Катки статичної і вібраційної дії

 

Розрізняють котки статичної дії і вібраційні.

Котки ефективні на лінійних об'єктах значної протяжності або на великих площах.

За типом робочого органу котки бувають з рівними, кулачко­вими, ребристими вальцями або пневмоколісні.

Рівні котки ущільнюють ґрунт шарами 0,16—0,2 м без розпу­шування його поверхні або з незначним розпушуванням завглибшки 1—3 см (у незв'язних ґрунтах). Їх застосовують переважно для прокочування в один-два проходи поверхні ґрунту, ущіль­неної іншими котками, для укочування щебеню та ущільнення дорожнього покриття. Роботу виконують човниковим способом або з розворотом в кінці проходки. На котках передбачають скребки для знімання налиплого матеріалу. При укочуванні ас­фальтобетону вальці змащують.

Рисунок 14.1 – Зовнішній вид вібраційного котка

 

Кулачкові котки виготовляють причіпними (рис. 14.2, а). Вони мають робочі органи у вигляді кулачків 2 спеціальної форми, які прикріплюються до бандажів, надягнутих на порож­нистий барабан 1. Останній заповнюють баластом (найчастіше піском). Поверхня від налиплого ґрунту очищується штирями, встановленими між рядами кулачків. Котки виготовляють масою 6 - 30 т та розрізняють за розмірами барабанів, кількістю, фор­мою і висотою кулачків. Вони ефективні для роботи на грудочку­ватих і зв'язних ґрунтах. Можуть ущільнювати шар ґрунту завтов­шки 0,4 м, недоліком є розпушування поверхні цього шару.

Робочі поверхні ребристих котків виготовляють з кількох співвісних кільцевих бандажів з хвилеподібними зовнішніми поверхнями, виступи яких розміщені в шаховому порядку.

Обичайка ґратчастого котка виготовлена з прутків і має квад­ратні чарунки. Подібно до кулачкових ребристі й ґратчасті котки здійснюють глибинне ущільнення ґрунту, заглиблюючись у нього ребрами або прутками. Для укочування ґрунту на невеликих площах використовують комплект з кількох (до п'яти) котків, об'єднаних спільними траверсами.

Пневмоколісні котки можуть бути причіпними (рис. 14.2, б), напівпричіпними (рис. 14.2,в) й самохідними (рис. 14.2, г). Грунт ущільнюється пневматичними колесами 4, на які передається навантаження від баластних ящиків 3. Причіпні й напівпричіпні котки мають незалежну підвіску кожного колеса з баластним ящиком, що сприяє рівномірному ущільненню неза­лежно від нерівності фунту, їх застосовують для шарового ущіль­нення зв'язних і незв'язних ґрунтів шаром понад 0,45 м. Не­обхідна щільність ґрунту досягається за 6 - 8 проходів у зв'язних та 3 - 4 — у незв'язних ґрунтах. Самохідні пневмокотки виготов­ляють з міцно закріпленими на рамі осями пневмоколіс і засто­совують в основному для ущільнення дорожніх основ та покриттів. Їх перевага порівняно з рівновальцювальними котками полягає в тому, що при укочуванні вони не давлять щебінь. Робочий орган самохідних пневмоколісних котків — передні керовані 5 та задні ведучі 6 пневмоколеса, взаємне розташування яких дозволяє одержати суцільну смугу ущільненого матеріалу. При роботі самохідні котки переміщуються човниковим способом.

Причіпні й самохідні вібраційні котки застосовують для ущільнення незв'язних і малозв'язних ґрунтів та матеріалів, оскільки вони у 8 - 10 разів ефективніші, ніж котки статичної дії. Під дією вібрації значно зменшується сила тертя та зчеплення між частинками, що сприяє їх щільнішому вкладанню.

Причіпні котки бувають зі змінними і ґратчастими вальцями. Всередині порожнистого вальця 9 (рис. 14.2, д) причіпного котка встановлюють віброзбудник, який приводиться у рух від двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ) 7 через клинопасову передачу 8.

Самохідні віброкотки випускають дво- і тривальцьовими. Вмонтовані віброзбудники мають ведучі вали, а привод виготов­ляють механічним або гідравлічним.

