Витражные изделия в технике "Тиффани" являются прекрасным украшением квартиры. Можно ли их сделать самому? Да, конечно! узнать подробности >>
Камин - украшение загородного дома, печь-каменка - основа русской бани. Можно ли их построить самому? Что для этого нужно? Читаем! узнать подробности >>
Хотите превратить свой дачный участок в неповторимый уголок отдыха? Тогда воспользуйтесь нашими советами! узнать подробности >>
Часто возникает ситуация, когда вы купили домой новую красивую люстру, а электрик на вызовы не приходит или просто в отпуске, а ждать вы не хотите. Как поступить? Если соблюдать все меры предосторожности, то повесить люстру можно и самому! прочитать полностью >>
Если вам знакомо такое понятие, как стяжка, то вы наверняка разбираетесь и в том, что такое сухая бетонная смесь, ибо эти два понятия традиционно идут в одной строительной упряжке. Не будем замалчивать о недостатках... прочитать полностью >>
Неправильно рассчитанная нами стратегия поиска радиатора отопления может привести только к одному: разочарованию. Радиатор в итоге будет выбран далеко не тот, что нам требуется, и он не преминет доказать нам не раз на практике то, что мы – довольно никчемные теоретики. прочитать полностью >>
Малярные кисти могут быть различной формы, имеют разный тип щетины и изготовлены из разнообразного материала. Различия кистей по форме и остальным параметрам далеко не случайны. Каждый тип кистей предназначается для проведения определенного типа малярных работ... прочитать полностью >>
Каждый вид обоев, по сути, приверженец и защитник своего особого стиля. Кожаные обои – сторонник стилистики, которую иначе, как настенный престиж и шик, не назовешь. Недаром у истоков «моделирования» кожаных обоев стоят не кто иные, как всем известные, пусть даже понаслышке, несгибаемые крестоносцы. прочитать полностью >>
Облицовка кафельной плиткой – самый практичный и удобный способ оформления интерьера ванных комнат, а также рабочих поверхностей кухонь. Современный дизайн кафельной плитки позволяет выбрать свой стиль: классический или кантри, хай-тек или под старину... прочитать полностью >>
Лаки всякие нужны, лаки всякие важны. Но основное правило выбора лака забывать не следует: сначала тщательно знакомимся с характеристиками данного лака, а затем уже приступаем непосредственно к лакированию... прочитать полностью >>
Керамическая плитка не просто модный декоративный материал - это долговечность красоты в сочетании с гигиеничностью многих помещений, например, кухни, прихожей, коридора, ванной комнаты, холла... прочитать полностью >>
§ 85. Расчет подвижного состава для вывозки грунта.
Для возможности движения поезда паровозу необходимо преодолеть различные сопротивления, а именно:
1. Удельное сопротивление на прямых и горизонтальных участках пути нормальной колеи, обычно выраженное в килограммах на 1 т всего поезда (т. е. включая вес паровоза и тендера); его можно определить по упрощенной формуле баварских железных дорог:
W1 = 2,4 + 0,001 V2
где W1 - удельное сопротивление движению поезда на прямом и горизонтальном участке пути в килограммах на тонну веса поезда,
V-скорость движения поезда в километрах в час.
В виду того, что состояние пути на внутристроительном транспорте и в забоях и выходах из них, к сожалению, сильно разнится от такового на постоянных путях, удельное сопротивление на построечных путях по приведенной формуле надо увеличивать не менее чем на 50%.
2. Дополнительное сопротивление при движении на подъем, также выраженное в килограммах на 1 т веса поезда, определяется из равенства W2 = i, где W2 - дополнительное сопротивление движению поезда на подъеме, выраженное в килограммах на тонну веса поезда, i - число тысячных подъема, например при подъеме 0,010-W2 = i = 10.
3. Наконец при движении поезда по кривой возникает еще дополнительное сопротивление. Это сопротивление тем больше, чем круче кривая или чем меньше радиус кривой.
Если дана сила тяги паровоза и известны профиль и план лдути, а также скорость движения поезда на труднейшем участке пути, то можно будет определить и предельный вес поезда, который может передвигаться данным паровозом.
Труднейшим участком явится такой, где имеет место совпадение наиболее крутой кривой с наиболее крутым подъемом.
Для возможности движения поезда сила тяги паровоза должна быть больше или в крайнем случае равна полному сопротивлению при движении поезда.
Рассчитать более или менее точно число платформ можно только после определения состава поезда и после составления суточного графика движения поездов, отвозящих грунт; в данном графике продолжительность погрузки, выгрузки и нахождения в пути должна полностью вытекать из данных разработанного проекта производства работ.
В среднем при расчете на погрузку одной нормальной 30-футовой железнодорожной платформы при погрузке 4 ковшей емкостью 2,25 м3 уходит, как показал опыт ряда построек, 1,7 мин. Разгрузка, если она производится вручную, при постановке двух рабочих на платформу с песком или другим легким грунтом, продолжается 30-45 мин. При большей трудности грунта ставится 4 рабочих. Продолжительность разгрузки поезда, состоящего из домпкаров, может быть принята в 15 мин.
Скорость движения поездов на территории строительства можно в среднем принять в груженом направлении 6 км/час, в порожнем направлении- 12 км/час.
Резерв образуется в 20% как от числа паровозов, так и от платформ. При этом минимальный резерв паровозов должен быть равен двум паровозам: один в горячем резерве и один в холодном.
§ 86. Дитчер (обратная лопата).
Другой разновидностью экскаваторов с жесткой рукоятью являются так называемые дитчеры или, как их иногда называют, одноковшевые-канавокопатели, обратные лопаты или еще драговые экскаваторы. Вдитчерах главной линейной характеристикой снаряда является значительная глубина копания, считая таковую от отметки земли, на которой стоит снаряд. Кроме этой возможности забирать грунт с отметок значительно более низких, чем отметка стоянки экскаватора, дитчер отличается от механической лопаты и характером работы по отрыванию грунта: в то время, как при работе механической лопаты ковнл при заборе грунта двигается от корпуса вперед и вверх, ковш дитчера срезает грунт движением вниз и по направлению к корпусу снаряда.
Дитчер представляет собою снаряд револьверного типа на гусеничном ходу. Стрела вращается в вертикальной плоскости вокруг опорного шарнира, причем для копания она опускается, для разгрузки-поднимается. Повороты ее в горизонтальной плоскости происходят как у всех револьверных снарядов.
На горизонтальной оси, помещенной в голове стрелы, вращается в вертикальной плоскости жесткая рукоять, причем ось ее как бы делит рукоять на две резко неравные части. В верхней, короткой части рукояти имеется блок, через который перекинут подъемный трос, наматывающийся на один из двух тяговых барабанов, находящихся в кабине снаряда. К концу длинной нижней части рукояти, прикреплен ковш особой конструкции, значительно рознящейся от конструкции ковша механической лопаты. К ковшу, на жесткой серьге, а в некоторых моделях непосредственно к нижнему длинному плечу рукояти, прикреплен блок, через который перекинут тяговый
трос, наматывающийся на другой тяговый барабан, помещающийся также в кабине снаряда. Третий трос регулирует открытие и закрытие днища. Этими тремя тросами производится захват и разгрузка грунта в том случае, «если работа днтчером производится в близкий отвал или на транспорт. Для захвата грунта, травя тяговый трос и натягивая подъемный, опускают стрелу и отводят ковш в исходное положение (в случае необходимости, в самое отдаленное). После этого, натягивая тяговый канат и травя подъемный, срезают грунт; приближая ковш к стреле и, поднимая стрелу, отводят ее в сторону. При работе в отвал, когда точность места выгрузки грунта из ковша не играет роли, а важным является дальность отвала и высота его, натягивают возможно больше подъемный трос, травя тяговый, и грунт вываливается прямо из зева ковша. В случае погрузки на транспорт, выгрузку грунта можно производить путем открывания той стенки ковша, которая снабжена зубьями и может вращаться вокруг оси, расположенной в том конце, где находятся зубья.
Благодаря возможности производить захват грунта на отметках значительно более низких, чем отметка подошвы гусениц снаряда (на последних моделях Менк и Хамброк до 8,0 м), дитчеры становятся самыми целесообразными снарядами для механизации работ по рытью траншей для фундаментов гражданских сооружений.
Дитчер, отступая по оси траншеи, может благодаря поворотам стрелы прокапывать участки, по своей ширине значительно превосходящие ширину снаряда.
Способность дитчера давать высокий отвал и большой радиус (в упомянутых моделях Менк и Хамброк максимальная высота выгрузки доходит до 9,0 м) делает возможным очень рационально использовать дитчера для рытья котлованов.
В 1932 г. дитчеры очень удачно были использованы в Ленинграде как на рытье котлованов шириной 12,0 м, так и на производстве съема глубиной 3-3,5 м на площади свыше 4500 м2. При этом средняя длительность одного цикла, определилась 36-42 сек. для дитчера с емкостью ковша 0,57 м3.
Универсальные снаряды, предположенные к выпуску в СССР по проекту „Экскаваторостройпроекта", снабжаются в числе других комплектов также комплектом дитчера.
§ 87. Скиммеры.
Назначением этих снарядов, занимающих промежуточное положение между снарядами с жесткой рукоятью и снарядами с канатной передачей, является снятие верхних слоев грунта, планировка и тому подобные работы.
Как видно, ковш этой машины двигается на роликах по прямому прогону и приводится в движение тросом, идущим к барабану
двигателя. Ковш открыт спереди и сверху и имеет откидное днище, вооруженное стальными зубьями. При рабочем движении ковш двигается зубьями вперед от машины. Когда он срежет землю и наполнит ковш, то стрелу поднимают и отводят в сторону.
Для разгрузки ковш может быть остановлен на любой точке стрелы в зависимости от места вывалки грунта.
Машина эта так же, как и дитчер, отличается легкостью и весит около 15 т. Емкость ковша 0,38 - 0,75 м5. Длина стрелы 5,5-9,15 м. Производительность ее около 25 м3 в час. Высота разгрузки около 3,5 м. Ход гусеничный или колесный.
Универсальные снаряды, предположенные к выпуску в СССР по проекту „Экскаваторостройпроекта", снабжаются в числе других комплектов также комплектом скиммера.
ГЛАВА 16.
ЭКСКАВАТОРЫ С ГИБКОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ.
§ 88. Канатно-скребковый экскаватор (драглайн).
Драглайн характеризуется тем, что принцип его конструкции допускает большую глубину захвата грунта ниже плоскости движения экскаватора, большую высоту отвала, а также радиус захвата и выгрузки грунта.
Драглайн состоит из ковша, свободно подвешенного на подъемном тросе к стреле, вращающейся в горизонтальной плоскости вместе с корпусом револьверной машины. Ковш представляет скребок с зубьями или ножом с передней стороны. Ковш открыт сверху и с передней стороны. К его боковым стенкам прикреплены две цепи, соединенные с подъемным канатом 2. Место прикрепления этих цепей к ковшу расположено ближе к днищу ковша, так что в нормальном положении при отпущенном тяговом канате он висит спинкой кверху, а зубьями или ножом книзу. К передней части стенок ковша также прикреплены две цепи 3, соединенные с тяговым тросом 4, который одним концом наматывается на барабан машины, а другим соединяется еще с ковшевым разгрузочным тросом 5, проходящим через блок 6 и прикрепленным к ковшу в переднем его конце. При забросе ковша тяговый канат отпущен, и ковш зубьями вниз падагт в грунт и вонзается в него. После этого машинист, отпуская подъемный трос начинает натягивать тяговый трос, ковш тянется по грунту и захватывает его. После заполнения ковша его поднимают подъемным тросом, причем, благодаря наличию ковшевого разгрузочного троса 5, передний конец ковша приподнимается и препятствует высыпанию грунта. Если после этого отпустить тяговый трос, то ковш займет первоначальное опрокинутое положение (дном вверх), и грунт высыпется.
