Саморазгружающиеся плетевозы

Разгрузка плетевозов на трассе производится с помощью тру­боукладчиков, которые используются одновременно в качестве тя­гачей при вытаскивании засевших груженых плетевозов на подъез­дах к месту разгрузки. С появлением машин повышенной прохо­димости становится возможным создание саморазгружающихся плетевозов, что позволит освободить трубоукладчики для исполь­зования на других работах.

Саморазгружающиеся плетевозы должны удовлетворять сле­дующим требованиям: обладать высокой проходимостью, не де­формировать трубы во время движения и в результате разгрузки, осуществлять раскладку труб в нитку, не допуская их разброса при разгрузке; раскладывать трубы так, чтобы не затруднять подъезд к месту разгрузки последующих машин.

Известны две схемы саморазгрузки: в сторону, противополож­ную движению машины (задняя выгрузка), перпендикулярно к движению машины в боковую сторону (боковая выгрузка). Са­моразгрузка по первой схеме осуществляется следующим образом. После остановки плетевоза (2 7, а) и освобождения трубы от увязки роспуск, снабженный сзади специальной наклонной плос­костью, начинают подтягивать к тяговому автомобилю при помощи лебедки (рис 2 7, б) По мере сближения роспуска с автомобилем сначала один конец трубы касается земли (рис 2.7, в), а затем второй (рис 2 7, г). Недостатками этой схемы являются одновременная разгрузка всех нагруженных труб, в результате чего требуется дополнительная операция по их растаскиванию, и необходи­мость съезда при разгрузке с колеи на обочину (в противном случае разгрузка произойдет в колею на пути следования после­ дующих машин, что в условиях бездорожья затруднит их передви­жение).

Принцип саморазгрузки по второй схеме реализован в конструкции плетевоза, коники которого выполнены наклонными, а стойки одной из сторон опро­кидывающимися (рис. 2.8). Плетевоз останавливается под раз­грузку, не съезжая с колеи. Защелка, предохраняющая от­кидную стойку коника от опрокидывания при движении машины, отпирает стойку, которая под действием веса трубы 2 начи­нает медленно опрокидываться в сторону. Скорость ее опрокиды­вания регулируется специальным амортизатором 4, расположен­ным на раме роспуска и базового автомобиля. Труба скатывается по стойке, как по наклонной плоскости, на землю. Остальные трубы лежат неподвижно, задерживаемые защелкой фиксатором 3, имеющейся на конике.

.

Рис.2.8 Схема боковой саморазкидывания

После разгрузки первой трубы стойка под действием того же амортизатора, использующего энергию разгрузившейся трубы, возвращается в первоначальное положе­ние и запирается защелкой. Машина проезжает вперед на длину разгрузившейся трубы, промежуточный фиксатор- защелка, утап­ливается внутрь коника, при помощи рычага, рукоятка которого выведена на противоположную сторону коника, и новая труба скатывается к откидной стойке коника для разгрузки в той же последовательности.

Билет 14

1. Типы бульдозеров, область их применения и классификация

Бульдозер представляет собой навесное оборудование на гу­сеничный или колесный трактор (или тягач) в виде отвала кри­волинейного профиля, навешиваемого при помощи рамы или толкающих брусьев. Бульдозеры служат для послойного копа­ния, планировки и перемещения грунтов и других материалов на расстояние до 60... 150 м при строительстве и ремонте до­рог, каналов, дамб, котлованов и др. В зависимости от мощно­сти и конструкции они могут работать на самых разнообразных грунтах и материалах, от болотистых и песчаных до взорван­ных или разрыхленных скальных пород.

Экономически выгодная дальность перемещения грунта за­висит от тягового класса бульдозера, вида грунта и эксплуа­тационных условий. Обычно она не превышает 40... 60 м.

Различают бульдозеры общего и специального назначения, с поворотным и неповоротным отвалом.

Бульдозеры общего назначения применяют в наиболее ча­сто встречающихся грунтовых и климатических условиях с тем­пературами ±40 °С.

