохота
материал направляется на доизмельчение в конусную дробилку 15, дро­бится там и конвейером 18 доставляется в приемную воронку 13, а далее снова на конвейер 14 и на виброгрохот 16. Таков замкнутый цикл дробления. Материал, прошедший через верхнее и нижнее сита виброг­рохота и рассортированный на фракции, поступает в соответствующие бункеры 17, а затем на склад готовой продукции или для загрузки.

Оборудование агрегатов смонтировано на рамах 12, установленных на переднюю одноосную 9 и заднюю 11 двухосную тележки с пневмати­ческими колесами. Передняя тележка имеет поворотную опору с при­цепным устройством 8 для присоединения к тягачу. При эксплуатации установки агрегаты опираются на винтовые домкраты 10.

Установка может комплектоваться дизель-генераторной станцией, позволяющей эксплуатировать ПДСУ в районах, удаленных от линий электропередач.

Исходное сырье производства строительных материалов представляет собой неоднородную по крупности смесь, содержащую различные примеси и включения. В процессе переработки сырье необходимо разделить на сорта по крупности, удалить из материала примеси и включения. Наиболее распрост­раненный способ сортировки сыпучих материалов — механический.

Сортировка — это процесс разделения измельченного материала на частицы определенной крупности (на фракции). Сортируются материалы на машинах, называемых грохотами. Рабочими органами грохотов явля­ются просеивающие поверхности — сита, решета или колосники.

Сита различают по способу плетения, форме ячеек (квадратная и прямоугольная), сечению проволоки (круглая и специального профиля), форме проволоки (предварительно изогнутая и прямая). СварнОе сито изготавливают на месте эксплуатации из стальных прутков диаметром 7-8 мм, размер ячеек — 40-70 мм. Долговечность сита зависит от мате­риала, из которого оно изготовлено, и в значительной степени от того, как оно закреплено в грохоте.

Грохочение осуществляется при движении материала по просеи­вающей поверхности. При этом материал, проходящий через сито, назы­вается подрешетным (нижним) классом, а материал, не прошедший через сито, — надрешетным (верхним) классом.

Процесс грохочения оценивают эффективностью г/. Если принять, что А — количество подрешетного продукта в общем исходном матери­але, то эффективность грохочения

А — а

Г) =——— L -100%, (9.2)

А

где А — количество подрешетного продукта, уносимое с верхним клас­сом. В реальных машинах г = 90-95%.

В строительной промышленности в основном применяются плос­кие вибрационные грохоты с гирационным (эксцентриковым) и инерци­онным приводами.

Гирационный грохот (рис. 9.3, а) состоит из основания 1 (обычно сварной рамы), на которое через пружины 2 опирается короб 3 с ситами 10. В центральной части короба имеются отверстия, через которые на шатунных опорах 9 установлен эксцентриковый вал 8. Выходные концы вала опираются на неподвижную раму посредством опор 6. Привод экс­центрикового вала от электродвигателя 5 осуществляется клиноремен­ной передачей 4. При вращении вала за счет эксцентриситета каждая точка подвижного короба описывает траекторию в виде окружности. Находящийся на ситах материал подбрасывается и, перемещаясь по ситу, просеивается. Маховики с противовесами 7 уравновешивают инерцион­ные силы колеблющегося короба, тем самым снижая нагрузки на корен­ные подшипники.

Рис.9.3. Общий вид и принципиальные схемы грохотов: а — гирационного (эксцентрикового); б — инерционного; 1 ~ рама; 2 — пружины; 4 — ремень; 5 — электродвигатель; 6 — коренные опоры; 7 — противовесы; 8 ~ эксцентриковый вал; 9 — шатунные опоры; 10 — сито; 11 — вибровозбудитель.

Инерционный грохот (рис. 9.3, б) отличается от гирационного уст­ройством механизма, обеспечивающего колебания рабочего органа (сита). Этим механизмом в инерционных грохотах служит вибровозбудитель 11. Вибровозбудители бывают центробежные, пневматические, электромагнит­ные. Наиболее широко распространены в грохотах центробежные вибро­возбудители дебалансного типа. Дебалансный вибровозбудитель представ­ляет собой вал, на котором укреплен неуравновешенный груз, называемый дебалансом. Вибровозбудитель устанавливается в корпусах подшипников подвижной части грохота. При вращении вала с угловой частотой со из-за неуравновешенности дебаланса массой то возникает центробежная сила, равная произведению этой массы на угловое ускорение ref:

где гд — эксцентриситет дебаланса — расстояние от центра вращения вала до центра тяжести дебаланса.

Центробежная сила F, называемая вынуждающей силой, обеспечивает смещение центра тяжести грохота в точку О на амплитуду Хо (рис. 9.4).

2 Г, чп, г,ы1

t

Рис. 9.4. Устройство и принцип действия центробежного дебалан- сного вибровозбудителя: а — схема работы; б — схема взаимодей­ствия сил; в — развертка колебаний; 1 — вал; 2 — дебаланс;

3 — подшипники; 4 — короб.

Под амплитудой колебаний принимается (рис. 9.4, в) наибольшее удаление колеблющейся массы от положения ее равновесия. Колебания характеризуются также периодом Т, связанным с частотой а>.

(9.4)

Т = 2n/w,

где 2п характеризует цикличность процесса.

m

о

Поскольку вынуждающая сила за один оборот меняет свое направ­ление на 360° (2л), корпус качается с той же частотой вынуждающей силы по окружности с радиусом, равным амплитуде колебания. Тогда в машине возникает реакция, которая без учета сил упругости пружин и рассеяния энергии в системе,

Из условия равновесия сил в динамической системе Fo и Rm получим

т г w2 = тх w2, (9.6)

ООО } ‘ ‘

откуда амплитуда колебаний,

т г

х0=-^-, (9.7)

т

где тго — статический момент дебаланса.

Из вышесказанного следует, что амплитуда колебаний инерционно­го грохота определяется в зависимости от колеблющейся массы т с учетом массы материала, в то время как в гирационном грохоте ампли­туда колебаний равна эксцентриситету вала и от нагрузки не зависит.