 

Рис. 14.2 – Схеми ущільнювальних котків

а, б, д – причіпного відповідно кулачкового, пневмоколісного і вібраційного; в – напівпричіпного пневмоколісного; г – самохідного пневмоколісного; 1 – барабан; 2 – кулачок; 3 – баластний ящик; 4 – пневмоколесо; 5, 6– відповідно передні керовані й задні ведучі пневмоколеса; 7 – двигун внутрішнього згоряння; 8 – клинопасова передача; 9 – валець з віброзбудником

 

Самохідні комбіновані котки обладнують ведучим вальцем з пневматичних шин та керованим рівним металевим вальцем. Висока ефективність таких котків досягається за рахунок по­слідовного впливу вібрації і статичного навантаження. Привод ведучих вальців та віброзбудників переважно гідравлічний. Збу­рююча сила віброзбудника регулюється в широкому діапазоні і становить 150 - 200 кН. При виконанні незначних обсягів роботи щодо ущільнення незв'язних грунтів, щебеню, гравію у тісних умовах застосовують самопересувні вібраційні плити (рисунок 14.3). На робочому органі — плиті / шарнірне кріпиться віброзбудник 2 спрямованої дії. Він фіксується у трьох положеннях: вертикально і в нахилі, вліво та вправо. Віброзбудник генерує збурюючу силу 12,5 - 63,0 кН, що в кілька разів перевищує масу плити, тому така плита працює в режимі вібротрамбування, з відривом від ущіль­нювальної поверхні. З цієї ж причини при нахилі віброзбудника плита починає самопересуватися. Вали віброзбудника приво­дяться в дію вад ДВЗ або електродвигуна через клинопасову передачу. Найчастіше плита обладнана довгою віброізольованою ручкою, яка дозволяє спрямовувати її переміщення і здійснювати повороти. Віброплити мають продуктивність 300 - 900 м²/год, масу 150 - 1400 кг, глибина ущільнення ґрунту 0,3- 1,0 м.

 

Трамбувальні машини

 

Трамбувальні машини ущільнюють важкі зв'язні й незв'язні фунти шарами 1,0 - 1,5 м, а також ґрунти в природному заля­ганні вільнопадаючими чавунними або залізобетонними ванта­жами з опірною поверхнею до 1 м². Необхідна щільність насип­ного ґрунту досягається за 3—б ударів по одному сліду.

Рисунок 14.3. – Схема віброплити:

а — при ущільненні без переміщення; б — при переміщенні вліво; 1 — плита; 2 — вібро­збудник

 

Ущільнення здійснюється за допомогою екскаватора-драглайна

(рис. 14.4, а), на підіймальному канаті якого підвішують вантаж 3. Канат 1 запобігає закручуванню вантажу. Вантаж піднімається вантажною лебідкоюекскаватора і скидається на ущільнений ґрунт із висоти 1 – 2 м. Частота ударів не перевищує 0,05 – 0,1 с-1, енергія одиничного удару 10 – 15 кДж. Продуктивність такого обладнання невисока, а вартість виконаних робіт – значна. Тому такі машини застосовують при невеликих обсягах роботи у тіснихумовах.

При значних обсягах робіт слід використовувати самохідні трамбувальні машини безперервної дії на базі гусеничних тракторів тягового класу 100 кН.

Трактор обладнують ходозменшувачем, що забезпечує його повільний безперервний рух у процесі трамбування. Ґрунт ущільнюють двома чавунними плитами 4 (рис. 14.4, б), які почергово піднімають і опускають, ковзаючи по встановлених позаду трактора напрямних штангах 5. Плити підвішені на канатах 8. Вони охоплюють нерухомі 6 та рухомі блоки 7, прикріплені до вантажів та рами машини через пружинні амортизатори, що знижує динамічні навантаження в канатах. Рухомі блоки 7 поліспастів змонтовано на кривошипах. Останні приводяться в дію від двигуна трактора через редуктор. При підніманні вантажу кривошипи міцно з'єднано з валом редуктора, а при опусканні вони від'єднуються від вала редуктора за допомогою обгінних муфт відбувається вільне падіння вантажу. Швидкість руху машини підбирається така, щоб відбулася необхідна кількість ударів по одному сліду. Для компенсації переміщення машини в момент контакту вантажу з ґрунтом штангу 5 закріплюють на рамі за допомогою еластичної підвіски.

Рис. 14.4 – Ущільнювальні машини:

а – на 6азі екскаватора драглайна, 1 – канат для запобігання закручування вантажу; 2 – підіймальний канат; 3 – вантаж;

б – на базі трактора (б – зовнішній вигляд); 3 – редуктор відбору потужності; 5 – напрямна штанга; 4 – ущільнююча муфта; 6, 7 – нерухомі та рухомі блоки; 8 – канат

 

Визначення продуктивності

 

Технічна продуктивність, м³/год, ущільнювальних машин без­перервної дії становить:

 

,

 

де В — ширина смуги ущільнення, м; b — ширина перекриття суміжних смуг ущільнення при b = 0,1 м; V — середня швидкість руху машини, км/год; h — товщина шару ущільнення, м; m — необхідна кількість проходів по одному сліду.

