Лекция 10

Способом «стена в грунте» можно возводить без отрывки котлована подземную часть промышленных и гражданских зданий и сооружений, стены насосных станций, тоннели метрополитенов неглубокого заложения, колодцы коллекторов, борта каналов и т.п.

Грейферное оборудование устанавливают на базовой части стрелы экскаваторов 5-ой размерной группы и включает в себя напорную штангу 5, грейферный ковш 3, направляющий корпус 4 с механизмом перемещения штанги, рычажный механизм 2, гидроцилиндры подъема-опускания штанги и наклона штанги в поперечной плоскости. Направляющий корпус шарнирно соединен с кронштейном, относительно которого может быть повернут двумя гидроцилиндрами в вертикальной плоскости на угол 90° вдоль продольной оси экскаватора. Дополнительным гидроцилиндром 7 штанга может быть наклонена в поперечной плоскости на угол γ в обе стороны от вертикали. Рабочим органом оборудования является гидравлический двухчелюстной грейфер (рис.130,б) с приводом сменных челюстей полукруглой формы от двух гидроцилиндров 10, расположенных внутри его корпуса. Режущие кромки челюстей снабжены сменными зубьями, а боковые стенки — резцами с износостойкой наплавкой. Грейфер крепится к напорной штанге, перемещаемой канатным механизмом, смонтированным на направляющем корпусе. Механизм перемещения (подъема-опускания) штанги состоит из двух унифицированных лебедок, каждая из которых включает барабан 13 для перематывания напорно-возвратного каната 14, трехступенчатый цилиндрический редуктор 12 (аналогичный редуктору механизма передвижения экскаватора), тормоз и гидромотор 11. Напорное движение на грейфер создается весом штанги с грейфером и лебедками.

Рис.130. Грейферное оборудование для возведения сооружений методом «стена в грунте»: а — общий вид; б — кинематическая схема механизма перемещения штанги

Рычажный механизм 2 (рис.130,а) жестко крепится к базовой части стрелы и через упорную стойку 1 к пяте стрелы 8. В процессе работы упорная стойка воспринимает нагрузки от рабочего оборудования. Перевод рабочего оборудования из рабочего положения в транспортное обеспечивается поворотом гидроцилиндрами 6 направляющего корпуса 4, со штангой назад на 90° при одновременном опускании вперед гидроцилиндрами 9 базовой части стрелы с кронштейном и упорной стойкой 1. Вертикальное положение оборудования контролируется прибором, датчики которого установлены на направляющем корпусе, а указатели - в кабине машиниста. Гидросистема грейферного оборудования питается от насосной установки базового экскаватора. Управление грейферным оборудованием гидравлическое и осуществляется из кабины машиниста.

Гидравлические молоты навешиваются на экскаваторы 2...5-й размерных групп вместо ковша обратной лопаты и соединяются с рукоятью посредством быстросъемного крепления. Экскаватор, оборудованный гидромолотом с рабочим инструментом в виде клина, пики и трамбовки, можно применять при рыхлении мерзлого грунта, дроблении негабаритов твердых и горных пород, взламывании мерзлого грунта и дорожных покрытий, кирпичных и бетонных фундаментов и других работах, а также для уплотнения грунта. При разработке грунта можно изменять угол наклона гидромолота к поверхности грунта. В комплект оборудования гидромолота (рис.131) входят: стрела 1, рукоять 4, гидромолот 5 и гидроцилиндры 2, 3. 6 подъема .стрелы, поворота рукояти и молота.

Гидромолоты приводятся в действие от насосов гидросистемы базового экскаватора, что обеспечивает лучшее использование установленной мощности и снижение эксплуатационных затрат. По принципу работы гидромолоты аналогичны паровоздушным. Гидромолоты создают значительные импульсы силы направленного действия, и обеспечивают наименьшую энергоемкость процесса разработки мерзлых грунтов и разрушения твердых покрытий. Различают гидромолоты простого и двойного действия. В гидромолотах двойного действия подъем ударной части (холостой ход) осуществляется под давлением рабочей жидкости, а разгон ее вниз при рабочем ходе - под действием собственного веса и энергии рабочей жидкости или сжатого газа, накопленной во время холостого хода в гидравлическом или пневматическом аккумуляторе. Молоты с пневмоаккумулятором называют также гидропневматическими. В конструкцию молота с гидроаккумулятором (рис.132) входят: рабочий цилиндр 6 с распределительным золотником 10, гидроаккумулятором 13 и насосом 12, корпус с направляющей трубой 2, ударная часть 3 и сменный рабочий инструмент 1.