Производительность грохота, м3/ч, зависит от площади сита 5, м2, и его удельной производительности q, м/ч:

I7 = q-S-krk2-k3, (9.8)

где kt — коэффициент, характеризующий содержание зерен в исход­ном продукте; k2 — коэффициент, учитывающий форму зерен (щебень, гравий); k3 — коэффициент, учитывающий тип грохота (горизонтальный, наклонный).

В строительстве для приготовления бетонных смесей и растворов используется большое количество каменных (нерудных) материалов — щебня, гравия и песка. Гравий и песок — это естественный сыпучий материал. Гравий состоит из зерен окатанной формы крупностью 3-70 мм, а песок — из зерен, крупность которых 0,1-5мм. Щебень получа­ют из естественного камня дроблением взорванных скальных пород.

Дроблением называют процесс разрушения твердого тела путем воз­действия на него внешних механических сил с целью уменьшения кусков до заданной крупности. В зависимости от крупности зерен щебень разделяют на следующие основные фракции: 5-10, 10-20,20-40 и 40-70 мм. Необходи­мую фракцию можно получить в одну или несколько стадий дробления, поэто­му различают одностадийное и многостадийное дробление.

9.1. Общие сведения о процессах измельчения.

Классификация машин для измельчения

Материал измельчается в машине, называемой дробилкой. Комп­лект машин, объединенных в единую схему, называют дробильной уста­новкой. Эффективность работы машин и установок оценивается их производительностью, энергоемкостью процесса и качеством получае­мого продукта, определяемым размером частиц и их формой. Одним из основных показателей является степень измельчения. Она представля­ет собой отношение первоначального размера кусков горной породы к размеру его кусков после выхода из дробилки:

где Dcp — средневзвешенный размер загруженных в дробилку кусков; dcp — средневзвешенный размер кусков после дробления. Таким обра­зом, степень измельчения і показывает, во сколько раз первоначальный размер куска породы уменьшился в результате дробления. В зависимо­сти от крупности дробимого материала и дробленного продукта стадии дробления имеют особые названия: первая стадия — крупное дробление, Dcp = 300-1500 до dcp = 100-350 мм; вторая стадия — среднее дробле­ние, D — 100-350 до dcp = 40-109 мм; третья стадия — мелкое дробле­ние, Dcp = 40-100 до dcp = 5-Ю мм. Следовательно, степень измельче­ния в дробильных машинах і = 3-30.

Известны следующие основные способы дробления: раздавливание (рис. 9.1, а), раскалывание (рис. 9.1, б), излом (рис. 9.1, в), удар (рис. 9.1, г) и истирание (рис. 9.1, д). Обычно различные способы действуют одновременно, например раздавливание и истирание, удар и истирание и т. д.

Рис.9.1. Способы разрушения материала и их применение в различ­ных дробильных машинах:а — раздавливание; б — раскалывание; в — излом; г — удар; д — стирание; е — в щековых дробилках; ж — в конусных; з — в валковых; и — в молотковых; к — в ротор­ных; 1 — щеки; 2 — измельчаемый материал; 3 — неподвижный конус; 4 — подвижный конус; 5 — валки; 6 — молотки; 7 — била

В зависимости от способа дробления конструкции дробилки под­разделяют на следующие основные группы:

— щековые (рис. 9.1, е); в них материал 2 измельчается под дей­ствием раздавливания, раскалывания, частичного излома и истирания в пространстве между двумя щеками 1 при их периодическом сближении;

— конусные (рис. 9.1, ж); в них материал 2 дробится раздавливани­ем, изломом, частично истиранием между двумя конусами, один из которых 4 движется эксцентрично по отношению к неподвижному конусу 3;

— валковые (рис. 9.1, з); в них материал 2 дробится раздавливани­ем между двумя валками 5, вращающимися навстречу друг другу;

— ударного действия: молотковые (рис. 9.1, и) и роторные (рис.

9.1, к); в молотковых дробилках материал 2 в основном измельчается за счет ударов по нему шарнирно-подвешенных молотков, а в роторах — за счет ударов по материалу жестко закрепленных к ротору бил 7.

Рассмотрим конструкции основных типов дробилок и область их применения.

9.2. Констпи, ^ „

vУКции дробилок и область их применения

Щековые Др0гг

него дробления По используются в основном для крупного и сред-

новными рабочим?^ С пРедеЛ0М прочности на сжатие до 300 МПа. Ос — тлт-iv мы Лементами дробилки являются две щеки, одна из ко-

iUpblA, KdK ІфсІВИЛо

размерами’ В — щ ‘ Неп°Движна — Дробилка характеризуется следующими дробления (под ка^ИН0Й пРиемного отверстия (зева); L — длиной камеры щеками)- Н — вы дробления подразумевается пространство между

мером выходной 1°Т°Й Рабочей камеРы Дробилки; I — минимальным раз-

Типоразмер д!^1’ S ~ ходом качения щеки’ чин BxL Наприм ЛКИ опРеделяется обычно как произведение вели­ко™ гтттЛ ^ тип дробилки ЩКД 900×1200 означает, что это ще-

КОВЗЯ /тт л

отверстия 900 (В) дР°бления w дробилка с размерами приемного

мм. Максимально возможная крупность кусков, загружаем, ^

ется что наиболь В дРобилкУ’ определяется по щирине В. Принима — ‘ Щековые др диаметр загружаемого материала D = 0,85 В.

