содержание   ..   90  91  92  93  94  95  96  97  98  99   .. 

Вибрационные грунтовые машины

 

Машины этого класса воздействуют на грунт вибрацией, т. е. частыми колебаниями с малой амплитудой и значительным ускорением, достаточным для перемещения частиц грунта в наиболее устойчивое положение. Возбудителем этих колебаний является вибратор (один или несколько), который, будучи смонтирован в корпусе машины, способен вызывать колебания ее рабочего органа — плиты, колеса, вальца и т. п.
На вибрационных машинах, предназначенных для уплотнения грунта, наиболее широкое распространение получили механические вибраторы эксцентрикового типа, у которых возмущающей силой является центробежная сила энерции. Под возмущающей силой понимается сумма вертикальных слагающих центробежных сил инерции, развивающихся при вращении неуравновешенных масс (дебалансов), укрепленных на валу вибраторов.
Кинетическая энергия, передаваемая вибратором, приводит в колебательное движение частицы грунта, расположенные в зоне действия вибратора. В колеблющихся частицах возникают силы инерции, прямо пропорциональные их массам. При достаточно большой разности сил инерции частиц связь между ними нарушается, происходит отрыв частиц друг от друга, их относительное перемещение. При этом мелкие частицы, перемещаясь, заполняют пустоты между крупными зернами, увеличивая тем самым плотность грунта и равномерность его уплотнения по глубине слоя. Теоретически наибольший эффект уплотнения грунта вибрацией достигается при работе вибрационной машины в резонансе с грунтом.
Уплотнение грунтов вибрацией будет происходить тем интенсивнее, чем больше будет разница в размерах их частиц и чем меньше будут силы связей между ними. Поэтому эффективно уплотняются вибрированием несвязные песчаные и галечнико-вые грунты, а также гравий и щебень, содержащие в своем составе частицы различной крупности со слабыми связями между ними.
Вибрационные машины классифицируют по способу их перемещения во время работы и по характеру действия возмущающей силы.
По способу перемещения различают прицепные вибрационные машины, самоходные и переносные. По характеру действия возмущающей силы различают вибрационные машины: а) с направленными колебаниями, у которых возмущающая сила имеет постоянное направление и переменную величину, и б) с круговыми колебаниями, у которых возмущающая сила имеет постоянную величину и переменное направление.
В виброуплотняющих машинах применяют дебалансные вибраторы с направленными или круговыми колебаниями (рис. 157). Вибраторы с круговыми колебаниями конструктивно проще вибраторов с направленными колебаниями, но в полезной работе такого вибратора участвует лишь вертикальная составляющая возмущающей силы. Вместе с тем, как показывает практика, вибраторы с направленными колебаниями по сравненнию с вибраторами, имеющими круговые колебания, не увеличивают эффект уплотнения.
Для поверхностного уплотнения грунтов наиболее широкое распространение получили вибрационные катки с гладкими вальцами (реже пневмоколесные) и самопередвигающиеся; вибрационные плиты — глубинные виброуплотнители для уплотнения грунтов в слоях мощностью несколько метров.
Вибрационные катки по способу перемещения разделяют на самоходные и прицепные. Эффективность вибрационных катков по глубине и степени уплотнения грунтов превышает эффективность катков статического действия в 8—10 раз. В связи с этим вибрационные катки получили большое распространение в ряде стран.
Выпускаемые катки имеют большой диапазон применяемых частот (1000—4500 колебаний в минуту) и амплитуд колебаний.
 

Вибрационные катки создавались на базе катков статического действия, поэтому по внешнему виду, компоновке и конструктивному решению ряда узлов виброкатки имеют много общего с катками с гладкими вальцами. Специфической особенностью всех виброкатков является наличие вибратора и системы подвески рамы к вибровальцу. В большинстве случаев в вибрационных катках применяют дебалансные вибраторы с круговыми колебаниями, которые обычно монтируются внутри вальца.

Рис. 157. Схемы вибраторов:
а — направленного действия; б — ненаправленного действия; 1 – дебаланс; 2 — корпус; 3 — вал

Вибратор работает при большом числе оборотов, поэтому привод дебалансного вала осуществляется через клиноременную передачу. В трансмиссии от двигателя к вибратору обязательно применяется муфта, предназначенная для включения и выключения вибратора в процессе работы катка.

Для подбора оптимального режима в конкретных условиях работы «а вибрационных катках предусматривается возможность изменения частоты вибрации на 15—20% за счет регулирования числа оборотов двигателя или изменения передаточного отношения в трансмиссии (вариатор, коробка перемены передач). Большое внимание уделяется также предотвращению передачи вибрации рабочего органа раме, на которой находится моторист и установлены двигатель и трансмиссия. В этой связи важную роль играет подвеска рамы к вибровальцу. Виброизоляция рамы катка обеспечивается резино-металлическими амортизаторами, а также применением подвесок на пневморезиновых, пружинных и рессорных амортизаторах.

Самоходные вибрационные катки по способу управления подразделяются на катки, управляемые дышлом, и катки, управляемые направляющим вальцом. Катки, управляемые дышлом, могут быть одновальцовыми (с поддерживающим роликом и без него) и двухвальцовыми, а катки, управляемые направляющим вальцом, — двухвальцовыми и трехвальцовыми (двухосными и трехосными).

Самоходные катки, управляемые дышлом, в основном представляют собой легкие катки массой обычно 125—700 и реже 1000—2000 кг. Легкие катки имеют небольшие габариты и обладают высокой маневренностью. Их применяют на работах небольшого объема, а также для уплотнения грунта в стесненных условиях. Двигатель и трансмиссия однавальцовых легких виброкатков располагаются над вальцом. При этом развеска рамы с двигателем и трансмиссией производится с таким расчетом, чтобы центр их тяжести находился на одной вертикали с осью вальца. Рычаги управления трансмиссией на легких катках располагаются непосредственно на раме катка, а на более тяжелых выносятся с помощью тяг на дышло.