Рис.131. Рабочее оборудование гидромолота

Рис.132. Гидромолот с гидроаккумулятором

Цикл работы гидромолота состоит из разгона ударной части вверх, торможения ее перед верхней мертвой точкой, разгона вниз и удара по хвостовику инструмента. Ударная часть не имеет участков установившегося движения. При разгоне вверх рабочая жидкость от насоса 12 через золотник 10 поступает в штоковую полость 4 рабочего цилиндра 6 и в гидроаккумулятор 13, где происходит ее накапливание. В конце разгона золотник соединяет поршневую полость 8 рабочего цилиндра с напорной линией 9, в результате чего происходит торможение ударной части и рабочая жидкость вытесняется в гидроаккумулятор. После остановки ударной части в верхней мертвой точке начинается ее разгон вниз под действием собственного веса и давления рабочей жидкости, действующего на поршень 5. Когда ударная часть достигает скорости, которую она имела бы при установившемся движении, аккумулятор начинает разряжаться, отдавая накопленную жидкость в рабочий цилиндр 6. В конце хода вниз ударная часть наносит удар по хвостовику сменного рабочего инструмента 1. Перед нанесением удара через обратный клапан 7 жидкость из поршневой полости 9 поступает в сливную магистраль 11. Далее цикл повторяется.

Молоты с гидроаккумулятором просты в управлении и обслуживании, имеют довольно высокий КПД (0,55...0,65). Они издают при работе слабый шум, поэтому их можно использовать в густонаселенных местах. Гидравлические молоты развивают энергию удара 1800... 9000 Дж, имеют частоту ударов 2,2...5 Гц, массу ударной части 100...600 кг, рабочее давление в гидросистеме 10...16 мПа.

У гидропневматических молотов (рис.133) давление рабочей жидкости воздействует на боек при рабочем и холостом ходах. Одновременное воздействие на боек давления жидкости и энергии газа аккумулятора при рабочем ходе позволяет повысить коэффициент использования мощности насосной установки, снизить пульсацию давления рабочей жидкости, улучшить технико-эксплуатационные показатели молотов. Основными элементами гидропневматического молота являются: ударный блок 6,

Рис.133. Гидропневматический молот

пневмоаккумулятор 9, управляющая камера 7, распределитель 1, сменный рабочий инструмент 17.

Принцип работы молота заключается в следующем. В исходном положении (рис.133,а) рабочая жидкость под напорным давлением подается в полость а распределителя 1 и одновременно в камеру взвода 3, управляющую камеру 7 ударного блока 6 и через каналы 6 и в полость 12 золотника 14. Напорное давление действует на ступень 13 золотника, перемещая его в крайнее нижнее положение, и на ступень 4 бойка 5, который начинает двигаться вверх (холостой ход), сжимая газ в аккумуляторе 9. При этом рабочая жидкость из камеры рабочего хода 8 вытесняется через камеру 10 золотника в слив.

В верхнем положении бойка (рис.133,б) управляющая камера соединяет каналы виг между собой и одновременно полость 12 со сливом. Под действием давления рабочей жидкости на нижнюю ступень 2 золотника последний перемещается вверх, верхней своей частью входит в проточку 11 корпуса распределителя, перекрывает сливную гидролинию и через центральное отверстие 16 соединяет напорную гидролинию с камерой взвода 3 и камерой рабочего хода 8. Боек начинает движение вниз (рабочий ход) под одновременным воздействием давления газа аккумулятора и рабочей жидкости (площадь ступени 15 больше площади ступени 13); рабочая жидкость переливается из полости взвода в камеру рабочего хода. Разгоняясь, боек наносит удар по инструменту 17 управляющая полость соединяет каналы б и в с напорной гидролинией, и золотник перебрасывается вниз. Далее цикл повторяется.

