Механизмы для перемещения грунта

Укрепленные поселения железного века, каналы, железные дороги, современные автомагистрали требовали и требуют перемещения сотен тонн грунта. Люди, начиная с железного века и по сей день, создают разнообразные машины и механизмы для перемещения грунта.

Одно из первых орудий такого рода — колесная тачка-было известно в Китае уже к 118 г. н. э. У нее было большое колесо диаметром 1 м и более; груз помещался над колесом или по бокам от него. Колесо первых европейских тачек, очень похожих на современные, было сравнительно небольшим; груз помещался между колесом и ручками тачки. Системы европейских каналов и первые железные дороги проложены землекопами только киркой, лопатой и тачкой.

Современные машины для перемещения грунта. Тачки все еще находят применение при небольших строительных работах, но набор специализированных машин для перемещения грунта чрезвычайно богат. Одной из первых таких машин был экскаватор. В начале XIX в. на него был поставлен один из первых паровых двигателей.

Сейчас разработана серия экскаваторов для выполнения самых разнообразных работ. Канатный скребковый экскаватор имеет гусеничный ход для перемещения по неровной и мягкой почве [3]. Его ковш подвешен на стреле и после зачерпывания земли подтягивается назад для опорожнения. Объем ковша, его «садка», определяется характером грунта, на котором экскаватору предстоит работать. Если перемещаемый грунт-мягкая земля или рыхлые ископаемые, садка невелика. Если же надо копать глубоко или в каменистом грунте, садка должна быть большой-как для уменьшения износа самого ковша, так и для повышения производительности. Ковш забрасывается на грунт стрелой и подтягивается к экскаватору.

Канатный скребковый экскаватор, разновидность поворотной механической лопаты с длинной стрелой,-идеальная машина для вскрышных работ на залегающих близко к поверхности месторождениях угля и других ископаемых. При очень длинной стреле садка должна быть небольшой

К числу величайших инженерных достижений принадлежат большие высокопроизводительные ленточные многоковшовые экскаваторы [2]. Это крупнейшие самодвижущиеся машины для скоростного перемещения больших объемов сыпучих материалов: дробленой руды или угля. Они способны переместить до 10000 м3 руды или угля в час.

Многоковшовый экскаватор оснащен ведущей звездочкой диаметром до 20 м, несущей бесконечную ковшовую ленту. Он способен перебрасывать десятки тысяч кубометров сыпучих материалов на внутренний конвейер. Экскаватор особенно полезен для перемещения пылеватых минералов - каолина или угольной пыли

Землечерпалки - это плавучие экскаваторы для поддержания доков, гаваней и речных каналов свободными от ила и тины. Они могут также вычерпывать песок и гравий и разрабатывать под водой донные полезные ископаемые. Корпуса землечерпалок способны держаться на плаву; несамоходные землечерпалки буксируют к месту работы, самоходные имеют двигатель и могут передвигаться в открытом море. Они оборудованы судовыми дизельными двигателями. Последние приводят в действие все машины и механизмы непосредственно или же только генератор, который в свою очередь питает энергией электродвигатели землечерпалок.

Существуют три основных типа землечерпалок: многоковшовые землечерпалки [6], дноуглубительные, или одночерпаковые, драги и землесосные снаряды [7]. Многоковшовые землечерпалки оборудованы бесконечной цепью ковшей, смонтированной на конвейерной ленте; ковши черпают грунт со дна. Дноуглубительные, или одночерпаковые, драги имеют на конце стрелы либо механическую лопату, либо двухстворчатый грейфер для выемки донных монолитов. Большинство дноуглубительных драг снабжено парой металлических опор-свай, которые упираются в дно, повышая устойчивость драги. Землесосные снаряды работают подобно гигантским пылесосам, выкачивая мощными насосами донный ил.

Многоковшовая землечерпалка имеет бесконечную цепь ковшей, черпающих донный ил. Вынутый грунт поступает по желобу на баржу, пришвартованную к землечерпалке. В доке отвал идет непосредственно в самосвал. Часто такие землечерпалки не имеют собственных двигателей, и их буксируют к месту проведения работ. Самоходные многоковшовые землечерпалки иногда используются для подсыпки берегов каналов или других работ на каналах.

Землесосный снаряд имеет мощные насосы, которые засасывают донный ил с водой-пульпу. Любой твердый материал разбивается водой, подаваемой из форсунок под высоким давлением, или фрезами. Многие землесосные снаряды самоходные.

Механические лопаты и бульдозеры. «Рабочая лошадь» современных сухопутных устройств для земляных работ- механическая лопата, часто называемая гидравлическим погрузчиком [1]. Самоходная лопата может иметь либо гусеничный ход, либо колесный (при двух или четырех ведущих колесах). Механическая лопата на гусеничном ходу разворачивается на весьма ограниченном пространстве-даже на площади собственной опоры; погрузчики на колесном ходу развивают большие скорости движения. Цикл работы механической лопаты включает загрузку ковша, транспортировку его к месту свалки или к самосвалу, разгрузку и возвращение в исходную позицию.

Плунжер гидравлической лопаты соединен с основанием ковша. Опытный водитель может перемещать сыпучий материал без подачи машины вперед. Для ускорения разгрузки лопата поставлена на гусеничный ход; разворот ковша назад для разгрузки в грузовик занимает около 15 с.

Самосвалы-также весьма важные для современной техники машины. Их грузоподъемность 20 т и выше. Однако для работы в паре с гигантским экскаватором может потребоваться несколько самосвалов.

Если грунт или другой материал не приходится перемещать слишком далеко, его можно перебросить в новое место бульдозером или перемещать «гибридом» самоходной механической лопаты и бульдозера. Такой комбайн [4] выпускается на гусеничном или колесном ходу. Он может копать, грузить и транспортировать пустую породу и грунт.

Механическая лопата, поставленная на бульдозер, копает землю, перевозит грунт на небольшие расстояния и выгружает его в самосвалы. Емкость ковша до 4 м3 грунта. При наличии специальных приспособлений ее можно использовать для уборки валунов и корчевания пней.

Скрепер - одна из важнейших машин современного дорожного строительства. Самоходные большие скреперы и скреперы на тракторной тяге могут перемещать до 100 м3 грунта. Для увеличения мощности можно сзади смонтировать второй дизельный двигатель. Большая мощность позволяет ножу скрепера срезать слой земли и плотно набивать его в кузов. Положение ножа и заднего борта скрепера (подъемного или раздвижного) регулируется штоками гидравлических устройств, питаемыми от основных двигателей. Гигантские колеса с шинами позволяют скреперам двигаться по пересеченной местности.