Перечислите сменное рабочее оборудование, применяемое для разрыхления прочных грунтов.

В настоящее время в СССР ведутся большие работы по созданию гидр молотов и их использованию в качестве сменного оборудования к гидравлическим экскаваторам для разрыхления мерзлых и скальных грунтов, а также уплотнения грунтов.

ВНИИстройдормашем создан гидравлический молот общей массой 670 кг с энергией удара, равной 3000 Дж при частоте ударов 130 мин^-1. Молот первоначально предназначался для забивки свай, разрушения твердых пород имерзлых грунтов. Оборудованный круглой уплотняющей плитой диаметром 0, 4 м, этотгидромолот используется также для уплотнения грунтов в стесненных условиях. В качестве базовой машины используется гидравлический экскаватор Э-1514 с ковшом вместимостью 0, 15 м³.

ВНИИстройдормашем разработана также другая конструкция сменного уплотняющего навесного оборудования к гидр экскаватору ЭО-2621.

Навесное оборудование состоит из не сушей рамы с кольцевой опорой, вибратора с уплотняющей плитой, упругой рычажной подвески и гидромеханического привода вибратора, включающего гидр двигатель и клиноременную передачу.Двухвальный дебалансный вибратор направленных колебаний приподнят над уплотняющей плитой при помощи трубчатой штанги. На штанге закреплены кронштейны крепления упругой рычажной подвески. Рычажная подвеска состоит из системы горизонтально расположенных жестких рычагов, по концам которых установлены резинометаллические амортизаторы сдвига. Один конец каждого рычага соединенчерез амортизатор со штангой вибратора, а другой - с несущей рамой.

Рычаги расположены попарно и диаметрально противоположны со смещением повысоте. Четыре спаренных и располагаемых диаметрально рычага, включающие восемь амортизаторов, образуют один поле связи. Два пояса связи допускают только направляемые движения вибратора и плиты и служат направляющими. Такая конструкция подвески позволяет уплотнять наклонные поверхности грунта. Приобщей массе навесного оборудования, равной 310 кг, масса ударной части составляет 200 кг. Площадь уплотняющей плиты 500´ 500 мм. При частоте колебаний вибратора 16, 6-20 Гц и амплитуде до 8-10 мм оборудование обеспечивает уплотнение слабо связных грунтов на глубину 0, 4-0, 5 м.

В Саратовском политехническом институте разработано и изготовлено новое сменное рабочее оборудование к гидравлическому экскаватору ЭО-2621 (рис. 24).

Рис. 24. Сменное грунтоуплотняющее оборудование к экскаваторуЭО-2621

Рабочее оборудование состоит из уплотняющего органа, представляющего собой круглый штамп с конической рабочей поверхностью, в котором расположен подшипниковый узел (радиально-упорный и упорный подшипник); в последний с возможностью свободного вращения помешен шпиндель, другой конец которого жесткозакреплен в наклонном глухом отверстии ступицы, связанной через фланцевое соединение с вертикальным валом, приводимым во вращение от гидромотора и закреплённым в подшипниковом узле (радиально-упорный и упорный подшипники), расположенном на раме, рис. 25.

Рис. 25. Схема уплотняющего рабочего органа
1 - штамп; 2-3 - подшипники; 4 - шпиндель; 5 - ступица; 6 - фланец; 7 - вал; 8- гидромотор; 9-10 - подшипники; 11 - рама

Оборудование навешивается на рукоять экскаватора ЭО-2621 взамен ковша.

Машина работает следующим образом. Опусканием стрелы штамп устанавливается на грунт. Включается привод (гидромотор, включенный в гидросистему экскаватора) вращения вертикального вала. Испытывая торможение о грунт, штамп не имеет возможности вращаться вокруг своей оси, вследствие чего его коническая поверхность перекатывается (без скольжения) по поверхности грунта, уплотняя его.

Усилия, возникающие от напора, передаются через подшипниковый узел на раму, закрепленную в рукояти экскаватора.

В СССР сменное навесное грунтоуплотняющее оборудование к гидравлическим экскаваторам серийно не изготавливается.

За последние годы рядом зарубежных фирм США, ФРГ, Англии, Японии и других стран в числе сменного оборудования к гидравлическим экскаваторам освоен также выпуск различного вида трамбовок для уплотнения грунта в стесненныхусловиях.

Эти трамбовки выпускаются в виде сменных плит на базе гидромолотов, навешиваемых на стреловое оборудование к гидравлическим экскаваторам; в виде специальных поверхностных виброуплотнителей с гидроприводом.

