Тема 4. Машины и оборудование для разработки мерзлых грунтов.

 
Наибольшее  распространение для разработки мерзлых грунтов силовым воздействием получили общестроительные машины: бульдозеры-рыхлители  на базе гусеничных промышленных тракторов  тяговых классов 10…25: ДЗ-117А; ДЗ-116В (трактор Т-130МГ-1); ДЗ-126А, ДЗ-126В-1, ДЗ-126В-2 (тракторы ДЭТ-250М и ДЭТ-250М2). Для разработки наиболее тяжелых мерзлых грунтов применяют бульдозеры-рыхлители на базе тракторов тягового класса 35: ДЗ-94С, ДЗ-94С-1 (трактор Т-330) и ДЗ-141ХЛ (трактор Т-500). 
Для разработки траншей в мерзлых грунтах получили распространение роторные траншейные экскаваторы непрерывного действия: ДТ-162, ЭР-7АМ, ЭТР-204, ЭТР-223, ЭТР-223А, ЭТР-224, ЭТР-224А. ЭТР-253А, ЭТР-254; роторные бесковшовые фрезерные машины ЭТР-134 и цепные экскаваторы типы ЭТЦ-165А, ЭТЦ-208Д с базовым сменным оборудованием. 
Силовой принцип используется также при разработке мерзлого грунта сменными рабочими органами к одноковшовым экскаваторам — зубьями-рыхлителями и захватино-клешевыми рабочими органами (рис. 4.1). На экскаваторах врезание зуба-рыхлителя в мерзлый грунт осуществляется под действием усилия в гидроцилиндрах и веса машины. 
При этом в начальный момент происходит врезание зуба в грунт, а затем после поворота зуба на определенный угол задняя плоскость корпуса (опорная площадка) упирается в целик грунта, изменяя. 
На экскаваторах могут быть применены два типа конструкции зуба-рыхлителя. В первом типе расстояние от шарнира поворота до режущей кромки зуба больше, чем расстояние от шарнира до задней плоскости зуба. Такая конструкция позволяет разрабатывать грунт методом силового резания. 
Во втором типе расстояние от шарнира поворота до определенного места на задней плоскости корпуса зуба больше, чем расстояние от шар-плечо приложения сил. Усилие на режущей кромке зуба увеличивается и происходит объемный скол грунта 
Захватно-клешевой рабочий орган устанавливается на рукояти экскаватора и состоит из рамы, одним концом шарнирно соединенной с рукоятью. На втором конце в зависимости от конструкции имеются три зуба или один центральный.  
Рама приводится в действие дополнительным гидроцилиндром. Силы, возникающие в зубьях рыхлителя и ковша, направлены навстречу друг другу, что снижает передачу нагрузки на металлоконструкции рабочего оборудования. На захватно-клещевом рабочем органе с одно-зубым рыхлителем установлен дополнительный зуб, которым можно самостоятельно производить рыхление мерзлого фунта, работая способом «снизу вверх». В последние годы получили признание активные рабочие органы к универсальному одноковшовому экскаватору. Фрезерная головка непрерывного действия навешивается на рукоять. Основными преимуществами такого устройства являются: возможность работы в городских условиях благодаря низкому уровню шума и вибрации, компактность, возможность чистой обработки поверхности забоя, многоцелевого его использования. Производительность фрезерной головки для экскаваторов 3-й размерной группы в зависимости от разрабатываемого материала. 
Конструкция фрезерной головки предусматривает быструю замену износившихся зубьев на новые и возможность установки ковша для выемки разработанного материала. Техническая характеристика такой головки приведена ниже. 
Силовой принцип с использованием подачи широкозахватного рабочего органа с горизонтальной осью вращения осуществлен в машинах послойного фрезерования типа ДП-31ХЛ, ДП-31АХП, ЗФМ-2300, ЗФМ-3400, МГ1-56. Наличие на машинах переднего бульдозерного оборудования позволяет убирать разрыхленный фрезой грунт. Машины смонтированы на базе гусеничных тракторов тягового класса 10 . Рабочее оборудование установлено на корпусе заднего моста трактора и включает в себя 3- или 4-звенное навесное устройство, привод вращения фрезы (цепные и карданные передачи, редуктора), широкозахватную фрезу, гидроцилиндры подъема-опускания. В передней части трактора установлен противовес, уравновешивающий фрезерное оборудованием улучшающий работу бульдозера.  
Широкозахватный фрезерный рабочий орган выполнен в виде барабана, на горизонтальном валу которого закреплены кронштейны со сменным режущим инструментом, смещенным один относительно другого в горизонтальном и радиальном направлениях. 
Фрезы машин ЗФМ-2300А и ЗФМ-2300М имеют сдвоенные кронштейны рабочих органов с зубьями. 
На машинах МГ1-36, МП-58, ДП-31ХЛ и ДП-31АХЛ количество зубьев увеличено. Зубья расположены по двум спиральным линиям от центрального зуба, причем каждый зуб работает по самостоятельной линии резания.

