Машины для земляных работ. Грунт, как рабочая среда. Машины для земляных работ

Машины для земляных работ. Общая характеристика

Земляные работы относятся к главнейшим и наиболее распространенным в современном строительном производстве. Большая трудоемкость этих работ предопределяет необходимость максимальной их механизации , а массовость и разнообразие — применение машин многих типов.

Классификация земляных работ

Основная цель земляных работ — строительство земляных сооружений и добычи полезных ископаемых.

Земляные сооружения создаются вырезыванием их в грунтовом массиве или отсыпанием из грунта, который добывается в карьерах ли в специальных разрезах. Разновидности, формы и размеры земляных сооружений определяются прежде всего их назначением.

К земляным сооружениям относятся спланированные площадки, котлованы, дамбы, траншеи, каналы, насыпи и т.п..

Из полезных ископаемых (глины, керамзита, песка и т.п.) изготовляются строительные материалы.

Земляные работы выполняются не только в строительном производстве, но и в других областях — сельском хозяйстве, мелиоративном строительстве, в случае прокладывания разнообразных линий коммуникаций и т.д.

Земляные работы делятся на:

• подготовительные и вспомогательные — очищение территории от кустов, пней, снос разных сооружений, срезание растительного покрова, снижение уровня вод, закрепление грунтов, предварительное рыхление;
• основные — копание траншей, котлованов, насыпка дамб, насыпей и т.п.;
• специальные — прокладывание кабелей, бурение скважин, безтраншейное прокладывание трубопроводов, мелиоративные роботы, забивание в грунт разнообразных свай, камнерезательные роботы др.
• Отдельный вид работ – связанных с разработкой, транспортированием и укладыванием грунта с помощью средств гидромеханизации.

Классификация и общая характеристика машин для земляных работ

Машины для земляных работ классифицируются таким образом:

• по назначению — для подготовительных и вспомогательных работ, землерийно-транспортные, землеройные, для уплотнения грунтов,.для специальных земляных работ и средства гидромеханизации земляных работ;
• по типу привода — с приводом внутреннего сгорания, электрическим, гидравлическим и комбинированным;
• по количеству двигателей — одно- и много- двигательные;
• по   мощности — малой, средней и большой мощности;
• по  типу ходовой части — гусеничные, пневмоколесные, шагающие, рельсовые;
• по   климатическому  исполнению — в северном, тропическом и обычном выполнении.

К машинам для подготовительных и вспомогательных работ относятся разрыхлители на базе гусеничных и колесных тракторов, кусторезы, выкорчевыватели, оснащение для вырезания пней из грунта и т.п., а также специальное оснащение для водопонижения и укрепления грунтов.

Землеройно-транспортные машины делятся на ковшовые (скреперы), ножевые (бульдозеры и автогрейдеры) и машины с дополнительным транспортировочным органом (грейдеры-элеваторы).

К землеройным машинам относятся одно- и многоковшовые экскаваторы, а также одноковшовые погрузчики грунта.

Машины для уплотнения грунтов бывают статического действия (катки), ударные (трамбовочные), вибрационные и комбинированной.

К машинам для специальных земляных работ относятся буровые машины и оснащение, сваезабивные машины и оснащение, кабелеукладчики, оснащение для бестраншейного прокладывания трубопроводов, для копания ям под столбы линий связи и т.п.

К средствам гидромеханизации земляных работ относятся гидромониторы и земснаряды.

Различают машины статического и динамического действия.

В машинах статического действия (Рис. 1.1, а) энергия от двигателя (М) передается рабочему органу (РО) через несколько промежуточных механизмов — тяговый (ТМ), передающий (ПМ), ходовой (ХМ), напорный (НМ). Количество промежуточных механизмов может быть разной, но в любом случае не происходит непосредственная передача энергии на рабочий орган. Поэтому эти машины имеют сравнительно невысокие КПД и производительность и их работа сопровождается большими энергозатратами. И вдобавок повысить производительность таких машин можно лишь увеличением их размеров и мощности.

Большинство современных машин для земляных работ относятся к механизмам «статического» действия, то есть скорость взаимодействия их рабочего органа с грунтом не превышает 1 м/с. Это одноковшовые экскаваторы, погрузчики, скреперы, бульдозеры, автогрейдеры, разрыхлители.

Рис. 1.1. Схемы работы землеройных машин. а - статического действия; б, в – динамического действия

Большинства указанных недостатков лишены машины динамического действия, которые в последнее время применяются все более широко. Рабочие органы таких машин имеют отдельные приводы. Энергия от двигателя (ли нескольких двигателей) передается непосредственно на рабочий орган (Рис. 1.1, б, в). Это дает возможность уменьшить мощность основного двигателя и массу машины.

Различают машины независимого динамического действия и зависимой (рис. 1.1, б и в соответственно). В машинах зависимого действия между рабочим органом и каким-то механизмом (напорный, ходовым или тяговым) устанавливается упругий элемент (УЭ), который аккумулирует энергию от сил сопротивления грунта разрушению, которая потом передается на рабочую среду.