 

Лекція 15

МАШИНИ ДЛЯ ПАЛЬОВИХ РОБІТ

 

При спорудженні приміщень використовують пальові фунда­менти. Порівняно з іншими типами фундаментів вони дозво­ляють у 2 - 3 рази зменшити об'єм земляних робіт, скоротити в 1,5 - 2,0 рази витрати бетону, зменшити на 20% трудомісткість робіт нульового циклу, скоротити терміни будівництва.

Існує кілька способів улаштування пальових фундаментів. Найпоширенішим є спосіб, при якому в ґрунт заглиблюють готову палю шляхом забивання, вібрації, вдавлювання або їх комбінації. Залізобетонні палі переважно квадратного пере­різу, рідше — металеві і дерев'яні. Застосовують також палі круглого перерізу і палі-оболонки. Круглі палі інколи загвин­чують.

Влаштовують також фундаменти з буронабивними палями й пальові фундаменти у витрамбуваних котлованах. У першому випадку бурять свердловину, розширюють її нижню частину, потім заповнюють бетоном, закладаючи необхідну арматуру. В другому випадку свердловину роблять шляхом ущільнення трам­буванням, тобто ущільнюючи ґрунт. У міру буріння свердловину заповнюють щебенем або бетонною сумішшю, які також трамбують. Ці способи дають змогу зменшити вартість пальових фундаментів. Для пальових робіт використовують копрове обладнання й пальові заглибники. Перші застосовують також при спорудженні в ґрунті шпунтових стін, які влаштовують заглибленням у ґрунт впритул один до одного металевих стержнів спеціального профілю— шпунтів. Шпунтові стіни необхідні при водозниженні та в деяких інших випадках. Після закінчення роботи шпунти витя­гують.

 

 

Копрове обладнання

Копрове обладнання виготовляють як навісне на тракторах, автомобілях, екскаваторах і як спеціальні машини на рейковому ходу.

Рейкові копри використовують на будівництві великих про­мислових і гідротехнічних об'єктів Із великими обсягами пальових робіт для заглиблення важких паль завдовжки 12—16 м та більше, а також похилих паль. Їх комплектують пароповітряними та дизельними молотами.

Найпоширеніші навісні копри, які мають енергетичну авто­номність, мобільність і маневреність, високу механізацію допо­міжних операцій. За конструктивним виконанням їх поділяють на універсальні, напівуніверсальні й прості. Перші забезпечують повний оберт платформи, де встановлена копрова стріла, зміну вильоту і робочий нахил копрової стріли (необхідно для заглиб­лення нахилених паль); другі — тільки поворот платформи або робочий нахил копрової стріли для заглиблення вертикальних паль.

Копрова установка має двигун, трансмісію, систему керуван­ня, ходове та вантажопідіймальне обладнання й комплектується пальовим заглибником (молотом).

Схема копрової установки на базі трактора наведена на рис. 15.1. На базовому тракторі 9 встановлено шоглу 5.з напрямними, в яких може переміщуватися дизель-молот 4. Щогла 5 закріплена на поворотній рамі 2, здатній нахилятися до 5° вперед і назад за допомогою двох гідроциліндрів 7 відносно шарнірів на крон­штейні 1.

Гідроциліндри 7 також призначені для переведення щогли в транспортне (гори­зонтальне) положення. Крім того, копрова щогла за до­помогою гідроциліндрів мо­же переміщуватися вздовж поздовжньої осі машини. Це дає змогу швидко і точ­но встановити палю в по­трібній точці та під певним кутом.

Рис. 15.1. – Схеми копрової установковки (а) та гідрополіспастів (б):

1 — кронштейн; 2 — поворотна рама, З — стріла; 4 — дизель-молот; 5 — щогла; 6 — гідроциліндр повороту стріли; 7 — гідроциліндр нахилу по­воротної рами; 8— гідроциліндр поліспаста; 9 — базовий трактор

 

Молот і палю підніма­ють окремо за допомогою двох канатних гідрополіспастів, рухомі обойми яких з'єднані зі штоками гідроциліндрів 8. Під молот палю встановлюють за допомогою стріли З, що висувається вперед гідроциліндром 6 і яку прибирають поміж напрямних при забиванні палі.

 

Пальові заглибники

За способом заглиблення пальові заглибники бувають ударні, вібраційні, статичні й комбіновані. Їх вибір залежить від щіль­ності ґрунту і параметрів заглиблюваних елементів.

Ударним способом забивають дерев'яні, металеві, залізобе­тонні палі та шпунти практично в будь-які ґрунти. При цьому маса ударної частини молотів повинна дорівнювати масі за­лізобетонних паль (при довжині палі понад 12м) або перевищувати її в 1,5 рази (при довжині палі до 12 м).Вібраційний спосіб застосовують при заглибленні паль в пі­щані та водонасичені ґрунти.