Специальные бульдозеры предназначены для выполнения «отдельных видов работ (разравнивания кавальеров, подземной разработки материалов, подводной разработки грунтов и т. п.) и работ в особых грунтовых или климатических условиях (при низких отрицательных температурах — до —60 °С, при тропи­ческой влажности и температурах до 60°С и т. д.).

По ходовой части бульдозеры делятся на гусеничные и ко­лесные.

По типу механизма управления различают бульдозеры с гидравлическим и канатно-блочным управлением. Действующим стандартом рекомендуется преимущественно гидравлическая система управления. Она обеспечивает принудительное заглуб­ление отвала в грунт, что имеет большое значение для бульдо­зеров с небольшой массой отвала и при работе на тяжелых грунтах.

2. Машины динамического действия для объемного разрушения и рыхления мерзлых и прочных грунтов крупным сколом

Объемное разрушение и рыхление мерзлого грунта крупным •сколом может осуществляться свободно падающими клин-, шар-молотами, падающим по направляющим рабочим органам, забиваемым рабочим органом, вибрационным, виброударными частоударным рабочим органом (рис. 2.9.1).

Наибольшее распространение получили клин-, шар-молоты к одноковшовым экскаваторам. При небольшой глубине про­мерзания применяют шар-молоты, которые при многократном сбрасывании на поверхности и по глубине образуют сеть тре­щин, нарушают целостность массива. Клин-молоты, кроме объ­емного разрушения благодаря внедрению режущей кромки в массив мерзлого грунта, осуществляют скол глыб грунта. Клин-, шар-молоты с помощью канатно-блочных систем и спе­циальных захватных устройств, исключающих закручивание ка­ната, могут навешиваться на одноковшовые экскаваторы, а в отдельных случаях на тракторы тягового класса 6 и более, оборудованные стрелами. Это оборудование может быть пол­ностью металлическим, бетонным в металлической оболочке и т. д. Преимущество — простота конструкции и возможность изготовления строительными организациями. Однако его нель­зя использовать вблизи различных сооружений из-за сильного сейсмического колебания почвы вокруг забоя, который следует ограждать барьером, предохраняющим от разлета кусков породы.

Рис. 2.9.1. Конструктивные схемы рабочих органов рыхлителей мерз­лого грунта для объемного разрушения и рыхления крупным сколом: а — клин-, шар-молот; б — падающий по направляющим; в — забиваемый; г — вибр-ационный; д — виброударный; е — частоударный

Несмотря на большую энергию удара (150...300 кДж), про­изводительность машин со свободно падающими рабочими ор­ганами по причине больших затрат на ненаправленные неэффективные удары и значительное рассеивание энергии очень низкая. Сбрасывание рабочего органа под некоторым углом к вертикали за счет большей доли скола грунта оказывается бо­лее эффективным, чем сбрасывание по вертикали. Но наклон­ное прицельное сбрасывание — более сложный процесс и требует высокой квалификации оператора.

Один из вариантов свободно падающих рабочих органов — падающие стрелы (сменное рабочее оборудование к одноков­шовым экскаваторам Э-302, Э-652, обеспечивающее рыхление грунта, промерзшего на глубину до 1,5 м). При монтаже пада­ющих стрел используют оборудование обратной лопаты. Ра­бочий орган — лом квадратного сечения, перемещаемый внут­ри корпуса сварной конструкции. Наконечник лома наплавляется твердосплавным электродом типа Т-620. Верхняя часть лома соединяется с пневматическим амортизатором, предохраняющим сборочные единицы экскаватора от резких динамиче­ских нагрузок при ударе. Вследствие фиксированного удара меньше рассеивается энергия и разлетаются куски. Однако постоянное извлечение инструмента из среды требует затрат энергии на преодоление сил трения, и от удара к удару грунт находится в ненапряженном состоянии. Падающие стрелы об­ладают значительной энергией удара: 18,5 и 40,6 кДж при массе ударной части 0,7 и 1,45 т, но частота ударов не превы­шает 0,1 С^-1.