Легкие одновальцовые виброкатки для предотвращения опрокидывания на стоянках снабжают опорными ножками. Тяжелые катки для этой же цели оборудуют специальным поддерживающим вальцом небольшого размера либо колесом с шиной, прикрепляемыми к дышлу катка.

Самоходные катки, управляемые направляющим вальцом, имеют массу в пределах 500—16 000 кг. По внешнему виду и компоновке узлов эти катки не отличаются от катков статического действия. Часто для этой цели на тяжелый трехвальцовый трехосный каток статического действия с двумя управляемыми вальцами вместо среднего статического вальца устанавливают вибровалец.

Прицепные вибрационные катки имеют массу в пределах 1500—12 000 кг с частотой колебаний вибратора 1000—3600 в минуту. Различают прицепные виброкатки с индивидуальным двигателем для привода вибрационного механизма и с отбором мощности тягового трактора.

Прицепной виброкаток с индивидуальным двигателем (рис. 158, а) массой 3000 кг представляет собой валец, внутри которого встроен дебалансный вибратор. На вальце через амортизирующую подвеску укреплена жесткая рама с дышлом со сцепным устройством, при помощи которого каток прицепляется к буксирующему трактору. Для привода вибратора на раме Установлен двигатель (обычно дизель), который передает вращение вала вибратору клиноременной передачей. Двигатель с трансмиссией помещаются на раме над вальцом или позади вальца. В последнем случае для балансировки рамы катка на дышле укрепляется противовес. Для облегчения поворота катка валец часто выполняется разрезным (в виде двух барабанов).

Некоторые конструкции виброкатков приспособлены для работы на откосах каналов с уклоном до 45°. Такие катки перемещаются при помощи лебедки экскаватора или стрелового крана, которые передвигаются по верхней кромке откоса.

Поскольку для перемещения виброкатка не требуется большого тягового усилия, целесообразно применять сцепы из нескольких катков с одним трактором, добиваясь полного уплотнения за один проход.

Рис. 158. Приаепной вибрационный каток

Опытом эксплуатации установлено, что для уплотнения внбро-катками насыпей и, обратных засыпок в земляных сооружениях необходимо бульдозерами разравнивать грунт ровными слоями толщиной от 0,5 до 11,5 м. В летних условиях грунты, подлежащие уплотнению виброкатками, увлажняют поливом 100—150 мъ воды на 1000 ж3 грунта. Зимой грунт укатывают немедленно, не допуская его промерзания.

Типажем на новые машины предусматривается серийный выпуск виброкатков массой от 3 до 1,2 т с возмущающей силой, равной соответственно 8—10 -ь 35—40 тс. Для гидротехнического строительства предусматривается изготовление катков массой до 24 т с возмущающей силой соответственно до 70 тс и производительностью от 200 до 4000 ж3/ч.

Вибрационные плиты применяют для уплотнения слабосвязных и несвязных грунтов, отсыпаемых слоями толщиной 1,2— 1,5 м. Плиты изготовляют самопередвигающимися, прицепными, крановыми и ручными.

Вибрационная плита (рис. 159) состоит из вибрирующей (ударной) и подрессорной частей. Вибрирующая часть — плита, являющаяся рабочим органом машины, представляет собой жесткую сварную конструкцию, в средней части которой устанавливаются два вибратора. Возмущающая сила вибраторов может быть направлена строго вертикально или под углом к вертикали для самопередвижения виброплиты.

Рис. 159. Вибрационная плита:
1 — плита литая; 2 — пружинная подвеска; 3 — шкив; 4 — двигатель; 5 — рама; 6 — аккумулятор; 7 — бак для топлива; £ — кабестан; 9 — вибратор; 10 — звездочка натяжная; 11 — привод кабестана

Над плитой на амортизирующих устройствах подвешивается рама с двигателем, трансмиссией и механизмами управления. Вращение шкиву вибратора передается шкивом трансмиссии. В передней части плиты может быть укреплен кабестан, служащий для самовытаскивания машины при помощи каната, закрепляемого к грунтовому якорю. С обеих сторон плита имеет буксирные тяги для работы челночным способом в прицепе с тягачами.

Виброплиты тяжелого типа массой 5—7 т с большими удельными динамическими нагрузками на поверхность уплотняемого грунта могут быть использованы и для уплотнения связных грунтов. Глубина уплотнения виброплитами определяется мощностью вибраторов и величиной возмущающей силы. С помощью мощных виброплит оказалось возможным уплотнение галечии-ковых грунтов на глубину до 2 м.

Ценным качеством виброплит является то, что они могут передвигаться под воздействием возмущающей силы. При малых габаритных размерах и обычно небольшом их весе виброплиты можно использовать для уплотнения грунтов на площадях малых размеров и на объектах с небольшими объемами работ, а также в условиях, где невозможно или нерационально использование машин других типов.

Наряду с тяжелыми вибрационными плитами, перемещаемыми трактором или переставляемыми краном, в последнее время создано много различных типов самоходных и навесных многосекционных виброуплотнителей. Рабочим органом последних является несколько виброплит, подвешенных к раме гусеничного или колесного тягача.

Типажем на новые машины предусматривается серийный выпуск самолередвигающихся виброплит массой от 125 до 6000 кг с возмущающей силой от 0,9 до 25 тс.

содержание   ..   90  91  92  93  94  95  96  97  98  99   ..