Статичне заглиблення відбувається шляхом загвинчення або вдавлювання у ґрунти, які не містять великих кам'янистих вклю­чень. Вдавлювання і вібровдавлювання застосовують для корот­ких (до 6м) паль. За видом споживаної енергії розрізняють механічні, паро­повітряні, гідравлічні, дизельні та електричні пальові заглибники (молоти).

Механічний молот — найпростіший вид пальового заглибника. Його ударна частина масою 1000—3000 кг піднімається на 2—4 м фрикційною лебідкою. При розгальмуванні барабана лебідки ця ударна частина падає вниз і відбувається удар. Такі молоти можна використовувати для забивання паль завдовжки до 3—5 м.

Серед їх переваг: проста конструкція; можливість регулювати роботу молота за рахунок зміни висоти піднімання ударної части­ни; довговічність; низька вартість. Недоліком є мала частота ударів (4—10 хв-¹).

Пароповітряні молоти використовують енергію стиснутого по­вітря або пари. Їх комплектують компресорними станціями або парогенераторами. Розрізняють пароповітряні молоти простої і подвійної дії.

Пароповітряний молот простої дії (рисунок 15.2) має циліндр 2, який може пересуватися по поршню 3. Останній штоком 4 з'єднаний з наголовником палі 5. На циліндрі 2 встановлено розподільний пристрій 1. Коли пара або стиснуте повітря надхо­дять у циліндр, останній піднімається, розподільний прилад перемикається, з'єднуючи порожнину циліндра з атмосферою, а циліндр падає, наносячи удар і забиваючи палю. Такі молоти відносно прості в експлуатації. Однак вони великогабаритні і мають малу частоту ударів (до 50 хв-¹), тому їх застосовують рідко.

Пароповітряні молоти подвійної дії використовують частіше. Вони працюють автоматично з частотою ударів 100—300 хв-¹, маса ударної частини до 2250 кг. Їх застосовують для забивання і вилучення паль в гідротехнічному будівництві. Пароповітряний молот подвійної дії (рисунок 15.3) має корпус 2, з'єднаний з наголовником 1 палі, в корпусі переміщується поршень 3.

Рис. 15.2 – Схема пароповітряного молота

простої дії: 1 – розподільний пристрій; 2 – циліндр;

3 – поршень; 4– шток; 5–наголовник палі

Рис. 15.3 – Схема пароповітряного молота

подвійної дії: 1 – наголовник палі; 2 – корпус;3 – поршень;

4 – розподільний пристрій

 

Стиснуте повітря чи пара підводяться через автоматичний розподільний пристрій 4. Коли енергоносій подають у нижню порож­нину, верхня з'єднується з атмосферою і пор­шень рухається вверх.

Потім розподільний пристрій перемикається і поршень рухається вниз під дією власної маси та тиску енерго­носія й наносить удар, заглиблюючи палю.

Такі молоти можна використовувати для забивання вертикальних і похилих паль, а також для виконання робіт під водою (на глибині до 20 м). Ці молоти мають порівняно невеликі габаритні розміри, високу продуктивність. Їх недоліки такі: велика маса нерухомих частин (60—70% загальної маси молота); можливість заглиблення лише легких паль та шпунтів; потреба в дорогих і громіздких компресорних станціях або парогенераторах.

 

Гідравлічні молоти

 

Гідравлічні молоти за принципом роботи аналогічні паро­повітряним, але порівняно з ними у гідравлічних вищий ККД (0,55—0,65) і менша у 8—10 разів маса приводної станції; вони компактніші, надійніші, менше створюють шуму, простіші в експлуатації, їх можна навішувати на екскаватори, крани та всі інші копрові пристрої. Енергія удару становить 3,5—120 кДж при частоті ударів 50—170 хв^-1, маса ударної частини 210—7500 кг. Гідравлічні молоти можна використовувати для забивання паль і металевого шпунта у складних геологічних умовах при чергуванні шарів ґрунту різної щільності. За принципом роботи вони бувають простої і подвійної дії. В перших піднімання ударної частини відбувається примусово, а робочий рух — під дією сили ваги, у других на ударну частину при холостому та робочому русі діє робоча рідина.

Ударна частина гідромолота простої дії (рисунки 15.3, а) пере­міщується за трьома напрямними трубчастими штангами 5. Ос­танні закріплені у верхній 2 і нижній 1 траверсах з пазами 4, якими молот ковзає по напрямних копрової щогли. Молот підвішується до підіймального ремболта 3. До нижньої траверси знизу при­кріплено наголовник 8 для паль, а також вста­новлено гідроциліндр-штовхач 7. У напрямних штангах розташовані гідроакумулятори й механізм керування.

