Методические указания

Эксплуатационная производительность одноковшового экскаватора определяется по формуле, м³/ч,

,

где – вместимость ковша, м³:

– коэффициент наполнения ковша;

– коэффициент разрыхления грунта;

– коэффициент влияния трудности разработки;

– коэффициент использования экскаватора по времени, ;

– коэффициент управления машиной, зависящий от квалификации машиниста .

Продолжительность цикла, с,

,

здесь - продолжительность копания, с;

– продолжительность выгрузки, с;

– продолжительность поворота в забой, с.

Значения продолжительности операций цикла могут быть определены с использованием коэффициентов пропорциональности принимаемых по табл. 12.2

Продолжительность операции

,

где – масса экскаватора, т.

Лабораторная работа №5

ИЗУЧЕНИЕ ДИЗЕЛЬ-МОЛОТОВ И ПОРЯДОК ИХ ПОДБОРА

Задание

1. Изучить назначение и принцип работы, общее устройство и особенности конструкции основных узлов штангового и трубчатого дизель-молотов.

2. Изучить назначение и устройство корпа.

3. Вычертить схему трубчатого дизель-молота.

4. Изучить порядок выбора дизель-молота.

Свайные молоты состоят из массивной ударной части, движущейся возврат­но-поступательно относительно направляющей конструкции в виде цилиндра (трубы), поршня со штоком, штанг и т. п. Ударная часть молота наносит чере­дующиеся удары по головке сваи и погружает сваю в грунт. Направляющая часть молота снабжена устройством для закрепления и центрирования молота на свае.

Рабочий цикл молота включает два хода - холостой (подъем ударной части в крайнее верхнее положение) и рабочий (ускоренное движение ударной части вниз и удар по свае).

Дизельные молоты представляют собой прямодействующие двигатели внут­реннего сгорания, работающие по принципу двухтактного дизеля. Они получи­ли преимущественное распространение в строительстве благодаря энергетиче­ской автономности, мобильности, простой и надежной конструкции и высокой производительности.

По типу направляющих для ударной части дизель-мо­лоты делятся на штанговые и трубчатые. У трубчатого дизель-молота направ­ляющей ударной части в вид.; массивного подвижного поршня служит непод­вижная труба, у штангового направляющими ударной чаоти в виде массивного подвижного цилиндра служат две штанги. Распыление дизельного топлива в ка­мере сгорания у штанговых молотов - форсуночное, а у трубчатых - ударное.

Дизель-молоты подвешиваются к копровой стреле с помощью захватов и подъемно-сбрасывающего устройства («кошки»), предназначенного для подъе­ма и пуска молота и прикрепленного к канату лебедки копровой установки.

Технические характеристики дизельных молотов приведены в табл. 5.1.

Легкий дизель-молот СП-60 с подвижными штангами предназначен для за­бивки деревянных свай с помощью копра СП-1ЗБ. Дизель-молот СП-6Б приме­няют для забивки в грунт железобетонных и металлических свай с помощью копра грузоподъемностью не менее 9 т.

Штанговый дизель-молот (рис.5.1).состоит из следующих основных узлов: поршне­вого блока 1 с шарнирной с/порой, ударной части - подвижного рабочего ци­линдра 3, двух направляющих штанг 4, с траверсой 6, механизма подачи топлива и захвата - «кошки» 5. Поршневой блок включает поршень 2

с компрессион­ными кольцами, отлитый заодно с основанием. В центре днища поршня уста­новлена распылительная форсунка 12, соединенная топливо-

Таблица 5.1.

Технические характеристики дизельных молотов.