Направленное падение рабочих органов обеспечивает концснтрацию энергии на ограниченном участке, что приводит к последующему образованию лидирующих трещин и отколу грунта. Движение рабочих органов по жестким направляющим создает условие соосности наносимых ударов. Это уменьшает энергоемкость скола грунта. Однако к моменту следующего удара рабочий орган должен быть освобожден из грунта, где происходит его защемление.

Конструкции машин с падающим рабочим органом очень многообразны, так как их изготовлением занимаются строи­тельные организации. В большинстве случаев они представля­ют заднее навесное оборудование на тракторах, впереди трак-I тора монтируют противовес или бульдозерный отвал. Падаю­щий орган выполняется в виде массивного клинового рыхлите­ля, число клиньев на рабочем органе 1...3; реже рабочий орган изготавливается из пяти расположенных в ряд сваренных стальных брусьев.

От удара к удару траектория движения клина представ­ляет ломаную линию (зигзагообразная траектория), то есть в процессе внедрения клин одновременно с вертикальным пере­мещением смещается горизонтально в сторону меньшего сопро-iпиления (в сторону забоя). Это смещение вызывается гори­зонтальной составляющей динамического усилия внедрения. Наибольшее перемещение отмечено в нижней части крепления направляющей к базовой машине.

В случае жесткого закрепления горизонтальная составляю­щая будет полностью восприниматься нижней тягой крепле­нии, что приводит к интенсивному разрушению металлоконст­рукции. При установке амортизаторов горизонтальная состав­ляющая частично уменьшается в результате смещения рабоче­го органа. Однако при крупном сколе грунта возможное пере­мещение достигает до 7з глубины погружения. Для обеспече­ния в момент удара беспрепятственного перемещения направ-i мощей с рабочим органом в сторону забоя и фиксации Юстигнутого положения направляющей используют следящее устройство. Работа следящего устройства заключается в авто-Матическом поддержании такого положения направляющей, Когда конец траектории при предыдущем ударе является нача-н'М траектории при последующем ударе. Это разгружает ме-i аллоконструкцию и базовую машину от горизонтальной co-ii ляющей динамического усилия, повышает надежность и производительность машины. Следящим устройством оборудо-папы навесные машины к экскаватору ЭО-2621 (рис. 2.9.2) и фактору тягового класса 10.

Ударник 6 со сменным рабочим наконечником в виде ассиметричного клина 8 и дополнительными грузами 4 перемещается между направляющими трубами рамы 1, которая вверху крепится к стреле экскаватора взамен рукояти с ковшом. Ра­бочий орган поднимается гидравлическим полиспастом 2. При втягивании штока в цилиндр происходит свободное падение груза; время перемещения штока меньше, чем время свободно­го падения рабочего органа, поэтому гидроцилиндр не препят­ствует падению ударника.

В нижней части направляющая соединяется со стрелой экс­каватора посредством следящего механизма 3, зубчатая рейка которого крепится к специальному ползуну, перемещаемому в трубе 9. Управление стопором 10 следящего механизма, фикси­рующим зубчатую рейку, осуществляется канатом 11, проходя­щим по роликам 12 к рычагам управления 13. После первого удара направляющая рама 1 отклоняется от вертикали на не­который угол и последующие движения ударника 6 происходят по наклонным направляющим, угол наклона которых возраста­ет по мере внедрения клина в грунт. Энергия удара у машии на ЭО-2621 и тракторе Т-130 составляет 5,5 и 65,0 кДж при частоте ударов 0,5 и 0,16 с^-1.