Наличие управляемой стрелы и рукоятки дает возможность выносить грунтоуплотняющее оборудование на значительную величину от экскаватора, опускать или поднимать его, а также поворачивать.

Это позволяет с одной стоянки экскаватора приспосабливать грунтоуплотняющее оборудование к различным условиям работы.

Фирмой " Крапп" (ФРГ) на базе гидр молота выпущена, в числе других видов сменного оборудования, трамбовка массой 400 кг с энергией удара 400 Дж и частотой ударов до 530 мин^-1. Масса ударной части трамбовки составляет 25 кг.

Аналогичное оборудование под названием " Ковш Динамит" выпущено также Швейцарской фирмой " Хьюмас". Взамен ковша на стреле экскаватора монтируется ковш " Динамит", оборудованный гидр молотом с трамбующей плитой, используемой для уплотнения грунта в стесненных условиях. Фирма выпускает два типоразмера этого оборудования - тип ДI и тип ДII с энергией удара 200 и 400 Дж и частотой ударов соответственно 480 и 580 мин^-1.

Некоторые зарубежные фирмы (в Англии и Японии, стремясь получить наибольшую энергию удара, в качестве сменного оборудования к гидравлическим экскаваторам используют пневмомолоты двойного действия. Эти молоты развивают энергию удара до 1500 Дж при частоте ударов 300 мин^-1.

Однако вследствие значительного расхода воздуха (до 9 м³/мин), низкого КПД и необходимости иметь дополнительно компрессорную установку для привода молота, а также по причине относительной конструктивной сложности и громоздкости это оборудование широкого распространения не получило.

Наибольшее распространение в качестве навесного уплотняющего оборудования получили гидр молоты.

Сменное грунтоуплотняющее оборудование к гидр экскаваторам выпущено рядом фирм США, Англии, ФРГ и др.

Это оборудование монтируется на рукояти экскаватора взамен ковша и приводится в действие от гидросистемы экскаватора. Оно состоит из несущей рамы, присоединяемой к рукояти в местах крепления ковша, виброударной части -поверхностного вибратора, упругой подвески вибратора к несущей раме игидродвигателей.

По принципу возбуждения колебаний виброударная часть изготавливается ввиде:

дебалансных вибраторов с круговыми или направленными колебаниями и гидромеханическим приводом;

механических трамбовок с приводом от гидр двигателя;

специальных гидр вибраторов;

вибраторов с кинематическим возбуждением колебаний.

В конструкции подвески виброударной уплотняющей части в качестве упругого виброизолирующего элемента используются:

пружины сжатия с параллельными направляющими;

пружины сжатия, своими осями сходящиеся в центре удара и без направляющих;

пакет пневмобаллонов с параллельными направляющими;

резинометаллические амортизаторы сдвига без направляющих;

упруго-рычажная система без направляющих.

В некоторых конструкциях грунтоуплотняющего оборудования несущая рама снабжается специальной опорой, которая воспринимает усилие от стрелового оборудования, разгружая тем самым подвеску вибратора.

Такая конструкция обеспечивает стабильный режим работы вибратора.

Английская фирма " Pearson" широко рекламирует сменное грунтоуплотняющее оборудование к гидроэкскаватору, относящееся к типу поверхностных виброуплотнителей с пружинной подвеской.

Масса оборудования составляет 362 кг. В качестве возбудителя колебаний использован одновальный дебалансный вибратор с круговыми колебаниями. Размер уплотняющей плиты 806´ 577 мм. Вибратор приводится в действие отгидродвигателя, установленного внутри закрытого кожуха, жестко закрепленного на уплотняющей плите.

Виброуплотнитель монтируется на стреле экскаватора вместо ковша посредством несущей промежуточной рамы. Промежуточная рама охватывает корпусвиброуплотнителя при помощи четырех расходящихся к низу трубчатых кронштейнов, образующих места крепления для расходящихся кверху четырех пружин подвески. Такая конструкция подвески, по сообщению фирмы, не требует применения направляющих пружин и обеспечивает плоско-параллельное движение уплотняющей плиты.

Аналогичное по принципу действия грунтоуплотняющее оборудование выпущено американской фирмой " Jngersoll-Rand-Company" моделиВН-14 и модели ВН-24. Это оборудование подключается к гидросистеме экскаватора и легко монтируется на его стреле вместо ковша.

Масса оборудования модели ВН-14 составляет 315 кг, размер уплотняющей плиты 350´ 625мм. Установленный на уплотняющей плите и закрытый кожухом дебалансный вибраторразвивает возмущающую силу 29250 кН при частоте колебаний 36 Гц.