Как видно, в драглайне в противоположность механической лопате ковш во время работы двигается от крайней точки его заброса по направлению к машине.
Характерной чертой этого типа снаряда является возможность значительного опускания ковша ниже отметки, на которой расположен экскаватор. Другая особенность драглайна-свободное положение ковша и отсутствие жесткого его соединения с жесткими элементами снаряда (стрелой и корпусом).
Наконец, вследствие замены тяжелых рукояти и ковша представляется возможность значительно облегчить конструкцию стрелы, а следовательно увеличить ее длину. В связи с этим значительно увеличивается сфера действия драглайна с одной
стоянки, без передвижки. В результате с одной стоянки драглайны, как показал опыт, грузили в 60 раз большее количество грунта, чем допускают наиболее выгодные условия для механических лопат той же мощности. Последняя указанная характеристика при правильном использовании большого радиуса действия драглайна очень часто дает возик жнэсть применять принцип двойной перекидки грунта. В этом случае даже при некрупных моделях драглайнов можно экономно выполнять работы с большей дальностью разгрузки.
Одним из наиболее ярких примеров такой работы служит производство работ по обвалованию р. Миссисипи, выполнявшееся в большей своей части драглайнами и в значительно меньшей-башенными экскаваторами. Решение этой задачи, заключавшейся в возведении валов, объем которых выражался в сотнях миллионов кубометров, посредством доставки земли поездами,-было отброшено главным образом по экономическим соображениям тем более, что характер местного грунта допускал применение его для возведения валов.
Как видно из схемы, возведение валов высотой 8,0 м и шириной основания 83 м землей из резервов шириной 85,0 м с необходимым оставлением бермы между валом и резервом (принята была ширина 12,0 м) требовало при одной перекидке снарядов совершенно небывалого радиуса действия. Между тем эта задача была разрешена путем применения драглайнов с длиною стрелы всего в 45 м. При этом следует отметить одну характерную черту работы как драглайнов, так и башенных экскаваторов, работавших на обваловании р. Миссисипи. Так как довольно влажный грунт сбрасывался с большой высоты, то при падении он настолько уплотнялся, что технадзор счел возможным обойтись без искусственного уплотнения тела валов катками.
Первый ход драглайна делался на почти предельном расстоянии от внешней границы резерва. Разрабатывая на протяжении 300 м крайнюю траншею, драглайн перебрасывал вынутую землю во временный кавальер. Отойдя, драглайн укладывал грунт кавальера в наибо
лее отдаленную от резерва часть вала. После уборки всего кавальера, драглайн, идя вдоль резерва, он разрабатывал вторую траншею резерва в, укладывая грунт в ближайшую часть вала. Повернувшись в конце разрабатываемого участка и идя в обратном направлении-драглайн перегружал грунт траншеи далее.
Но и без двойной перекидки грунта передвижка драглайна и изменение наклона стрелы могут привести к значительной разнице между шириной разрабатываемого профиля и радиусом действия снаряда. Так например разработка в отвал котлована шириной по дну 20 м, глубиной 10 м, 50 м шириной по верху с сохранением берм между подошвой откоса отвала и котлованом в 6 м, может быть выполнена драглайном, имеющим стрелу длиной всего 24,4 м. Снаряд работает, идя на таком расстоянии от канала, чтобы выгружаемая земля не падала на берму. Таким способом при наибольшем наклоне стрелы разрабатывается профиль и складывается в отвальную секцию. Далее, уменьшив радиус действия снаряда подъемом стрелы и тем самым увеличив возможную высоту разгрузки ковша, проходят драглайном второй рейс (сплошные тонкие линии схемы снаряда), разрабатывая в канале профиль В и откладывая в отвале соответствующую секцию. Также двумя последовательными ходами снаряда, не изменяя положения стрелы при третьем ходе драглайна, разрабатывается профиль и отсыпается секция отвала.
При переводе снаряда на противоположную сторону разрабатываются последние части профиля. Из предыдущего видно что:
1. Достоинства драглайна особенно хорошо используются при разработке глубоких выемок. При этом снаряд сам находится наверху, глубина забора ниже отметки низа тележки снаряда очень значительна и доходит на крупных моделях до 25 м. При этом драглайн дает одновременно и значительную высоту разгрузки, доходящую на крупных моделях почти до 23 м.
2. Благодаря гибкой передаче механик имеет возможность забросить ковш дальше, чем то определяется длиной стрелы. Величина этого дополнительного броска меняется в зависимости от размеров машины, условий работы и опытности механика и колеблется от 3,04 до 9,15 м от горизонтальной проекции конца стрелы. Копание широких и глубоких, каналов с пологими откосами является наиболее удобной для драглайна формой работы.
Наряду с положительными сторонами драглайнов имеются и отрицательные стороны, являющиеся следствием той же гибкой передачи:
1. Забор грунта драглайном производится посредством протаскивания ковша по грунту при помощи троса.
Если в сыпучем или сухом грунте, врезаясь к тому же в него при падении под действием силы тяжести, ковш свободно взрыхляет грунт и забирает его, то при плотном глинистом грунте, в особенности при сильно увлажненной его поверхности, ковш подчас скользит по поверхности грунта, давая очень малый процент наполнения черпака. Поэтому в этих случаях для успешности работы драглайна предварительно может понадобиться разрыхлять грунты.
Для увеличения коэфициента наполнения ковша могут служить следующие средства. В связи с формой черпака и способом его переноса к месту разгрузки важно не только захватить по возможности больший объем грунта, но и принять меры против высыпания последнего при переносе
черпака. Если разрабатывается плотный грунт, то передние парные цепи закрепляются в верхних из трех отверстий, сделанных в передней части боковых стенок ковша. При этом ковш несколько наклоняется вперед, чем достигается большая возможность врезания зубьев. В сыпучих же грунтах, где имеется опасение, что ковш может зарыться в грунт, передние парные цепи закрепляют в нижних отверстиях.
Во втором отношении, в зависимости от рода грунта, удлинением или укорочением разгрузочного троса можно изменить наклон ковша. Для сыпучих или жидких грунтов надо при переноске ковша давать зубьям наклон кверху, для чего укорачивается разгрузочный трос. Плотные грунты допускают более пологое положение ковша.
2. Так как во время работ ковш, вследствие свободного подвешивания к тросу, раскачивается, то разгрузка грунта на составы затрудняется, и требуется большая опытность машиниста, чтобы ковшом не колотить борта платформ и сыпать грунт на платформы, а не рядом с ними. Следовательно, если драглайн выигрывает по сравнению с механической лопатой при работе в отвал, то он проигрывает при работе на погрузке составов. Это обстоятельство настолько серьезно, что некоторые организаторы работ предпочитают даже такие меры, как предварительная выгрузка в большой подвижной бункер, из которого потом уже производится насыпка в платформы проходящего под бункером поезда. Однако при этом приходится считаться с трудностью оперирования в забое подвижного бункера.
3. Тросы, как тяговый, так и подъемный, довольно быстро изнашиваются, в особенности первый, и их следует скорее рассматривать не столько как часть снаряда, сколько как материал.
§ 89. Производственные характеристики драглайна.
1. Производительность драглайнов.
При одной и той же емкости ковша производительность драглайнов несколько ниже таковой механических лопат, вследствие большей продолжительности рабочего цикла. Конечно, в зависимости от рода грунта, глубины забоя, угла поворота стрелы и дальности свалки, скорость работы драглайна меняется. Небольшие машины работают быстрее более мощных.
В среднем длительность одного цикла драглайна средней мощности (2 м3 емкости ковша) можно принять равной 1 мин.
Интересные наблюдения дает американский инж. Ярнелл, который устанавливает определенный объем работ в отвал, начиная с которого становится рентабельным применение драглайна с ковшом определенной емкости.
Следует отметить, что в плывуне расчетную производительность снаряда следует уменьшить по сравнению с сыпучим грунтом не менее чем на 25%.
Коэфициент наполнения черпака драглайна несколько ниже коэфициента механической лопаты, а разница может быть ориентировочно принята в 10-20%.
2. Расход материалов.
Тросы. В драглайнах тросы имеются различных диаметров, в зависимости от их назначения (подъемный, тяговый, стреловой), длины стрелы и емкости черпака.
Срок службы тросов, помимо их качества, зависит от характера грунтов и условий работы, причем тяговый трос, на который падает большая часть работы, быстрее приходит в негодность. При этом даже новые тросы на старых машинах приходят быстрее в негодность, чем на новых, так как на их износ влияет состояние шкивов и барабанов.
При средних грунтах можно принять, что тяговый трос сохраняется от 2 до 3 недель двухсменной работы, а подъемный - от 1 до 2 месяцев. По некоторым данным, к сожалению без точного описания условий работы, износ, вычисленный в зависимости от кубатуры переработанного грунта, выразился для тягового каната в 19000 м3, а для подъемного в 76000 м3.
Сохранению тросов очень способствует своевременная и полная их смазка.
Топливо.
Драглайн расходует топлива несколько больше, чем механическая лопата. Для драглайнов расход угля в среднем для разного типа грунтов можно принять равным 3,5 кг на 1 м3 грунта. Перевод на дрова или нефть нужно производить во всем согласно сделанным указаниям.
Расход электроэнергии - 1 квт-ч на 1 м3; при газолиновых двигателях расход газолина - 0,5 л на 1 м3.
3. Монтаж снаряда.
Продолжительность сборки драглайнов зависит от мощности снаряда, от степени его исправности, от опытности монтажной бригады. В среднем можно принять, что сборка нового драглайна может быть закончена для снарядов с емкостью черпака 1/2 куб. ярда за 5- 7 дней.
Стоимость монтажа приблизительно в полтора раза выше такового при механической лопате.
Универсальные экскаваторы, запроектированные „Экскаваторостройпроектом" для изготовления на заводах СССР, снабжаются комплектом оборудования для работы драглайном. Стрелы запроектированы меняющейся длины в зависимости от длины среднего вставного звена.
§ 90. Самозахватный экскаватор (грейфер).
На том же принципе канатного соединения черпака со снарядом, драглайн, основан и самозахватный экскаватор или, как его называют, грейфер. Однако эти снаряды резко отличаются между собой не только по конструкции ковша, но и по способу захвата им грунта и характеру его работы. В то время как в драглайне ковш во время подтягивания его к снаряду срезает землю и после наполнения грунтом поднимается вверх, в грейфере черпак сбрасывается по вертикали вниз, врезается в грунт, забирает его в месте падения и после заполнения и закрытия ковша поднимается кверху. Дальнейший перенос ковша к месту разгрузки производится таким же порядком, как и в драглайне, и только сама разгрузка ковша, в силу особенностей его конструкции, является совершенно своеобразной.
