Гидромеханизация в мелиоративном строительстве 3 страница

Машины для предпосевной обработки Корчеватели и корчеватели-собиратели предназначены для корчевания, сгребания и транспортировки пней и корней. Корчевание мелколесья и кустарника может выполняться несколькими способами. При прямом корчевании растительность после корчевки сгребается в валки или кучи на границы участка и после просыхания сжигается. Однако при этом вместе с растительностью с участка удаляется часть плодородного слоя почвы.

Применяют различные типы корчевателей и корчевателей-собирателей. Наибольшее распространение получили машины с гидравлическим управлением и передней навеской (Д-695А, ДП-25. МП-2Б и др.).

Корчеватель-собиратель Д-695А (рисунок?) имеет рабочий орган в виде отвала – 2 с зубьями (клыками). Отвал монтируется на толкающей раме – 8, которая своими задними концами шарнирно присоединена к лонжеронам трактора – 5. Крепление отвала на раме позволяет заглублять зубья под пень и корчевать его, поворачивая отвал штоками гидроцилиндров – 3. Для подъема отвала служат гидроцилиндры 4. Положение отвала при корчевке и подъеме показано на рисунке. 26? штриховыми линиями.

На тракторе монтируется также задняя рама – 6 с противовесом– 7, выравнивающим давление на грунт по всей длине гусениц и обеспечивающим устойчивость агрегата при работе на слабых грунтах. При движении трактора клыки заглубляются под пень. Включается гидроцилиндр поворота отвала. Клыки продолжают заглубляться, и при повороте отвала корчуемый пень оказывается на клыках.

Корчеватель-собиратель агрегатируется с гусеничными тракторами болотной модификации (Т-ЮОМБГС) и корчует пни и камни диаметром 40-50 см. Ширина захвата машины 2,1-3,55 м.

Корчеватель ДП-25 (Д-513А) предназначен для корчевания пней диаметром до 45 см и извлечения из грунта крупных камней (рисунок 4.16).

Рисунок 4.16 – Схемы корчевальных машин: 1 – трактор с канатом для корчевания прямой тягой; 2 – экскаватор со сменным корчевальным оборудованием; 3 – корчеватель-собиратель с передней навеской рабочего органа; 4 – корчеватель с задней навеской рабочего органа; 5 – корчеватель-погрузчик с челюстным захватом; 6 – корчеватель-погрузчик с передней навеской рабочего органа; 7 – навесной рычажной корчеватель; 8 – самоходная машина роторного типа.

Рабочим органом корчевателя является балка коробчатого сечения с четырьмя зубьями, которые могут заглубляться в грунт до 40 см. Навешивается на трактор Т-130Г-1.

Характеристика некоторых корчевальных машин указана в таблице 4.6.

Таблица 4.6 – Краткая характеристика некоторых корчевальных машин

Показатели	Д-496А	Д-513А	Д-608	Д-695	К-1А	К-2А
Производительность при корчевании пней, шт/ч		30	30	33	20	35
Развиваемое усилие, т	-	15	-	-	45	55
Ширина захвата рабочего органа, м	1,38	1,38	0,3	0,21	1,2	1,4
Число корчевальных клыков	4	4	3	5	2	2
Диаметр корчуемых пней, см	30-40	30-40	25	40-50	70-80	70

Корчевальные машины предназначены для выкорчевывания пней, валки деревьев, перемещения тяжестей и иных работ при освоении лесных земель и устройстве дорог. Наибольшим распространением пользуются машины, действующие по принципу лебедки (ворота), наматывающей на барабан трос, другой конец которого петлей набрасывается на пень. Реже встречаются машины, работающие по принципу домкрата, рычага и др.

В зависимости от рода двигателя, которым привидятся в действие корчевальные машины, их разделяют на следующие группы: тракторные, моторные (от двигателя внутреннего сгорания или газогенераторного), электромоторные, паровые, пневматические, конные и ручные.