Машины динамического действия имеют важные преимущества сравнительно со статическими. Например, производительность одноковшового экскаватора массой 14.5 т с двигателем мощностью 59 квт и обычным рабочим оснащением на грунтах II группы составляет приблизительно 100 м3/ч, и такую самую производительность в одних и тех же грунтовых условиях имеет землеройный механизированный инструмент динамического действия массой 80 кг с двигателем мощностью 3,8 квт. Удельная производительность (то есть производительность, отнесенная к установленной мощности двигателей) этого одноковшового экскаватора равняется 1,7 м3/ч на 1 квт, а для механизированного землеройного инструмента — 26,0 м3/ч на 1 квт.

К указанной категории машин относят роторные экскаваторы, одноковшовые экскаваторы с сменным оснащением динамического действия (роторным, дисковым, фрезерным и т.п.) ли с виброзубъями, скреперы с элеваторной загрузкой, разрыхлители активного действия, землеройный механизированный инструмент, другие машины и оснащение

Основные термины и определения

Трактор - самоходная гусеничная или колесная машина, используемая для реализации напорного или тягового уси­лия посредством смонтированного на ней оборудования.

Погрузчик - самоходная гусеничная или колесная машина со встроенной опорной конструкцией и рычажной системой с фронтально расположенным ковшом, которая черпает или копает материал за счет движения машины вперед, а также поднимает, транспортирует и выгружает материал.

Обратная лопата – погрузчик - Самоходная колесная машина с главной металлоконструкцией, предназначенной служить в качестве опоры как для смонтированного впереди погрузочного механизма с фронтальным ковшом, так и для смонтированного сзади оборудования обратной лопаты. При использовании в режиме обратной лопаты машина обычно копает материал ниже уровня опорной площадки при движении ковша в направлении к машине. Обратная лопата поднимает, перемещает с поворотом и выгружает материал при стационарном положении ходового устройства. При использовании в режиме погрузчика машина черпает или копает материал за счет движения машины вперед, а также поднимает, транспортирует и выгружает материал.

Экскаватор - самоходная гусеничная или колесная машина, цикличного действия с одним ковшом или другим рабочим органом, осуществляющая, кроме копания грунта (или иного материала) и его перемещения путем вращения поворотной части, погрузочные, сваебойные или другие работы при помощи одного из видов сменного рабочего оборудования.

Землевоз – самосвал - самоходная колесная машина с открытым кузовом, которая транспортирует и выгружает или распределяет материал. Загрузка землевоза осуществляется внешними средствами.

Самоходный скрепер - самоходная колесная машина, имеющая открытый ковш с режущей кромкой, расположенный между передними и задними колесами, которая режет, набирает, транспортирует и распределяет материал при движении вперед. Набору материала при движении машины вперед может способствовать снабженный приводом механизм элеваторной загрузки, установленный на ковше скрепера.

Автогрейдер - самоходная колесная машина с регулируемым отвалом, расположенным между передними и задними колесами, которая режет, перемещает и распределяет материал в целях профилирования.

Каток и уплотняющая машина - самоходная прицепная, перемещаемая вручную или выполненная в виде дополнительного оборудования машина, которая уплотняет материалы, в том числе каменные насыпи, грунты, асфальтобетонные покрытия и мусор, путем укатывания, трамбования или вибрационного воздействия.

Трубоукладчик - самоходная гусеничная машина, специально предназначенная для подъема и укладки труб и транспортирования оборудования для трубопроводов. Данная машина, базой для которой служит гусеничный трактор, имеет специально сконструированные составные части, например ходовое устройство, главную раму, противовес, механизм подъема стрелы и груза и боковую стрелу, поворачивающуюся в вертикальной плоскости.

Бульдозер - Самоходная гусеничная или колесная машина с регулируемым фронтально-расположенным отвалом, которая режет, перемещает и распределяет материал при движении вперед.

Бульдозер-рыхлитель - самоходная гусеничная или колесная машина с регулируемым фронтально-расположенным отвалом и регулируемым рыхлителем заднего расположения, которая режет, перемещает и распределяет материал отвалом или рыхлит рыхлительным оборудованием при движении вперед.

Литература:

Конспект лекций по курсу «Машины для земляных работ» для студентов специальности 7.090214 “Подъемно-транспортные, строительные, дорожные, мелиоративные машины и оборудование” (ПТМ) / Лавшонок А.В. – Донецк: ДонНТУ, 2004. – 100 с.

naprimerax.org

Классификация машин для земляных работ

Строительные машины и оборудование, справочник

Категория:

   Оборудование для разработки грунта

По технологическому назначению машины для земляных работ подразделяют на следующие основные группы:1. Машины для подготовительных .и вспомогательных работ: кусторезы, корчеватели пней, рыхлители, машины и оборудование для водоотлива и водопонижения.2. Землеройно-транспортные машины, предназначенные для послойной разработки и перемещения грунта: скреперы, бульдозеры, грейдеры, грейдер-элеваторы или струги. Область применения машин этой группы ограничивается грунтовыми и климатическими условиями, а также рельефом местности.3. Экскаваторы, являющиеся наиболее универсальными землеройными машинами, поскольку перемещение рабочего органа у них не зависит от других частей машины и они обладают разнообразием технологических приемов.По характеру рабочего процесса экскаваторы подразделяются на машины цикличного действия, у которых все операции протекают последовательно в определенном порядке и повторяются через некоторые промежутки времени (одноковшовые экскаваторы), и машины непрерывного действия, у которых все операции производятся одновременно (многоковшовые и фрезерные экскаваторы).4. Машины для гидравлической разработки грунта, производящие отделение грунта от массива в сухих забоях струей воды из насадка гидромонитора под напором 1—3 Мн/м2 (10—30 ат), а в забоях под водой — засасыванием легкого песчаного грунта вместе с водой плавучим или передвижным землесосным снарядом. Разработка суглинистых и глинистых грунтов производится при одновременном рыхлении грунта механической фрезой, смонтированной на всасывающем устройстве землесоса.5. Машины для искусственного уплотнения грунта с целью устранения фильтрации и вредных осадок его при эксплуатации возведенных сооружений: катки, трамбующие и вибрационные машины и машины комбинированного действия.