Рис. 2.9.2. Машина с падающим рабочим органом и следящим устройством:

1 - направляющая рама; 2 — гидравлический полиспаст; 3 — следящий ме­ханизм; 4 — дополнительные сменные грузы; 5, 7 — защитное ограждение; 6 — ударник; 8 — асимметричный клин; 9 — труба; 10 — стопор; 11 — канат; 12 — направляющие ролики; 13 — рычаги управления

Общие недостатки машин с падающим рабочим органом: необходимость извлечения его перед последующим ударом (усилие защемления в 1,5...2,0 раза превышает силу тяжести рабочего органа), что приводит к снятию напряженного состоя­ния в массиве с последующей потерей части энергии удара на преодоление упругих сил, а также преодоление вредных сопро­тивлений в направляющих. Указанные машины могут работать при вертикальном или близком к вертикальному положению рабочих органов, то есть требуют после откола глыбы пере­становки на новую позицию, а следовательно, могут быть толь­ко цикличными.

Машины динамического действия с забиваемым рабочим органом бывают навесными к тракторам или одноковшовым экскаваторам с жесткой или шарнирной направляющей. В ка­честве источников ударных импульсов применяют молоты (ме­ханические, дизельные, пневматические, гидравлические, вибра­ционные и др.).

Рабочие органы этих машин от удара к удару остаются заглубленными вплоть до отделения глыбы грунта от массива, поддерживая в грунте напряженное состояние, что снижает энергоемкость процесса в сравнении с машинами с падающим рабочим органом.

Общий недостаток машин с забиваемым рабочим орга­ном— потеря энергии (до 50%"и более) на соударение между клином и падающим ударником. Скорость удара в машинах этого типа ограничена контактной прочностью материала со­ударяющихся тел и для сталей не может превышать 8 м/с.

Простейший вид сменного оборудования с забиваемым ра­бочим органом — навесное рыхлительное приспособление к экс­каваторам Э-652 и Э-10011. К оголовку стрелы базовой маши­ны на шарнире прикрепляют направляющую штангу, в нижней части которой имеется прижимная головка, передающая часть силы тяжести стрелы на рабочий клин. Клин относительно штанги имеет свободное осевое перемещение вниз. Он забива­ется грузом, который поднимают лебедки базовой машины; груз перемещается по направляющей штанге.

Рыхлительное оборудование с дизель-молотом (см. 3.1) мо­жет быть установлено на экскаватор или трактор. Дизель-мо­лот с клином перемещается по направляющей раме, а для подъема молота или его ударной части используется лебедка. Существенные недостатки, присущие дизель-молотам: затруд­ненный запуск при низких температурах, необходимость час­тых остановов и запусков после заглубления клина на расчет­ную глубину и перестановки на новую позицию, низкий КПД.

С широким внедрением гидравлических экскаваторов воз­никла необходимость иметь к ним сменное оборудование для разработки мерзлых грунтов, выполняемое в виде гидро- или пневмомолотов.

На рисунке 2.9.3, а представлен экскаватор ЭО-2621А с до­полнительным сменным оборудованием — гидропневматическим молотом ГПМ-120, установленным на рукоять 9 вместо ковша. Оборудование при комплектовании клином или пикой применя­ют для рыхления мерзлых грунтов на глубину до 0,4 м за один проход производительностью не менее 5 м³/ч, а также для дробления негабаритов, разрушения покрытий, в стесненных условиях и на рассредоточенных объектах с малыми объемами работ. При комплектовании молота трамбующей плитой маши­ну можно применять для уплотнения талых грунтов. Энергия удара 1200 Дж при частоте до 4 с^-1.

Рис. 2.9.3. Одноковшовый экскаватор ЭО-2621А с гидропневматическим моло­том ГПМ-120 для разрушения мерзлых грунтов:

а — схема машины; б — конструкция молота; 1 — отвал бульдозера; 2, 7, 8, 11, 15, 17 — гидроцилиндры соответственно бульдозера, стрелы, ковша (молота), рукояти, выносной опоры поворота; 3 — топливный бак; 4 — трактор ЮМЗ-6М(Л); 5 — гидробак; 6 — пово­ротная колонка; 9 — рукоять; 10 — молот ГПМ-120; 12 — стрела; 13 — выносные опоры; 14 _- гидрораспределители; 16 — рама; IS — трубопроводы; 19 — насосы; 20, 24 — клапаны; 21 — пружины; 22 — поршень; 23, 29 — бронзовые втулки; 25 — корпус; 26 — боек; 27 — на­правляющая; 28 — рабочий инструмент; 30 — гайка; 31, 32 — опоры пружин