Тракторные корчевальные машины изготовляются прицепные и подвесные, одно- и двухбарабанные. Последние помимо корчевания пней применяются и для свозки их в кучи, перемещения деревьев и тяжестей, дренажных и иных работ. Работающие от электромотора машины дают такую же производительность, что и при работе с трактором, но стоимость корчевания ниже

Основные показатели корчевальных машин указаны в таблице 4.7.

Таблица 4.7 – Показатели корчевальных машин Редакция

Название машины	Характер тяги	Производительнось за 8-ч. рабочий день	Производительнось за сезон – 150 рабочих дней, га
ТД-1	Тракторная,	100-120 пней	37-40
ТД-2	электрическая	диам. 20-40 см
К. м. сист.	Гусеничная	360-480 пней	65-75
Тыпермасса (констр. Ин-та торфа)	трактор	диам. 15-40 см
Геркулес 100	Конная	60-75 пней диам. 20-25 см	10-12
Геркулес 40	Ручная	30 пней	6-7,5

Корчеватель – техническое средство для извлечения из почвы пней, кустарников вместе с корневой системой, древесных остатков и камней. Корчевание выполняется с помощью корчеватель-собирателей общего назначения и специальных корчевальных машин.

Мелкие пни и древесную растительность диаметром до 25 см удаляют с помощью корчеватель-собирателей (МП-7А, ДП-8А, МП-8, МП-2Б, Д-513), машин для расчистки полос (МРП-2, МРП-2А), а для удаления пней большего диаметра используют корчевальные машины КМ-1, КМ-1А, К-2а и др. (рисунки?)

Корчеватель-собиратель общего назначения предназначен для корчевания кустарников и мелколесья, мелких пней и уборки крупных камней при сплошной и полосной расчистке вырубок. Устроены они по одной схеме, включающей базовую машину и рабочее оборудование.

Корчеватель-собиратель МП-7А предназначен для корчевания кустарника и мелколесья диаметром до 11 см, одиночных деревьев и пней диаметром до 45 см, извлечения камней массой до 3000 кг с глубины до 40 см, расчистки вырубок от валежника и порубочных остатков, а также транспортировки выкорчеванного материала на небольшое расстояние. В качестве базовой машины используется трактор Т-130МБГ-1.

Навесное оборудование корчеватель-собирателя монтируется на толкающей раме, шарнирно соединенной с трактором. На толкающей раме установлены 4 гидроцилиндра: 2 из них обеспечивают подъем и 2 гидроцилиндра - поворот навесного оборудования. Навесное оборудование состоит из отвала с пятью приваренными зубьями для корчевки пней и удаления камней. Для увеличения ширины захвата отвала с обеих его сторон присоединены уширители.

Для подрезания корней, расположенных на глубине до 60 см, на заднюю стенку корпуса заднего моста трактора устанавливают корнерез. Он состоит из ножа, верхней тяги, стойки, балки и трех гидроцилиндров. С помощью одного гидроцилиндра изменяют положение верхней тяги, а два других производят подъем и опускание корнереза.

Корчевальные машины КМ-1 и КМ-1А служат для расчистки вырубок от пней и валежника при подготовке их под лесные культуры, питомники, сельскохозяйственные угодья, противопожарные разрывы и т. п. Устройство КМ-1 и КМ-1 А аналогично, различаются они только базовыми тракторами. Машина КМ-1 навешивается на трактор ЛХТ-55М, а КМ-1 А - на трактор ЛХТ-100.

Корчевальная машина КМ-1А состоит из базового трактора и навесного корчевального оборудования, уставленного на переднюю навеску трактора с помощью двух специальных кронштейнов. В него входят два гидроцилиндра подъема и опускания рамы корчеватель, два гидроцилиндра поворота рабочего органа и два отвала, расположенные по бокам рамы под углом 90° друг к другу.

Рабочий орган закреплен на раме с помощью шарнира. В верхней части имеются проушины для соединения со штоками гидроцилиндров. В нижней части рабочего органа находятся корчевальные зубья. При повороте рабочего органа прилагаемое к пню усилие через опорную поверхность рамы передается на грунт, благодаря чему освобождается от перегрузки ходовая часть трактора. В транспортном положении корчевальное оборудование удерживается с помощью цепи.