Гидромолоты могут быть использованы по двум технологическим схемам: 1) экскаватор с молотом работает непрерывно, а выемка грунта осуществляется другим экскаватором; 2) экскаватор с молотом выполняет заданную часть работы, а затем производится замена молота ковшом.

При работе с молотами стрела экскаватора устанавливается в плавающее положение, что обеспечивает полную виброизоляцию рабочего места машиниста. Молоты комплектуются широкой номенклатурой легко сменяемых рыхлительных, дробящих, сваебойных, трамбующих инструментов и запускаются в работу автоматически при опирании с определенным усилием рабочего инструмента на разрушаемый (забиваемый) объект.

Гидропневматические молоты развивают энергию удара 500...9000 Дж, имеют частоту ударов 3,5...12 Гц. Давление зарядки газового аккумулятора 0,6...1,2 мПа, рабочее давление в гидросистеме 10...16 мПа.

Неполноповоротные гидравлические универсальные экскаваторы с шарнирно-рычажным рабочим оборудованием относятся к машинам 2-й размерной группы и монтируются на базе серийных пневмоколесных тракторов класса 1, 4. Они представляют собой мобильные универсальные малогабаритные землеройные машины с экскаваторным, погрузочным и бульдозерным оборудованием для выполнения земляных (в грунтах I...Ш категорий) и погрузочных работ небольших объемов на рассредоточенных объектах. Наиболее эффективно такие экскаваторы применяются в стесненных условиях. Основным рабочим органом неполноповоротных экскаваторов служит унифицированный ковш9 (рис.15) прямой и обратной лопат вместимостью 0,25 м³, входящий вместе со стрелой 11, рукоятью 10, тягами 8 и гидроцилиндрами 5...7 подъема стрелы, поворота рукояти и ковша в комплект экскаваторного оборудования машины. Это оборудование монтируется на поворотной колонне 4, установленной на

Рис.134. Неполноповоротный гидравлический экскаватор второй размерной группы: а — общий вид; б и в — схемы поворотных механизмов

усиленной раме 17 базового трактора 3. Поворот колонны с рабочим оборудованием вокруг вертикальной оси в плане на 180° обеспечивается: цепным поворотным механизмом, состоящим из двух попеременно работающих гидроцилиндров 16 (рис.134,б), втулочно-роликовой цепи 15 и звездочки 14, жестко закрепленной на валу поворотной колонны или двумя гидроцилиндрами 18 (рис.134,в), имеющими возможность поворачиваться относительно шарнира А, штоки которых шарнирно соединены с сектором Б поворотной колонны.

Устойчивость экскаватора при работе обеспечивается двумя выносными опорами 13, управляемыми гидроцилиндрами 12 с гидрозамками. Спереди трактора навешен неповоротный бульдозерный отвал 1, управляемый гидроцилиндром 2.

Малогабаритные экскаваторы представляют собой небольшие по массе и размерам высокомобильные универсальные машины малой мощности, оснащенные быстросъемными сменными рабочими органами многоцелевого назначения. С помощью таких машин отрывают небольшие котлованы и траншеи для оснований фундаментов зданий и сооружений, канавы у дорог и скважины для ограждений, опор, линий электропередач и других объектов, траншеи для водопроводной, газораспределительной, электрической и телефонной сети; осуществляют строительство бассейнов, очистных сооружений; ремонт и реконструкцию гражданских и промышленных сооружений; разрушают железобетонные и другие изделия при строительстве и ремонте различных объектов; обустраивают парки, скверы, спортивные площадки; выполняют самые различные операции технологических процессов в коммунальном хозяйстве.

Небольшие габаритные размеры, малое давление на опорную поверхность, высокая маневренность и проходимость позволяют успешно использовать такие экскаваторы в подвалах и на этажах промышленных зданий, внутри вагонов и в других труднодоступных местах, в том числе на работах, связанных с поддержанием работоспособности готовых объектов, с их обслуживанием и ремонтом. Использование экскаваторов оправдано при выполнении работ небольших объемов на рассредоточенных объектах, благодаря возможности их перебазирования в кузове грузовых автомобилей, а также установки на ограниченную в размерах площадку (на возвышенности и в котлованах), что недоступно для более крупных машин.

