6.3. Порядок проведения работы

6.3.1. Используя методические указания, плакаты и кинофильм, изучить общее устройство и назначение грейдер-элеваторов.

6.3.2. Определить основные параметры и производительность грейдер-элеватора по исходным данным (табл. П.5), используя выражения (6.1) и (6.2).

При отсыпке грунта в насыпь из двухсторонних резервов или отрывке канала с отсыпкой грунта на две стороны техническая производительность грейдер­-элеватора

, м³/ч, (6.1)

где F – проекция площади вырезаемой стружки грунта на плоскость, перпендикулярную к направлению движения грейдер-элеватора, м²; k_П – коэффициент, учитывающий потери грунта при подаче его на конвейер, для дискового ножа k_П = 0,85…0,95; L – длина захватки, L = 1500 м; V_Д – средняя действительная скорость грейдер-элеватора, м/ч; t_ПОВ – время поворота в конце участка, t_ПОВ = 0,15 ч.

Проекция площади вырезаемой стружки грунта:

, м², (6.2)

где h и b – толщина и ширина срезаемой стружки, находятся из условия заглубления диска на половину; k_Ф – коэффициент, учитывающий геометрическую форму сечения стружки, для дисковых ножей k_Ф =0,85.

6.4. ФОРМА ОТЧЁТА

6.4.1. Цель работы.

6.4.2. Описание назначения, устройства и классификации грейдер-элеваторов.

6.4.3. Определение основных параметров и производительности по формулам (6.1) и (6.2).

6.4.4. Формулирование кратких выводов по лабораторной работе.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1. Поясните конструкцию грейдер-элеватора.

2. Поясните назначение и принцип работы грейдер-элеватора.

3. Назовите виды рабочего органа и привода транспортирующего органа.

4. Из чего состоит дисковый режущий орган?

5. Приведите уравнение производительности грейдер-элеватора.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7

ИЗУЧЕНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА И КОНСТРУКЦИИ

МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ

7.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Цель работы заключается в изучении студентами рабочего процесса, конструкции и определении производительности машин и оборудования для уплотнения грунтов.

7.2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Насыпи и другие грунтовые сооружения возводятся из грунтов, разрыхленных в процессе разработки и, следовательно, обладающих пониженной прочностью. Поэтому для обеспечения устойчивости зем­ляных сооружений и долговечности возводимых на них инженерных сооружений (зданий, дорожных покрытий) отсыпаемые грунты под­вергаются уплотнению – наиболее дешевому способу повышения их прочности и плотности структуры, способной без значительных дефор­маций выдерживать нагрузки и быть устойчивой к воздействию погодно-климатических факторов (влаги, отрицательной температуры).

Процесс уплотнения грунтов включает в себя два этапа: разрушение существующей структуры грунта и создание новой, более устойчивой по отношению к различным механическим воздействиям.

Создание новой структуры заключается в относительном смеще­нии частиц грунта, необходимом для наиболее компактной их укладки и вытеснения газообразной и жидкой фаз. Этот процесс сопровождается уменьшением объема.

Структуру грунта обычно оценивают одним показателем – плот­ностью, которую должны получить в результате его уплотнения. Для определения степени уплотнения пользуются методом стандартного уплотнения, а требования к плотности грунтов в сооружении выра­жают коэффициентом уплотнения (в долях максимальной стандартной плотности).

Большое значение при уплотнении имеет влажность грунтов. Влаж­ность, при которой требуемая плотность достигается при наименьшей затрате механической работы, называется оптимальной (ω₀).

В зависимости от вида нагружения различают статическое и дина­мическое воздействие на грунт. Статическое воздействие характери­зуется сравнительно небольшими скоростями изменения напряженного состояния, динамическое – резким изменением состояния (ударные или вибрационные волны).

Уплотнение грунтов производят укаткой, трамбованием, вибра­цией, вибротрамбованием и виброукаткой.

При укатке деформация и связанное с ней уплотнение грунта про­исходят в результате статического давления, создаваемого вальцом или колесом на поверхность уплотняемого слоя.

При трамбовании грунт уплотняется падающей массой, облада­ющей в момент контакта с поверхностью грунта определенной ско­ростью.

При вибрировании уплотняемому слою грунта сообщаются колеба­тельные движения, а сам вибрационный орган машины не отрывается от грунта.

Если возмущения вибрирующей массы превзойдут определенный предел, рабочий орган машины будет отрываться от поверхности грун­та и ударять о грунт с большой частотой; этот процесс называется вибротрамбованием.

