Экскаваторы непрерывного действия

Имеются клеи, предназначенные для склеивания бетонных сты­ков при низких положительных и отрицательных температурах с использованием обогрева. Разработаны также клеи, которые используют для улучшения сцепления свежеуложенного бетона с ранее уложенным отвердевшим бетоном.

Жизнедеятельность клеев на эпоксидной смоле при температуре от 20 до 25°С около 2—2,5 ч. При более низкой температуре жизнедеятельность клея увеличивается.

Необходимое условие высококачественного клеевого шва — хорошая подготовка стыкуемых поверхностей к склеиванию. По­верхность бетона должна быть чистой, сухой, прочной. Очистку поверхностей необходимо производить пескоструйными аппаратами или механическими щетками.

Наполнитель не влияет на процесс полимеризации смол и тех­нологическую жизнеспособность клея и используется в основном для изменения коэффициента температурного расширения клея и уменьшения расхода эпоксидной смолы. В качестве наполните­лей в мостостроении используют портландцемент, молотый квар­цевый песок, андезитовую или диабазовую муку.

Технологические свойства клея регулируют изменением коли­чества и вида отвердителя, пластификатора и наполнителя. Коли­чество отвердителя обычно составляет 10—25% массы эпоксид­ной смолы. В качестве пластификаторов при склеивании исполь­зуют дибутилфталат, полиэфиркрилат. Обычно их вводят в преде­лах 5—30% к массе эпоксидной смолы. При избытке пластифика­тора понижается прочность и увеличивается деформативность клеевого шва.

Полимеризация (отверждение) смолы происходит под воздей­ствием отвердителя. В зависимости от вида отвердителя эпоксид­ные смолы могут быть отверждены при нормальной температуре или при нагревании. В мостостроении применяют отвердители хо­лодного процесса полимеризации: гексаметилендиамин, полиэтиленполиамин и триэтанолдиамин.

Клеевые соединения должны быть долговеч­ны, устойчивы к воздействию среды в процессе эксплуатации. Этим требованиям соответствуют клеи на основе эпоксидных смол. В них, кроме смолы, входят отвердитель, пластификатор, наполнитель и модифицирующие добавки. Основным компонентом клеев в отечественном мостостроении служили эпоксидные смолы марок ЭД-5, ЭД-6 и ЭД-40. С 1973 г. налажен выпуск новых эпоксидных смол марок ЭД-22, ЭД-20, ЭД-16 и ЭД-14, имеющих некоторые технологические преимущества.

Клей как кон­структивный материал для склеивания бетонных конструкций экономически целесообразно применять только в том случае, если он имеет связующую прочность не ниже прочности бетона соеди­няемых элементов, а модуль упругости в отвержденном состоянии и коэффициент расширения близки по значению к характеристикам склеиваемого бетона.

Клеи для склеивания элементов конструкций

Это землеройные машины, выполняющие все операции технологического цикла (разработку грунта, транспортировку его на поверхность и выгрузку в отвал или транспортное средство) одновременно.

Наиболее широко экскаваторы непрерывного действия применяют для отрывки протяженных выработок прямоугольного (траншеи) и трапецеидального (каналы) сечений в грунтах I - IV категорий без крупных (до 200 мм) каменистых включений. Глубина выработок может достигать 0,5 - 4 м (в отдельных случаях - до 6 м) при ширине по дну 0,25 - 2 м с заложением откосов от 1: 1 до 1: 2.

Совместно с другими видами машин и вспомогательного оборудования экскаваторы непрерывного действия образуют технологические комплексы, предназначенные для выполнения различных видов работ при строительстве нефте- и газопроводов, оросительных и осушительных каналов, устройстве дренажных систем, закрытых напорных водоводов, добыче и переработке нерудных строительных материалов, строительстве подземных кабельных линий связи и электропередач, других коммуникаций.

Экскаваторы непрерывного действия классифицируют по назначению, типу рабочего органа и характеру его перемещения в пространстве.

Для экскаваторов непрерывного действия принята буквенно-цифровая индексация. Буквенная часть индекса характеризует тип рабочего органа: ЭТР - рабочий орган роторного типа; ЭТЦ - рабочий орган цепного типа. Две первые цифры отражают глубину копания, дм, третья - порядковый номер модели; для экскаваторов роторных стреловых первые три цифры - вместимость ковша, л, четвертая - порядковый номер модели; для экскаваторов поперечного копания первые две цифры - вместимость ковша, л, третья - порядковый номер модели. При модернизации после цифр добавляют буквы по порядку русского алфавита.

Например, индекс ЭТР-252А обозначает: экскаватор траншейный роторный с глубиной копания до 25 дм, вторая модель, первая модернизация.