В зависимости от размеров надземной части пня корчевка корчевальными машинами КМ-1 и КМ-1А производится разными способами. При корчевке крупных пней тракторист при подъезде к пню на расстоянии 1,0-1,5 м от него опускает корчевальное устройство и движением трактора заглубляет зубья под пень. Затем с помощью гидроцилиндров поворота поднимает корчевальные зубья вверх вместе с удаленным из грунта пнем. При этом усилие, затрачиваемое на корчевку пня, может достигать 100-150 кН.

При корчевке мелких и средних пней корчевальные зубья заглубляют под пень и сдвигают его при движении трактора, используя его толкающее усилие. Одновременно включаются в работу гидроцилиндры подъема корчевального оборудования. В результате корчуемый пень поднимается вверх и отделяется от связывающего его грунта. Мелкие пни обычно корчуют заглубленными под пень зубьями, используя усилие трактора без включения в работу гидроцилиндров подъема.

Машины МРП-2 и МРП-2А предназначены для расчистки полос на вырубках с минимальным удалением верхнего гумусового слоя почвы путем смещения в межполосное пространство порубочных остатков, валежника, а также для корчевки пней диаметром до 24 см. Устройство и принципы действия МРП-2 и М РП-2 А аналогичны. Отличие в том, что МРП-2 агрегатируется с трактором ЛХТ-55М, а МРП-2 А - ЛХТ-100.

Основные узлы машин - отвал, корчевальное устройство с зубьями, две регулируемые по длине верхние тяги. Отвал имеет клинообразную форму с левой и правой отвальными поверхностями, лобовик П-образной формы и днище, служащее опорой при корчевке пней и обеспечивающее устойчивость хода отвала при расчистке полос. Отвал, опущенный на землю, при движении по вырубке раздвигает порубочные остатки и валежник в стороны. Зубья корчевального устройства разрывают крупные корни, извлекают их на поверхность и удаляют за пределы расчищаемой полосы /3/.

Камнеуборочные машины производят сбор камней с поверхности почвы и глубины до 15 см и одновременно-первичную подготовку почвы. Их техническая характеристика указана в таблице 4.8

Таблица 4.8 – Технические характеристики камнеуборочных машин

Показатели	КПЛ-1,0	КУМ-1,2	СКН-3,2	УКП-0,7	ПСК-1,5	ВПК-4,5	МИК-2,5
Производительность за час основного времени, т	0,36	до 47,60	0,28	6,00...1,00	до 12,0	0,7	0,6
Ширина захвата, м	1,00	1,20	3,24	1,25	1,5	4,4	2,5
Рабочая скорость, км/ч	2,57	до 6,00	1,85...2,23	4,80		1,6...3,1	2,5
Полнота уборки камней, %						19...95
Вынос почвы, %				не более 5
Грузоподъемность, т
Глубина хода рабочих органов, см		до 15	до 45	до 20		до 8	до 50
Габаритные размеры, мм
			по трактору
Масса, кг

Для вывозки камней используются различные транспортные средства, техническая характеристика которых указана в таблице 4.9.

Таблица 4.9 – Технические характеристики транспортных средств для вывозки камней

Показатели	ЛС-8	ЛС-4А	2ПТО-8	2ПТО-12
Производительность за час основного времени, м^3	10,0...12,0	6,26		13,43
Грузоподъемность, т		4,5	7,6	до 10,0
Угол опрокидывания, град.	90...100
Полезная площадь платформы, м^2	7,8
Высота борта, мм
Платформа, мм:
длина
ширина
Рабочая скорость, км/ч		4,90...5,40	5,45	12,00
Габаритные размеры, мм
Масса, кг

В последнее время широко используется камнеуборочная машина, модели KIVI-PEKKA 6 (рисунок 4.17).

Рисунок 4.17 – Камнеуборочная машина, модели KIVI-PEKKA 6

Принцип действия машины: роторы по обеим сторонам вращаются в направлении, противоположном направлению движения машины, постепенно передвигая камни к центру машины, где зубцы подъемного барабана захватывают их и по ситу передают в сборный бункер. При прохождении по ситу большая часть земли осыпается обратно на поле.