Гидромолот подключается к гидравлической системе экскапатора к секции распределителя цилиндра стрелы. Поток жид­кости от насоса трактора направляется на питание гидронасо­са стрелы, а поток жидкости от насоса экскаватора — к гид­ромолоту. Жидкость из гидромолота сливается по двум трубопроводам: к верхнему распределителю экскаватора и всасывающему трубопроводу насосов экскаватора.

Гидропневматический молот ГПМ-120 (рис. 120,б) состоит из корпуса 25 с направляющей 27, во втулке которой соверша­ет возвратно-поступательное движение инструмент 28. В корпу­се 25 установлены также бронзовые втулки 23 и 29 для пере­мещения в них бойка 26 и клапана 24.

В противоположной от инструмента части молота установ­лен пневмоаккумулятор, образованный втулкой 23, клапаном 24, корпусом 25 и поршнем 22. Поршень 22 и втулка 23 в кор­пусе укрепляются гайкой 30. Пневмоаккумулятор заправляет­ся воздухом через клапан 20.

Шесть пружин 21, размещенных в опорах 31 и 32, гасят иредное влияние энергии отдачи молота на экскаватор.

Без поджатая инструмента рабочая жидкость свободно пе­ретекает из напорной магистрали в сливную, молот не работа­ет. При нажатии на инструмент 28 он начинает давить на боек 26 до его сопряжения с клапаном 24, при этом напорная по­лость А разъединяется со сливной полостью В, и жидкость на­чинает давить на активную площадь бойка, перемещая его смеете с клапаном 24 влево до тех пор, пока не совместятся от­верстия Г и Д, то есть до соединения напорной полости с по­лостью под клапаном. Жидкость, действующая одновременно на торце бойка 26 и клапан 24, разъединяет их. Боек под дав­лением жидкости, поддерживаемым воздушным аккумулятором через клапан 24, устремляется к инструменту и наносит удар по его хвостовику. После удара бойка клапан вновь набегает на боек, и цикл повторяется.

В конструкциях машин для рыхления крупным сколом и послойного разрушения мерзлых и прочных грунтов применяют пибромолоты, выполняемые в виде навесного оборудования на базе тракторов или экскаваторов, как правило, с электропри­водом. Электропривод виброэлемента практически не зависит ни от расстояния механизма до базовой машины, ни от тра­ектории его движения, обеспечивает необходимую долговеч­ность передачи. Однако в процессе работы имеет место резкое увеличение реактивной составляющей мощности, что снижает и КПД.

Нормальная работа возможна, если номинальная мощность генератора в 1,5...1,7 раза превышает номинальную мощность двигателя.

Механический привод вибровозбудителя от ВОМ базовой машины применяется при близком расположении механизмов, имеет более высокий КПД и меньшую стоимость, чем элект­ропривод, но обладает громоздкостью и малой надежностью, особенно подшипниковых сборочных единиц, несмотря на то, что их монтируют в резинометаллических защитных устройст­вах.

Гидропривод имеет меньшую массу и достаточно высокие энергопоказатели. Гидродвигатели могут устанавливаться не­посредственно на вибровозбудителях. В процессе удара давле­ние в гидросистеме может превышать в 2 раза номинальное значение, поэтому мощность привода должна обеспечивать работу с перегрузкой, а гидроаппаратура — выдерживать мак­симумы пульсирующего давления. Установка в системе гидро­аккумуляторов сглаживает неравномерность в потреблении ра­бочей жидкости.

В качестве сменного оборудования к одноковшовым гидрав­лическим экскаваторам и в рыхлителях статико-динамического действия для активизации рабочих органов применяют гидро­пневматические ударные механизмы.