Ковш бывает чрезвычайно различной формы и конструкции в зависимости от характера грунта, подлежащего разработке. Для грунтов сыпучих, глин и т. п. применяются 2- или 4-лопастные ковши, для крупных камней - самозахваты с зубьями. Несмотря на все различия принцип конструкции грейферов один и тот же.
Секции ковша, как видно на этих рисунках, представляют собою изогнутые лопасти. Число этих лопастей нужно выбирать в зависимости от грунта: для более легких грунтов следует выбирать 2-лопастный ковш, для вязких и плотных пород применяется 4-лопастный. Ковш падает на грунт в раскрытом виде. Лопасти ковша шарнирно соединены между собою на центральном шарнире. Кроме того, каждая лопасть при помощи тяги шарнирно соединена с верхним шарниром. От этого последнего идет подъемный трос, и, обогнув блок на вершине стрелы, проходит к барабану машины. Нижний центральный шарнир подвешен к верхнему на захватном тросе, который, обогнув блок нижнего шарнира, направляется к машине.
Если отпустить захватный канат, то в силу того, что нижний шарнир представляет наиболее тяжелую часть ковша, шарнир займет наинизшее положение, а лопасти ковша раскроются.
Если кроме того отпустить и подъемный канат, то черпак начнет падать в раскрытом виде. При падении лезвия лопасти врежутся в грунт. Если после этого начать натягивать захватный трос, то лопасти начнут сходиться, забирая грунт, до тех пор пока, сомкнувшись, не образуют замкнутую с боков и снизу бадью. Тогда, не ослабляя захватного троса, начинают выбирать подъемный канат. Вследствие этого наполненный ковш поднимается и переносится стрелой к месту свалки, где, отпуская захватный трос, вновь приводят его в раскрытое состояние, причем находящийся в нем грунт вываливается.
Во избежание того, чтобы при натягивании захватного троса лопасти ковша не вышли из грунта и вся нижняя часть не поднялась, не забрав грунта, эту часть делают настолько тяжелой (и тем тяжелее, чем плотнее грунт), чтобы, при натягивании захватного троса, верхний шарнир приближался к нижнему, а не наоборот.
Здесь описана наиболее простая двухканатная конструкция ковша, для того чтобы был понятен принцип его действия. На практике встречаются также ковши, приводимые в действие одним канатом.
В некоторых ковшах операции по смыканию и раскрытию ковшей производятся посредством пневматических или гидравлических приборов. Поскольку эта система помимо удорожания ковша приводит к усложнению конструкции его, удорожанию ремонта и учащению его в связи с тяжелыми условиями работы в грунтах, эти грейферы не получили широкого распространения на строительных работах.
§ 91. Характеристика работы грейфера.
Конструкция грейфера и наличие гибкой канатной передачи определяют характер работы грейферного снаряда. К основным особенностям этого типа снарядов можно отнести следующие:
1. Ковш падает по вертикали от точки его подвеса, и результат его работы при одном и том же грунте и одной и той же емкости зависит как от формы лопастей, так и от веса ковша.
2. Захват грунта ковшом может производиться на отметке значительно более низкой по сравнению с отметкой поверхности земли, на которой расположен корпус снаряда.
3. В связи с п. 1 вес ковша грейферного снаряда должен значительно превосходить вес черпака драглайна одинаковой емкости. Поэтому, так как применение ковшей большой емкости повлекло бы за собой слишком большой вес их, обычно емкость ковша грейферного снаряда не превышает 2 м3. Даже при такой сравнительно небольшой емкости ковша отмечаются при забросе ковша значительные сотрясения снаряда, что ведет к преждевременному расшатыванию механизмов.
Что касается возможного регулирования работы ковша с целью получения определенного поперечного профиля, то нужно отметить, что в то время как при работе драглайном можно получить профиль близкий к трапецеидальному, грейфер, вследствие отвесного направления движения ковша, может при умелом управлении дать поперечный профиль близкий либо к прямоугольному, либо к параболическому очертанию.
Наиболее подходящими грунтами для работы грейфера надо признать легкие сыпучие (гравий, песок) и разрыхленные грунты, а также крупные валуны, камни и т. п. На плотных глинах производительность резко падает. Так как производительность снаряда с ковшом определенной емкости опре
делается коэфициентом наполнения черпака и продолжительностью цикла, то обратимся к рассмотрению этих двух элементов в условиях работы грейфера.
Ни в одном из одноковшевых снарядов не встречается таких резких колебаний в коэфициенте наполнения черпака, как в грейфере. Если, с одной стороны, мягкие, сыпучие и торфяные грунты дают сплошь и рядом „шапку" над черпаком, а отдельные валуны захватываются размером, превышающим даже геометрические размеры грейфера, то с другой стороны имеют место случаи, когда приходится в виду слишком малого заполнения (в илистом грунте - 0,25, в растительном - 0,16) производить захват надлежащего объема после двух или трех ударов ковша (под водой). В особенности приходится следить за состоянием черпака, потому что на практике бывали случаи, когда закрытие ковша происходило не одновременно с началом подъема его, а несколько позднее, в результате чего часть грунта вываливалась обратно. Конечно повторными ударами грейфера о грунт можно добиться удачного захвата грунта, но это сильно увеличивает длительность цикла.
К сожалению, данных о работе грейферных снарядов, в которых было бы обращено должное внимание на вопрос о коэфициенте заполнения черпака, почти не имеется, а имеющиеся данные сильно противоречат друг другу.
Что касается длительности одного цикла грейферного снаряда, то таковая с резкими колебаниями (на одном и том же снаряде) от 30 сек. до 3 мин. в среднем без повторных ударов может быть принята в 50-60 сек., т. е. один цикл в минуту. При подсчетах необходимо обратить внимание на конструктивные особенности тех машин, которые предназначаются на данную работу. Дело в том, что грейферные снаряды встречаются двух типов. В одних (например снаряды фирмы Менк и Хамброк), в виду того, что повороты стрелы и подъем черпака производятся двумя машинами, обе эти операции могут выполняться одновременно. В других (например Оренштейн и Коппель) этого выполнить нельзя, так как одна и та же машина производит как подъем черпака, так и поворот стрелы. Естественно, что длительность цикла в снарядах второй группы больше и, как показали опытные наблюдения, разница составляет 12-15 сек.
Из описания перечисленных выше землеройных машин видно, что основное различие между ними заключается в рабочем механизме, в то время как корпус их остается без изменения. Вследствие этого как американские, так и европейские фирмы и наш Боткинский завод пришли к целесообразности выпуска так называемых универсальных снарядов, в которых при одном и том же корпусе в двигателе снаряда он снабжен комплектами драглайна, жесткой рукояти и грейфера, а иногда еще дитчера и крана. Это обстоятельство дает возможность сильно расширить сферу применения приобретенного снаряда, ставя, в зависимости от изменения условий работы, на один и тот же корпус разные типы копающего механизма. Естественным следствием применения такого универсального снаряда является значительная экономия первоначальных затрат.
§ 92. Башенные экскаваторы.
Из описания экскаваторов как с жесткой рукоятью, так и драглайнов и грейферов видно, что сфера их действия все-таки ограничена длиной стрелы, в результате чего даже в снарядах с наибольшим радиусом действия, в драглайнах, мы имеем наибольший заброс ковша в 50-60 м. Поэтому в тех случаях, когда ширина котлована значительно превышает эти пределы, а паровозная возка по тем или иным причинам является нерациональной, разработку таких котлованов можно с успехом производить башенным экскаватором, в котором ковш подвешен не к стреле, а к несущему тросу, закрепленному на башнях или мачтах.
Рабочие башни металлические или деревянные могут быть подвижные, и в этом случае они двигаются по рельсовым путям, расположенным на поверхности земли по бровкам откосов котлована, подлежащего разработке.
В случае необходимости могут быть применены башни и с круговым движением. В этом случае имеем устройство, аналогичное кабельному крану.
Высота башен меняется в зависимости от местных условий с превышением высоты рабочей башни, на которой находятся движущие устройства, над высотой вспомогательной башни. Для подвижной главной башни укладываются четыре рельсовых нитки, по которым башня двигается на специальных тележках.
В отношении закрепления во время производства работ башни разделяются на вантовые и на свободные с противовесом. Выбор той или иной системы закрепления надлежит сделать в зависимости от условий работы. С одной стороны башня с вантами значительно дешевле, с другой - в том случае, когда экскаватор ставится на работу со значительным протяжением передвижения, свободные башни становятся более рентабельными в виду отсутствия необходимости повторного заделывания вант, подчас вдобавок при наличии неподходящих грунтовых условий. Однако необходимо помнить, что при огромном весе башни (главная башш, большого башенного экскаватора Свирь-строя весит около 300 т) вместе с противовесом грунт полотна под путь должен быть достаточно плотным.
Вспомогательная башня также может иметь вантовое закрепление или обладать противовесом, причем применение одного из этих типов корреспондирует с конструкцией, принятой для главной башни.
Работа ковша башенного экскаватора производится следующим образом: отпуском тягового троса дается возможность каретке 2 с ковшом 3 быстро скатиться по несущему тросу 4 вниз до требуемой точки.
Отпуском несущего троса достигается то, что скатившийся вниз ковш падает на грунт. При этом в силу того, что тяговый трос отпущен, ковш при падении будет направлен зубьями передней части вниз, благодаря системе цепей и большему весу передней части. Отпуская тяговый трос, ослабляется натяжение как разгрузочной 6, так и подвесной 7 цепей, прикрепленных концами к ковшу: разгрузочная цепь через направляющий блок 8 соединяется с катучим блоком 9, а подвесы - одними концами с тяговой цепью, а другими с передней частью ковша. Последняя посредством хвостовой цепи, проходящей через блок 10, связана с задней частью ковша.
Когда ковш ляжет на грунт, механик, оставляя в прежнем положении несущий трос, начинает выбирать тяговый, причем ковш тянется по грунту, забирая последний зубьями. Как только ковш достаточно наполнится (пройдя расстояние приблизительно равное трехкратной своей длине), начинают выбирать несущий трос, ковш отделяется от грунта и одновременно двигается вперед и вверх. Когда катучий блок 9 дойдет до упора 11, закрепленного на определенной точке несущего троса, в зависимости от места разгрузки,
то при дальнейшем вытягивании тягового троса, в силу остановки катучего блока, начинает вытягиваться разгрузочный трос, задняя часть ковша поднимается и последний опрокидывается.
Выгружаемый грунт может складываться либо между бровкой котлована и главной башней, либо поступать в бункер башни, а оттуда на конвейер, могущий передать его в сторону.
В тех случаях, когда вынутый и доставленный на поверхность земли башенным экскаватором грунт должен быть отвезен поездами, вследствие отсутствия вблизи свободной площади для свалки, погрузку грунта в виду трудности непосредственной высыпки его на платформы из высоко поднятого ковша следует производить предварительно в передвижной бункер, под которым проходит железнодорожный состав. Помимо этого обстоятельства, необходимость введения промежуточного устройства (бункера) и отделение работы экскаватора от погрузки состава, вызывается еще значительной продолжительностью рабочего цикла.
§ 93. Условия работы башенных экскаваторов.