Разнообразие видов земляных работ, а также их объемов вызывает необходимость применения различных по конструктивному исполнению землеройных машин. Участие отдельных видов землеройных машин в выполнении общих объемов земляных работ в промышленном строительстве весьма различно.

Объем работы, %Землеройно-транспортные машины – 46,1В том числе:бульдозеры – 36,2скреперы – 8,4грейдеры и автогрейдеры – 1,5Экскаваторы одноковшовые – 44,1Экскаваторы непрерывного действия – 4,2Плавучие земснаряды – 3,1Прочие машины – 2,5

Это соотношение работ непостоянно в зависимости вида земляных работ.

—

Машины для земляных работ широко применяются при строительстве автомобильных и железных дорог, каналов, ирригационных сооружений, для рытья траншей и котлованов, выполнения планировочных и других работ.

В зависимости от вида выполняемых работ машины можно подразделить на следующие основные группы:I. Машины для подготовительных работ.II. Землеройно-транспортные машины.III. Экскаваторы.IV. Машины и оборудование для гидромеханизации земляных работ.V. Машины для уплотнения грунта.VI. Машины для разработки мерзлых грунтов.VII. Машины для отделочных и укрепительных работ.VIII. Машины для буровых работ.

Машины для земляных работ могут быть циклического и непрерывного действия и оборудуются всеми известными типами приводов, ходовых устройств и систем управления.

Грунты и горные породы разрушаются механическим, гидромеханизированным и взрывным способами.

Наиболее распространены механические способы (85% всего объема работ), энергоемкость которых составляет 0,05—0,7 кВт • ч/м3 в зависимости от вида оборудования и твердости грунтов.

Гидромеханизированный способ требует значительно меньших затрат на оборудование и одновременно обеспечивает высокоэффективную транспортировку грунта. Энергоемкость колеблется в пределах 0,15—2 кВт • ч/м3.

Взрывной способ является самым дорогим, и затраты энергии только на буровые работы составляют 0,8—1,1 кВт • ч/м3. Этот способ применяется для предварительного рыхления скальных и мерзлых грунтов перед их разработкой одноковшовыми экскаваторами, а также для разработки грунтов на выброс.

Читать далее: Корчеватели и кусторезы

Категория: - Оборудование для разработки грунта

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru

Машины для выполнения земляных работ

Строительные машины и оборудование, справочник

Категория:

   Механизация строительства земляного полотна

В зависимости от технологии и организации работ машины для выполнения земляных работ делятся на основные и вспомогательные.

К основным машинам относятся:землеройные, отделяющие грунт от массива и перемещающие его на расстояние, ограниченное конструктивными параметрами рабочего оборудования; к этой группе относят экскаваторы;землеройно-транспортные, совмещающие разработку (резание) грунта за счет тягового усилия и его перемещение при передвижении; дальность перемещения грунта в большинстве случаев не зависит от конструктивных параметров рабочих органов, а определяется технико-экономическими соображениями; к этой группе относят бульдозеры, скреперы, грейдеры, грейдер-элеваторы;погрузочные машины — погрузчики, способные копать грунт как на месте, так и при передвижении;машины для гидравлической разработки грунта, отрывающие его от массива и транспортирующие во взвешенном состоянии в виде пульпы; к этой группе относят гидромониторы, землесосы, земснаряды;грунтоуплотняющие машины — различные катки, трамбующие вибрационные машины.Вспомогательными являются машины, обеспечивающие работу основных машин:машины для подготовки площадки к работе основного оборудования — корчеватели, кусторезы, камнеуборочные и др.;машины для подготовки грунта к разработке — рыхлители, буровые машины, оборудование для водопонижения и водоотлива.

Ряд машин носит универсальный характер, так как они могут выполнять разнообразные работы. Так, бульдозерами можно производить основные и вспомогательные работы (планировать площадки, возводить насыпи, выемки и т. п.).

Рабочий процесс машин для выполнения земляных работ может быть прерывным {цикличным) и непрерывным. При цикличном режиме рабочие операции периодически чередуются (например, у одноковшовых экскаваторов — копание, перемещение грунта, холостой ход и т. д.). У машин непрерывного действия (многоковшовые экскаваторы, землеройные струги, средства гидромеханизации) рабочий процесс протекает непрерывно.

Машины для земляных работ образуют один класс машин, состоящий из групп, перечисленных выше. Внутри каждой группы машины делят на типы. Например, в группу землеройно-транспортных машин включены бульдозеры, скреперы и др., отличающиеся в принципе конструктивной схемой.