Малогабаритные экскаваторы делят на две группы: мини-экскаваторы массой 1200...6000 кг (вместимость ковша до 0,25 м³) и микроэкскаваторы массой до 1200 кг (вместимость ковша 0,01...0,04 м³).

Мини-экскаваторы — это самоходные полу- и полноповоротные машины с традиционным шарнирно-рычажным рабочим оборудованием и гидравлическим приводом, которые базируются на специальных и тракторных шасси с колесным и гусеничным ходовым устройством. Они обеспечивают глубину копания 2,5...3,8 м, высоту выгрузки 2,8...5 м. Основное рабочее оборудование — обратная лопата, дополнительное — рыхлитель, гидромолот, гидробур, грейфер, крюковая подвеска, погрузочный ковш, захват для бордюрного камня, бульдозерный отвал и т.п.

Микроэкскаваторы выполняются на базе самоходных колесных шасси, мотоблоков, а также прицепными и без привода хода. Угол поворота рабочего оборудования в плане 130...170°. Глубина копания и высота выгрузки 1,7—2 м. Микроэкскаватор (рис135) состоит из несущей рамы 12, пневмоколесного ходового устройства, шарнирно-рычажного рабочего оборудования, гидропривода, сиденья машиниста 4 и силовой установки 5. Рабочее оборудование крепится к раме с помощью двойного шарнира, при горизонтальном положении которого обеспечиваются наклоны стрелы с рукоятью и ковшом, а при вертикальном — поворот рабочего оборудования в плане на угол ±85° относительно продольной оси

9 10 11 12

Рис.135. Микроэкскаватор

машины. Устойчивость экскаватора обеспечивается при работе гидроуправляемыми передними опорами 9 и задним упором 7.

Ходовое устройство включает два передних ведущих колеса 10 с индивидуальным приводом каждого от гидромоторов 11 и два ведомых задних 14. Гидропривод экскаватора включает гидробак 6, шестеренный насос 13, секционные распределители 3, гидроцилиндры рабочего оборудования и откидных опор, гидромоторы ходовых колес. При одновременном вращении ведущих колес в разных направлениях осуществляется поворот машины на месте, что обеспечивает высокую маневренность экскаватора в стесненных условиях. Рабочее оборудование включает стрелу 2, рукоять 8, ковш 1 и гидроцилиндры для их перемещения.

Управление рабочим оборудованием и откидными опорами осуществляется с рабочего места 4 машиниста с помощью гидрораспределителей 3.

Кроме основного ковша обратной лопаты вместимостью 0,03 м³ для разработки грунтов I…II категории машина оснащается ковшом с эластичным днищем и боковыми стенками, для разработки грунтов повышенной влажности — ковшом с цепным днищем с повышенным коэффициентом разгрузки, челюстным грейфером вместимостью 0,05 м³ с рыхлителем, гидромолотом с энергией удара 150 Дж, ножницами для резки арматуры, клещевым захватом для укладки бордюрного камня, крюковой подвеской грузоподъемностью 100 кг. Экскаватор перевозят в кузове грузового автомобиля.

Экскаваторы с телескопическим рабочим оборудованием (экскаваторы-планировщики) представляют собой полно- и неполноповоротные машины 3-й размерной группы с телескопической стрелой на пневмоколесном и гусеничном ходовом устройстве, основным рабочим движением которых является выдвижение и втягивание телескопической стрелы при копании, планировании и транспортировании грунта в ковше после экскавации. Эти машины разрабатывают грунты I...IV категории и характеризуются малой габаритной высотой, что позволяет эффективно использовать их в стесненных условиях городской застройки, в труднодоступных местах и закрытых помещениях, в частности для разработки грунта под мостами, на участках пересечения коммуникаций, для зачистки дна и вертикальных стенок траншей и котлованов; подсыпки и разравнивания грунта под полы; фундаменты и подпольные каналы; засыпки пазух фундаментов, траншей и котлованов; подачи материалов через проемы в стенах под низкое перекрытие и т. п.

Экскаваторы с телескопическим рабочим оборудованием широко применяют на рассредоточенных объектах малого объема как универсальные землеройные машины. Наиболее эффективно они используются при планировании наклонных поверхностей каналов, насыпей и выемок земляного полотна, расположенных ниже уровня стоянки экскаватора. Поэтому их обычно называют экскаваторами-планировщиками.