Длительность одного цикла черпака зависит как от глубины котлована, так и того расстояния, на которое забрасывается черпак; при ширине котлована около 130 м и глубине около 15 м, промежуток времени, протекавший между двумя опоражниваниями черпака, определился в среднем в 2 мин. 45 сек. Конечно, эту длительность цикла нельзя сравнивать с таковой же например экскаватора с жесткой рукоятью, так как башенный экскаватор в этом случае является не только землеройным, но одновременно (и главным образом) траспортирующим снарядом. Но эта длительность указывает одновременно на неэкономичность применения малоемких черпаков при большой ширине котлована. Фирма Зауерман (США) указывает например, что наиболее экономичным пролетом при емкости черпака 0,25 м3 является пролет около 90 м, для черпака емкостью 2,5 м3-340 м.
Ниже уровня земли башенные экскаваторы могут экономично работать на глубину около 1/3 пролета.
Что касается высоты подъема, то в практике встречались установки, которые, забирая грунт под водой на глубине около 30 м, поднимали его на высоту до 40 м выше поверхности земли.
В отношении характера грунтов, которые можно разрабатывать башенным экскаватором, приходится отметить, что в силу формы черпака и применения гибкой передачи, при наличии плотной глины, к тому же с сильно смоченной поверхностью, черпак очень часто скользить по ее поверхности, давая очень малый коэфициент наполнения. В этих случаях возможно разрешение задачи транспортирования грунта наверх из глубокого и широкого котлована башенными экскаваторами путем предварительного разрыхления грунта экскаваторами с жесткой рукоятью. Такая система была применена в котловане шлюза Свирьстроя.
К тому же необходимо отметить, что и самый способ опоражнивания черпака путем простого опрокидывания мало подходит для такого рода грунта, так как требуется еще большая работа по очистке черпаков. В особенности время на очистку возрастает в том случае, если экскаватор работает в отвал не в кучу, а разгружает грунт в бункер и лоток, для дальнейшей передачи на конвейер или на
отвозящий состав. В этом случае на очистку ковша, бункера и лотка уходит около 19 - 20% всего рабочего времени. Очистка самого черпака составляет около 10% от рабочего времени.
§ 94. Производственные характеристики башенных экскаваторов.
Максимальные данные фирмы Зауэрман исчислены в предположении, что разрабатываемый грунт является обыкновенным песком или гравием и при средней опытности механика; скорость передвижения черпака при захвате грунта принята 60 м\мин; ско
рость подъема черпака с грунтом -180 м\мин и спуска черпака под влиянием собственного веса - 360 м/мин. Минимальные цифры являются показателями при тяжелых грунтах, недостаточной опытности механиков и частом изменении линии копания.
Расход горючего, энергии, топлива.
Двигателями башенного экскаватора бывают: паровая машина, электродвигатели, газолиновые и нефтяные двигатели. Конечно, расход топлива или энергии, приходящейся на 1 м3, зависит от рода грунта и производительности снаряда в определенных условиях. В среднем можно принять при емкости ковша в 1 м3 расход угля (при паровой машине) в час около 105 кг. При электрическом двигателе и двигателе внутреннего горения расход энергии или горючего в час можно принять на 1 м3 емкости черпака в 40 квт-ч, расход газолина - 47 л(10 галлонов) при газолиновом и нефти 35 л (8 галлонов) при нефтяном двигателе.
Обслуживающий персонал. Состав верхней бригады определяется в зависимости от рода двигателя.
§ 95. Мачтовые экскаваторы.
В тех случаях, когда копание и транспортирование грунта производится в таких условиях, что установка в течение долгого времени не меняет своего положения, например при разработке карьеров песка, гравия и т. п., передвижные главные башни экскаватора можно заменять металлическими или деревянными мачтами. Металлическая мачта представляет собою решетчатую ферму, в верхней части которой укреплены блоки управления. Мачта опирается на круглую площадку, которая может поворачиваться на 360°. Верхний блок для несущего каната соединен с хомутом, жестко прикрепленным к мачте и вращается вместе с мачтой при ее повороте. Что касается двух нижних блоков (2 - направляющий блок, 3-от тягового каната), то они имеют с хомутами вертлюжное соединение, дающее им возможность поворачиваться в любом направлении.
Деревянные мачты, состоящие из бревен или брусьев, усилены четырьмя тросами, наглухо закрепленными вблизи вершины и основания мачты и проходящими через концы промежуточных крестообразных распорок, расположенных в 2-3 точках мачты. Этим усиливается сечение мачты.
§ 96. Преимущества и недостатки башенных экскаваторов.
Положительными сторонами башенных экскаваторов являются:
1. Возможность непосредственно разрабатывать широкие котлованы большой глубины, не устраивая особого транспорта (железнодорожного или тракторного) для вывозки разработанного грунта из котлована.
2. При большой высоте мачт имеется возможность устраивать отвал большой высоты, уменьшая тем самым площадь территории, занимаемой свалкой.
3. Незначительное число обслуживающего персонала, являющееся следствием не только самой конструкции башенного экскаватора, но и отсутствия подвижного состава на вывозке.
4. Возможность работы под водой.
Отрицательными сторонами башенного экскаватора являются:
1. Почти полная невозможность производства работ на очень плотных грунтах и на глинах, смоченных водой, без предварительного разрыхления их.
2. Частое загрязнение липкими грунтами черпака, бункера и лотка, отнимающее значительное время на очистку.
3. Необходимость частой смены тросов, быстро изнашивающихся.
4. Необходимость устройства широкой площадки под рельсовые пути экскаватора и укладка этих последних.
5. При необходимости отвозки грунта требуется введение дополнительной стадии работ в форме погрузочного бункера.
Таким образом башенные и мачтовые экскаваторы рационально применять в следующих условиях:
1. При разработке глубоких и широких котлованов, причем в том случае, когда грунты котлована представляют очень плотные глины, необходимо предварительное разрыхление грунта.
2. При наличии свободной площадки для устройства свалки рядом с котлованом рабочая башня снабжается конвейером. При необходимости транспортирования грунта на дальнее расстояние нужно вести разгрузку в промежуточный бункер.
3. При разработке песчаных и гравелистых карьеров.
ГЛАВА 17.
МНОГОЧЕРПАКОВЫЕ СНАРЯДЫ.
§ 97. Многочерпаковые экскаваторы.
Многочерпаковый экскаватор представляет собой снаряд, рабочая часть которого состоит из металлической фермы (черпаковой рамы) и цепи с черпаками, движение которой направляется рамой. Корпус машины может находиться на бровке откоса котлована или внизу котлована. В первом случае черпаки, идя сверху вниз над рамой пустыми, после перехода через нижний барабан, на своем обратном пути, при движении снизу вверх, захватывают грунт и поднимают его в корпус машины, где и сбрасывают его. Во втором случае срезка черпаками грунта происходит при их движении сверху вниз.
Экскаватор передвигается вдоль выемки на железнодорожном или гусеничном ходу. В первом случае в мощных типах машин корпус их делается в виде портальной рамы, в силу чего составы для погрузки; вынутого грунта можно пропускать в пределах очертания экскаватора. Для движения машины с портальным корпусом укладываются рельсы в три и четыре нитки; при весе экскаватора в 150 т делается двухрельсовый ход, до 350 т - трехрельсовый и выше-четырехрельсовый. Следует отметить, что для движения снаряда непосредственно по грунту ширина гусениц делается такой величины, что несмотря на огромный вес снаряда (в крупных типах по 500 - 600 т) давление, передаваемое на грунт, может быть доведено в них до 0,4-0,6 кг\см?, что позволяет снарядам двигаться по самым слабым грунтам.
Черпаковая рама экскаватора подвешена к корпусу снаряда системой подъемных цепей и блоков. Подъемные цепи проходят через блоки, установленные на конце подкосины и далее проходят к барабану лебедки. Натягиванием подъемной цепи можно менять угол наклона рамы к горизонту. Рама может быть цельной или состоящей из отдельных частей, шарнирно соединенных , между собою. Благодаря такой конструкции возможно не только изменять самую длину рамы, но также производить разработку многоковшевым экскаватором котлованов ломаного профиля.
Черпаковая рама почти всегда снабжается на конце коротким звеном, благодаря чему возможно правильно обработать угол примыкания откоса ко дну. Длина рамы меняется в зависимости от профиля разработки и достигает 45 м и более. При заказе машины необходимо давать заводу, их изготовляющему, профиль выемки, подлежащей разработке, так как только в этом случае рама может быть рационально и
полностью использована.
Черпаковая цепь в многочерпаковом экскаваторе бывает двух типов: свободно висящей или натянутой на стрелу.
Как тот, так и другой тип имеет свои положительные стороны. В первом типе черпаковая цепь, благодаря своему свободному положению, при встрече со случайными камнями в грунте отклоняется от них в сторону и таким образом избегается опасность разрыва цепи. Второй же тип дает правильное, составленное из прямых участков очертание откоса котлована, что недоступно при черпаковой цепи свободно висящего типа. Натяжение цепи производится
нижним барабаном, установленным на конце стрелы (на коротком звене), который можно передвигать по салазкам вдоль стрелы. Для поддержания цепи на верхнем поясе рамы расположен ряд роликов.
Черпак сконструирован таким образом, что стенки его соединены с цепью не по всей своей длине. Все тело черпака лежит на двух смежных звеньях, причем его передняя часть соединена со смежным идущим впереди звеном цепи. Благодаря такой конструкции в тот момент, когда звенья очередного черпака подходят к верхнему барабану, находящемуся в корпусе машины, передняя часть черпака ложится на барабан, а задняя отходит от цепи, и грунт свободно вываливается вниз в бункер.
Емкость черпака меняется в очень широких размерах: от 35 л до 1 м3. Скорость движения цепи, характеризуется числом прошедших в одну минуту черпаков; большею частью в минуту проходит 16-18 черпаков, но бывали предложения фирм на 32 черпака в минуту, несмотря на то, что расстояние между черпаками было довольно значительное (1,5 м).
При разработке тяжелых грунтов, оказывающих большое сопротивление при срезе, желательно иметь снаряды с ковшами, редко расставленными - на каждом звене. Конечно это дает меньшее число опоражниваний в минуту, а следовательно меньшую производительность снаряда, но последняя может быть компенсирована большими размерами черпака. При грунтах легких, наоборот, желательно ставить снаряд с часто (на каждом четвертом звене) расставленными черпаками меньшей емкости.
Нельзя забывать, что чем больше скорость движения цепи, тем, помимо ускоренного истирания цепи в силу сотрясений снаряда от толчков при переходе через барабан, быстрее изнашивается и вся конструкция снаряда. Поэтому даже при самых небольших черпаках не рекомендуется приниматьскорость движения цепи более 1 м в секунду. Последняя принимается обыкновенно от 0,5 до 1 м в секунду.
Многоковщевый экскаватор может работать либо в отвал, либо с погрузкой грунта на подвижной состав.
В первом случае грунт из бункера передается на ленточный транспортер. Транспортер состоит из двух ветвей - верхней и нижней подвижной (параллельной верхней). Благодаря такой конструкции, при которой нижняя секция транспортера может двигаться взад и вперед, достигается равномерная ссыпка земли по ширине отвала. Во втором случае грунт из бункера по лотку поступает в вагонетки, подаваемые либо между опорами корпуса экскаватора, либо по пути, проложенному рядом с путями экскаватора.
Многоковшевые экскаваторы изготовляются германскими заводами: Любекскими, Букау, Крупп, Лаухаммер, Везерхютте и другими.