Цепные траншейные экскаваторы разрабатывают траншеи с ровными стенками и днищем в траншеи для укладки инженерных коммуникаций, не требующие дополнительных работ по зачистке и планировке. Отвалы грунта располагаются в непосредственной близости от кромки траншей, что удобно для ее последующей засыпки.

Экскаваторы смонтированы на колесных или гусеничных тракторах. Рабочее оборудование включает рабочий орган, отвальный транспортер и дополнительное оборудование.

Рабочий орган может быть скребкового или ковшового типа.

Цепной траншейный экскаватор ЭТЦ-165А с рабочим органом скребкового типа (рис.1) смонтирован на базе колесного трактора и предназначен для отрывки траншей в грунтах I - III категории под укладку кабеля или трубопроводов небольшого диаметра. В состав рабочего оборудования входит шнековый конвейер, установленный сзади трактора, и бульдозерный отвал в передней части.

Рис.1. Экскаватор траншейный цепной ЭТЦ-165А

1 - отвал бульдозера; 2 - механизм подъема и опускания рабочего органа;3 - редуктор привода рабочего органа; 4 - дополнительная рама рабочего органа; 5 - рабочий орган; 6 - зачистной башмак; 7 - рабочая цепь; 8 - шнековый конвейер; 9 - трактор.

Рабочий орган экскаватора ЭТЦ-165А (рис.2) представляет собой сварную металлическую раму 7, на которой установлены шнеки 1 и натяжное устройство 6 с амортизатором, предохраняющим от перегрузок рабочую цепь 4. Цепь установлена на ведущей 5 и ведомой звездочках и опирается на ролики 3, закрепленные на раме 7.

Рис.2. Рабочий орган траншейного экскаватора

1 - шнековый отвалобразователь; 2 - корпус подшипника; 3 - поддерживающий ролик; 4 - рабочая (скребковая) цепь; 5 - ведущая звездочка; 6 - натяжное устройство; 7 - рама.

Рабочие скорости набираются с помощью дополнительно встроенного в трансмиссию базового трактора гидромеханического ходоуменьшителя.

Бульдозерный отвал экскаватора может поворачиваться в поперечной плоскости на угол до 45 в обе стороны и выдвигаться в сторону за колесо трактора, что позволяет повышать производительность обратной засыпки траншеи при движении экскаватора параллельно траншее.

У экскаваторов типа ЭТЦ-165А высокая маневренность и мобильность, что позволяет использовать их в стесненных условиях и на больших строительных объектах, где требуются частые перестановки машины.

Среди цепных траншейных экскаваторов наибольшее распространение получил экскаватор ЭТЦ-252А (рис.3), смонтированный на базе трелевочного трактора ТТ-4.

Рис.3. Экскаватор ЭТЦ-252А

1 - силовая установка; 2 - кабина; 3 - гидросистема; 4 - трансмиссия; 5 - механизм подъема и опускания рабочего органа; 6 - конвейер; 7 - лоток; 8 - рабочий орган; 9 - скребок.

Он предназначен для отрывки траншей под укладку водопроводных и канализационных труб, кабеля и других инженерных коммуникаций в талых грунтах I - III категорий с каменистыми включениями не более 200 мм, в грунтах сезонного промерзания па глубину до 2,5 м, а при установке дополнительной вставки до 3,5 м. Для рытья траншей с наклонными стенками в обрушивающихся грунтах на рабочий орган устанавливают специальные откосообразователи. При определенных условиях экскаватор может использоваться для отрывки траншей при строительстве лен точных фундаментов.

Рабочий орган экскаватора ЭТЦ-252А (рис.4) обеспечивает разработку и вынос грунта из забоя, а также придает траншее необходимый профиль.

Рис.4. Рабочий орган экскаватора ЭТЦ-252А

1-4, 6, 7 - скребки; 5 - тяговая цепь; 8 - ведущий (турасный) вал; 9 - рама; 10 - поддерживающие ролики; 11 - дополнительная вставка для увеличения глубины траншеи до 3,5 м; 12 - натяжное устройство; 13 - ограничитель; 14 - цепные откосообразователи; 15 - качающаяся траверса (балансир).

Все узлы и детали рабочего органа смонтированы на раме 9. Приводной вал 8 передает движение рабочей цепи 5 со скребками 1 - 4, 6, 7, которые разрыхляют грунт и выносят его из забоя на отвальный конвейер. На передней кромке скребков установлены рыхлящие зубья. Рациональная схема расстановки зубьев позволяет снизить динамические нагрузки на рабочий орган и цепь за счет обеспечения равномерности разработки грунта. Провисание холостой ветви цепи уменьшается благодаря установке на раме поддерживающих роликов 10. Для придания траншее трапецеидального профиля с шириной по верху до 2,8 м и по низу до 1 м на раме закрепляются цепные откосообразователи 14, соединенные балансиром 15.