Рис. 15.4 – Схема гідромолота простої дії: а – зовнішній вигляд; б – гідросхема; 1, 2– нижня і верхня траверси; 3 – ремболт; 4 – паз; 5 – напрямна штанга; 6 – ударна частина; 7 – гідроциліндр-штовхач; 8 – наголовник палі; 9, 14 – відповідно напірний і зливний гідроакумулятори; 10 – гідророзподільник; 11 – гідронасос; 12 – бак для робочої рідини; 13 – запобіжний клапан; 15 – клапан

 

Гідросхема автоматичної системи керування гідромолотом простої ди (рисунок 15.3, б) має гідроциліндр-штовхач 7, напірний 9 і зливний 14 гідроакумулятори, клапан 15 та гідрокерований двопозиційний золотник (паророзподільник 10). Бак 12 для робочої рідини, гідронасос 17 і запобіжний клапан 13, а також привод гідронасоса (тобто в цілому насосна станція) встановлюються окремо й з'єднуються з гідромолотом шлангами.

Робочий цикл гідромолота починається із зарядження гідро­акумулятора 9 до тиску Р1 (показано на схемі). При цьому клапан 15 перебуває у нижньому положенні, оскільки тиск у нижній його порожнині, з'єднаній зі зливом, відсутній, а порож­нина гідроакумулятора 9 від'єднана від поршневої порожнини гідроциліндра 7. Мастило від насоса надходить у штокову порож­нину гідроциліндра 7, опускаючи поршень і заряджаючи гідро­акумулятор 9.

Досягнувши тиску Р1, золотник гідророзподільника 10 пере­микається, мастило від насоса потрапляє до нижньої порожнини клапана 15, перемикає його, після чого через клапан йде до поршневої порожнини гідроциліндра 7. Гідроциліндр-штовхач розганяє ударну частину вгору, при цьому рідина, накопичена в гідроакумуляторі 9, також надходить до поршневої порожнини гідроциліндра-штовхача, прискорюючи його рух. Ударна частина розганяється і далі рухається вгору по напрямних штангах за інерцією. При спаді тиску в гідроакумуляторі 9 до значення Р2 золотник розподільника, перемкнувшись, з'єднує нижню порож­нину клапана 15 зі зливною лінією. Клапан пересувається вниз, перекриваючи напірну лінію і з'єднуючи зливну з гідроакумуля­тором 14. Одночасно ударна частина піднімається, потім падає, наносячи удар, який заглиблює палю. Далі цикл повторюється. Зливний гідроакумулятор 14 призначений для зменшення швид­кості руху рідини у зливній магістралі при опусканні поршня гідроциліндра 7.

Виготовляють також гідромолоти простої дії з кількома циліндрами-штовхачами і механізмом закачування газу в газові порожнини гідроакумуляторів. Наявність напірного гідроакуму­лятора дає змогу зменшити встановлену потужність насосної станції, оскільки енергія, яка виробляється станцією протягом циклу, передається ударною частиною у вигляді імпульсу. При використанні імпульсного впливу на ударну частину при її роз­гоні створюється додатковий силовий імпульс, який передається на палю, що збільшує ефект заглиблення. Використання автома­тичної системи керування гідромолотом дозволяє збільшити час­тоту ударів.

Гідромолот подвійної дії (рисунок 15.4) має ударну частину 3, яка переміщується в трубі 2, у нижній частині якої прикріплено шабот 1, а до нього монтується наголовник палі або інший робочий орган. Ударна частина переміщується за допомогою робочого гідроциліндра 5. В одному блоці з робочим гідро­циліндром виготовлено розподільний золотник 8 та гідроакуму­лятор 10. Золотник може рухатися під дією пружини 15. З метою спрощення на схемі не наведено окремі конструктивні елементи.

Гідромолот приводиться в дію від насоса 11. Цикл його роботи складається з розгону ударної частини вгору, гальмування її перед верхньою мертвою точкою (ВМТ), розгону вниз й удару по шаботу. Всі переміщення ударної частини відбуваються при швидкості, що змінюється, тобто ділянок стабільного руху немає. Це дає змогу зменшити хід поршня і збільшити частоту ударів. Гідромолот подвійної дії працює таким чином. У початковому положенні (показано на схемі) ударна частина лежить на шаботі, золотник під дією пружини встановлений у верхньому положенні, поршень гідроакумулятора 10 також перебуває в цьому поло­женні. Після вмикання гідронасоса мастило під тиском по кана­лах 9 і 14, через канали золотника 8 і канал 16 потрапляє у штокову порожнину гідроциліндра 5. Мастило з поршневої по­рожнини гідроциліндра через канал 7 і виточку золотника надхо­дить у зливний канал 12. Поршень робочого гідроциліндра разом з ударною частиною починає прискорено рухатися вгору. Одночасно частина мастила, що подається насосом, йде до поршневої порожнини гідроакумулятора 10, зміщуючи його пор­шень