ном применяются HflKH бьшают разнообразных конструкций, однако в основ — Щековая ®илки с простым и сложным движением подвижной щеки, (рис 9 2 а) имее?°билка с пРостым движением подвижной щеки подвижная щека 3.СтанинУ 5> в верхней части которой на оси 4 закреплена пой кпрпитгя пп г’ Средняя внутренняя торцевая стенка станины, к кото-

ДкиПл _ _

боковых стенок с плита 1, образуют неподвжную щеку 2. В выемках

ковой части кот Э11Ины на подшипниках 6 установлен вал 7, на эксцентри — подвижной щеки 0 подвешен литой шатун 8. В нижней части шатуна и входят торцы пе И#Леются пазы для установки сухарей, в гнезда которых ной щели подвиж^НеЙ И задней РаспоРных плит }5- Для изменения выход- ство 14 Постоя щеки установлено клиновое регулировочное устрой-

шатуном и клино^ связь межДУ подвижной щекой, распорными плитами, ми 12 На концах 8Ь’М УстР0йСТВ0М осуществляется тягами 13 и пружина — которых являете Э^с4ентРикового вала закреплены два маховика 9, один из При вращен ^Кивом клиноременной передачи 10 привода 11. ступательное дв ^ эксцентРикового вала шатун, совершая возвратно-по — и опускает прим В веРтикально^ плоскости, попеременно поднимает

вижная щека прирНающие к нему торцы РаспоРных плит — ПРИ этом под’ ния (пабочий хо к неподвижной, обеспечивая процесс измельче-

ющихся махови ’ ^ЛИ Удаляется (холостой ход). Инерционная масса враща — собствует накоп ^ Снижает неравномерность хода неподвижной щеки, спо — ходе что ведет Є}|ию энергии при холостом ходе, отдавая ее при рабочем Уменьшению энергоемкости процесса дробления.

Траектория движения точек подвижной щеки представляет собой дугу. Если принять, что ход щеки в нижней точке равен 5, то горизонтальная составляющая хода в верхней точке будет значительно меньше — 0,55. При этом вертикальные составляющие хода в нижней и верхней точках соот­ветственно равны 0,35 и 0,155. Небольшой ход в верхней зоне является одним из недостатков дробилок с простым движением щеки. Этот недо­статок не характерен для дробилок со сложным движением щеки. Отличи­тельная особенность такой дробилки — отсутствие шатуна. Его заменяет подвижная щека, подвешенная непосредственно на эксцентриковой части приводного вала. В этом случае траектории движения точек подвижной щеки представляют собой замкнутые кривые, чаще всего эллипсы.

Дробилки со сложным движением щеки проще по конструкции, компактнее и менее металлоемки, чем дробилки других типов. Поэтому они часто применяются в передвижных установках.

Конусные дробилки (рис. 9.2, б) применяются для крупного (ККД), среднего (КСД) и мелкого (КМД) дробления горных пород средней и большой твердости. Дробилки ККД характеризуются шириной приемно­го отверстия, а дробилки КСД и КМД — диаметром основания подвижно­го конуса. В зависимости от их назначения и конструктивных особенно­стей различают два типа конусных дробилок: с крутым дробящим кону­сом (для крупного дробления) и с пологим (грибовидным) дробящим конусом (для среднего и мелкого дробления).

Основными элементами дробилки являются неподвижный 16 и под­вижный 18 усеченные конусы. Неподвижный конус представляет собой сборный корпус, укрепленный на массивной станине. Внутренняя часть корпуса футерована сменными плитами 17, образующими дробящую поверхность неподвижного конуса. Подвижный конус закреплен на валу /9,верхний конец которого шарнирно крепится в узле подвески 20, а нижний — в эксцентриковой втулке 21. При вращении эксцент­риковой втулки, обеспечиваемом конической парой 22 от приводного вала 23 и шкива 24, ось вала подвижного конуса описывает коничес­кую поверхность с вершиной в точке подвеса. Таким образом, обес­печивается сближение поверхностей подвижного и неподвижного конусов. На участке сближения происходит процесс дробления, а на стороне, противоположной дроблению, поверхности расходятся и ка­мень под собственным весом опускается вниз через разгрузочную щель дробилки. Ширина этой щели меняется: от наименьшей 1 до наибольшей 1+2г, где г — эксцентриситет внутреннего отверстия экс­центриковой втулки.

228

В отличие от щековых дробилок процесс измельчения в конусных происходит не периодически, а непрерывно. В этом их преимущество.

Валковые дробилки (рис. 9.2, в) используются для среднего и мел­кого дробления пород средней (а = 150 МПа) и малой (<зсж= 80 МПа) прочности. Такая дробилка состоит из рамы 25, на которой смонтирова­ны два валка 26. Валок закреплен на валу, установленном в корпусах на подшипниках скольжения и имеет свой привод, состоящий из шкивов 24, клиноременной передачи 10 и двигателя //. Необходимый для измельче­ния материал поступает в приемную воронку 27. При вращении валков материал затягивается в пространство между валками и дробится. Для предотвращения поломки валков при попадании недробимого материала один валок может отойти от другого. С этой целью опоры валков опи­раются на пружины 28 и могут перемещаться.

Дробилки ударного действия (роторные и молотковые) приме­няются для крупного и мелкого дробления пород малой абразивности, прочностью до 200 МПа.

В коробчатом корпусе 29 роторной дробилки (рис. 9.2, г) на вал 30 насажен массивный ротор 31. В корпусе ротора имеются симметрично расположенные пазы, в которых вмонтированы с помощью специальных клиньев <32 била 33. Била вращающегося от привода 11 ротора наносят поступающим в дробилку кускам породы удары, под действием кото­рых куски разбиваются и отбрасываются на отражательные плиты 34. Ударяясь о плиты, они дополнительно измельчаются и проходят через колосниковую решетку. С помощью буферов и тяг 35 регулируются

Рис. 9.2. Конструкции и принципиальные схемы дробилок: а — щековая дробилка с простым движением щеки; б — конусная дробилка; в — валковая дробилка; г — роторная дробилка;

1 — дробящая плита; 2 — неподвижная щека; 3 — подвижная щека; 4 — ось; 5 — станина; 6 — подшипники; 7 — эксцентриковый вал; 8 — шатун; 9 — маховик; 10 — ремень; 11 — электродвига­тель; 12 — пружина; 13 — тяга; 14 — регулировочное устройство; 15 — распорные плиты; 16 — неподвижный корпус; 17 — сменные плиты; 18 — подвижный корпус; 19 — вал подвижного корпуса; 20 — узел подвески; 21 — эксцентриковая втулка; 22 — коническая пара; 23 — приводной вал; 24 — шкив; 25 — рама; 26 — валок;

27 — приемная воронка; 28 — пружины; 29 — корпус; 30 — вал;

31 — ротор; 32 — клинья.