Объем сборного бункера составляет 1,5 – 2 м³. Самосвал, после наполнения бункера, сваливает камни в отведенное место Максимальна производительность модели KIVI-PEKKA 6 составляет 1200 кг/мин.

Техническая характеристика машин модели KIVI-PEKKA указана в таблице 4.10.

Таблица 4.10 – Техническая характеристика машин модели KIVI-PEKKA

Характеристики	KIVI-PEKKA 4	KIVI-PEKKA 5	KIVI-PEKKA 6
Вес, кг
Рабочая ширина, м
Размер камней, мм	25-300	25-300	25-300
Производительность, кг/мин
Объем бункера для камней, м^3	1,5-2	1,5-2	1,5-2
Размер колес	22,5х550	22,5х550	22,5х550
Колеса поддержки ротора	195х15	195х15	195х15
Необходимая мощность, кВт
Рабочая скорость, км/ч	3-6	3-6	3-6
Количество прутьев подъемного барабана

Под гидромеханизацией понимается способ производства земляных работ, при котором для разработки, транспортирования и укладки грунта используется сила потока или струи воды. Гидромеханизацией можно выполнять одновременно весь комплекс земляных работ или только отдельные операции.

Механическую смесь воды с грунтом, получающуюся в результате воздействия струи или потока воды на грунт, принято называть пульпой или гидромассой. Количество воды, необходимое для размыва или транспортирования 1 м³ грунта, называется удельным расходом воды.

Удельный расход воды на разработку грунта зависит от характера грунта, а на транспортирование - от характера грунта и уклона местности.

Степень насыщения пульпы (гидромассы) грунтом называется ее консистенцией. Отношение единицы объема грунта к объему воды в пульпе – объемная консистенция; отношение веса грунта к весу воды в пульпе – весовая консистенция. Объемную консистенцию обычно выражают как отношение 1 м³ грунта в естественном сложении (целина) к объему воды, требующемуся для его разработки (например, 1:5, 1:10).

При гидромеханизации применяют два основных способа разработки: размыв грунта струей воды и всасывание грунта из-под воды с применением механического рыхления в плотных грунтах для интенсификации всасывания. Транспортирование пульпы может быть самотеком по желобам или канавам и напорное по трубам землесосными установками и гидроэлеваторами.

Основные преимущества гидромеханизации перед другими способами земляных работ: сравнительно небольшой вес и простота оборудования; высокая производительность каждого рабочего; незначительная потребность в квалифицированной рабочей силе; высокое качество укладки грунта и т. д.

Недостатки гидромеханизации: нельзя применять ее для разработки всех видов грунтов; требуется значительное количество воды и энергии; необходимо иметь достаточное место для размещения отвалов.

По конструкции и принципу работы оборудование для гидромеханизации делится на землесосные установки, гидромониторы и гидроэлеваторы /4/.

Одним из эффективных спо­собов снижения стоимости земляных работ яв­ляется производство работ способом гидроме­ханизации. Помимо производства земляных работ, важной областью применения гидромеханиза­ции в гидротехническом строительстве является добыча и переработка песчано-гравийных ма­териалов. Эти материалы расходуют в гидро­техническом строительстве в огромных количе­ствах для приготовления бетонной смеси, устройства всевозможных фильтров и крепле­ний земляных сооружений.

При строительстве крупных гидроузлов расход песчано-гравийных материалов исчисляется миллионами кубических метров. При­менение гидромеханизации для добычи и пе­реработки песчано-гравийных материалов в соответствующих природных условиях весьма эффективно и обеспечивает получение высококачественной продукции /5/.

4.2.1 Схемы гидромеханизации В производственной практике используются различные схемы гидромеханизации, одна из которых показана на рисунке 4.18.