Натяжное устройство 12 состоит из винтов с гайками и пружин и предназначено для обеспечения необходимого натяжения рабочей цепи и предохранения рабочего органа от поломок в результате кратковременных перегрузок. Ограничитель 13 формирует профиль отрываемой траншеи и обеспечивает устойчивую работу рабочего органа (исключает боковые уводы рамы рабочего органа).

Для увеличения глубины копания до 3,5 м раму удлиняют вставкой 11 с двумя парами поддерживающих роликов, двумя скребками уширителей и отрезков цепей откосообразователей, тяговой цепи и соединительных звеньев.

Грунт в отвал подают конвейером 6 (см. рис.4). Установку конвейера изменяют в зависимости от правой или левой выгрузки. В транспортное положение его секции складывают при помощи лебедки.

Привод рабочего органа и транспортного передвижения экскаватора ЭТЦ-252А механический. Привод конвейера осуществляется от двух гидромоторов. Рабочее передвижение экскаватора обеспечивается гидромеханической трансмиссией с бесступенчатым регулированием в четырех диапазонах скоростей.

Рабочий процесс цепного траншейного экскаватора заключается в установке машины по оси траншеи, переводе рамы ковшовой цепи в рабочее положение при помощи механизма подъема рабочего органа и заглубление его в грунт при вращении ведущего (турасного) вала привода цени. После заглубления включается продольное перемещение на выбранной рабочей скорости. Режущая кромка ковшей (скребков), оснащенная зубьями, разрыхляет грунт, который поступает в ковши и выносится ими на поверхность. Поскольку ковши к рабочей цепи крепятся в одной точке, при огибании ведущей звездочки они занимают вертикальное положение и грунт ссыпается на конвейер. Для улучшения разгрузки ковшей на раме ковшовой цепи может устанавливаться скребок.

Рабочий орган принимает участие в сложном движении, слагаемом из поступательного движения машины и движения вдоль забоя по направляющим ковшовой рамы. При этом каждый следующий ковш (скребок) повторяет путь предыдущего с некоторым смещением, так что стружка получается равной толщины по всей длине забоя.

Экскаваторы-дреноукладчики выполнены на базе цепных траншейных экскаваторов. Доработка сводится к установке кассеты для дренажных труб и конвейера для одновременной полной обратной засыпки траншеи, монтажу системы автоматического поддержания заданного уклона дна траншеи на основе контактных (копирный трос) или бесконтактных (лазерных) систем, а также оснащению технологическим оборудованием для изоляции труб фильтрующим материалом. Дреноукладчики обеспечивают уклон дрен 0,001 - 0,01, отклонение средней линии уложенной дрены от проектного уклона - не более 0,0005, отклонение дренажной линии от ее средней линии - не более 3 см для зоны орошения и не более 2 см для зоны осушения. Рабочий орган экскаватора-дреноукладчика оснащен ковшами.

Роторные траншейные экскаваторы предназначены для отрывки траншей в грунтах I - III групп под инженерные коммуникации, нефте- и газопроводы, дренаж. Они могут использоваться для оконтуривания котлованов, выемок и на других работах. Эти экскаваторы преимущественно применяют на линейно протяженных объектах с большим объемом земляных работ, когда не требуется частых передислокаций.

По способу соединения рабочего оборудования с тягачом роторные траншейные экскаваторы разделяют на навесные и полуприцепные. У полуприцепных экскаваторов рабочий орган спереди опирается на тягач, а сзади - на дополнительную пневмоколесную опору.

Конкретные модели и модификации роторных траншеекопателей могут отличаться конструктивным исполнением отдельных элементов рабочего оборудования (например, грунтометатели вместо конвейера) при сохранении общего принципа построения.

Роторные траншейные экскаваторы имеют некоторые преимущества перед цепными. Рабочий процесс отличается меньшей энергоемкостью ввиду отсутствия цепей, работающих в абразивной среде. У них более высокая производительность благодаря повышенному числу ссыпок, обеспечиваемому равномерностью вращения ротора и лучшими условиями разгрузки ковшей.

Однако у роторных экскаваторов большие (по сравнению с цепными) габаритные размеры и масса.

Роторный траншейный экскаватор (рис.5) в обычном исполнении представляет собой самоходную машину, состоящую из двух частей - тягача и рабочего оборудования.