Рис. 5.1. Штанговый дизель-молот

проводом 13 с плунжерным топливным насосом высокого давления (до 50 МПа), питающимся из топливного резервуара. Основание поршневого блока опирается на шарнир­ную опору, состоящую из сферической пяты 75 и наголовника 17, которые со­единены серьгой 76 и пальцем 14. Шарнирная опора обеспечивает направление удара по центру сваи в случае некоторого несовпадения осей молота и сваи. В ос­новании блока закреплены нижние концы направляющих штанг 4, верхние кон­цы которых соединены траверсой 6. По штангам перемещается чугунный удар­ный цилиндр с камерой сгорания в донной части. На внешней поверхности ци­линдра укреплен штырь (выступающий стержень) 8, воздействующий на рычаг 7 топливного насоса при падении ударной части вниз. Для управления топлив­ным насосом при запуске молота в работу служит рычаг 9. Для запуска молота захват - «кошку» 5, подвешенный обеспечения автоматического зацепления крюка «кошки» за валик 11 ударного цилиндра, после чего «кошку» и сцеплен­ную с ней ударную часть поднимают лебедкой в верхнее крайнее положение. Да­лее поворотом вручную (через канат) рычага сброса 10освобождают от «кошки» ударный цилиндр, который под действием собственного веса скользит по на­правляющим штангам вниз. При надвижении цилиндра на поршень 2 воздух, находящийся во внутренней полости цилиндра, сжимается (в 16...25 раз), а тем­пература его резко повышается (до 600 °С). При нажатии штыря 8 цилиндра на приводной рычаг 7 топливного насоса дизельное топливо по топливопроводу 13 подается к форсунке 12 и распыляется в камере сгорания, смешиваясь с горячим воздухом. При дальнейшем движении цилиндра вниз горячая смесь самовос­пламеняется, и в то же мгновение цилиндр наносит удар по шарнирной опоре, наголовника 17 которой надет на головку сваи. Расширяющиеся продукты сгора­ния смеси (газы) выталкивают ударную часть вверх и выходят в атмосферу. Под­нимающийся рабочий цилиндр быстро теряет скорость, под действием собст­венного веса начинает опять падать вниз, и цикл повторяется. Дизель-молот ра­ботает автоматически до выключения топливного насоса.

Штанговые дизель-молоты обладают малой энергией удара (25...35 % потен­циальной энергии ударной части). Их применяют для забивки в слабые и сред­ней плотности грунты легких железобетонных и деревянных свай, стальных труб и шпунта при сооружении защитных шпунтовых стенок траншей, котлованов и каналов.

Трубчатые дизель-молоты предназначены для забивки в фунт преимущест­венно железобетонных свай массой 1,2...10 т и могут работать при температуре окружающего воздуха - 40...+40 °С. При температуре ниже - 25°С молоты при запуске подогревают.

ОАО завод «Строймаш» выпускает ряд моделей однотипных трубчатых дизель-молотов, различаю­щихся между собой массой ударной части: дизель-мо­лот СП-75А с ударной частью массой 1250 кг, СП-76А (1800 кг), СП-77А(2500 кг), СП-78А(3500 кг) и СП-79 (5000 кг).

Конструктивно-технологической особенностью трубчатых дизель-молотов является применение во­дяной системы охлаждения, кольцевой камеры сгора­ния типа «Тор» и принудительной смазки.

Все трубчатые дизель-молоты выполнены по еди­ной конструктивной схеме, максимально унифицированы и состоят из следующих основных узлов (рис. 5.2) ударной части - поршня 8 с компрессионными кольцами 4, сменного рабочего цилиндра 3 и направ­ляющей трубы 9, шабота 2, по которому наносит удар поршень, топливной и масляной систем, пускового устройства «кошки» 12 с подъемно-сбрасывающим механизмом. В верхней час-

Рис 5.2. Конструктивная схема трубчатого дизель-молота.

ти направляющей трубы имеются две проушины 21 для крепления каната при установке молота на копер. Рабочий цилиндр герме­тично закрыт снизу шаботом с компрессионными кольцами, передающим энергию удара поршня ка сваю. К фланцу шабота прикрепляется свайный наго­ловник. Между фланцами рабочего цилиндра и шабо­та установлен кольцевой резиновый амортизатор 1, предотвращающий жесткое соударение корпуса ци­линдра и шабота при больших осадках сваи. В нерабо­чем состоянии рабочий цилиндр и шабот соединяют планкой 18. Нижний торец поршня - сферический и по форме соответствует выемке в шаботе. При пол­ном контакте сферических поверхностей поршня и шабота (в момент удара) кольцевая полость, образованная кольцевыми выточками в их сферах, представ­ляет собой камеру сгорания. Топливо в сферу шабота подается под давлением 0,3...0,5 МПа плунжерным насосом 5, которым управляет падающий поршень, нажимающий на приводной рычаг 6. К насосу топливо поступает по гибким ре­зиновым шлангам из топливного бака 7. Полость рабочего цилиндра 3 сообща­ется с атмосферой через четыре всасывающее-выхлопных патрубка 20, направ­ленных верх.