Гидропневмоударник имеет ударную массу в виде бойка, соединенного с подвижным поршнем, который перемещается в корпусе. Корпус имеет неподвижную переднюю опору, в на­правляющих которой перемещается боек, неподвижный задний поршень и заднюю крышку, через центральное отверстие ко­торой происходит слив масла в бак.

Дальнейшее развитие конструктивных решений ударных механизмов — создание гидропневматических молотов ГПМ-120 (см. рис. 2.9.3,б), ГПМ-200, ГПМ-300 и СП-71, снабжаемых клином, пикой и трамбовочной плитой, расширяющих область применения гидравлических экскаваторов 2, 3, 4-й размерной группы. Они эффективны при разрушении мерзлых грунтов крупным сколом, при этом удельная энергия удара должна быть не менее 250...400 Дж на 1 см ширины лезвия инструмен­та, а сам инструмент должен располагаться шахматно на расстоянии от края забоя не более (2,0...3,5) Ь, между уста­новками— (5...7) Ъ, где Ъ — ширина лезвия. Рациональная энергия единичных ударов для экскаваторов 2, 3, 4-й размер­ной группы — соответственно 1000...1500, 2500...3500 и 5000... 6000 Дж.

Отличительная особенность гидромолотов — использование для привода только одного энергоносителя — рабочей жидкос­ти гидросистемы экскаваторов; гидромолоты устанавливают взамен ковшей обратных лопат. Гидромолоты не требуют пнев­матических гидроаккумуляторов, их конструкция проста и надежна, в сравнении с пневматическими молотами они обладают большим КПД и меньшим шумом.

Среди серийных гидравлических молотов модели СП-70 и СП-60 получили наибольшее распространение. Масса ударника у них в 2 раза больше массы рабочего клина, что повышает КПД передачи энергии, а скорость соударения не более 6 м/с, что практически не вызывает усталостного разрушения дета­лей молота.

В экскаваторах с ковшами активного действия применяют пневматические ударные блоки. Ударный блок включает зуб с креплением (букса, обойма со стопором и шплинтом), пнев-момолот и механизм запуска.

Рабочая поверхность зуба на длине 70 мм направляется электродом ВСН-6 до поверхностной твердости HRC 45 слоем толщиной 2...3 мм.

Аналогичное устройство имеют пневмомолоты ПН-1300, ПН-1700 и ПН-2400 к экскаваторам 2, 3, 4-й размерной груп­пы, предназначенные преимущественно для разрушения мерз­лых грунтов и скальных пород. Кроме того, их успешно при­меняют для разрушения бетона, старых асфальтобетонных по­крытий и кирпичных кладок, уплотнения грунта, погружения легких свай и шпунта, дробления негабаритов, при бестран­шейной прокладке подземных коммуникаций и других работах. Экскаваторы с пневмомолотами необходимо комплектовать передвижными компрессорными станциями со сравнительно высокой подачей—10...14 м³/мин (ДК-9М и ПР-10М), что резко снижает маневренность и мобильность комплекса. При недостаточном влагоотделении из системы могут возникнуть перебои в работе из-за смерзания конденсата.

Мерзлые грунты благодаря льду и незамерзшей воде отно­сятся к четырехкомпонентным упруговязкопластичным тела"м, с ярко выраженными реологическими свойствами, проявляемы­ми в таких явлениях, как ползучесть (рост относительной де­формации по времени при постоянной нагрузке) и релаксация (снижение напряжений при постоянной скорости деформации). Предельно длительная прочность мерзлых грунтов в 5... 10 раз меньше условно-мгновенной. В зонах повышенных на­пряжений нарушается основной принцип механики мерзлых грунтов — динамическое равновесие между незамерзшей во­дой и льдом, последний на границах контакта минеральных частиц плавится, а образующаяся при этом вода перемещается в зоны пониженных напряжений, где возможна ее кристалли­зация. Наблюдается объемная деформация мерзлого грунта, проявляющаяся в уплотняемости при длительном неизменном напряжении.