Выбор машин для земляных работ зависит от трудности разработки грунта, рельефа местности и гидрогеологических условий, вида и параметров сооружения, транспортных средств для перемещения грунта, расположения сооружений, выемок, насыпей, расстояний между ними и других факторов.

Читать далее: Механизация подготовительных работ

Категория: - Механизация строительства земляного полотна

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru

Машины для земляных работ Виды земляных сооружений

Было:

краны на специальных шасси автомобильного типа. Краны на короткобазовом шасси. Гусеничные краны. Специальные краны-трубоукладчики. Козловые, полукозловые, мостовые, кабельные краны. Эксплуатация грузоподъемных машин. Производительность, устойчивость, устройства безопасности строительных кранов. Техническое освидетельствование грузоподъемных машин. Основные положения техники безопасности. Статические и динамические испытания грузоподъемной машины. Перебазировка, монтаж и демонтаж строительных кранов.

Земляными сооружениями называют устройства в грунте, полученные в результате его удаления за пределы сооружения, или из грунта, внесенного в сооружение извне. Первые называют выемками, а вторые - насыпями. В зависимости от формы и размеров выемок различают котлованы, траншеи, канавы, кюветы, каналы, ямы, скважины и шпуры. Котлованы и ямы имеют соизмеримые размеры во всех трех направлениях, при этом глубина котлована обычно меньше, а ямы - больше двух других размеров. Кроме того, ямы имеют небольшой объем. Длины траншей, канав, кюветов и каналов существенно превышают размеры их поперечных сечений. Скважины - это закрытые выемки, один размер которых (глубина или длина в зависимости от ориентации выемки относительно открытой поверхности грунта) существенно превышает размеры их поперечных сечений. Скважины диаметром до 75 мм включительно называют шпурами. Скважины могут быть вертикальными, горизонтальными и наклонными.

При устройстве выемок вынутый из них грунт удаляют за пределы рабочей площадки или укладывают рядом в кавальеры для его последующего использования при обратной засыпке. При сооружении насыпей грунт доставляют извне или из боковых резервов.

Различают временные земляные сооружения (траншеи для укладки в них подземных коммуникаций и т. п.) и земляные сооружения длительного пользования (придорожные кюветы, дорожные насыпи, дамбы, плотины и т. п.). Временные земляные сооружения отрывают на время строительства, например, на время укладки трубопровода и монтажа трубопроводной арматуры, после чего исходную земляную поверхность восстанавливают. В зависимости от вида и состояния грунта, погодных условий, а также продолжительности существования временных земляных сооружений, во избежание обрушения, их стенки укрепляют или оставляют без крепления. Боковые откосы земляных сооружений длительного пользования обычно укрепляют дерном, деревянными рейками и т. п. Чаще насыпи отсыпают с послойным уплотнением грунта.

К земляным сооружениям относятся также спланированные полосы и площадки, которые могут быть как временными, так и сооружениями длительного пользования. В зависимости от проектного уровня по отношению к исходному рельефу, необходимости замены естественного грунта доставленным извне эти земляные сооружения могут выполняться по схеме образования выемок или насыпей, а также комбинированным способом: удалением грунта из возвышенностей и засыпкой им впадин.

Если при образовании выемок выполняются работы только по отделению части грунта от массива, связанному с разрушением его связности, и его перемещением, то при сооружении насыпей, кроме перемещения грунта, обычно решается обратная задача - восстановления прежнего плотного состояния грунта.

Способы разработки грунтов

Наиболее энергоемкой из всех операций по устройству выемок является отделение грунта от массива (разрушение грунта), в связи с чем способы разработки грунтов определяются по способам их разрушения, характеризуемым видом энергетического воздействия. Наибольшее применение в строительстве нашло механическое разрушение грунтов сосредоточенным контактным силовым воздействием рабочего органа машины на грунт, называемым также резанием. Для реализации этого способа рабочие органы грунторазрабатывающих машин оснащают клинообразными режущими инструментами, перемещаемыми относительно грунтового массива. В зависимости от скорости и характера воздействия режущего инструмента различают статическое и динамическое разрушение грунтов. При статическом разрушении режущий инструмент движется равномерно или с незначительными ускорениями при скорости до 2...2,5 м/с. Этот способ применяется как основной при разработке грунтов экскаваторами, землеройно-транспортными машинами, рыхлителями и буровыми машинами вращательного действия. В машинах, разрабатывающих прочные скальные породы, реализуется как статический, так и динамический способы их разрушения, в частности, ударный. Известны также вибрационный и виброударный способы, которые пока еще не получили широкого промышленного применения. Энергоемкость механического разрушения песчаных и глинистых грунтов в зависимости от их крепости и конструкции режущих инструментов составляет от 0,05 до 0,5кВтч/м3. Этим способом выполняют до 85% всего объема земляных работ в строительстве.