Смазка трущихся рабочих поверхностей цилиндра и поршня осуществляется принудительно. Масло из бака 15 подается к трущимся поверхностям по гибко­му маслопроводу с помощью масляного плунжерного насоса 16, аналогичного по устройству и принципу действия топливному. Отвод тепла от стенок рабочего цилиндра при повышенных температурах окружающего воздуха обеспечивается системой водяного охлаждения циркуляционно-испарительного типа, состоя­щей из расположенного в зоне камеры сгорания бака 19 для воды с заливной и сливной горловинами.

В направляющей трубе со стороны, обращенной к копору, имеется продоль­ной паз, в котором перемещается подъемный рычаг кошки, входящий в зацеп­ление с поршнем при его подъеме при запуске молота. На наружной поверхно­сти направляющей трубы установлены: направляющая 11 «кошки» 12, упор 13 для взвода подъемного рычага «кошки», упор 10 для сброса поршня и два захвата (левый 17 и правый 14) для подъема дизель-молота . рабочий цикл дизель-молота осуществляется в такой по­следовательности (рис. 5.3): перед пуском молота поршень поднимается «кош­кой» 5, подвешенной на канате 6 лебедки копра, в крайне верхнее положение, после чего происходит автоматическое расцепление «кошки» и поршня (поло­жение I). При свободном падении вниз направляющей трубе 3 поршень нажимает на приводной рычаг 7 топливного насоса 8, которые подает дозу топлива в сферическую выточку шабота 1(положение II). При дальнейшем движении вниз поршень перекрывает отверстия всасывающее-выхлопных патрубков 2 и начинает сжимать воздух в рабочем цилиндре 9, значительно повышая его тем­пературу. В конце процесса сжатия головка поршня наносит удар по шаботу, чем обеспечивается погружение сваи в грунт и распыление топлива в кольцевую ка­меру сгорания, где оно самовоспламеняется, перемешиваясь с горячим сжатым воздухом (положение III).

Рис 5.3. Последовательность работы трубчатого дизель-молота.

Часть энергии расширяющихся продуктов сгорания - газов (максимальное давление сгорания 7...8 МПа) передается на сваю, производя ее дополнительное (после механического удара) погружение, а часть расходуется на подброс порш­ня верх на высоту до 3 м. Вследствие воздействия на сваю последовательно двух ударов - механического и газодинамического - достигается высокая эффек­тивность трубчатых дизель-молотов. При движении поршня вверх (положение IV) расширяющиеся газы по мере открывания всасывающее-выхлопных патруб­ков 2 выбрасываются в атмосферу. Через те же патрубки засасывается свежий воздух при дальнейшем движении поршня вверх. Достигнув крайнего верхнего положения, поршень начинает свободно падать вниз, рабочий цикл повторяет­ся, и в дальнейшем молот работает автоматически до полного погружения сваи.

Таким образом, в течение первого такта цикла работы трубчатого дизель-мо­лота происходит продувка цилиндра, сжатие воздуха, впрыск и разбрызгивание топлива, а в течение второго - самовоспламенение горячей смеси топлива с воздухом и расширение продуктов сгорания, выхлоп отработанных газов в атмо­сферу и засасывание в цилиндр свежего воздуха.

Высота подскока ударной части дизель-молотов регулируется путем измене­ния количества впрыскиваемого насосом топлива, что позволяет изменять ве­личину энергии удара в зависимости от типа свай и плотности грунта.

Трубчатые молоты более эффективны, чем штанговые, так как при равной массе ударной части могут забивать более тяжелые (в 2...3 раза) сваи за один и тот же отрезок времени. Штанговые дизель-молоты имеют низкие энергетические показатели и невысокую долговечность (в 2 раза меньшую, чем трубчатые).

Общим недостатком дизель-молотов является большой расход энергии на сжатие воздуха (50...60 %) и поэтому сравнительно небольшая мощность, расхо­дуемая на забивку сваи. Массу ударной части дизель-молота подбирают в зави­симости от массы погружаемой сваи и типа применяемого молота. Так, масса ударной части штангового дизель-молота должна быть не менее 100...125 %, а трубчатого - 40...70 % от массы сваи, погружаемой в грунт средней плотности.