В СССР в настоящее время завод „Красный металлист" (в Москве) производит постройку многочерпаковых снарядов. Характеристики выпущенной модели следующие:
Передвижение по рельсам в две нитки; ширина колеи - 2100 мм, емкость ковшей - 38 л, число черпаний в минуту - 30, глубина черпания по вертикали - 7,5 м (при угле наклона = 45°).
Теоретическая производительность - 67,5 м3\час. Двигатель - электрический. Рабочий вес - 30 т.
§ 98. Производство работ многочерпаковыми экскаваторами.
Работа многоковшевых экскаваторов характерна не только непрерывным движением черпаков, но и одновременностью движения черпаковой цепи и самого экскаватора. В результате этого машина как бы состругивает поверхность откоса.
Большей частью скорость движения экскаватора получается равной 2-2,5 м/мин., но в отдельных случаях доходит до 7-8 м в минуту.
Передвижка многоковшевого экскаватора так же, как и башенного, не
частью ножа, приблизительно равной одной трети ширины отверстия черпака. Толщина слоя земли, снимаемого при движении черпака, зависит почти исключительно от характера грунта и колеблется от 7 до 20 см.
Многоковшевый экскаватор может начинать разработку с самой поверхности, причем черпаковая рама укладывается на землю. При этом первые залоги дают очень малую кубатуру, так как вследствие малой длины откоса черпак не успевает наполниться, и коэфициент его заполнения очень мал. Кроме того, вследствие малого угла наклона черпака к горизонту часть грунта высыпается.
Проход экскаватора по уложенному пути производится на участке до тех пор, пока по мере опускания черпаковой рамы не будет достигнута предельная возможная глубина разработки, определяемая длиной черпаковой рамы.
По достижении предельного положения рамы путь экскаватора переносится из положения а в положение б с таким расчетом, чтобы можно было разработать в этом положении залоги, пользуясь, как и в забое, всей доступной для данной черпаковой рамы длиной. Так как перенос пути в новое положение ведет к перерыву в работе вследствие необходимости не только уложить шпалы и рельсы, но и перевести весь снаряд на новый путь, то такой перевод нужно делать возможно реже, а следовательно раз взятое направление сохранять возможно дольше.
При работе многоковшевого экскаватора с погрузкой грунта в железнодорожный состав необходимо увязать емкость платформы или вагонетки с производительностью и скоростью движения экскаватора таким образом, чтобы вагончик мог заполниться за то время, пока над ним проходит лоток экскаватора. Предположим, многоковшевый экскаватор выгружает грунт непрерывной струей, и для полного использования его производительности необходимо также непрерывно подавать и составы. Во избежание засыпки высыпающимся грунтом пути в промежутках между вагончиками, в большинстве машин устраиваются дверцы запирающие выход из лотка. Иногда же устанавливаются особые устройства, обеспечивающие непрерывность работы черпаков. Схемы их очень просты. Например в распределителе Веринга непрерывность подачи грунта достигается следующим образом. Внутри железной трубы расположена дверца а, которая при
помощи рычага переводится в одно из крайних положений и, пропускает грунт в одно из отверстий А и Б, откуда он и попадает на один из соседних вагончиков В или Г. Погрузка производится при движении экскаватора и при неподвижном поезде.
Как указано выше, в отношении ходовых частей существуют два типа многоковшевых экскаваторов на рельсовом ходу: с движением по трем и четырем рельсам с пропуском железнодорожного состава под корпусом машины и с движением корпуса по двум рельсам и подачей состава сбоку экскаватора. В первом случае желательно применять паровозы такого габарита, чтобы они могли пройти под экскаватором; в противном случае потребуется обгонять паровоз из одного конца поезда в другой. При боковом расположении погрузочного пути обгон паровоза конечно излишен.
Кроме работы с погрузкой грунта в железнодорожные составы, многочерпаковые экскаваторы могут работать при помощи ленточного транспортера в отвал.
§ 99. Условия работы многочерпаковых экскаваторов.
Многочерпаковые экскаваторы с успехом могут разрабатывать не только песчаные и гравелистые грунты, но также и тяжелые глинистые. Они чрезвычайно распространены в Германии на разработках бурого угля, где применяются и для вскрышных работ и для добычи. Главным препятствием, почти совершенно исключающим работу этого вида машин, является наличие в грунте больших валунов, которые вызывают разрыв черпаковой цепи.
Многочерпаковый экскаватор может свободно вести работу и под водой. Нужно только иметь в виду, что при работе через конвейер в отвал мокрый грунт сильно сползает с резиновой ленты круто наклоненного транспортера. Поэтому в случае заказа снаряда для сильно насыщенных водой грунтов , необходимо указывать заводу на это обстоятельство для того, чтобы уклон конвейера был соответственно уменьшен.
Ранее было указано, что многочерпаковые снаряды в отношении расположения черпаковой рамы могут работать двояко: 1) с черпаковой рамой, свисающей вниз, и корпусом снаряда, идущим по бровке откоса, и 2) со стрелой, поднятой кверху, и корпусом, находящимся внизу разработки. Тот или другой способ работы применяется в зависимости от условий работы. Если необходимо разработать котлован ниже поверхности земли, то целесообразно применять расположение рамы первого типа, причем можно приступить к разработке с самой поверхности земли.
Расположение второго типа употребляется в том случае, если возможно снизу разрабатывать откос. Подобные случаи встречаются или при боковой разработке глубоких песчаных карьеров, или при ступенчатой разработке глубоких котлованов, когда снаряд может быть спущен в приготовленный заранее другим экскаватором забой.
Многочерпаковые экскаваторы могут быть снабжены рамами, либо специально предназначенными для нижнего копания, т. е. опущенными вниз, либо специально предназначенными для верхнего копания, когда рама устанавливается для срезывания земли черпаками сверху вниз. Но встречаются также машины с рамами, которые могут быть поставлены на тот и на другой способ разработки.
Нижнее копание безусловно выгоднее, так как получается больший коэфициент наполнения черпака (на 5 - 10°). К верхнему способу копания прибегают лишь в том случае, если поверхность земли представляет значительные затруднения для расположения на ней и передвижки экскаватора и транспортных средств.
Как уже было отмечено выше, при туго натянутой цепи рабочий откос котлована при работе мнегоковшевого экскаватора в отличие от разработки землеройными машинами всех других типов получается в виде плоскости, и в случае необходимости придания откосу выемки правильного вида не требует последующей обработки. В силу этой особенности много-ковшевые экскаваторы в строительном деле применяются, главным образом, на разработке выемок, поперечному сечению которых необходимо придать форму определенного вида, например каналов, выемок железнодорожного полотна и т. д.
§ 100. Производственные характеристики многоковшевых экскаваторов.
Для достижения наибольшей эффективности работы должна быть определенная зависимость между длиной откоса, скоростью движения черпаковой цепи и скоростью поступательного движения корпуса снаряда. Если бы черпак при забе земли двигался при неподвижности снаряда, то он срезал бы грунт полосами, ширина которых равна ширине ковша. Но так как многоковшевый экскаватор при срезке земли двигается вдоль котлована, то черпак будет снимать землю не полной своей шириной, а передним углом и частью нижней стенки, приблизительно от 1/4 до 1/3 ширины черпака.
Предположим, что требуется определить основные элементы многоковшевого экскаватора при следующих предпосылках. Необходимая практическая часовая производительность снаряда - 175м3; длина откоса - 10 м; грунт - глинистый; условия работы - погрузка на поезда. Для определения конструктивной производительности снаряда, необходимого в свою очередь для определения основных его элементов, примем коэфициент его перехода от конструктивной производительности к практической равным 0,55.
Принимая коэфициент разрыхления грунта равным 1,25, получим, что с учетом земли в плотном теле коэфициент перехода
К=0,55/1,25=0,44
Конструктивная производительность снаряда, удовлетворяющего указанным требованиям, должна быть 175/0,44=400м3/час.
Вследствие того, что черпак многоковшевого экскаватора как бы состругивает грунт, при работе по всей длине рамы и при крутых наклонах рамы коэфициент наполнения черпака получается довольно значительный и на
песчаном грунте доходит до 0,90-1,20 (с учетом грунта, продвигаемого черпаком перед собой).
В связи с непрерывным действием черпаковой цепи каждая задержка во времени в многочерпаковых снарядах отражается еще более болезненно на производительности этих последних нежели в одночерпаковых снарядах.
Таким образом при работе в отвал (через транспортер) коэфициент использования полного рабочего времени можно принять 87 %, при работе непосредственно в транспорт-60-65 %.
Верхняя бригада в зависимости от мощности и сложности снаряда (при условии паровой машины) состоит из
механика (драгера) машиниста, кочегара, смазчика, рабочих на транспортере( 3чел.), рабочих на экскаваторе (4 чел.).
Нижняя бригада при железнодорожном .типе ходовых частей состоит из 10-12 человек, при гусеничном типе ходовых частей из 3-4. Как видно, состав обслуживающего персонала значительно превышает состав одноковшевых экскаваторов.
В многоковшевых экскаваторах благодаря большей равномерности работы наблюдается несколько меньший расход топлива, чем в одноковшевых снарядах, и при предварительных подсчетах может быть принят около 1,5 - 2 кг угля на 1 м3 грунта.
Расход энергии в среднем можно принять равным 0,3-0,7 квт-ч на 1 м3 грунта.
§ 101. Многоковшевые канавокопатели.
Разновидностью многоковшевых экскаваторов являются многоковшевые канавокопатели. Основанные на том же принципе непрерывной работы черпаковой цепи и устройства ковша, эти снаряды характеризуются прежде всего тем, что черпаковая рама расположена у них вдоль продольной оси гусениц, и работа производится путем продвижения экскаватора над трассой траншеи.
Черпаковая рама тянется за ним. Поднятый черпаками грунт передается через бункер на поперечные конвейеры (расположенные либо с одной, либо с обеих сторон), по который и вываливается на сторону.
Хотя в малых машинах большею частью давление на грунт очень небольшое - около 0,4 кг/см2, но при работе гусеницы идут настолько близко к очертанию траншеи, что при более тяжелых моделях, в условиях слабых грунтов, имеет место образование продольных трещин и обвалы стенок траншеи. Поэтому следует рекомендовать при работах многоковшевыми канавокопателями, в условиях слабых грунтов, все-таки даже при гусеницах уменьшать давление еще путем постановки досчатых подкладок.
Ширина рытья колеблется в этих снарядах от 40 см до 2 м 30 см (в очень крупных моделях идут две линии черпаков), глубина от 1,20 до 6,4 м; скорость движения цепи колеблется в очень широких пределах - от 0,3 до 2,5 м\мин, в зависимости от рода грунта, ширины и глубины копания.
§ 102. Сравнительная характеристика одноковшевых и многоковшевых экскаваторов.
Сравнивая эти две группы землеройных машин, можно притти к следующим заключениям.
Одноковшевые машины имеют следующие преимущества перед многоковшевыми:
1. Разные типы одноковшевых снарядов могут работать во всех родах грунтов вплоть до взорванной скалы.
2. Меньшая сложность снаряда, а следовательно большая легкость и дешевизна как монтажа, так и демонтажа и в особенности ремонта.
3. Значительное уменьшение подготовительных работ, в особенности в отношении приготовления особого полотна для движения снаряда (кроме башенных экскаваторов).