 

Рисунок 15.4 – Схема гідромолота подвійноі дії:

1 — шабот, 2 — труба; 3 — ударна частина; 4 — зворотний талан; 5 — робочий гідроциліндр; 6, 7 — канали для надходження робочої рідини; 9 — розподільний золотник; Р, 12 — напірний і зливний канали; 10 — гідроакумулятор; 11 — тюж: 13 — замкнена порожнина; 14, 16 — канали; 15 — пружина

 

донизу. При цьому шток поршня входить у замкнену порожнину 13, стискаючи в ній мастило. Таким чином, порожнина 13 і шток поршня робочого гідроциліндра 5 утворюють гідравлічну пружину. В кінці переміщення вверх поршень робочого гідро­циліндра перекриває канал 7, відповідно тиск у поршневій порож­нині робочого циліндра і каналі 6 підвищується. Під дією цього тиску золотник 8 пересувається униз (наведено пунктиром), пере­криваючи канали 7 і 16. Поршнева порожнина робочого гідро­циліндра 5 з'єднується з напірним каналом 9, а штокова — зі зливним 12. Починається гальмування ударної частини, мастило з поршневої порожнини робочого гідроциліндра та від насоса подається в гідроакумулятор 10, заряджаючи його і стискаючи гідравлічну пружину (мастило в порожнині 13). Після зупинки ударної частини у ВМТ починається її розгін униз під дією ваги та тиску мастила на поршень робочого циліндра. Після досягнен­ня ударною частиною швидкості, яка визначається подачею на­соса та площиною поршня робочого гідроциліндра 5, гідроаку­мулятор починає розряджатися, витискуючи мастило у поршневу порожнину гідроциліндра 5 і збільшуючи швидкість руху ударної частини. Поршень гідроакумулятора 10 при цьому піднімається. У кінці ходу вниз ударна частина 3 наносить удар по шаботу 1, занурюючи палю. При русі поршня вниз відкривається спочатку канал зворотного клапана 4, потім сам клапан, з’єднуючи поршневу порожнину зі штоковим і зливним каналами 12. Тиск у порш­невій порожнині падає й золотник 8 під дією пружини 15 пе­реміщується угору. Далі цикл повторюється

Гідромолоти подвійної дії використовують як змінне на­вісне обладнання на гідравлічні екскаватори 2-, 3- і 4-ї розмірних груп. Ці гідромолоти закріплюють на рукоятці замість ковша зворотної лопати або навішують безпосередньо на ківш. Крім пальових робіт, такі молоти застосовують для руйнування до­рожнього покриття, ущільнення ґрунту, при реконструкції бу­дівельних конструкцій. Робочі органи прикріпляються до шабота або виготовляються як єдине ціле з ним. При навішуванні на екскаватор гідромолоти приводяться в дію від його гідросистеми. Для віброізоляції базової машини при роботі з гідромолотом стрілу екскаваторного обладнання вста­новлюють у плаваюче положення.

 

Дизельні молоти

 

Дизельні молоти одержали в будівництві велике поширен­ня. За принципом роботи вони є двотактними дизельними двигу­нами з вільно рухомим поршнем або циліндром. Розрізняють дизель-молоти штангові й трубчасті. Штанговий дизель-молот (рисунок 15.5) має масивне лите ковадло 9, до нижньої частини якого через сферичний підп'ятник прикріплено наго­ловник 10, що надягається на палю. На ковадлі зроблено пази для переміщення молота по напрямних копрової щогли. Як єдине ціле з наковадлом виготовлено поршень 1, у верхній частині якого встановлені компресійні кільця 2 і форсунка 3. В наковадлі є місткість для палива — дизельного пального та змонтований паливний насос високого тиску 8 (наведено умов­но). У ньому ж закріплені нижні частини двох циліндричних штанг 7, по яких може рухатися ударна частина молот-циліндра 6. На цих же напрямних штангах встановлено захватний пристрій — "кішка" 5. У верхній частині напрямні штанги 7 закріплені в траверсі 4, де також є пази для переміщення по на­прямних копрової щогли.

Перед початком роботи дизель-мо­лот піднятий у верхню частину копрової щогли, у наголовник заведена паля. Його маса передається на палю. Ци­ліндр вимкнутого дизель-молота пере­буває у нижньому положенні й надяг­нутий на поршень. Дизель-молот запускають таким чином. "Кішку", за­здалегідь закріплену на траверсі, звільняють і опускають за допомогою лебідки по напрямних штангах униз. Вона автоматично захоплює нижню частину.