Основными частями экскаваторов-планировщиков (рис.136) являются: ходовое устройство, поворотная платформа (с расположенными на ней силовой установкой, узлами гидропривода, кабиной машиниста) и телескопическое рабочее оборудование. Поворотная платформа опирается на раму ходового оборудования через роликовое опорно-поворотное устройство. Полноповоротные экскаваторы выпускают на гусеничном и пневмоколесном ходовых устройствах, неполноповоротные (угол поворота стрелы в плане180...270⁰) - на шасси автомобильного типа. телескопическое рабочее оборудование отечественных экскаваторов имеет принципиальную единую схему и состоит из телескопической стрелы треугольного или квадратного сечения, сменного рабочего органа и механизмов выдвижения (втягивания) стрелы, подъема (опускания) стрелы, поворота ковша относительно собственной оси и продольной оси стрелы. Телескопическая стрела включает две секции — наружную 2, шарнирно прикрепляемую к поворотной платформе, и выдвижную внутреннюю 4, несущую на переднем конце сменный рабочий орган 6. Гидравлический привод рабочего оборудования обеспечивает прямолинейное движение рабочего органа при изменении длины телескопической стрелы (ход стрелы до 3,2 м) с помощью длинноходового гидроцилиндра 3, подъем (на угол до 25°) и опускание (на угол до 50°) стрелы, в вертикальной плоскости двумя параллельно установленными гидроцилиндрами 1,поворот ковша относительно оси; его подвески (на угол до 120°) гидроцилиндром 5 и вокруг продольной оси стрелы гидроцилиндром 7. У некоторых моделей экскаваторов угол поворота стрелы достигает ±180°, что позволяет использовать рабочие органы двустороннего действия, например ковш с однозубым рыхлителем или ковш с зубьями, расположенными с двух сторон. Основными видами сменного рабочего оборудования экскаваторов-планировщиков (рис.137) являются ковши вместимостью 0,25, 0,4 и 0,65 м³, планировочные 2 и

Рис.136. Принципиальная схема экскаватора с телескопическим рабочим оборудованием

Рис.137. Сменные рабочие органы экскаваторов-планировщиков

профилировочные 3, ковши для дренажных работ 4, планировочный отвал 5, рыхлитель 6, клещи для камней 7, уплотняющий каток 8, приспособление для бокового копания 9 и др. Широкая номенклатура сменных [рабочих органов и конструктивные особенности телескопического оборудования обеспечивают практически полную механизацию экскавационных, планировочных, зачистных, доводочных и погрузочно-разгрузочных работ в стесненных условиях, большинство которых не может быть выполнено (частично или полностью) универсальными одноковшовыми экскаваторами с жесткой или канатной подвеской рабочего оборудования.

Выполнение основных видов земляных работ осуществляется следующими движениями стрелы и ковша:

• планирование и зачистка наклонных поверхностей, расположенных ниже уровня стоянки машины — втягиванием телескопической стрелы с коррекцией толщины срезаемой стружки небольшим поворотом ковша;

• зачистка и планирование горизонтальных поверхностей на уровне и ниже уровня стоянки экскаватора — совмещением опускания и втягивания стрелы с периодической коррекцией положения ковша;

• зачистка и доводка боковых (наклонных и вертикальных) поверхностей земляных сооружений при расположении экскаватора вдоль оси сооружения (например, в траншеях) — втягиванием телескопической стрелы и поворотом рабочего органа относительно продольной оси стрелы на некоторый угол.

Гидропривод экскаваторов-планировщиков включает сдвоенный насос, два золотниковых гидрораспределителя, гидромоторы и гидроцилиндры. Гидросистема обеспечивает совмещение трех из пяти рабочих движений при планировочных работах — выдвижение (втягивание) стрелы, ее подъем (опускание) и поворот платформы.

Отечественные экскаваторы-планировщики характеризуются наибольшей глубиной копания (с удлинителями стрелы) до 5,9 м, радиусом копания до 8,4 м, высотой выгрузки до 4,4 м, усилием втягивания стрелы 56...90 кН, минимальной продолжительностью цикла основного ковша 21...23 с, максимальной технической производительностью до 70 м³/ч.

12

СТ-220201 10