Рабочий процесс машины для механической разработки грунта может состоять только из операции разрушения грунта, как, например, у рыхлителя при разрушении прочных грунтов, или включать эту операцию как составную часть рабочего процесса. В последнем случае одновременно с отделением от массива грунт захватывается ковшовым рабочим органом или накапливается перед ним - при отвальном рабочем органе, например, при разработке бульдозером, автогрейдером. Перемещение грунта ковшовым или отвальным рабочим органом также является составной частью рабочего цикла машины, а отсыпка грунта, выполняемая в конце этой операции, заключается в целенаправленной его выгрузке из рабочего органа. Для увеличения дальности перемещения грунта некоторые машины оборудуют специальными транспортирующими устройствами, например, экскаваторы непрерывного действия. С той же целью такие машины как скреперы после отделения грунта от массива и заполнения им ковша перевозят грунт к месту отсыпки на значительные расстояния собственным ходом. При экскаваторной разработке для перевозки грунта используют специальные транспортные машины - землевозы, а также автосамосвалы, железнодорожные платформы или баржи.

Для интенсификации процесса разрушения грунта используют комбинированные способы, например, газомеханический, обеспечиваемый импульсной подачей газов под давлением в отверстия на землеройном рабочем органе. Выходящие через отверстия газы разрыхляют грунт, уменьшая этим сопротивление перемещению рабочего органа.

Сопротивляемость разрушению водонасыщенных мерзлых грунтов может быть понижена путем ввода в них химических реагентов с пониженной температурой замерзания (хлористого натрия, хлористого калия и др.).

При устройстве гидротехнических земляных сооружений (плотин, дамб), а также в некоторых других случаях на водоемах или вблизи их широко применяют гидравлическое разрушение грунтов струей воды с использованием гидромониторов и землесосных снарядов. Таким же способом добывают песок, гравий или песчано-гравийную смесь для последующего использования как строительного материала. Энергоемкость процесса достигает 4кВт ч/м3, а расход воды - до 50...60 м3 на 1 м3 разработанного грунта. Тем же способом разрабатывают грунты на дне водоемов. Малосвязные грунты при этом разрабатывают всасыванием без предварительного рыхления, а прочные грунты предварительно разрыхляют фрезами. Способ разработки грунтов с использованием напора струи воды и землесосных снарядов, которым разрабатывают около 12% общего объема грунтов в строительстве, называют гидромеханическим.

Крепкие скальные породы и мерзлые грунты обычно разрушают взрывом под давлением газов, образующихся при воспламенении взрывчатых веществ, которые закладывают в специально пробуренные скважины (шпуры), в прорезные узкие щели или в траншеи. Для бурения шпуров применяют машины механического бурения, а также термо- и термопневмобуры. Щели и траншеи обычно разрабатывают механическим способом. В термобуре реализуется термомеханический способ разрушения грунта: его прогрев высокотемпературной (до 1800...2000°С) газовой струей с последующим разрушением термоослабленного слоя грунта режущим инструментом. При термопневматическом бурении грунт разрушается и выносится из скважины высокотемпературной газовой струей со скоростью до 1400м/с. Разработка грунтов взрывом наиболее энергоемкая, а следовательно, наиболее дорогая из всех рассмотренных выше способов.

Для дробления валунов и негабаритных камней, образующихся в результате разрушения грунтов взрывом, применяют установки, реализующие электрогидравлический способ разрушения грунтов, использующий ударную волну, которая образуется в искровом разряде в жидкости. При этом полученная в разрядном канале теплота нагревает и испаряет близлежащие слои жидкости, образуя парогазовую полость с высоким давлением, воздействующим на грунт.

Реже применяют физические способы разрушения грунтов без комбинирования с другими способами. Они основаны на воздействии на грунт температурных изменений (прожигание прочных грунтов, оттаивание мерзлых грунтов), токов высокой частоты ультразвука, электромагнитной и инфракрасной энергии и т. п.

Выбор способа разработки зависит, прежде всего, от прочности грунта, в том числе и от сезонной, связанной с его промерзанием. При правильной организации плановых (неаварийных) работ можно избежать или свести к минимуму энергетические и другие затраты, связанные с разработкой мерзлых грунтов, выполняя земляные работы преимущественно до наступления зимы. В строительной практике используют также способы предохранения подлежащих разработке в зимнее время грунтов от промерзания путем их укрытия специальными матами или подсобными материалами (опилками, выпавшим до промерзания грунта снегом, разрыхленным слоем грунта и т. п.). Так, в трубопроводном строительстве, где, во избежание обрушения, траншеи отрывают загодя с небольшим отрывом по времени перед укладкой в них труб, подлежащие зимней разработке участки отрывают до наступления морозов на неполную глубину и тут же их засыпают. Разрыхленный грунт предохраняет нижележащие слои от промерзания и позволяет повторно разрабатывать траншеи требуемой глубины также при низких температурах окружающего воздуха.

studfiles.net

Машины и механизмы для земляных и свайных работ

Для выполнения земляных работ в строительстве применяются следующие типы машин: землеройно-транспортные, экскаваторы, бурильные и вспомогательные.

Землеройно-транспортные машины применяют для послойного снятия грунта, транспортировки его и выгрузки в насыпь или отвал. К таким машинам относят бульдозеры и скреперы различных типов (табл.16). Бульдозеры широко применяются в строительстве при снятии верхнего слоя грунта и планировке местности, рытье неглубоких котлованов, засыпке котлованов и траншей после укладки трубопроводов, возведении фундаментов, уборке строительного мусора и т. д.

Скреперы колесные прицепные к тракторам в основном применяют в гидротехническом строительстве при устройстве выемок, подсыпок, планировке местности транспортировке грунта на расстояние до 200...400 м. Для больших выемок и дальних перемещений грунта используются самоходные автоскреперы.