Рисунок 4.18 – Схема гидромониторных работ: 1 – гидромонитор; 2 – зумпф; 3 – грунтовой насос; 4 – напорный пульповод

Воду под значительным давлением подво­дят к гигантскому брандспойту-гидромонито­ру. Вытекающая из гидромонитора с большой скоростью (20-70 м/сек) струя воды размы­вает грунт. Размытый грунт стекает в виде водогрунтовой смеси - пульпы в специальное углубление (зумпф), из которого грунтовый насос перекачивает пульпу по трубам к месту укладки.

Иногда рельеф местности бывает на­столько благоприятен, что оказывается возможным транспортировать пульпу к месту укладки самотеком по желобам или канавам. Плотные грунты, расположенные под во­дой и подлежащие выемке и перемещению, разрабатывают механическим способом – раз­рыхлителем, а выемку и транспортирование грунтов производят грунтовым насосом.

При разработке малосвязных грунтов разрыхлитель не нужен, так как поток во­ды увлекает грунт во всасывающую тру­бу грунтового насоса (рисунок 4.19).

Рисунок 4.19 – Схема землесосных работ: 1 – всасывающая труба снаряда; 2 – землесосный снаряд; 3 – плавучий пульповод

Таким образом, гидромеханизация пред­ставляет собой своеобразный конвейер, решающий в непрерывном производственном процессе полный комплекс земляных работ: разработку, транспортирование и укладку грунта. Непрерывность процессов гидромеханизации является важной особенностью этого способа, обеспечивающей его высокую произ­водительность и эффективность.

Преимущества гидромеханизации в сравне­нии с другими способами механизации особенно велики при больших объемах работ, с ко­торыми приходится иметь дело в гидротехни­ческом строительстве.

К недостаткам гидромеханизированного способа производства земляных работ следует отнести большую, чем при других способах, зависимость от природных условий. Так, например, при переходе от песков к глинам эффективность гидромеханизации сильно снижается, в то время как при экскаваторных работах изменение характера грунтов сравни­тельно незначительно влияет на производи­тельность /5/.

Завод Гидромеханизации г. Рыбинск – ведущий Российский производитель земснарядов и комплектующих выпускает современные земснаряды производительностью от 100 до 8000 м³ в час по пульпе.

Слово «земснаряд» образовано от словосочетания «землесосный снаряд», иногда употребляют также просто «землесос» – это судно технического флота предназначенное для разработки и перемещения грунта или различных пород на обводненных территориях (добыча ПГС, добыча песка, сапропели, шламов, драгоценных металлов и др.).

Землесосами называются машины, предназначенные для транспортирования по напорным трубопроводам смеси грунта с водой на расстояние, предусмотренное планом работ или определяемое величиной создаваемого напора. По принципу действия землесосы представляют собой центробежные насосы с некоторыми конструктивными изменениями, обусловленными наличием твердого материала в транспортируемой жидкости. Их характеристика должна полностью соответствовать характеристике присоединенных к нему всасывающего и напорного трубопроводов и условиям их эксплуатации.

Землесос характеризируется типом применяемого грунтового насоса, его производительностью по пульпе, типу привода (дизельный / электрический), а также методами разработки грунта. Их производительность от 100 м³ и выше. Бывают и земснаряды, позволяющие добывать 8000 м³ пульпы (при концентрации сухого материала в пульпе 13%, но концентрация в зависимости от грунта и опыта багермейстера может достигать и 50%).

В соответствии с потребностями рынка, используя весь накопленный опыт, завод с 2005 году выпускает конструкции массой до 7 т и производительностью 100-800 м³ по пульпе для работы в речных и морских условиях.

Сегодня линейка представлена в 7 основных сериях 23 модификациями, что позволяет выпускать земснаряды, максимально удовлетворяющую потребностям и задачам пользователей. Производственные мощности завода позволяют выпускать до 30 судов в год.

4.2.2 Производительность землесос­ного снаряда Производительностью землесос­ного снаряда называется количество еди­ниц объема грунта, разрабатываемого и пере­мещаемого землесосным снарядом в единицу времени. Объем разрабатываемого грунта из­меряют в забое. Учитывают объем грунта, разработанного и перемещенного землесосным снарядом на заданное расстояние.