Рисунок 15.6 – Схема штангового дизель-молота:

1 – поршень; 2 – компресійне кільце; 3 – форсунка; 4 – траверса;

5 – захватний пристрій –"кішка"; 6 – молот-циліндр;7 – штанга;

8 – паливний насос високого тиску; 9 – ковадло, 10 – наголовник палі

Потім вми­кають лебідку копрового обладнання на підйом і піднімають "кішку" з ударною частиною. У верхньому положенні вона за­кріплюється на траверсі й автоматично звільняє ударну частину. Остання, ковзаючи по напрямних штангах, падає вниз і ци­ліндр надягається на поршень. Завдяки наявності компресорних кілець повітря з циліндра вийти не може, воно стискається, дуже нагріваючись (до температури понад 700°С).

Наприкінці падіння ударна частина штирем натискує на важіль паливного насоса високого тиску. Останній подає порцію пального до встановленої в центрі поршня форсунки, яка розпилює його в атмосфері розігрітого повітря. У результаті пальне займається і згоряє. За рахунок виділеного тепла продукти згоряння в циліндрі розши­рюються і підкидають ударну частину — циліндр догори. Ударна частина рухається вгору, ковзаючи по напрямних штангах, упо­вільнюється і падає знову. Робота дизель-молота відбувається в автоматичному режимі. Висоту піднімання ударної частини регу­лює оператор шляхом зміни витрат пального, що подається. Наприкінці заглиблення палі оператор перекриває подачу паль­ного, і дизель-молот вимикається.

Трубчасті молоти (рисунок 15.6) виготовляють з повітряним або водяним охолодженням. Ударна частина трубчастого дизель-молота — поршень 4, що рухається у відкритій згори трубі. До нижньої частини цієї труби прикріплено шабот 6, а до остан­нього — наголовник палі. У трубі є вентиляційні вікна 2 і паз, вздовж якого може пересуватися "кішка" 3. На трубі встановлено паливний насос низького тиску 5.

Для запуску трубчастого дизель-молота за допомогою лебідки копрової установки опускають "кішку", яка захоплює поршень. Потім їх піднімають. "Кішка" у верхньому поло­женні закріплюється на трубі і звільнює поршень. Останній падає донизу, ковзаючи в трубі, і натис­кує на важіль паливного насоса. Насос впорскує порцію пального у заглиблення шабота. При по­дальшому падінні поршень перекриває вентиля­ційні вікна. Завдяки наявності компресійних кілець на поршні повітря в трубі стискається і нагрівається. У кінці падіння поршень ударяється, об шабот, заглиблюючи палю. Одночасно за раху­нок удару розпилюється пальне, яке займається, підкидаючи догори поршень та створюючи додат­ковий реактивний вплив на палю. Поршень ру­хається угору, відкриває вікна 2, простір всередині труби вентилюється. Подальша робота молота відбувається в автоматичному режимі. Трубчасті дизель-молоти інколи осна­щуються пневмобуфером, що дає змогу підвищити частоту ударів до 70 хв^-1.

Електричні молоти умовно поділяють на вібраційні — вібро-заглибники й ударно-вібраційні, або вібромолоти. Віброзаглибники передають елементам, що заглиблюються (або виймаються), коливання певної частоти, амплітуди, напряму, внаслідок чого забезпечуються ці процеси. Робота віброзаглибників грун­тується на різкому зменшенні коефіцієнта тертя між грунтом і поверхнею елемента під дією коливань.

 

Віброзаглибники

 

Віброзаглибник (рисунок 15.7) міцно з'єднаний з палею або шпун­том за допомогою наголовника 1. На останньому закріплено віброзбудник 2 з парною кількістю горизонтальних валів, що синхронно обертаються в протилежні боки і мають закріплені дебаланси. При обертанні останніх виникає сумарна відцентрова сила, спрямована вертикально, — збурююча сила, Н:

,

де — сумарна маса дебалансів, кг; е — ексцентриситет дебалансів, м; ω — кутова швидкість дебалансних валів, рад/с.

Дебалансні вали одержують обертання від електродвигуна З через пасову, ланцюгову або зубчасту передачі.

У віброзаглибнику двигун піддається вібраційному впливу (рисунок 15.7, а). Це негативно познається на його роботоздатність і збільшує кількість коливальних частот, що зменшує амплітуду їх коливань. Для низькочастотних віброзаглибників (300—500 хв"¹) це не суттєво, а високочастотні (700—1500 хв'¹). В останніх електродвигун 3 та додаткова привантажувальна плита 4 з'єднані з віброзбудником через пружини 5.