Экскаваторы одноковшовые являются основными землеройными машинами, бывают на гусеничном и пневмоколесном ходу со сменным рабочим оборудованием - прямой или обратной лопатой, драглайном или грейфером (см. табл.7).

Экскаваторы с прямой лопатой применяют для разработки фунта с погрузкой на транспорт и реже для отсыпки грунта, при этом забой должен располагаться выше уровня стоянки экскаватора, а транспорт на одном или несколько выше уровне экскаватора.

Экскаватор с обратной лопатой применяют для разработки котлованов и траншей, при этом забой должен быть ниже уровня стоянки экскаватора, а транспорт на уровне стоянки.

Драглайн и грейфер как сменное оборудование могут использоваться на экскаваторах с прямой и обратной лопатой путем установки удлиненной стрелы и специальных ковшов. Экскаватор-драглайн применяют для разработок, требующих большого радиуса действия, глубоких выемок, с извлечением грунта из-под воды, при этом транспорт располагается на уровне стоянки.

На экскаватор-грейфер подвешивается специальный ковш, состоящий из двух или более челюстей, смыкающихся и размыкающихся с помощью системы тросов. Ковш в раскрытом состоянии опускается на грунт и врезается в него, посредством сжимания челюстей ковш наполняется и поднимается, экскаватор поворачивается для выгрузки, разгруженный ковш возвращается в начальное положение.

Экскаватор-грейфер применяют для разработки глубоких малого сечения котлованов, извлечения грунта из-под воды, погрузки и разгрузки песка, гравия, щебня.

Одноковшовые экскаваторы могут оснащаться дополнительным навесным оборудованием: захватом корчевателя для корчевки пней, трамбовкой, дизель-молотом для рыхления мерзлого грунта, клин-бабой, направляющими копра для забивки свай, стрелой с крюком для подъема грузов и др.

Таблица 7

Машины для земляных работ

Роторные экскаваторы по сравнению с цепными многоковшовыми экскаваторами более долговечны и производительны.

Бурильные машины навесные на автомобили и тракторы применяют для копания ям под столбовые фундаменты, столбы линий связи, заборов и др. Катки для уплотнения грунта бывают гладкие, кулачковые, с падающими грузами, вибрационные, пневмоколесные и комбинированные. Уплотнение грунта повышает устойчивость земляных сооружений, уменьшает их осадку и увеличивает водонепроницаемость.

При уплотнении грунта необходимо соблюдать следующие требования:

- уплотнение вести проходками вдоль оси насыпи, начиная от бровки по направлению к середине,

- край вальца катка должен быть не ближе 0,3 м от бровки во избежание обрушения откосов,

- каждый слой грунта должен уплотняться одинаковым количеством проходок,

-каждая проходка должна перекрывать след предыдущих на 10...15 см.

По эффективности работы и глубине уплотнения грунта трехтонный виброкаток равноценен катку со статической массой 25 т. Кроме катков для уплотнения грунтов применяют трамбовочные плиты (грузы) и машины.

Для погружения свай в фунт применяются следующие машины: ударные (паровоздушные молоты двойного действия и дизель-молоты), вибропогружатели, вибромолоты, для завинчивания свай (табл.8).

Таблица 8

Машины для свайных работ

Для установки свайных молотов на забиваемую сваю и направления ее погружения используются копры. Копры могут быть деревянными и металлическими высотой 4,5...20 м, состоящими из направляющих стоек, системы подкосов и ригелей, опирающихся на платформу для механизмов, поставленную на колеса для перемещения копра (рис.6). Изготавливаются универсальные копры высотой 4,5 м (модель СП-13Б), 12 м (СП-49Б) и 16 м (СП-69).

Рис.6. Копер для дизель-молота

Наиболее удобно использовать краны-копры - обычные подъемные краны (предпочтительно гусеничные) с подвесными стрелами копра, к крюку крана подвешивают сваебойный механизм.

Для обслуживания паровоздушных молотов, кроме копров, нужны компрессор или паровой котел. Более простыми в эксплуатации и распространенными являются дизель-молоты (штанговые и трубчатые), которые подвешивают к копру и укрепляют на свае. Масса ударной части молота при длине сваи до 12 м должна быть не менее 1,25...1,5 веса сваи, при длине сваи более 12 м - не менее массы сваи (с учетом массы наголовника).

Масса ударной части паровоздушного молота - 1250...6000 кг, число ударов - 15...40 в мин.

Масса ударной части дизель-молота - 1250...5000 кг, количество ударов - 45... 100 в мин.

Вибропогружатели подвешиваются к любому подъемному крану, а своим наголовником крепятся к свае.

Вибромолоты воздействуют на сваю ударом и вибрацией, что способствует погружению сваи в 3...8 раз быстрее по сравнению с вибропогружателями.

Погружение свай завинчиванием осуществляется специальным механизмом - электрокабестаном (электродвигатель с редуктором и полым цилиндрическим шпинделем, к которому через переходной патрон крепится болтами наголовник сваи). Электрокабестан подвешивается к стреле крана расчаленными тросами для придания ему неподвижности.