 Машина  ДП-31АХЛ состоит из базового  трактора Т- 130МГ-1 с бульдозерным  оборудованием, рабочего органа  фрезерного типа, силовой передачи вращения рабочего органа, механизма его навески, гидропривода подъема-опускания рабочего органа, гидромеханического ходоуменьшителя, системы управления и противовеса. 
Машина ДП-31АХЛ оборудована усовершенствованным рабочим органом, представляющим собой горизонтальный вал с приваренными к нему кронштейнами, на которых посредством скоб установлены литые режущие элементы. 
Привод рабочего органа механический от вала отбора мощности (ВОМ) трактора. Он состоит из редуктора отбора мощности, цепных передач и бортовых редукторов. 
Редуктор отбора мощности — односкоростной четырехступенчатый с тремя парами цилиндрических и одной парой конических шестерен. 
Блок шестерен, перемещаясь вдоль шлицевого вала, выравнивает крутящие моменты, передаваемые параллельными ветвями силовой передачи на вал фрезы. Для предохранения трансмиссии от перегрузок на входном валу редуктора отбора мощности установлена масляная фрикционная муфта предельного момента с металлокерамическими дисками. 
Цепные передачи состоят из ведущих и ведомых звездочек, двухрядных втулочно-роликовых цепей.  
Натяжение цепей регулируют натяжными устройствами, смонтированными натягах цепных передач. Для предохранения трансмиссии в случае обрыва одной из цепей в ведомых звездочках цепных передач установлены срезные пальцы. 
Рамы цепных передач одновременно служат тягами, соединяющими редуктор отбора мощности с балкой, которая связывает между собой бортовые редукторы. 
Ведущие шестерни расположены на одном валу с ведомыми звездочками цепных передач. Ведомые шестерни установлены консольно на валу рабочего органа. 
Вал рабочего органа, бортовые редукторы и балка представляют собой жесткую металлоконструкцию. Подъем и опускание рабочего органа производят двумя гидроцилиндрами, работающими от гидросистемы трактора. Для плавного опускания рабочего оборудования в штуцеры поршневых полостей гидроцилиндров встроены демпфирующие устройства. Управление подъемом-опусканием осуществляется с использованием секции трехсекционного тракторного гидрораспределителя, две другие секции предназначены для управления бульдозерным оборудованием. 
Ходоуменьшитель выполнен в виде гидромеханической силовой передачи, состоящей из гидропривода и механического редуктора. 
Гидропривод включает в себя аксиально-поршневые насос и гидромотор, гидрораспределитель, дроссель, фильтр, гидробак и трубопроводы. 
Редуктор ходоуменьшителя расположен в одном корпусе с редуктором отбора мощности на привод рабочего органа и имеет самостоятельную масляную ванну. Его установка не требует разборки и доработки трактора. Редуктор приводится гидромотором. Выходной вал редуктора через промежуточный вал коробки передач связан с валом первой передачи трактора. 
Гидробак, фильтр, насос и гидромотор, а также часть трубопроводов гидропривода смонтированы на корпусе редуктора. Дроссель с обратным клапаном установлен в кабине трактора, распределитель — на крыле трактора. 
Бесступенчатое регулирование скорости машины осуществляется дросселем, реверс машины — переключением золотникового распределителя. 
Машины для разрушения мерзлого грунта динамическим воздействием устанавливаются на одноковшовых экскаваторах и тракторах тягового класса до 10. Это машины, созданные различными строительными организациями, в основном, для собственных нужд, отличаются низкой надежностью.