Вібромолоти забезпечують заглиблення паль у міцний ґрунт. У найпростішому вібромолоті (рисунок 15.8) віброзбудник І зв'язаний з наголовником 2 за допомогою пружин 3. У про­цесі роботи віброзбудник 1 ви­конує вертикальні коливання, завдаючи періодичних ударів по наголовнику, які сприяють заглибленню палі.

Рисунок 15.7. – Ві6розагли6ники з колив­ним (а) та віброізольованим (б) дви­гунами:

1 — наголовник; 1 — віброзбудник; 1 — електродвигун, 4— привакгажуяалиа ми­та; 5 — пружина

 

 

 

Рисунок 15.8. – Схема вібромолота:

1 — віброзбудник; 2 — наголовник; 3 — пружина

 

Головний параметр молотів ударної дії — енергія удару. Для пароповітряних і гідрав­лічних молотів подвійної дії і дизель-молотів енергія удару, Дж, становить:

,

де G — вага ударної частини молота, Р; р — середній ефективний тиск у робочому циліндрі. Па; S — робоча площина поршня молота, м²; H— робочий хід ударної частини молота, м; η — ККД молота (для штангових дизель-молотів η = 0,35...0,4, трубчастих — П= 0,55...0,6).

Для пароповітряних і гідравлічних молотів простої дії енергія удару, Дж, дорівнює

.

Змінна продуктивність пальового обладнання (паль за зміну) така:

,

де — тривалість зміни, год; — тривалість робочого циклу при заглибленні однієї палі, год; , — час заглиб­лення палі, год, який визначають за даними контрольного за­глиблення палі; — час, необхідний для виконання допоміжних операцій, год, і переїзду машини, підтягування, піднімання та орієнтації палі тощо.

Лекція 16

МАШИНИ І ОБЛАДНАННЯ БЕТОННИХ
ТА ЗАЛІЗОБЕТОННИХ ВИРОБІВ

 

16.1 Машини для приготування, транспортування, укладання
та ущільнення бетонних сумішей і розчинів

 

Для приготування бетонних сумішей і розчинів використовують змішувачі циклічної й неприливної дії, стаціонарні й пересувні.

Класифікують змішувачі за такими ознаками: мобільністю (стаціонарні й пересувні); режимом роботи (циклічної і безперервної дії), способом змішування (з вільним, або гравітаційним та примусовим змішуванням).

Стаціонарні змішувачі, як правило, відзначаються високою продуктивністю. Їх встановлюють на великих об’єктах, розрахованих на тривалий термін експлуатації.

Пересувні змішувачі використовують на об’єктах з невеликим обсягом або сезонним характером робіт.

У змішувачах циклічної дії матеріали завантажуються окремими порціями (замісами), при цьому кожну порцію складових можна закладати в барабан тільки після вивантаження з нього попереднього готового замісу.

Основні параметри циклічних змішувачів – об’єм готового замісу за один цикл або вміст за завантаженням, а також тривалість перемішування. Співвідношення між об’ємами готової суміші V_с та вихідних компонентів V_к, що завантажуються у змішувач, називають коефіцієнтом виходу , який дорівнює для бетонних сумішей 0,65-0,7 (до 0,83 для дрібнозернистих) і розчинів 0,75-0,82 (до 0,85).

Циклічні бетонозмішувачі випускають з об’ємом готового замісу: 65, 165, 330, 500, 1000, 1600, 2000 і 3000 л, лопатеві розчинозмішувачі - відповідно 30, 65, 250 л, у турбулентному виконанні – 65, 800, 1800 л.

У змішувачах безперервної дії надходження компонентів і вихід готової суміші відбуваються безперервно, внаслідок чого їх продуктивність (за інших однакових умов) перевищує продуктивність змішувачів циклічної дії і є основним їх параметром. Використовують такі змішувачі при масовому виробництві одномарочних сумішей, як правило, в установках і лініях безперервної дії.

Гравітаційні змішувачі (рисунок 16.1.а) призначені для приготування рухомих сумішей. Являють собою барабан 1, що обертається, до внутрішніх стінок якого під певним кутом прикріплені лопаті 2. При повільному обертанні барабана з частотою 0,2-0,3 с^-1 суміш за допомогою лопатей, а також сил тертя піднімається на певну висоту і знову падає вниз. Щоб забезпечити однорідність суміші, треба зробити 30-40 циклів піднімання і скидання в барабані. Для якісного перемішування місткість барабана у 2,5-3,0 раза повинна перевищувати об’єм суміші.

Рисунок 16.1 – Принципова схема змішувачів:

а – гравітаційного; б – лопатевого; в – лоткового; г – роторного; д – планетарно-роторного; е – турбулентного; 1 – барабан; 2 – лопаті; 3 – ротор; 4 – стакан; 5 – чаша.