зазоры между рабочей кромкой бил и плитами в зависимости от требу­емой крупности дробленного материала.

Дробилки ударного действия широко распространены благодаря их высокой производительности, большой степени измельчения {і = 30), малой металлоемкости и небольшим габаритным размерам.

Для забивки свай и шпунтов применяются молоты (механические, паровоздушные, дизельные), машины вибрационного действия (вибропо­гружатели и вибромолоты), копровое оборудование.

Основным элементом простейшего молота является рабочий орган, падающий с определенной высоты и наносящий удары по наголовнику, закрепленному на головке сваи.

Так устроен механический молот массой 1000-5000 кг с высотой падения рабочего органа 1,5-3 м и частотой ударов 4-12 в минуту. Из — за малой производительности такие молоты имеют ограниченное приме­
нение и используются для погружения свай небольшой длины (3-5 м) при незначительном объеме свайных работ.

Паровоздушные молоты бывают простого и двойного действия. В молотах простого действия энергию привода (пар или сжатый воздух) используют только для подъема ударной части (холостой ход), а падение ударной части (рабочий ход) происходит под действием собственного веса.

В молотах двойного действия энергию привода используют как для подъема ударной части, так и при движении ее вниз для увеличения скорости падения и соответственно силы удара.

Потребность в специальных установках для подачи пара или возду­ха является недостатком паровоздушных молотов и значительно сни­жает возможность применения этих погружателей.

Дизельные молоты (штанговые, трубчатые) — это свайные погру — жатели, использующие в процессе работы энергию сгорающих газов. Они работают по принципу двухтактных двигателей внутреннего сгора­ния, у которых давление газов, образующееся при сгорании жидкого топ­лива, передается непосредственно рабочему органу — ударной части.

В штанговом дизель-молоте (рис. 8.3, а) ударной частью являет­ся массивный цилиндр 2, который, двигаясь по направляющим штангам 3, падает на поршень 1. Усилие от поршня к наголовнику сваи // передает­ся через сферическую плиту 12, соединенную с поршнем и наголовни­ком серьгой 10. Образованная шарнирная опора обеспечивает централь­ный удар по свае при некотором смещении осей молота и сваи.

Для пуска дизель-молота цилиндр крюком 4 кошки 5 поднимает­ся в верхнее положение (на рисунке показано штрихпунктирной ли­нией). При повороте крюка цилиндр под действием собственного веса падает вниз. Воздух, заполнивший полость цилиндра, сжимается, на­греваясь до температуры воспламенения топлива. Падающий цилиндр наносит удары по свае и одновременно приливом нажимает на толка­тель 7 топливного насоса 8, установленного на основании поршня. Горючее, поступая по трубопроводу 9, впрыскивается форсункой 6 в цилиндр. Нагретый воздух воспламеняется, и силой взрыва цилиндр отбрасывается вверх. При этом отработанные газы свободно выходят в атмосферу. Достигнув крайнего верхнего положения, цилиндр те­ряет скорость и начинает двигаться вниз, вновь сжимая свежий воз­дух. Цикл работы повторяется, и молот работает автоматически до тех пор, пока насос не выключится. Число ударов молота 50-110 в минуту, применяется он при относительно небольших массах погру­жаемых свай (350-2000 кг).

В трубчатом дизель-молоте (рис. 8.3, б) ударной частью являет­ся подвижный поршень с шаровой головкой 20. Цилиндр молота 17 не­подвижен и представляет собой длинную трубу, открытую сверху. В нижней части отверстие трубы закрыто пятой 13, имеющей сферическое углубление 14, соответствующее шаровой головке поршня. На нижней поверхности пяты установлен штырь 21, входящий в наголовник сваи.

Рис. 8.3. Дизельные молоты: а — штанговый; 6 — трубчатый; 1 — поршень; 2 — цилиндр; 3 — штанга; 4 — крюк; 5 — кошка; 6 — форсунка; 7 — толкатель; 8, 15 — топливные насосы; 9 — трубопро­вод; 10 — серьга; 11 — наголовник; 12 — сферическая плита; 13 — пята; 14 — углубление; 16 — рычажок; 17 — цилиндр; 18 — поршень; 19 — выхлопные окна; 20 — шаровая головка; 21 — штырь.

Дизель-молот подвешивают к стреле копра, устанавливают на го­ловку сваи и закрепляют в стреле. Затем поршень лебедкой копра с помощью захвата кошки поднимают в верхнее положение.

После раскрытия кошки поршень под действием собственного веса начинает двигаться вниз. При падении он отжимает рычажок 16 топлив­ного насоса 15, приводит его в действие, тем самым обеспечивая подачу топлива в сферическое углубление. Опускаясь вниз, поршень перекрыва­
ет выхлопные окна 19, сжимая воздух до объема кольцевой камеры сгора­ния, образованной поверхностями рабочего цилиндра, поршня и углубле­нием пяты. В момент удара поршня о пяту энергия затрачивается на по­гружение сваи и на сжатие смеси. Топливо воспламеняется, силой давле­ния расширяющихся газов поршень подбрасывается вверх, и цикл работы молота повторяется. Число ударов молота 50-60 в минуту.

Основные преимущества дизель-молотов — независимость от по­сторонних источников энергии, простота устройства и эксплуатации, высокая производительность. Эти преимущества обеспечили дизель-мо­лотам широкое распространение.

Для значительной группы свайных погружателей используется эффект вибрации. Сущность этого способа состоит в сообщении свае вертикальных колебаний. В результате этого в зоне контакта сваи с грунтом уменьшаются силы сцепления, и свая начинает проскальзывать относительно грунта, то есть погружается. Колебания свае сообщаются рабочим органом свайного погружателя — вибровозбудителем.