4. Меньшее число обслуживающего персонала и следовательно, помимо меньшего расхода по его прямой зарплате, уменьшение расходов на жилищное, битовое И- профессиональное его обслуживание.
С другой стороны, многоковшевые экскаваторы также имеют некоторые преимущества перед одноковшевыми, а именно:
1. В тех случаях, когда требуется откосам котлованов придать правильную форму, в особенности с переломом профиля, многоковшевые экскаваторы дают возможность избегнуть дополнительных работ по срезке и подчистке откосов.
2. Благодаря наличию длинных черпаковых рам многоковшевые экскаваторы дают возможность укладку рабочих путей производить по поверхности земли и использовать их для отвозки грунта, взятого с большой глубины (до 25 м). Вследствие этого при разработке глубоких котлованов не требуется вводить составы в котлован. Хотя глубокие и широкие котлованы можно разрабатывать с поверхности земли и одноковшевыми экскаваторами (башенными), но их производительность значительно ниже, чем у многочерпаковых.
3. При работе в отвал, вследствие непрерывности работы многоковше-вых экскаваторов, производительность их можно довести до грандиозных размеров. Так например Любекскими заводами выпущены бьши машины, дававшие 1200 м3 грунта в плотном теле в час.
Вопрос о том, какой из этих групп снарядов следует отдавать предпочтение, в общей форме решить, конечно, нельзя. В каждом конкретном случае решение может быть различно. При этом прежде всего следует иметь в виду, что при проектировании производства земляных работ механизированным способом необходимо стремиться, по указанным ранее соображениям, к возможно большей однотипности снарядов.
Однако можно отметить те условия, при которых целесообразно применение определенной группы снарядов.
Так, многоковшевые экскаваторы можно предпочесть при производстве работ по рытью глубоких каналов (в особенности при сложном профиле откосов) с очень большой кубатурой. Возможность работы в отвал значительно повысит целесообразность применения многоковшевого экскаватора. При работе под водой из всех сухопутных снарядов многоковшевый экскаватор дает наибольшую производительность. В остальных случаях, в силу отмеченных ранее производственных характеристик, а также слишком специального характера снаряда, затрудняющего его непрерывную эксплоатацию на дальнейших работах, более целесообразен выбор одноковшевых экскаваторов.
§ 103. Экскаваторы системы инж. Клэра.
Промежуточное положение между многоковшевыми экскаваторами и экскаваторами с жесткой рукоятью занимают экскаваторы, конструкция которых предложена инж. Клэром и которые в последнее время начинают приобретать широкое распространение при зксплуатации западно-европейских больших карьеров.
Принцип работы экскаваторов Клэра заключается в том, что грунт захватывается черпаками А особой формы, насаженными по окружности колеса Б, вращающегося на горизонтальном валу В. Вал колеса укреплен в решетчатой металлической консоли Г, помещающейся на поворотной площадке, которая может поворачиваться в горизонтальной плоскости.
Поворотная площадка вращается на раме Д, поставленной на гусеничный или железнодорожный ход. Изменение положения колеса в горизонтальной плоскости определяется как передвижкой всего экскаватора при помощи его ходовнх частей, так и вращением поворотной площадки; изменение положения колеса в вертикальной плоскости производится изменением наклона консоли Г. Захваченный черпаками грунт по мере вращения колеса все время передвигается в черпаке до тех пор, пока черпак займет самоевысокое положение. В этот момент грунт начинает высыпаться из черпака в воронку желоба, откуда он подается на транспортер Е.
Экскаваторы Клэра могут работать набок, выгружая грунт либо в отвал, либо в состав, подходящий по боковому пути.
В этом случае транспортер выходит далеко за габарит снаряда. Но некоторые марки (большой мощности) делаются портального типа с пропуском железнодорожного состава под экскаватором. В этом случае транспортер снаряда передает грунт в бункер, находящийся внутри кабины снаряда.
Диаметр колеса, на ободе которого надеты черпаки, определяет производительность снаряда и в связи с этим его размеры меняются от 2 до 6 м, Число черпаков большею частью равно 6.
В снарядах системы Клэра передвижение как всего снаряда, так и поворотной площадки в горизонтальной плоскости, вращение колеса с черпаками и движение транспортера производится при помощи одного двигателя, а вращение решетчатой фермы в вертикальной плоскости-ручной лебедкой. Сильные машины снабжаются двумя двигателями, из которых один приводит в движение колесо с черпаком и решетчатую ферму, а другой соединен с ходовыми частями экскаватора и поворотной площадкой.
Благодаря большой производительности этих снарядов они начинают
приобретать, как отмечено выше, распространение в больших карьерах , с длительной работой, и в этих условиях непрерывность работы черпаков, вращающихся вместе с рабочим колесом, приобретает особенно важное значение. При этом наличие в этих снарядах приспособления, автоматически выключающего все движущиеся механизмы в случае встречи крупных валунов, исключает поломку снаряда. Эта особенность снарядов системы Клэра выгодно отличает эти экскаваторы от многоковшевых экскаваторов с бесконечной цепью.
§ 104. Специальные канавные экскаваторы.
Шаблонный экскаватор американской фирмы Остин в своей рабочей части состоит из двух жестких рам, в нижней своей части очерченных по предельному профилю канавы с определенными уклонами откосов. По этим рамам, могущим опускаться вниз, движется ковш, имеющий с обоих концов лезвия для врезания в грунт, а внутри посередине металлическую диафрагму. После снятия слоя грунта (по профилю нижней части рамы) последовательной постановкой машины рама опускается на следующий слой. Производительность по данным фирмы в среднем равна 40 м3 в 1 час полного рабочего времени.
Обслуживающий персонал состоит из одного механика, одного кочегара и двух рабочих.
Расход угля за 8-часовую смену составляет 1,4 т.
Значительно большей гибкостью обладает модель многоковшевого поперечного канавокопателя завода Ф. Крупп, в котором возможно и изменение наклона откосов. Рама этого экскаватора имеет форму ромба с шарнирными углами, соединенными между собою по диагоналям тросами. Путем изменения натяжения этих последних можно менять величину углов ромба, а следовательно получать различную крутизну откосов разработки. По раме ходит черпаковая цепь с 14 черпаками.
Машина двигается вдоль разрабатываемой канавы по рельсовым путям посредством двух четырехколесных скатов, на которые опираются две решетчатые балки. Между этими последними расположена третья, тоже решетчатая балка, которая несет на себе черпаковую раму и может подниматься и опускаться. В свою очередь черпаковая рама может по означенной балке двигаться влево и вправо.
Машина-самодвижущаяся (как и шаблонный экскаватор Остина), снабжена бензольным двигателем. Обслуживающий персонал состоит из двух лиц: механика и его помощника.
С каждой позиции машины работа производится путем постепенного снятия тонкого слоя грунта до разработки проектного профиля, после чего средняя решетчатая балка поднимается и машина переводится для разработки соседней полосы грунта на ширину черпака.
Вынутый грунт передается на поперечный транспортер.
Как все многочерпаковые машины, рамный экскаватор Круппа свободно производит черпание грунта и ниже горизонта грунтовых вод, но с другой стороны, в силу цепной передачи является неподходящим снарядом при разработке грунтов, в которых имеются валунные и булыжные включения, пни и т. п. Производительность снаряда зависит от мощности его и характера грунтов и колеблется от 40 до 60 м3 в час.
ГЛАВА 18.
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ (ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ.
§ 105. Общие принципы.
Как копание, так и транспортирование разрыхленных грунтов и взорванных пород, а также и складывание их в кавальер или в возводимое сооружение, можно производить, используя для первой операции силу струи воды, для второй-способность движущейся воды перемещать твердые тела, как находящиеся в ней во взвешенном состоянии, так и перекатывать по дну русла лежащие на нем более крупные части. Наконец, выделение из потока при потере им скорости взвешенных частиц используется для складывания в заранее указанном месте транспортированного грунта. .При этом размер осаждающихся частиц зависит от скорости движения жидкости, и по мере уменьшения этой скорости более крупные, более тяжелые частицы будут откладываться ранее более мелких, более легких.
Таким образом, применяя гидромеханический способ при правильно по
ставленной работе, можно в случае необходимости в достаточной мере точно сортировать транспортируемый материал по степени его крупности. Отметим, что если транспортирование разрыхленного грунта при определенном уклоне может производиться естественным движением воды, то, применяя искусственный подъем воды, возможно вместе с ней поднять на ту же высоту и взвешенные в ней частицы. Насколько такой прием рентабелен, об этом будет указано ниже, но во всяком случае следует иметь в виду, что гидравлическим способом можно транспортировать разрыхленный грунт также на отметки более высокие, чем отметки места добычи.
§ 106. Размыв грунта.
Разрыхление грунта с одновременным разжижением его производится струей воды, вылетающей с большой скоростью и ударяющей с большой силой в грунт. Воду из наконечника снаряда подавать следует под таким напором и в таком количестве, чтобы одновременно достигались две цели: максимальное раздробление и измельчение грунта и образование смеси его с водой (так называемой пульпы) такой степени разжиженности, что бы при данных условиях уклона и грунта, смесь приобретала свойство текучести.
Для того чтобы придать струе воды требуемую разрушительную силу, необходимо создать для этого соответствующий напор.
Для некоторых грунтов (например песка, гравия и др.) количество воды, необходимое для раздробления, значительно меньше того, которое требуется для транспортирования грунта. Естественно возникает вопрос о разделении расхода воды на две части: первую - подаваемую в меньшем объеме, но под большим напором для разрушения грунта, и вторую - подаваемую в большем объеме лишь для большего разжижения пульпы, что само по себе не требует большого напора.
Для придания воде определенной необходимой скорости служит так называемый гидромонитор. Вода поступает под напором в нижнее неподвижное колено А гидромонитора, которое посредством шарикового соединения а соединено с верхним коленом Б верхнее колено может вращаться в горизонтальной плоскости на 360° вокруг вертикального болта, проходящего через оба колена. Другой конец верхнего колена заканчивается приливом шаровой формы, на который при помощи соединительного кольца надета направляющая труба. Это шаровое шарнирное соединение дает возможность поворачивать трубу в любом направлении. Конец трубы снаб жается насадкой („носовкой"). Кроме того для облегчения управления направляющей трубой гидромонитор снабжен противовесом Г, представляющим ящик, наполняемый камнем и уравновешивающим трубу.
В мощных моделях мониторов, а также при работе при очень большом напоре (свыше 10 атм) для поворачивания направляющей трубы требуется усилие трех человек. Поэтому многие мониторы снабжаются так называемыми дефлекторами, устанавливаемыми на конце направляющей трубы и соединенными с этой последней при помощи шарового шарнира. Насадка присоединяется к дефлектору. В случае установки дефлектора поворот трубы производится силой вылетающей струи воды, заставляющей ось насадки принимать направление, совпадающее с осью трубы. Поэтому, повернув дефлектор с насадкой на некоторый угол в сторону, противоположную желаемому направлению, можно всю операцию произвести усилием одного человека.
Вода может поступать в гидромонитор или самотеком или путем механической подачи. Но и в том и в другом случае высота напора должна быть достаточной, для того чтобы у конца насадки струе была обеспечена надлежащая скорость--от 20 до 90 м в секунду; обычно естественного напора бывает недостаточно и приходится прибегать к механической подаче воды.