Для устройства буронабивных свай может производиться бурение скважин на глубину до 40 м специальными машинами (см. табл.8).

studfiles.net

Машины для земляных работ

1. Землеройные машины

   1. Экскаваторы

      1. Экскаваторы циклического действия (прямая и обратная лопата, грейфер, драглайн)

         1. С гибкой подвеской

         2. С жесткой подвеской

         3. С телескопическим оборудованием

      2. Экскаваторы непрерывного действия

         1. Цепные

         2. Роторные

   2. Землеройно-транспортные машины

      1. Скрепер

      2. Бульдозер

      3. Грейдер

2. Машины для уплотнения грунта

   1. Статического действия

      1. Самоходные катки

      2. Металлические

      3. Пневмокатки

      4. Прицепные катки

      5. Кулачковые

      6. Пневмоколесные

   2. Динамического действия

      1. Ударного действия

      2. Трамбовочные машины

      3. Вибрационного действия

      4. Виброкатки

      5. Виброплиты …

3. Машины для вспомогательных работ

   1. Планировщики

   2. Кусторезы

   3. Корчеватели

   4. Трактор

   5. Рыхлители …

4. Бурильные машины

   1. Машины для ударного бурения

   2. Машины для вращательного бурения

   3. Машины для вибрационного бурения

Рис. 1 Машины для земляных работ

Гидромеханический способ

Грунт разрабатывают, транспортируют и укладывают в тело сооружения или отвал с помощью воды. Данный способ применяется при наличии легко размываемых грунтов и достаточного ресурса воды. К достоинствам метода относят:

• высокую производительность выполнения работ;

• непрерывность подачи грунта;

• возможность подачи грунта в труднодоступные участки;

• возможность разработки обводненных и подводных выемок без осушительных и водопонизительных работ

• низкую стоимость

При вертикальной планировке размывают грунт на участках выемок и укладывают его в насыпь. Большие площадки намывают грунтом из карьеров, расположенных на суше или на дне реки (водоема). При разработке грунта на суше применяют гидромониторные установки, а при подводной разработке – землесосные снаряды.

Гидромониторная установкасостоит из гидромониторов, присоединенных к магистральному трубопроводу, по которому из насосной станции под значительным напором (60... 80 м) подают воду. На конце ствола гидромонитора навинчивается насадка, формирующая выбрасываемую с большой кинетической энергией струю воды, (создавая скорость движения струи по выходе из насадки 10 ... 35 м/с.), В результате ударного действия струи грунт разрушается и образуется гидросмесь (пульпа), которая самотекам по лоткам и канавам направляется в насыпь. При расположении насыпи выше уровня забоя или для увеличения дальности транспортирования, пульпа вначале поступает по канавам в зумпф или приемный колодец, а затем ее перекачивают по пульповоду землесосной установкой.

Землесосные снаряды состоят из передвижных землесосных установок, монтируемых на понтонах или суднах, всасывающих устройств с механическими рыхлителями грунта, плавучих пульповодов на понтонах с шарнирным соединением труб, лебедок и якорей для фиксирования рабочего положения.

Принцип работы земснаряда основан на засасывании частиц грунта вместе с водой со дна водоема и подаче пульпы по напорному трубопроводу для намыва насыпи. Укладка (намыв) грунта происходит в результате оседания частиц грунта из пульпы, когда скорость движения ее становится ниже критической величины. Возводимую насыпь разбивают в плане на карты-захватки, на которых поочередно выполняют намыв грунта и подготовительные работы к намыву следующего слоя. По контуру очередной карты бульдозером возводят земляной вал на высоту намываемого слоя пульпы и наращивают установленный ранее в пределах карты водосбросный (дренажный) колодец с выпускаемой трубой.

studfiles.net

Машины для земляных работ. Грунт, как рабочая среда

Рабочие органы земле­ройных и землеройно-транспортных машин подразделяются на рабочие органы, которые только отделяют грунт от массива (зубья рыхлителей, фрезы), и рабочие органы, которые отделяют грунт от массива, одновре­менно захватывают его и транспортируют. При этом одни рабочие органы транс­портируют грунт, перемещая его по поверхности массива (ножи бульдозеров, грейде­ров), а другие накапливают и переносят грунт в специ­альных емкостях (ковши экскаваторов, скреперов).

Рис.2.1. Основные виды рабочих органов

а) – отвал бульдозера; б) – ковш экскаватора; в) – ковш погрузчика; г) – ковш скрепера; д) – зубья рыхлителя; е) – цепной ковшовый орган; ж) – роторное колесо.

Общая схема процесса разработки грунта представ­лена на Рис. 2.2.

Рис.2.2. Схема процесса разработки грунтов

Изучение процесса разработки грунта состоит из анализа свойств грунтов, особенно тех его характеристик, которые непосредственно влияют на разработку параметров рабочего органа, процесса взаимодействия рабочего органа с грун¬том.Песчано-глинистые грунты разделяются на виды в зависимости от процентного содержания частиц мельче 0,005 мм:

Характеристики рабочих органов и условия их работы.

Конструкция рабочих органов зависит от вида выполняемых работ. Независимо от вида рабочего органа все они отделяют грунт от массива режущей частью (лезвием, режущей кромкой), обычно имеющей вид клина (Рис. 2.3).