К машинам для забивки свай, использующим эффект вибрации, от­носятся вибропогружатели и вибромолоты.

Вибропогружатель (рис. 8.4, а) состоит из вибровозбудителя направ­ленного действия 2 с дебалансами 3, электродвигателя 4, служащего приво­дом, и наголовника /, крепящегося к свае своими щеками. Вращение от электродвигателя валов дебалансов передается клиноременной переда­чей. При вращении валов возникает центробежная (вынуждающая) сила Р, приводящая в колебание погружатель и сваю. Необходимая для успеш­ного погружения сваи сила подбирается в зависимости от водонасыщен — ности грунта, вида, размеров и веса сваи. Рассмотренный вибропогружа­тель применяется в основном для погружения свай в водонасыщенные несвязные грунты. Недостатком таких погружателей является быстрый износ электродвигателя, так как он подвергается вибрации.

Вибромолот (рис. 8.4, б) представляет собой более совершенную конструкцию, поскольку значительно снижается передача вибрации на электродвигатель. Это достигается установкой между вибровозбудите­лем и электродвигателем пружин 6, служащих виброизоляторами. Элек­тродвигатель крепится на плите 5, создающей дополнительное давление на погружаемую сваю.

Вибромолот (рис. 8.4, в) отличается от вибропогружателей введени­ем в конструкцию ударника 7 и наковальни 8, служащих ограничителя­ми колебаний. Зазор между ними меньше амплитуды колебаний. Поэто­му наряду с вибрацией возникает удар ударника по наковальне. Таким

образом, вибромолоты сочетают преимущества вибропогружателей и свайных молотов ударного действия. Вибромолотами сваи погружаются в 3…4 раза быстрее, чем погружателями той же мощности, и область их применения в связи с этим значительно шире. Они используются для погружения (или извлечения) металлических и железобетонных свай в грунты различной плотности и состава породы.

Рис. 8.4. Схемы вибрационных погружателей свай: а, б — вибропо­гружатели; в — вибромолот; 1 — наголовник; 2 — вибровозбуди­тель; 3 — дебаланс; 4 — электродвигатель; 5 — плита; 6 — пружина; 7 ~ ударник; 8 — наковальня

Наряду с основным оборудованием при погружении свай исполь­зуется и вспомогательное. К нему относятся машины и оборудование для срезки голов свай, монтажная оснастка, средства подмащивания, транс­портное оборудование.

Технологический процесс и операции свайных работ — перемеще­ние, установка на место погружения, наведение и погружение свай вы­полняются специальными машинами — копрами и копровым обору­дованием, оснащенным молотами и другими погружателями свай. При этом копры и копровое оборудование участвуют в работе при выполне­нии всех технологических процессов и операций, а молоты или погру — жатели заняты только в процессе непосредственного погружения свай.

Схемы основных типов копров и копрового оборудования приве­дены на рис. 8.5.

Для малых рассредоточенных объемов свайных работ, а также для погружения свай и свай-колонн при строительстве производственных

сельскохозяйственных зданий и сооружений наиболее рациональны коп­ры, навешиваемые на стандартные транспортные машины на пневмоходу. Обладая хорошей мобильностью, такой копер может быстро перемещаться на значительные расстояния. При переездах с объекта на объект копровое оборудование укладывают в транспортное положение без разборки, сня­тия молота и применения дополнительных грузоподъемных механизмов.

Рис. 8.5. Схемы основных типов копров: а — с навесным оборудо­ванием без механизма наведения свай; б — то же, с механизмом наведения; в — мостовой.

Для погружения тяжелых свай длиной более 12 м используются рельсовые копры, перемещающиеся по специально устроенному рельсо­вому пути. Как и другие типы копров, рельсовые копры могут быть уни­версальными, то есть оснащенными механизмами, обеспечивающими по­ворот копра на 360° с возможностью погружения как вертикальных, так и „ наклонных свай.

иО

я Сменная техническая производительность копров и оборудования

g ориентировочно определяется по формуле:

w П = Т /Т, (8.1)

3 С с ‘ рц’ ‘ ‘

“§ где Тс — общая продолжительность смены, ч; Трч — продолжительность 5 рабочего цикла (ч) копра при погружении одной сваи, определяемая по я формуле:

(8.2)

о

Ц где Тп — время чистого погружения сваи, ч; Тв — время, необходимое на g проведение вспомогательных операций (переезд машины на новую по — § зицию, подтаскивание, подъем, ориентирование сваи в процессе ее уста-

новки и погружения), ч; Т — удельное время, учитывающее продолжи­тельность технологических и организационных перерывов в работе, время сменного технического обслуживания машины и прочие расходы време­ни, приходящиеся на рабочий цикл.

Выбор машин и оборудования для буровых работ определяется размерами и объемом необходимых шпуров и скважин, твердостью по­роды. При бурении шпуров и небольших скважин (глубиной до 10 м) применяются пневматические бурильные молотки. Бурение скважин раз­личного диаметра и глубины выполняется бурильными машинами и стан­ками. При работе с пневматическими бурильными молотками необходи­мо тщательно следить за состоянием всех частей молотка и своевремен­ной их смазкой. Оси бурильного молотка и шпура в процессе сверления должны совпадать, так как даже при незначительном отклонении бур быстро изнашивается и может поломаться. Основные параметры бу­рильных машин и станков — осевое давление, частота вращения, мощ­ность — определяются в зависимости от диаметра скважины и крепости пород. Значения необходимых параметров указываются в инструкции по эксплуатации. Средняя скорость бурения машин 7-10 м/ч.

Необходимая глубина погружения сваи определяется ее несущей способностью. Несущей способностью сваи называется наибольшая расчетная нагрузка на сваю (в кН). Она позволяет нормально эксплуа­тировать здание или сооружение.