Наибольший  интерес представляют машины комбинированного действия — гидромолоты, являющиеся сменным рабочим органом к одноковшовым экскаваторам. 
В настоящее время промышленностью освоен выпуск гидромолотов с энергией удара 1,8—20 кДж (рис. 4.2). Они состоят из корпуса, в котором размещается массивный ударник, подвешенный к штоку поршня рабочего цилиндра, блока рабочего цилиндра, включающего распределительное устройство и гидроаккумулятор, и узла крепления сменного рабочего инструмента. Ударник подвешен к штоку поршня рабочего цилиндра посредством упругого шарнира. 
Узел крепления гидромолота к экскаватору состоит из двух дугообразных рычагов, представляющих собой жесткую раму. В рычагах имеются отверстия для крепления конца рукояти и рычагов поворота. При прижатии бойка к разрабатываемой поверхности включается линия питания и гидромолот начинает работать. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Тема 5.

Установки для набрызга (торкретирования)бетонных смесей и строительных растворов. Машины для приготовления и подачи жестких растворов. 

Способ  торкретирования заключается в  нанесении на вертикальные, наклонные  и горизонтальные поверхности одного или нескольких защитных слоев цементно-песчаного раствора (торкрета) при помощи цемент-пушки или бетонной смеси, нагнетаемой бетон-шприцмашиной.  

Этот  способ применяют для укрепления поверхностей тонкостенных конструкций  в односторонней опалубке (куполов, сводов-оболочек, резервуаров), для нанесения плотного и водонепроницаемого защитного слоя подземных сооружений, а также для замоноличивания швов, исправления дефектов в бетоне, при ремонтно-восстановительных работах и для усиления железобетонных конструкций. Для торкретирования применяют высокомарочные цементы. В обычных условиях используют портландцемент марки 500, а для моноличивания, создания водонепроницаемых облицовок и ремонта быстротвердеющий цемент. Песок должен быть по возможности чистым, сухим и не содержать зерен более 8 мм. Для ускорения схватывания смеси в воду затворения растворяют добавки. Комплект оборудования для торкретирования состоит из цемент-пушки, компрессора, бака для воды, воздушных и материальных шлангов и сопла.  

Сухую цементно-песчаную смесь соответствующего состава, приготовленную в смесителе, загружают в цемент-пушку. Под давлением сжатого воздуха 2—3,5 кг/см2 смесь подается по материальному шлангу в сопло. Одновременно в сопло поступает вода из бака, давление которой должно быть на 1—1,5 кгс/см2 выше, чем в цемент-пушке. Увлажненная смесь, вылетая из сопла со скоростью до 100 м/с, ударяется о торкретируемую поверхность и прилипает к ней. В результате образуется плотный и прочный слой торкрет-бетона. Некоторая часть цементно-песчаной смеси отскакивает от поверхности и падает у места торкретирования. Эти потери называют отскоком. 

Для уменьшения отскока в воду затворения добавляют  поверхностно-активные вещества (абиетат  натрия, мылонафт), которые увеличивают  клеящую способность смеси.  

Перед торкретированием тонкостенных конструкций устанавливают и закрепляют одностороннюю опалубку, оставляя одну сторону открытой для нанесения торкрета, и монтируют арматуру. Перед нанесением защитных обделок, ремонтом и омоноличиванием тщательно очищают и промывают поверхности. Для обеспечения лучшего сцепления слоя торкрета с бетоном на гладких поверхностях делают надсечку. Перед торкретированием проверяют исправность всех механизмов, чистоту и соединения шлангов, а также наносят пробу торкрета на переносной деревянный щит. Для получения плотного торкрета и уменьшения отскока сопло при нанесении следует держать на расстоянии 0,7—1,0 м от торкретируемой поверхности, а струю смеси направляют перпендикулярно ей. Чтобы получить слой торкрета равномерной толщины, сопло в процессе нанесения перемещают круговыми движениями.  