Рис.2.3. Схема режущей части рабочего органа

Клин характеризуется углом заос­трения β и шириной В, Угол заострения β определяется прочностью клина, а ширина В — технологическими условиями работы. Для отделения стружки грунта от массива клину сообщается два движения по направлению ОХ, называемое главным движением и характеризуемое скоростью резания UР, другое по ОУ — движе­ние подачи, характеризуемое скоростью подачи (внедрения) UП (рис. 2.4).

Условия разрушения грунта и возникающие усилия за­висят от положения клина относительно направления главного дви­жения. Это положение определяется углом резания δ между перед­ней гранью и касательной к поверхности среза (см. рис. 1.10). Угол δ имеет существенное значение в процессе резания. Его увеличение от 40 до 60°, а также уменьшение (менее 30°) повышает сопротивле­ние грунта резанию (копанию).

Рис.2.4. Схема движения режущей части клина при отделении стружки

Задний угол α — угол между задней гранью клина и касатель­ной к поверхности среза, так же как и угол δ, является углом уста­новки, причем

В процессе работы углы δ и α меняются в зависимости от соот­ношения скоростей резания и подачи, которыми определяется фак­тическая траектория движения (см. рис. 2.4).

Угол наклона траектории к поверхности среза

В этом случае фактическое значение заднего угла

Режимы работы должны быть такими, чтобы всегда α > 0 или α0 > γ, или .

Например, если для экскаватора скорость , а  , то угол  и, следовательно, исходное значение заднего угла α0 > 5°.

В процессе копания (резания) режущая кромка органа изна­шивается. Характер износа зависит от абразивных свойств грунта, материала рабочего органа, времени и режимов работы. Износ ха­рактеризуется площадкой износа (рис. 2.4, а) или затуплени­ем радиусом (рис. 2.4, б). Чаще эти виды износа появляются одновременно (рис. 2.4, в).

Рис.2.4. Виды износа режущей кромки

а) – с площадкой износа; б) – с затуплением радиусом; в) – с комбинированным износом.

Площадка износа в общем случае на­клонена к траектории движения под переменным углом δ1 несмот­ря на то, что углы резания δ и задний угол α при износе остаются неизменными. Силовые и энергетические параметры при затупле­нии резко меняются.

Способы резания

В зависимости от положения рабочего органа в грунте разли­чают способы резания (копания): блокированное (рис. 2.5, а), полусвободное (рис. 2.5, б) и свободное (рис. 2.5, в). Наименее трудоемким является свободное резание, однако на практике оно почти не встречается. Самым энергоемким является блокирован­ное резание, поэтому технологию процесса разработки грунта сле­дует по возможности, осуществлять полусвободным резанием.

Рис.2.5. Основные способы резания

а) – блокированное; б) – полусвободное; в) – свободное.

Виды стружкообразования

В зависимости от состояния и характеристики грунта различа­ют следующие виды отделяемой стружки: сливная, ступенчатая, элементная и отрывная (рис. 2.6). Сливная стружка, как правило, образуется у влажных пластичных глинистых грунтов. У грунтов со значительным сцеплением — элементная. Стружкообразование состоит из отдельных элементов, называемых телами скольжения, которые перемещаются друг относительно друга по линиям скольжения. Линии скольжения характеризуются углом ψ, который бли­зок по значению к углу внутреннего трения φ. Для очень пластич­ных грунтов (рис. 2.6, а) тела скольжения не образуются. Харак­тер образования стружки оказывает существенное влияние на формирование призмы волочения (бульдозеры, скреперы), на запол­нение ковшей (экскаваторы, погрузчики, скреперы).

Рис.2.6. Виды стружкообразования

а) - сливная;  б) - ступенчатая; в) - элементная; г) – стружка отрыва.

Условия резания характеризуются профилем реза, который об­разуется после прохода рабочего органа (рис. 2.7). В зависимо­сти от свойств грунта и соотношения между В и с величины с1 и γ могут иметь разные значения. Наиболее существенное влияние форма профиля оказывает в случае, если с1=(0,8...0,85)* с, а γ = 35°… 45°.

Рис.2.7. Форма сечения реза

Выше были рассмотрены условия работы клина, когда его пе­редняя кромка перпендикулярна направлению главного движения. Опытами установлено, что поворот режущей кромки относительно направления главного движения на угол, отличающийся от 90°, изменяет характер процесса отделения грунтов от массива. При этом грунт, отделяясь от массива, одновременно перемещается в сторону. Такое резание называется косым. Энергоемкость раз­рушения в этом случае уменьшается в 1.2...1.3 раза по сравнению с прямым резанием.

Литература:

Конспект лекций по курсу «Машины для земляных работ» для студентов специальности 7.090214 “Подъемно-транспортные, строительные, дорожные, мелиоративные машины и оборудование” (ПТМ) / Лавшонок А.В. – Донецк: ДонНТУ, 2004. – 100 с.

naprimerax.org

• 
  Задний мост волга
• 
  Всасывающий клапан
• 
  Внешнее наблюдение
• 
  Фиат дукато высота
• 
  Фиат дукато высота
• 
  Экскаватор гидравлический
• 
  Экскаватор гидравлический
• 
  Уаз реле зарядки
• 
  Уаз реле зарядки
• 
  Средства автоматизации это
• 
  Средства автоматизации это