При забивке свай необходимо соблюдать режим работы молота. Продолжительность непрерывной работы его не должна превышать 15­25 мин, после чего необходимо делать перерыв на 5-8 мин. После погру­жения сваи в грунт следует остановить молот, так как дальнейшая рабо­та в таком режиме может вызвать поломку его деталей.

При эксплуатации вибропогружателей и вибромолотов частота тока должна составлять 50 Гц, напряжение не должно превышать 5-10% нормального значения. Поскольку эти машины испытывают значитель­ные циклические нагрузки, необходимо не менее двух раз в смену тща­тельно осматривать болтовые соединения электродвигателя, привода, шарниров, наголовников, концевых гаек валов, соединения электрическо­го кабеля, сварные швы наголовников, корпуса вибровозбудителей.

При возведении различных зданий и сооружений на грунтах, не обладающих необходимой несущей способностью, нагрузка воспринима­ется сваями, погруженными в грунт. Применяются деревянные, металли­ческие, бетонные, железобетонные и комбинированные сваи, имеющие различную длину и форму поперечного сечения.

Деревянные сваи изготовляют из древесины сосны, дуба, кедра длиной 4-12 м и диаметром от 18 до 34 см. Деревянные сваи обладают небольшой массой, удобны в обслуживании и дают возможность приме­нять простое оборудование при производстве работ. Недостатками таких свай являются их малая несущая способность, ограниченный срок службы из-за загнивания дерева в условиях переменной влажности грунта.

Металлические сваи представляют собой цельнотянутые сталь­ные трубы диаметром от 25 до 100 см, рельсы, двутавровые балки, кото­
рые применяются в основном при строительстве крупных сооружений (мостов, телебашен и т. п.).

Железобетонные сваи получили наибольшее применение в раз­личных областях строительства. Они могут иметь сплошное квадратное сечение от 200×200 до 400×400 мм и длину от 3 до 16 м при ненапря­женной арматуре. Большую нагрузку несут сваи с предварительно на­пряженной арматурой, имеющие то же сечение и длину 3-20 м. Приме­нение свай с предварительно напряженной арматурой позволяет сокра­тить расход бетона до 20% и металла до 60% по сравнению со сваями с ненапряженной арматурой. В малоэтажном жилищно-хозяйственном и сельскохозяйственном строительстве применяются полые железобе­тонные сваи квадратного сечения 200×200 и 300×300 мм. При этом мас­са сваи и расход бетона снижаются до 40%. Бетонные и железобетон­ные сваи изготовляют не только в условиях завода, но и непосредствен­но на строительной площадке. Такие сваи называются буронабивными. Технологический процесс их изготовления состоит из бурения скважин необходимой глубины и диаметра, опускания обсадных труб, установки арматурных каркасов, бетонирования свай и извлечения обсадных труб.

В грунт сваи погружаются забивкой, вибрацией и ввинчиванием. Выбор способа погружения свай зависит от грунтовых условий, разме­ров и материалов свай, глубины их погружения в грунт и объема свай­ных работ.

Сваи погружаются в результате преодоления сил трения о грунт. Чем больше сила давления на сваю, тем быстрее преодолеваются силы трения сваи о грунт и тем интенсивнее процесс погружения. При этом в начале силы трения больше, чем в процессе движения. Поэтому при выборе свайных погружателей предпочтение следует отдавать молотам с большим числом ударов в единицу времени.

Основными рабочими органами бурового оборудования являются винтовой бур, ударно-поворотное и шарошечное долото. Винтовой бур (рис. 8.1, а) представляет собой штангу 1 с наваренной на ней винтовой спиралью 2, нижняя кромка которой оснащена резцами 3 из твердых сплавов. Ударно-поворотное долото (рис. 8.1, б) — это массивный цилин­дрический стержень 4, на торце которого имеется заостренная рабочая часть 5. Внутри долота просверлен канал 6 для прохождения воздуха или воды. При подаче воды через этот канал происходит ее смешивание с разработанной породой (образуется шлам), чем облегчается удаление породы из скважины.

Рис. 8.1. Основные виды бурового инструмента: а — винтовой бур; б — ударно-поворотное долото; в — шарошечное долото: / — штанга; 2 — винтовая спираль; 3 — резец; 4 — стержень; 5 — режущая кромка; 6 — канал; 7 ~ корпус; 8 — лапа; 9 — шарошка.

Шарошечное долото (рис. 8.1, в) состоит из корпуса 7 с тремя лапа­ми 8. Конические шарошки 9 насажены на цапфах и удерживаются про­тив смещения штифтами. Внутри корпуса имеется центральный канал для продувки шарошек сжатым воздухом.

Рабочие органы бурового оборудования приводятся в движение специальными механизмами, монтируемыми на базе колесных и гусенич­ных тракторов, на шасси автомобиля либо являются сменным навесным оборудованием экскаватора или крана. Буровое оборудование в комп­лексе с базовым агрегатом (трактором, автомобилем, экскаватором или краном) образует буровую машину или буровую установку. Примене­ние той или иной буровой машины определяется физическими свой­ствами грунта, в котором производится бурение, диаметром и глубиной требуемых скважин и шпуров. На рис. 8.2 приведена схема наиболее мобильной буровой машины, смонтированной на шасси автомобиля.

Бурильная штанга 4 крепится к раме автомобиля / кронштейном 5 и в транспортном положении (на рисунке она показано пунктирной линией) опирается на упор 2. Для перевода штанги в рабочее положе­ние, показанное на рисунке, служит гидроцилиндр 3. Устойчивое положе­ние бурильной штанги фиксируется домкратом 6. В движение бур при­
водится от двигателя автомобиля, а опускается и поднимается с помощью канатного полиспаста с приводом от двух цилиндров.

Рис. 8.2. Буровая машина: I — автомобиль; 2 — упор; 3 — гидроци­линдр; 4 — бурильная штанга; 5 — кронштейн; 6 — домкрат; 7 — пульт управления.