Величина напора при вылете струи из насадки, необходимая для успешного размельчения грунта, определяется двумя факторами: характером грунта и дальностью полета струи, т. е, расстоянием размываемой поверхности от наконечника гидромонитора.
Таким образом, приближая монитор к размываемой поверхности, можно работать одну и ту же породу с меньшим напором; наиболее часто на практике применяется расстояние около 8-12 м.
Следует отметить, что практика широкого применения гидравлического способа в США характеризуется совершенно определенной тенденцией к работе сравнительно небольшими напорами, но зато на больших расходах воды. Так, например, при возведении плотины Санто-Эмаро, при разработке глины и выветрившегося гранита, напор был 2,25 атм; на песке и глине плотины у Лос-Анжелос - 4,5 - 6,5 атм; на битом камне с примесью глины при возведении, плотины Некаха - напор 5,4 атм; на гравии и валунах, причем процент сцементированного гравия доходил до 60% (при работах в ущельи р. Фрезер в Британской Колумбии) - работы производились под напором в 4,8 атм. В противоположность этому практика гидромеханического способа производства земляных работ в СССР (Днепрострой, Невдубстрой) характеризуется применением высоких напоров (25 атм) даже при разработке таких грунтов как лесс в первом случае и песок во втором.
Количество воды, необходимое для гидравлического способа производства земляных работ определяется следующими расходными статьями:
а) количество воды, потребное для размыва грунта;
б) количество воды, потребное для погашения всех потерь воды;
в) количество, необходимое для транспортирования грунта.
Конечно расчетное количество воды не является суммой этих трех расходов. Характер породы может быть таков (например при плотных глинах), что расход воды, необходимый для размыва породы, с избытком покрывает все последующие потери, и консистенция разжиженного грунта получается вполне достаточной для транспортирования.
Расход воды, подаваемой монитором, имеет свой минимум, при переходе которого производительность как размыва, так и транспортирования падает чрезвычайно быстро. Инж. Скайлер определяет этот минимум в 150 л в секунду.
Потери воды, имеющие место при гидравлическом способе производства земляных работ, вызываются следующими причинами:
1. Образовавшаяся при размыве породы пульпа, т. е. смесь воды с измельченными частицами, не вся улавливается лотками, трубами или другими путями транспортирования.
2. В случае наличия под размываемым грунтом водопроницаемых подстилающих слоев, часть воды просачивается и не попадает в пульпу.
3. Часть воды, при движении пульпы по новым или просохшим во время перерыва в работе лоткам, просачивается через щели в лотках. На потери по первому и третьему пунктам следует принимать от 10 до 15%.
Потери при просачивании через водопроницаемые подстилающие слои зависят от степени проницаемости и от характера поверхности карьера. В среднем при предварительных расчетах можно принять размер потерь по этой причине в 10-15% от потребного расхода.
Оставшееся количество воды должно быть достаточным для придания пульпе консистенции, необходимой для движения ее самотеком по лоткам, трубам или каналам. Потребное для этой цели количество воды зависит как от характера транспортируемой породы, так и от уклона и конструкции того пути, по которому отводится пульпа.
Что касается норм расхода воды для транспортирования глин, то они имеют очень небольшое значение, так как расход воды для разрыхления этих грунтов значительно превышает таковой для транспортирования.
§ 107. Производство работ.
Для разрыхления грунтов и дальнейшего транспортирования измельченного грунта к месту укладки применяется один из следующих способов:
а) Размыв:
1) при постановке монитора на нижней отметке забоя (против подошвы откоса),
2) с постановкой гидромонитора на верхней отметке забоя, причем струя воды бьет, направляясь вниз от оси вращения колена снаряда.
б) Транспортирование:
1) самотеком,
2) самотеком с побудителем,
3) механической подачей.
Размыв с постановкой гидромонитора внизу забоя против подошвы откоса является наиболее распространенной схемой производства работ и в большинстве случаев, в особенности в случае высоких откосов забоя, является наиболее эффективным. Действительно в этом случае струя ударяется в обнаженную поверхность грунта под углом близким к 90°, так что в ударе принимает участие почти вся масса выброшенной гидромонитором воды. Кроме того при наличии песчаных или даже глинистых грунтов, направляя струю в нижнюю часть откоса, и работая как бы в подкоп, можно добиться обвала шапки откоса. Впрочем это последнее преимущество разбираемой схемы производства работ является желательным в том случае, если разрушение откоса является наиболее важной и срочной работой, а транспортирование грунта чрезвычайно облегчено (например сток пульпы по крутому склону горы без дальнейшей укладки).
Производитель работ должен помнить, что в нормальных условиях транспортирования пульпы важна максимальная измельченность грунта, а отнюдь не наличие в зумпфе карьера больших глыб земли, все равно требующих дополнительного разрыхления, к тому же струей, направленной вниз, иногда чуть ли не по касательной к лежащей глыбе грунта. Применение расположения гидромонитора на дне забоя при наличии высоких откосов применяется часто еще и потому, что постановка его наверху, у бровки откоса, требует либо подъема воды на дополнительную высоту, либо, при превышении отметки источника над таковой гидромонитора, уменьшает полезный напор. В обоих случаях требуется увеличение мощности установки.
Однако применение указанной схемы вызывает значительные производственные затруднения. Применение этого способа ведет к тому, что если приемник для пульпы находится сзади гидромонитора, то проводящие воды к снаряду трубы находятся в разжиженной грязи пульпы, и рабочим пригодится работать в ней, кроме того, гидромониторщику трудно следить за направлением движения пульпы и направлять ее к приемнику. Поэтому в случае широкого растекания грунта по дну забоя приходится либо ставить дополнительные снаряды для подгона пульпы к приемнику, либо, в случае отсутствия указанных снарядов, прекращать размыв грунта и резким поворотом направляющей трубы выполнять эту работу основным монитором. При ином направлении отвода пульпы и при правильной организации перекладывания головных люков и канав указанные неудобства отпадают.
При расположении гидромонитора наверху, у бровки откоса, струя воды не только разрыхляет грунт, но одновременно и направляет пульпу к водоотводным канавам. Благодаря этому становится не таким острым вопрос о создании надлежащего уклона дна забоя; установка работает при этом на сухом месте, отступая постепенно по мере размыва откоса от бровки последнего.
Указанная схема имеет ту отрицательную сторону, что удар воды направлен под незначительным углом к поверхности грунта, что значительно ослабляет силу ударов струи.
Работа начинается с пробивки центральной отводной канавы, после чего гидромонитор начинает разрабатывать ярус от бровки откоса, направляя струю не только на поверхность, но и на обнаженные откосы яруса, что позволяет увеличить угол между струей и поверхностью грунта До пределов обычных при работе встречным забоем.
При транспортировании разжиженного грунта к месту укладки практика дает примеры применения открытых лотков, закрытых труб и открытых канав.
Открытые деревянные лотки являются безусловно наиболее, рациональной системой отвода пульпы:
1) благодаря открытому сечению они не подвержены быстрому засорению;
2) износ днища происходит равномерно и медленно;
3) устройство лотков и уход за ними обходятся недорого.
Что касается открытых канав, то при транспортировании ими разжиженного грунта требуется занаряживание большего числа рабочих для поддержания в хорошем состоянии и, кроме того, во избежание размыва дна и откосов необходимо применять меньшие скорости движения пульпы, что в свою очередь вызывает излишний расход воды, а иногда, при очень крупных частях переносимых пород, и совсем исключает возможность их транспортирования.
В закрытых трубопроводах наиболее крупные частицы грунта, двигаясь преимущественно в серединной части выгнутого дна, вызывают сильный износ ее, что особенно резко сказывается при крупной величине и острой форме фракций. Поэтому если пользуются для отвода пульпы закрытыми трубами, то исключительно при транспортировке мягких грунтов, как-то: глин, мелких песков и др. Неравномерное истирание труб можно отчасти нейтрализовать, поворачивая трубы, но невозможность перемещать крупные камни и затруднительность борьбы с засорением закрытых трубопроводов являются препятствием к применению этого типа не только в условиях временных установок, которые имеют место на строительных работах, но даже и на постоянных устройствах.
Наиболее целесообразной формой открытых лотков является прямоугольная. При этом при транспортировании разрыхленных песков лотки должны быть широкие с малой глубиной воды, а при транспортировании более крупных фракций (гравий, галька, раздробленный камень) глубокие, с глубиной воды в лотке приблизительно равной ширине последнего. Для уменьшения засорения лотков грунтом, выпадающим из пульпы, повороты лотков в плане рекомендуется делать под углом в 150° или очень близко к тому и отнюдь не по плавной кривой, а прямыми участками.
Уклоны лотков желательно применять не положе 0,06 - 0,07. Правда, американская практика дает несколько случаев применения для песка и глины более пологих уклонов, порядка 0,03 - 0,04 (плотина Френсис в Калифорнии, плотина Мильнера на р. Снек, плотина Санто-Эмаро в Бразилии и др.), но это требовало такого увеличения расхода воды, что только при наличии чрезвычайно дешевой электрической энергии США удавалось получать дешевую продукцию. Придание слишком крутых уклонов (свыше 0,10) влечет за собой быстрое ускорение истирания днища лотков, которое становится особенно интенсивным в случае острогранности транспортируемых частей. Поэтому для гравия и гальки желательными уклонами являются 0,8 - 0,09, а для острогранных щебенки и раздробленных камней до 0,10.
Вполне понятно, что во избежание выпадания из пульпы частиц, необходимо соблюдать единообразие уклона.
В тех случаях, когда местные условия не допускают применения уклонов надлежащей крутизны, приходится применять побудители, устанавливаемые по направлению лотка. В качестве побудителей устанавливаются облегченного вида гидромониторы так называемые бустеры.
Они имеют такую же конструкцию как описанный ранее гидромонитор, но в силу назначения гнать струей воды породу по открытому водоотводу направляющая труба не имеет вращения вокруг вертикальной оси и может только менять свой уклон к горизонту.
Совершенно особое место в гидравлическом способе производства земляных работ занимает транспортирование пульпы гидравлическим способом на отметки, расположенные выше отметки места размыва. Способ этот, неоднократно встречающийся в практике золотых приисков, в строительной практике был применен на строительстве Невдубгрэс. Принцип, на котором основан снаряд, предназначенный для этой работы- так называемый гидроэлеватор - совершенно отличен от принципа работы плавучих снарядов - землесосов, в которых всасываемая центробежным насосом вода, устремляясь в сосун, затягивает вместе с собой грунт дна, и образовавшаяся смесь грунта и воды в дальнейшем насосами рефулируется по трубам на берег или поступает в колодезь землесоса или в шаланду.
В противоположность землесосам, действие гидроэлеватора основано на следующем принципе: по трубе А поступает под высоким напором вода, которая насадкой В с большой силой выбрасывается в горловину С гидроэлеватора, чем производит разрежение воздуха в этой последней. В результате этого разрежения пульпа всасывается в приемное отверстие D элеватора и в дальнейшем вместе с водой, вылетающей из насадки Е, поднимается по подъемной трубе.
В тех случаях, когда подъем производится на значительную высоту, устанавливаются гидроэлеваторы, имеющие две или более насадки. Высота подъема пульпы элеватором с одной насадкой определяется тем напором, под которым проступает вода из насадки в горловину и в среднем может быть принята равной 1/8 напора, спускаясь иногда на практике до 1/10.