Катки – наиболее простые и экономичные грунтоуплотняющие машины. Рабочими органами катков служат вальцы или колеса, которые перекатываются по поверхности грунта.

Для уплотнения грунтов применяются прицепные (рис. 7.1), полуприцепные и самоходные катки (рис. 7.2) с гладкими, кулачковыми и решетчатыми вальца­ми или с колесами на пневматических шинах.

Рис. 7.1. Прицепной кулачковый каток:

1 – бандаж; 2 – ящик для балласта; 3 – прицепное устройство; 4 – упор;

5 – рама; 6 – скребки

Основным недостатком катков статического действия является их большая масса, необходимая для эффективного уплотнения грунта. Эту массу можно значительно снизить при том же уплотняющем эффекте, если рабочие органы машин выполнить вибрирующими.

Вибрационные катки выполняют прицепными и самоходными (рис. 7.2). Чаще все­го в виброкатках применяют центро­бежные вибровозбудители

Рис.7.2. Общий вид самоходного вибрационного катка с кулачковыми вальца­ми ВК-24

с круговой вынуждающей силой. Их приводят в действие от двигателя внутреннего сго­рания самоходного катка или специ­ально установленного на раме прицеп­ного катка двигателя привода возбудителя. Односекционный (т. е. с одним вальцом на оси) прицепной виброкаток и его кинематическая схема показаны на рис. 7.3.

Рис. 7.3. Прицепной виброкаток:

1 – двигатель; 2 – муфта сцепления; 3 – клиноременная передача; 4 – венец; 5 – дебаланс

У самоходных виброкатков вибри­рующими выполняют обычно ведущие вальцы. Металлоемкость виброкатков в 2…3 раза меньшая, чем катков стати­ческого действия. При этом нужное уплотнение слоя грунта достигается меньшим числом проходов, так как виброкатки наряду со статическим оказывают на грунт и вибрационное действие.

Сущность его заключается в том, что периодические возмущения, передаваемые от вибратора в грунт рабочим органом, интенсифицируют перестройку сложившейся структуры грунта, в результате чего получается более плотная упаковка грунтовых частиц.

Для уплотнения несвязных грунтов и гравийно-песчаных мате­риалов в стесненных или недоступных для других машин местах применяют вибрационные плиты. Кроме плит в комплект оборудования входят вибратор, двигатель, система подвески и механизм управления. Для привода вибраторов на вибрационных плитах чаще всего используют двигатели внутреннего сгорания – дизельные или карбюраторные. По принципиальной схеме эти устройства могут быть одно- и двухмассными. В первом случае вибратор и двигатель установлены непосредственно на плите. Во втором случае на плите монтируют лишь вибратор, а двигатель устанавливают на специальную раму, соединенную с плитой упру­гими элементами (рис. 7.4). В этом случае в колебательное дви­жение приводится лишь нижняя часть, тогда как верхняя, подрес­соренная, не колеблется, но воздействует на грунт общей массой статического давления.

Иногда применяют машины, рабочие органы которых работают в безотрывном режиме. В этих случаях грунт уплотняют, например ударами бойка по наковальне, расположенной на плите. Такие машины, построенные на основе динамических систем, движение которых сопровождается ударным взаимодействием составляющих элементов, называют виброударными. Одна из принципиальных схем подобной машины показана на рис. 7.5.

Рис. 7.4. Виброплита:

1 – клиноремённая передача; 2 – двигатель; 3 – уплотняющая плита; 4 – дебалансы

При работе машин ударного действия пассивный рабочий орган в виде плиты или молота периодически соударяется с поверхностью грунта. Во время удара кинетическая энергия полностью или частично передаётся уплотняемому массиву и в значительной части расходуется на развитие необратимой деформации, т.е. на уплотнение грунта. Частота ударов сравнительно невелика – она обычно не превышает десяти в 1 с. Машины ударного действия (рис. 7.6) также называют трамбующими. Их применяют для уплотнения связных и несвязных грунтов, грунтов в естественном залегании и мерзлых, в условиях зимнего строительства. Трамбующими машинами можно уплотнять грунты в слоях до 80 см, что очень важно при возведении насыпей, плотин, дамб и других сооружений.

Рис. 7.5. Виброударная плита:

1 – вибровозбудитель; 2 – плита; 3 – боек; 4 – наковальня

Рис. 7.6. Трамбующая машина:

1 – трамбующие плиты; 2 – направляющие; 3 – кривошипно-полиспастный механизм