Процесс бурения в строительстве применяется при выполнении различных работ: для закладки взрывчатых веществ при разрушении старых фундаментов, при инженерных изысканиях, при водоснабжении, устройстве свайных фундаментов. Бурение — это процесс образования цилиндрических полостей в грунте, бетоне, кирпиче вследствие разру­шения породы и извлечения ее из полости. Образованные бурением цилиндрические полости в зависимости от их диаметра подразделяют на шпуры и скважины. Шпур — полость диаметром до 75 мм, а скважина — полость диаметром более 75 мм.

8.1. Способы бурения и область их применения

Породы разрушаются рабочим органом (инструментом), приводи­мым в движение приводами буровых или ручных машин. Разрушенная порода (шлам) из нижней части полости (забоя) удаляется непосред­ственно рабочим органом, продувкой полости сжатым воздухом с про­мывкой водой и отсосом пыли.

Как конструкция рабочего органа, так и метод удаления шлама в значительной мере определяется способом бурения. Различают механи­ческий и физический способы бурения. К механическому относят вра­щательное, ударное и виброударное бурение, а к физическому — терми­ческое и гидравлическое.

Вращательное бурение основано на разрушении породы путем ее резания и истирания резцом рабочего органа (бура), имеющего одно­временно вращательное и поступательное движение вдоль оси скважи­ны. Скважины можно бурить в разных направлениях — вертикальном, горизонтальном и наклонном, что является достоинством способа. Этот способ характеризуется и высокой производительностью, так как про­цесс бурения происходит непрерывно.

Наиболее эффективен вращательный способ при бурении пород ниже средней прочности (<т < 150 МПа), поскольку при бурении более проч­ных пород кромка резца не в состоянии скалывать стружку значитель­ной толщины и разрушает породу истиранием. Резец быстро изнашива­ется, скорость бурения падает, а следовательно, уменьшается и производи­тельность.

Ударное бурение осуществляется подъемом и опусканием тяже­лого инструмента — бурового долота, которое, нанося удары по разраба­
тываемой породе, разрушает ее. После каждого удара долото поворачивает­ся на некоторый угол относительно своей оси, и новые удары постепенно разрушают породу по всему сечению скважины, придавая ей круглую фор­му. Твердые породы при таком способе бурения раскалываются и дробятся, а мягкие — режутся и сминаются. Использование удара позволяет созда­вать большие нагрузки в зоне контакта долота и породы, что способствует разрушению пород различной прочности. Однако при бурении пород ниже средней прочности ударное бурение уступает вращательному, и его целесо­образно применять для пород выше средней прочности (<х > 150 МПа).

Виброударное бурение сочетает ударное и вращательное. Поро­да разрушается вращающимся рабочим органом, одновременно соверша­ющим частые колебания вдоль своей вертикальной оси, чем достигается повышение скорости бурения. Как и ударное, виброударное бурение при­меняется при разработке прочных пород или при производстве работ в зимнее время.

Термическое бурение осуществляется огнеструйными горелками и высокотемпературными газовыми струями, воздействующими со сверх­звуковой скоростью на разрабатываемую породу. Порода при нагрева­нии расширяется и в результате возникновения напряжений растрески­вается и разрушается. Этот способ применяется при разработке проч­ных пород с высокими абразивными свойствами.

Гидравлическое бурение основано на использовании жидкости (воды), подаваемой в забой под давлением. Этот способ используется для бурения скважин в песчаных и глинистых грунтах. При бурении скальных пород этим способом используется энергия тонкой струи воды (0,8-1,0 мм), имеющей сверхзвуковую скорость при давлении около 200 МПа.

В последнее десятилетие получила развитие технология возведе­ния подземных сооружений способом «стена в грунте» и методом уст­ройства опускных колодцев.

Сущность технологии возведения подземных сооружений способом «стена в грунте» заключается в том, что стены возводимого сооружения устраиваются в узких и глубоких траншеях. Траншеи для будущих стен и фундаментов отрываются на полную глубину специальным землерой­ным оборудованием под слоем глинистого тиксотропного раствора, гид­ростатическое давление которого предотвращает обрушение грунта и проникновение грунтовых вод в траншею. Устройство фундаментов и стен может осуществляться в сборном, монолитном и комбинирован­ном вариантах.

Способ «стена в грунте» наиболее эффективен в сложных геоло­гических условиях, при высоком уровне грунтовых вод, строительстве на густозастроенной территории и вблизи зданий и сооружений.

При сравнении этого способа с традиционными становится очевид­ным его преимущество в отношении экономии материалов, достигаемой благодаря исключению конструкций крепления котлована и уменьше­нию сечения стен, а также исключению дорогостоящих способов водо — понижения и замораживания, сокращению трудоемкости и благодаря возможности прерывать эксплуатацию наземных участков на более ко­роткие сроки, что иногда является решающим фактором в выборе дан­ного способа. Кроме того, сокращается в два-три раза продолжитель­ность строительства и намного снижается стоимость работ.

В зависимости от технологии наибольшее распространение полу­чили две разновидности фундаментов «стена в грунте» — свайные, обра­зуемые буронабивными сваями, и траншейные.

Свайная «стена в грунте» состоит из сплошного ряда вертикаль­ных буронабивных свай.

Траншейный способ сооружения стен является развитием свайно­го; он заключается в том, что с помощью специального штангового или грейферного оборудования к экскаваторам с ковшом емкостью 1 м3 и более разрабатывают траншею шириной 0,3-1 и глубиной 18 м и более.

Для предотвращения обрушения ее вертикальных стенок используют глинистый тиксотропный раствор, обеспечивающий необходимое гидро­статическое давление.

После отрывки на полную глубину траншеи-захватки экскаватор передвигают на новую стоянку, а в траншее возводят монолитную желе­зобетонную стенку. После установки арматурного каркаса бетонную смесь укладывают под глинистую суспензию методом ВПТ.

Для повышения степени индустриализации строительства в после­дние годы применяют технологию «сборная стена в грунте». При такой технологии по мере отрывки траншеи (под глинистым тиксотропным раствором) в нее опускают железобетонные панели. Вертикальные за­зоры между панелями и стенами траншей, а также под днищем панелей заполняют путем нагнетания цементного раствора.