На вертикальные, наклонные и криволинейные поверхности  торкрет наносят снизу вверх. Чтобы свеженанесенный торкрет  не сползал с них, регулируют подачу воды в смесь и толщину слоев, которую контролируют по маякам. Оптимальная толщина слоя торкрета, нанесенного за одну проходку, составляет 25—30 мм.

Потолки торкретируют в несколько слоев, иолы — сразу на всю толщину.  

При многослойном торкретировании время между  нанесением отдельных слоев устанавливает  строительная лаборатория. Это время  должно быть таким, чтобы под действием  струи смеси не разрушался предыдущий слой торкрета. С другой же стороны, для обеспечения втапливания свежего слоя в ранее нанесенный и лучшего их сцепления максимальный перерыв не должен превышать времени схватывания цемента. 

Для получения  гладких поверхностей, бетонируемых методом торкретирования, сразу же после нанесения последнего слоя его заглаживают и затирают стальными гладилками. Затем поверхность железнят. После такой обработки получают конструкции с гладкими поверхностями, отличающимися плотностью, водонепроницаемостью и морозостойкостью. Метод набрызг-бетона применяют для возведения тонкостенных конструкций, обделки туннелей, омоноличивания швов, а также для исправления дефектов бетона и ремонтных работах. В отличие от торкрет-бетона смесь, наносимая набрызгом, содержит помимо цемента и песка также щебень или гравий крупностью до 25 мм.

Бетон способом набрызга наносят на вертикальные, наклонные и горизонтальные поверхности. Перед началом работ устанавливают  одностороннюю опалубку и арматуру, очищают и промывают поверхности.  

Комплект  оборудования для нанесения набрызг-бетона смонтирован на двухосном прицепе. В него входят бетоносмеситель принудительного  действия со скиповым подъемником, многоковшовый  элеватор, бункер-накопитель, набрызг-машина типа С-630А, два бака для воды, шланги, сопло и компрессор. 

Сухую смесь, приготовленную в смесителе, подают элеватором в бункер, а из него загружают набрызг-машину. Под  давлением воздуха в 4—5 кгс/см2 смесь  по шлангу подается в сопло, в смесительную камеру которого поступает вода. Увлажненная смесь вылетает из сопла со скоростью 120 м/с. Оптимальное расстояние между бетонируемой поверхностью и соплом составляет 1—1,2 м.; Вращательные движения сопла обеспечивают равномерную толщину слоя, которая должна быть 50—70 мм.  

Бетонирование методом набрызг-бетона обеспечивает высокое качество поверхностей конструкций. Набрызг-бетон имеет плотную структуру, высокую прочность, водонепроницаемость и морозостоек. Сменная производительность установки, обслуживаемой тремя рабочими, достигает 18—21 м3, что обеспечивает весьма высокую выработку на одного человека — 6—7 м3 в смену.

Установка для подачи жестких  растворов.

Предназначена для приготовления и подачи к  месту укладки жестких растворов  подвижностью 2…8 см (ГОСТ 5802-78) и крупностью заполнителя не более 5 мм. Может быть использована для приёма, побуждения и подачи готовых жёстких растворов. Применяется на строительных объектах, обеспеченных электроводоснабжением и при наличии компрессора с производительностью не ниже 4,6  м3/ч и рабочим давлением до 0,7 МПа, например, ПКСД-5.25Д – дизельный или ПКС-5.25А – электрический (передвижной или стационарный). 
Внутри резервуара смонтирован вал-смеситель с  закрепленными лопатками. Лопатки смонтированы с наклоном, что позволяет перемещать раствор к выходному патрубку. На расстоянии ~ 1,5 м  от выходного патрубка происходит оседание раствора и начинается образование пробки. Накопление порции материала происходит до тех пор, пока давление воздуха не превысит значение, при котором сдвигающее усилие сжатого воздуха не превысит силы трения транспортируемого материала о стенки . Далее начинается движение пробки, которое продолжается до момента образования следующей пробки раствора.