Рис.5. Экскаватор траншейный роторный

1 - тягач;2, 3 - механизмы подъема задней и передней частей рабочего оборудования; 4, 6 - рамы; 5 - конвейер; 6 - конвейер; 7 - зачистное устройство; 8 - ротор; 9 - гусеничная тележка.

У тягача 1 смещенная кабина управления. Платформа в зад ней части предназначена для размещения на ней ротора в транспортном режиме. В качестве тягача используют чаще всего перекомпонованные тракторы или специальные тягачи с удлиненным гусеничным ходовым устройством 9 и узлами промышленных тракторов.

Рабочее оборудование включает ротор 8 с ковшами, конвейер 5, раму ротора 6, зачистное устройство 7, ножевой откосообразователь.

Ротор состоит из двух колец, соединенных ковшами, и установлен на опорных катках рамы. По внутренней окружности колец ротора на винтах закреплены зубчатые сегменты со специальным профилем зуба, которые находятся в зацеплении с зубчатыми колесами вала привода ротора. В рабочее и транспортное положение ротор переводится при помощи механизма подъема рабочего оборудования, состоящего из двух гидроцилиндров 2 и шарнирно-рычажной системы 3, связывающей раму ротора с монтажной рамой 4.

К раме ротора жестко крепится зачистное устройство. Оно формирует дно траншеи и является дополнительной опорой для рабочего оборудования. Конструктивно зачистное устройство представляет собой изогнутый по сложной кривой стальной лист, повторяющий по высоте профиль отрываемой траншеи и усиленный ребрами жесткости. Нижняя часть зачистного устройства имеет опорную поверхность в виде лыжи или металлического катка. Дно траншеи зачищается передней кромкой, выполненной в виде и ножа.

Привод механизма передвижения, вращение ротора и конвейера осуществляются от двигателя базовой машины при помощи механической или гидромеханической трансмиссии. Для оптимальных условий работы в различных грунтовых условиях трансмиссия обеспечивает несколько скоростей перемещения экскаватора и вращения ротора или их бесступенчатое изменение.

Рабочий процесс роторных траншеекопателей включает несколько операций: экскаватор располагают по оси траншеи и при отключенном механизме перемещения при помощи механизма подъема 2, 3 ротора переводят его в рабочее положение; включают выбранную рабочую скорость перемещения и одновременно привод вращения ротора; используя гидроцилиндры механизма 2, заглубляют ротор на проектную глубину; ковши ротора, оснащенные зубьями, разрыхляют грунт, который попадает внутрь ковшей и поднимается на поверхность; при прохождении верхней точки грунт из ковшей ссыпается на ленту конвейера и разгружается в отвал.

Поскольку ротор участвует в сложном движении, складывающемся из поступательного вместе с тягачом и вращательного относительно собственной оси, стружка срезаемого грунта имеет серповидную форму, причем сечение увеличивается от дна траншеи к дневной поверхности.

Основными направлениями дальнейшего совершенствования экскаваторов непрерывного действия является повышение их эксплуатационных характеристик (производительности и надежности), расширение универсальности и области применения.

Производительность как одна из важнейших эксплуатационных характеристик может быть повышена путем увеличения единичной мощности силовых установок для привода рабочего оборудования и совершенствования рабочих процессов разработки в транспортирования грунта.

За последние пять лет мощность экскаваторов непрерывного действия возросла в среднем на 20 %, а для отдельных категорий (экскаваторы-каналокопатели) - на 30-40 %.

Совершенствование рабочих процессов предполагает комплексное воздействие на грунт рабочими органами интенсифицирующего действия, применение инерционного способа разгрузки ков шей, использование эффекта обрушения грунта. Принятие указанных мер ведет не только к увеличению производительности, но и к снижению удельных показателей применения.

Надежность экскаваторов непрерывного действия повышают за счет использования современных комплектующих изделий и материалов, более совершенных конструктивных решений, а также высокого уровня их унификации.

Расширение универсальности и области применения экскаваторов непрерывного действия достигается использованием различных видов сменного рабочего оборудования (например, для раз работки мерзлых грунтов, отрывки широких или узких траншей и т.д.).

При проектировании и эксплуатации экскаваторов непрерывного действия различают техническую производительность для каждой категории грунтов и техническую производительность, усредненную по категориям грунта.

Техническая производительность экскаваторов непрерывного действия для грунтов одной группы П_т, м³/ч составляет

П_т = v_xF

v_x - рабочая скорость хода экскаватора, м³/ч; F - площадь поперечного сечения выемки, м².

При определении технической производительности усредненной по категориям грунтов, учитывают долю грунта каждой категории в общей выработке машин и производительность по каждой категории.