Применение сборных железобетонных панелей позволяет исклю­чить трудоемкие процессы по укладке бетонной смеси, ускорить темпы строительства при высоком качестве подземных конструкций; однако при этом возникают трудности в осуществлении плотного примыкания панелей, их наращивания, заполнения всех пустот и т. п. После возведе­ния стен подземных сооружений внутри ограждения вынимается грунт.

Опыт показал, что способ «стена в грунте» может быть успешно использован при строительстве: гражданских подземных нежилых поме­щений (гаражей, торговых центров, складов, кинотеатров и т. д.); про­мышленных подземных помещений; водозаборных сооружений (насос­ных станций, очистных сооружений); подземных улиц и проездов, транс­портных тоннелей мелкого заложения; фундаментов зданий и огражде­ний котлованов для устройства подземных помещений вблизи зданий.

Выбор землеройной техники для разработки траншей зависит от формы «стены в грунте», места расположения сооружения, глубины тран­шей, а также от вида и категории грунтов. Его обычно производят в два этапа: на первом отбирают по техническим характеристикам землерой­ные машины с учетом требуемой ширины и глубины траншей, формы и размеров сооружения в плане, а также геологических условий; на вто­ром производят на основании технико-экономических расчетов (по при­веденным затратам) выбор рационального оборудования.

На рис. 7.33 представлен штанговый экскаватор конструкции НИИИСПа для разработки траншей при глубинах до 30 м в грунтах I—IV групп.

Траншеи, близкие по форме к кольцевым, лучше всего разрабаты­вать штанговыми экскаваторами или грейферами с захватом неболь­шой длины.

Для проходки траншеи с вертикальными или наклонными забоями удобны землеройные машины, которые непрерывно или циклично разра­батывают траншею на всю высоту. К таким машинам относятся серий­ные общестроительные обратные лопаты для траншей глубиной до 7,4 м и драглайны для траншей глубиной до 16,3 м, а также бурофрезерные машины СВД-500Р и гидромеханизированный траншеекопатель (ГМТ) для траншей глубиной соответственно до 40 и 20 м. На плотных грунтах (III и IV групп) наиболее эффективно работают грейферные установки с жесткой подвеской к стреле крана.

Рис. 7.33. Штанговый экскаватор: 1 — базовая машина; 2 — подъемный канат; 3 — копровая стойка; 4 — тяговый канат; 5 — ковш; 6 — днище ковша.

Основным агрегатом для перекачки пульпы является грунтовой насос, который представляет собой одноступенчатый центробежный на­сос одностороннего всасывания. Его конструктивное отличие от центро­бежных насосов для чистой воды состоит в приспособлении всех пуль­попроводящих каналов к пропуску включений в грунт. Кроме того, в грунтовых насосах предусмотрен ряд конструктивных особенностей, на­правленных на снижение износа деталей, которые не всегда согласуются с требованиями оптимальных гидравлических условий. Поэтому кпд грун­товых насосов обычно несколько ниже, чем насосов, предназначающих­ся для перекачки чистой воды.

Для перекачки пульпы из зумпфов к месту укладки служат пере­движные забойные землесосные установки, которые монтируются обычно на санях. Основные части установки — грунтовой насос, элект­родвигатель, всасывающий патрубок и электролебедка с укосиной для подъема, опускания и удержания всасывающего патрубка. Для гидро­транспорта грунта из экскаваторного забоя используются также земле­сосные установки с гусеничным, шагающим и железнодорожным ходо­вым оборудованием.

Плавучая землесосная установка, оборудованная рядом специаль­ных устройств, называется земснарядом.

Благодаря подвижности и высокой производительности земснаря­ды успешно применяют в естественных водоемах, при искусственном затоплении разрабатываемого участка и отрывке каналов. Являясь пла­вучими агрегатами, земснаряды не ограничены массой, размерами, давле­нием на грунт, что позволяет использовать на них оборудование самой большой мощности. Благодаря этому земснаряды относятся к самым производительным агрегатам гидромеханизации земляных работ, однако по сравнению с гидромониторами они транспортируют пульпу с боль­шим содержанием воды.

По силовому оборудованию земснаряды классифицируются на электрические и дизельные; по производительности — на земснаряды малой мощности (до 100 м3/ч), средней (100-500 м3/ч) и большой (бо­лее 500 м3/ч).

Земснаряд представляет собой судно с надстройкой. Для удержа­ния земснаряда на рабочем месте и для его рабочих перемещений слу­жат свайный аппарат и папильонажные лебедки, позволяющие произ­водить веерообразные перемещения всасывающего устройства и посту­пательное движение земснаряда. Для этого земснаряд закрепляется на одной из двух свай свайного аппарата. Постепенным разматыванием и наматыванием соответствующих заякоренных канатов земснаряд по­ворачивается вокруг опорной сваи, выемка грунта при этом произво­дится по дуге окружности, очерчиваемой в плане концом всасывающе­го патрубка. После перемещения всасывающего патрубка по всей ши­рине забоя первая свая поднимается, а на дно водоема опускается вто­рая свая. В результате конец всасывающего патрубка может описывать дугу окружности вокруг нового центра, смещенного относительно пер­вого в направлении рабочего перемещения земснаряда. Перемещая так опору с одной сваи на другую, осуществляют рабочее передвижение земснаряда.

Для подъема и опускания свай применяют несколько способов за­хвата. На небольших земснарядах сваи захватывают за верхний конец, а на крупных применяют фрикционный захват сваи, при котором не требу­ется устройство высоких металлоконструкций свайного аппарата.

Папильонажная лебедка служит также для поддержания непрерыв­ного контакта грунтозаборного устройства с грунтовым массивом и со­здания необходимого напора для механического разрушения грунта рых­лителем.

В гидромеханизации земляных работ используются и другие специ­альные вспомогательные устройства и оборудование, с конструкциями которых можно ознакомиться в специальных изданиях.