Производи­тельность землесосных снарядов измеряют в кубических метрах в час.
Под часовой производительностью пони­мают производительность за час чистой рабо­ты, т. е. из счета времени исключаются все простои. Для перехода от часовой производи­тельности к производительности сменной или месячной вводят специальный коэффициент использования снаряда по времени

q _м = K _t t _c n _м q _ч, _(4.1)

где: q _ч – часовая производительность снаряда за 1 ч чистой работы; K _t – коэффициент ис­пользования землесосного снаряда во време­ни; tc – продолжительность смены, ч; n _м – ко­личество рабочих смен в месяце; q _м – месяч­ная производительность землесосного снаряда /6/.

Пропускная способность грунтовых насосов измеряется диаметром шара, который может беспрепятственно прокатиться через канал рабочего колеса. Пропускная способность характеризует пригодность грунтового насоса для перекачивания пульпы с крупнооб­ломочными включениями. Ее обычно измеряют в долях диаметра всасывающего патрубка D. Она колеблется в пределах от 0,4 D до 0,7 D /6/.

4.2.3 Консистенция пульпы Консистенция пульпы – величина, характеризующая содержание грунта в пуль­пе. Существует ряд способов численного вы­ражения консистенции, представляющей собой во всех случаях соотношение твердого и жидко­го состояния.

Чаще всего консистенцией называют отно­шение объема грунта в естественном рыхлом состоянии (в котором он лежит в карьере), содержащегося в дан­ном объеме пульпы, к объему воды, содержа­щейся в этом же объеме пульпы. Такое поня­тие консистенции обозначим С г.

Отношение объема твердого грунта в плот­ном теле без учета объема пор к объему воды обозначим через С, отношение массы грунта к массе воды через С в.
р – плотность воды; р п – плотность пуль­пы; р т – плотность грунта в плотном теле; р г - плотность сухого твердого грунта в ес­тественном рыхлом сложении.

Заменить везде р на ро (латынь) буквами

Тогда можно написать:

(4.2)

Первый член числителя является массой единицы объема грунта в естественном сложении; второй член – масса воды в пульпе, со­держащей единицу объема грунта. Таким об­разом, числитель представляет собой массу некоторого объема пульпы, содержащей еди­ницу объема грунта.

Первый член знаменате­ля представляет собой объем твердых частиц (без учета объема пор), приходящийся на еди­ницу объема грунта в естественном состоянии. Второй член знаменателя – объем воды в пульпе, содержащей единицу объема грунта в естественном состоянии, т. е. сумма, стоящая в знаменателе, это объ­ем пульпы, содержащей единицу объема грун­та в естественном рыхлом сложении.

Таким образом, в знаменателе стоит неко­торый объем пульпы, масса которого записана в числителе, а дробь в целом представляет со­бой массу единицы объема пульпы, иначе – это объемный вес пульпы – р п.

Определив из уравнения (4.2) значение С г, найдем:

(4.3)

В таблице 4.11 приведены основные формулы различных выражений консистенции. Для отыскания нужной формулы находят пересечение соответствующих горизонтальных и верти­кальных строк.

Таблица 4.11 – Основные формулы различных выражений консистенции пульпы /5/

4.2.4 Землесосные установки Землесосные установки предназначаются для всасывания грунта со дна водоема (иногда с предварительным рыхлением) и перемещения его по пульповоду к месту укладки или для транспортирования грунта от места разработки к месту укладки (рисунок 4.20).

Рисунок 4.20 – Схема работы землесосной установки: 1 – грунтоприемник; 2 – всасывающий трубопровод; 3 – центробежный насос; 4 – двигатель; 5 – нагнетательный трубопровод; 6 – транспортирующий трубопровод;
7 – понтоны; 8 – сваи; 9 – механический рыхлитель

Землесосные установки применяются при сооружении каналов, углублении и очистке каналов, отстойников, рек, озер, морей, водохранилищ. Используют их и для добычи строительных материалов из-под воды (песок, гравий); для намыва плотин и дамб.

Дата добавления: 2015-06-25