Как и следовало ожидать подъем грунта гидравлическим элеватором является чрезвычайно нерациональным. Для возможности подъема приходится добавлять огромное количество воды, так что объем грунта в пульпе составляет от 1,5 до максимум 3% воды, поданной через насадку в горловину гидроэлеватора. Коэфициент полезного действия гидроэлеватора равняется в среднем всего около 4%, в исключительных случаях доходя
до 5%. Все это вместе взятое заставляет отрицательно отнестись к применению гидроэлеваторов в строительном деле.
§ 108. Производственные характеристики гидравлического способа и условия его применения.
Данные о расходе воды приведены выше. Данные о фактическом расходе энергии с тех площадок, на которых применялись гидромониторы, дают следующие цифры: на Днепрострое - при подаче насосом воды под напором 25 атм (при расходе 450 м3/час) расход электроэнергии выразился на 1 м3 грунта в 3,0 квт-ч (точнее 2,98), на плотине Френсис при напоре 7,6 атм - 2,7 квт-ч (в наиболее благоприятный отрезок работ), на плотине Санто-Эмаро - 4,0 квт-ч при напоре 2,25 атм; на одной из калифорнийских плотин при напоре 2,5 атм расход электроэнергии - 2,5 квт-ч, на плотине Кротон-1,2 квт-ч. Учитывая, что имеются иногда показатели, чрезвычайно низкие (доходящие до 0,3 квт-ч на одной,небольшой работе в штате Мичиган), полагаем, что при предварительных проектировочных расчетах можно было бы принимать, без преуменьшения, расход энергии в 3 квт-ч на 1 м3 размытого грунта.
Степень использования гидромониторов определяется, главным образом, тем временем, которое тратится на передвижку монитора и передвижку лотков. Время это не следует сокращать путем сокращения числа стоянок монитора, так как уменьшение числа их равносильно увеличению радиуса его действия, следовательно увеличенной дальности полета струи.
Следует признать очень рациональным предложенный инж. Холиным и примененный им на работах на о. Челекене способ соединения гидромонитора с трубопроводом, при котором гидромонитор укрепляется на подвижном основании (на колесном или катковом ходу). От основного трубопровода ответвляются два трубопровода, которые присоединяются резиновыми рукавами при помощи тройника к гидромонитору. При этом передвижку монитора и укорачивание трубопровода можно путем поочередной перекрыши одной из ветвей производить без перерыва в работе.
Что касается коэфициента использования полного рабочего времени, то наилучшие показатели дал Днепрострой, который при намыве пирсов имел:
использование гидромонитора........... 82,5%
передвижку гидромонитора, разборку и сборку труб 12,0%
ремонт и очистку.................4,0%
разные простои.................. 1,5%
Обычно же коэфициент использования колеблется от 39 до 69%.
Помимо крайне низкой стоимости производства земляных работ гидравлическим способом, этот способ характерен чрезвычайной экономией в рабочей силе.
В качестве примера можно привести упомянутую выше одну из самых блестящих работ, исполненных гидравлическим способом - возведение насыпи в ущельи р. Фрезер на железной дороге в Британской Колумбии. Насыпь объемом в 113000 м3 (высота - 69 м) была выполнена в 159 десятичасовых рабочих дней, из которых 50 дней ушло на уборку дерриком валунов. При этом работа была выполнена 7 рабочими при одном надсмотрщике: гидромониторщиков-1, рабочих на очистке желобов и направлении в нем материала - 2, на месте укладки, на распределении материала и укладке.
На гидравлической установке на Невдубстрое, состоящей из двух гидромониторов и одного насоса, находилось два гидромониторщика, один водопроводчик, один смазчик, один старший рабочий и три чернорабочих.
При движении пульпы по лоткам происходит хотя и равномерное, но интенсивное истирание днища лотков. Во избежание слишком частой остановки работ из-за смены истертых лотков, необходимо принять меры к защите днища съемными торцовыми шашками. Покрытие днища делается иногда в США стальными полосами толщиной до 12,5 мм; однако, не говоря уже о дефицитности этого материала, все равно, как показал опыт, износ такой стали крайне неравномерен. Тонкая наружная пленка срабатывается, правда, медленно, но дальнейший износ происходит очень интенсивно. Иногда сталь заменяется толстым железом (толщина 2-3 см). Металлические покрытия значительно удорожают лоток, но представляют гораздо меньшее сопротивление движению пульпы и поэтому позволяют пользоваться более пологими уклонами лотков или при том же уклоне увеличивают пропускную способность.
§ 109. Условия применения гидравлического способа.
Из всего выше изложенного определяются и те условия, при которых на строительных работах рационально применять гидравлический способ. Прежде всего необходимо наличие вблизи источника воды достаточной мощности. Конечно и химический состав воды во избежание быстрого разъедания как металлических труб, так и мониторов, должен удовлетворять требованию отсутствия кислот.
Второе условие - наличие дешевой энергии, так как в обычных, условиях строительства, при пользовании энергией своих небольших силовых станций, стоимость электроэнергии является самой значительной расходной статьей стоимости 1 м3 земляных работ, произведенных гидравлическим способом. В качестве примера можно указать, что даже при низкой стоимости электрической энергии на Днепрострое (около 3,5 коп. за 1 квт-ч), стоимость электроэнергии, израсходованной на 1 м3 грунта, составила 11 коп. из 24 коп. всей суммы прямых затрат.
Третье условие - соответственные характеристики земляного массива, подлежащего размыву и транспортированию. В отношении характера грунтов и пород сфера возможности применения гидравлического способа земляных работ чрезвычайно широка. Достаточно указать, что практически гидравлический способ оказался рентабельным даже на такой породе, которая имела место при возведении насыпи в пропасти на одной из железных дорог в Британской Колумбии и представляла собой гравий с валунами, причем 70% гравия было сильно сцементировано. Не говоря, конечно о всех видах рыхлых грунтов и плотных глинах, можно при достаточном напоре разрабатывать глинистые сланцы и взорванные камни.
Однако при решении вопроса о целесообразности применения гидравлического способа производства земляных работ необходимо помнить, что после прихода пульпы на место укладки грунта необходимо удалить воду, заключающуюся в пульпе.
Между тем различные грунты в связи с размерами и формой своих частиц обладают различной водопроницаемостью и следовательно вода из них выделится через различные промежутки времени. Так как при ударе струи воды грунты разделяются на мельчайшие части, то такие грунты, как ил, глины с крайне мелкими частицами плоской формы чрезвычайно трудно отдают воду, а при величине частиц меньше 0,002-0,003 мм в силу капилярности могут удерживать в себе воду даже под значительном давлением. Эту сторону необходимо учитывать заранее, иначе намытый грунт может весьма продолжительное время оставаться насыщенным водой.
Что же касается мощности слоя, подлежащего размыву, то следует учесть, что малая толщина размываемого грунта приводит при мало-мальски сильных мониторах к столь частым приостановкам гидромониторов и увеличению эксплоатационных расходов по содержанию трубопровода, что рентабельность гидравлического способа может стать под большое сомнение. "Такой предельной толщиной можно было бы принять от 3-4 м.
Наконец, четвертое необходимое условие для возможности применения гидравлического способа - возможность беспрепятственного отвода воды после доставки пульпы на место укладки. Для этого необходимо наличие определенных топографических условий. Техника отвода воды из намытого грунта является специальным вопросом, освещаемым в курсе строительного дела, а потому здесь на нем останавливаться не будем.
Один из важных элементов интерьера ванной комнаты является умывальник. Выбирая его, следует обращать внимание не только на цвет, форму и общую эстетическую привлекательность, но и на практические характеристики, касающиеся монтажа, удобства в пользовании, и доступности в обслуживании. Остановимся на практических характеристиках... прочитать полностью >>
Выбираем деревоалюминиевые окна
Дерево - великолепный материал для окон, но дереву необходима защита, ведь само себя оно защитить не сможет, - в отличие от алюминия. Напротив, алюминий не способен аккумулировать жизненно важное тепло «охраняемой» им территории, почему и хорош лишь с точки зрения банальной лоджии или зимнего сада. прочитать полностью >>
Стеклоблоки - элитный материал
Декоративный стеклоблок внешне нередко мало отличим от самого хрусталя, и вы вряд ли ошибетесь, избрав столь художественно продуманный стройматериал дизайнерски просчитанной деталью внутреннего интерьера. Появились целые коллекции художественно окрашенного стеклоблока, и не только однотонные... прочитать полностью >>
Потолок - украшение дома
Недостатки потолка практически невозможно скрыть, ведь там нет мебели и ковров. Существует огромное количество видов отделки потолка, которые способны удовлетворить не только требования наиболее щепетильного клиента, но и внести определенную изюминку в интерьер Вашей квартиры... прочитать полностью >>
Теплый пол
Теплый пол – понятие, знакомое каждому. Разница в том, что кто-то из нас всего лишь слышал о том, что пол бывает «теплым», кто-то его воочию видел, а кто-то, более решительный и расторопный, его приобрел. Начнем с того, что теплый пол – это система... прочитать полностью >>
Установка розеток и выключателей
Заключительным этапом монтажа и наладки электропроводки в квартире является установка таких элементов системы как розетка, стационарная лампа, выключатель. Следует сказать, что установка несложная, но требует внимательности. прочитать полностью >>
Освещение в доме решает различные задачи. Так называемый общий рассеянный свет освещает помещение в целом. Акцентированное освещение выполняет другие функции. Оно выделяет и подчеркивает определенные зоны или предметы в интерьере... прочитать полностью >>
Безусловно, основная функция у всех дверей одна – надежно закрыть дверной проем. Но, помимо этого, двери могут нести и какую-либо техническую нагрузку: допустим, обеспечивать защиту от пожара. Можно ли разобраться в таком дверном предназначении? прочитать полностью >>
В настоящее время в качестве альтернативы стандартным окнам строительные компании предлагают так называемые евроокна. Деревянные евроокна намного лучше стандартных по своим качествам и отличаются от пластиковых окон определенными особенностями. прочитать полностью >>
У краски несколько характеристик. Недостаточно определить только цвет – за ним по цепочке следует глянцево-матовая вариация и возможный блеск краски. Разные пигменты способны по-разному воздействовать на краску... прочитать полностью >>
Семейство плиток пополнилось новым видом – это стеклянная плитка. На рынке стройматериалов это уникальное изделие появилось сравнительно недавно. Большинство потребителей воспринимает стеклянную плитку, как элемент изысканности. прочитать полностью >>
Одним из самых популярных среди мастеров инструментов является электролобзик. Ценится он за свою универсальность и простоту в эксплуатации и предназначается для выполнения фигурной, продольной и поперечной резки разного материала. прочитать полностью >>
Во времена постоянного отключения горячей воды стал самым востребованным и незаменимым бытовым прибором именно водонагреватель. Сегодня производители выпускают множество их моделей... прочитать полностью >>
Как правильно выполнить монтаж электропроводки? Как подключить кондиционер? Какие выбрать провода? Узнайте об этом! узнать подробности >>
Хотите сделать перепланировку квартиры? Не знаете, какие документы для этого нужны и где их оформить? Мы расскажем Вам об этом! узнать подробности >>
У Вас есть дача или загородный дом? Или Вы еще выбираете, какой дом лучше? Тогда несколько полезных советов для Вас! узнать подробности >>