Максимальная глубина уплотнения на несвязных грунтах составляет около0, 9 м.

Время демонтажа и монтажа оборудования не более 5 мин. В качестве виброизолирующего элемента в подвеске виброуплотнителя на модели ВН-14применены резинометаллические амортизаторы сдвига, что придает известную простоту и компактность ее конструкции.

Одна из первых моделей сменного навесного грунтоуплотняющего оборудования к гидр экскаватору выпущена фирмой " Rex-Racine" (США). Масса оборудования составляет 355 кг.Размер уплотняющей плиты 400´ 750 мм.

В конструкции подвески, привода и виброуплотнителя использованы широко известные конструктивные решения, которые оригинальностью не отличаются. Использованный на виброуплотнителе двухвальный дебалансный вибратор снаправленными колебаниями создает возмущающую силу до 32650 кН. Частота колебаний изменяется от 900 до 2300 мин^-1. Привод дебалансных валов осуществляется при помощи клиноременной передачи от гидродвигателя, установленного внутри корпуса уплотняющей плиты. Упругая подвеска выполнена припомощи четырех пружин, сжатия с направляющими, расположенными в направляющих стаканах. Оборудование обеспечивает уплотнение несвязных грунтов на глубину до0, 65 метра.

Фирма " Fred Hesius" (ФРГ) выпустила навесное грунтоуплотняющее оборудование типа НО-РАС модели 8000. Оборудование подключается к гидросистеме экскаватора с рабочим давлением 10, 6-17, 3 МПа.

Масса оборудования составляет от 350 до 400 кг и по желанию заказчика изготавливается трех типоразмеров: с уплотняющей плитой 800´ 580, 120´ 630и 850´ 560мм.

Виброуплотнитель приводится в движение при помощи одновального дебалансноговибратора, связанного гибкой передачей с гидр двигателем. Вибратор игидродвигатель размешены на уплотняющей плите и закрыты кожухом.

Вибратор создает возмущающую силу до 28000 кН при частоте круговых колебаний, равной 2100 мин^-1. Расход жидкости составляет от 1, 08× 10^-3до 3, 1× 10^-3м³/с.

Оборудование успешно применяется не только для уплотнения грунтов в стеснённых условиях, но и для забивки шпунта.

Американская фирма " Vibro-Plus Production " выпустила сменное навесное грунтоуплотняющее оборудование модели CQ=4к колесномугидроэкскаватору. Масса оборудования составляет 380 кг.

На грунтоуплотняющей плите оборудования установлен вибратор дебалансноготипа с приводом от гидр двигателя, подключенного к гидросистеме экскаватора. В качестве виброизолирующего элемента подвески использованы четыре параллельно расположенные цилиндрические пружины, неподвижно закрепленные по концам. Оборудование обеспечивает уплотнение песчаных и гравелистых грунтов на глубину, по данным фирмы, до 1, 5 м, а связных грунтов до 0, 6 м (данные по-видимому явно завышены).

На сменном грунтоуплотняющем оборудовании модели СВ-2 английской фирмы" Constraction Technology", в отличие от традиционныхдебалансовых вибраторов, использован вибратор с кинематическим возбуждением колебаний.

Уплотнитель состоит из развитого по высоте корпуса с грунтоуплотняющей плитой и пневмобаллонный подвески. Плита состоит из двух секций. Каждая из секций жестко соединена с вертикальным шатуном, верхняя часть которого несетподшипник, и установлена на горизонтальном эксцентриковом приводном валу.

Эксцентриковый вал размешен внутри корпуса и приводится во вращательное движение гидр двигателем, также расположенным внутри корпуса. Гидродвигательподключен к гидр распределителю базового экскаватора. Эксцентрики приводного Вала обеспечивают движение обеих секций уплотняющей плиты в противофазе. Притрамбовании корпус с подвижными секциями плиты прижимается к грунту под действием стрелового оборудования через упругую пневмобаллонную подвеску. Уплотняющий эффект создается колебательными движениями корпуса уплотнителя и статическим прирезом, создаваемым стреловым оборудованием экскаватора. Приподъеме оборудования уплотняющие плиты отрываются от грунтами колебания корпуса прекращаются. Перемещения плит относительно корпуса взаимно уравновешиваются. Такая конструкция вибратора и подвески создает предпосылки хорошей защиты экскаватора от действия вибрации, особенно при перестановках грунтоуплотняющего оборудования.

Многие и другие зарубежные фирмы выпускают большое число конструкций сменного навесного уплотняющего оборудования к гидр экскаваторам.