Самоходные копровые установки представляют собой навесное и сменное ко­провое оборудование, смонтированное на гусеничных тракторах, экскаваторах и грузовых автомобилях. Такие установки обладают энергетической автономно­стью, полной механизацией вспомогательных операций, достаточными мобиль­ностью и маневренностью, высокими технико-экономическими показателями.

Тракторные копровые установки используют для погружения вертикальных и наклонных свай длиной до 16 м при возведении фундаментов в крупнопанель­ном и каркасно-панельном домостроении, кирпичных зданий гражданского и промышленного назначения. Копровое оборудование навешивается сбоку или сзади базовой машины. Наибольшее распространение в строительстве получили навесные копровые установки СП-9Д, базирующиеся на тракторах класса 10. Копровое оборудование этих установок аналогично по конструкции, имеет гид­равлический привод и навешивается сбоку базовой машины. Оно предназначе­но для подъема, передвижения и удерживания сваепогружателя на мачте; под­таскивания, подъема и установки сваи под сваепогружатель на точку забивки и в необходимое положение (наклонное или вертикальное); выдвижения, мачты со сваепогружателем и поднятой сваей; навешивания устройств для скручивания (срезки) голов забитых свай.

Технические характеристики навесного и сменного копрового оборудова­ния приведены в табл. 5.2

Таблица 5.2.

Технические характеристики навесного и сменного копрового оборудования

Копровая установка СП-49Д (рис. 5.4, а) включает базовый трактор Т, ди­зель-молот 10 с наголовником 11, несущую раму 4, подвижную раму 2, гидравли­ческие полиспасты 6для подъема молота и сваи, двухсекционную мачту 8 с ого­ловком 9 и направляющими для свайного молота, боковой 5 и задний 7 гидрав­лические раскосы, гидрооборудование 3, свайную стрелку 12 для установки свай под молот, упор 13, устройство 14 для подтаскивания свай. Навесное оборудова­ние с гидравлическим приводом обеспечивает выполнение следующих опера­ций: подтаскивание, подъем, установку сваи на точку забивки и под молот, на­клоны мачты в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, выдвижение мачты, подъем и опускание молота, опускание

Рис. 5.4. Навесной копер

мачты в транспортное и подъем ее рабочее положение.

Гидрополиспасты для подъема молота (рис. 5.4, б) и сваи (рис. 5.4, в) при­водятся в действие гидроцилиндрами 17 и обеспечивают через десятикратную запасовку подъем сваи канатом 19 и молота канатом 18. Гидрополиспасты смон­тированы на тракторе со стороны, противоположной молоту, и выполняют роль противовесов, придающих копру устойчивость.

Для наклонов мачты в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, уста­новки ее вертикально, независимо от неровностей и уклонов строительной пло­щадки или котлована, а также перевода мачты из транспортного (горизонталь­ного) положения в рабочее и наоборот служат одинаковые по конструкции бо­ковой 5 и задний 7 гидравлические раскосы, состоящие соответственно из гид­роцилиндров 13 и 16 и стоек.

Перемещение мачты в направлении, перпендикулярном продольной оси ма­шины (на расстояние до 0,4 м), осуществляется при выдвижении подвижной рамы 2 гидроцилиндром 15, что позволяет достаточно точно без дополнитель­ных маневров базовой машины наводить сваю на точку забивки без нарушения вертикальности мачты, На нижней секции мачты смонтированы выдвижная свайная стрелка 12, управляемая гидроцилиндром, упор 13 для наведения сваи на точку забивки и установлены отводные блоки каната подъема молота и сваи. С помощью стрелки с изменяемым вылетом верхний конец сваи заводят в наго­ловник молота. Нижний конец сваи упором отталкивается от мачты, чтобы при­дать свае вертикальное положение. При забивке сваи стрелка гидроцилиндром убирается в нишу мачты. Гидроцилиндры копрового оборудования обслужива­ются гидросистемой базовой машины. Пульт управления копровым оборудова­нием находится в кабине машиниста.

Навесное копровое оборудование на базе экскаваторов позволяет забивать несколько свай с одной стоянки экскаватора, что очень важно при погружении свай кустами и при двухрядном их расположении,)Различают подвесные копро­вые мачты и сменное копровое оборудование к экскаваторам. L