§ 2. Эффективность технических средств путевых работ с напольным и комбинированным напольножелезнодорожным ходом
В последние годы в условиях открытых горных работ, особенно в карьерах с большим развитием железнодорожных путей, появляется необходимость разработки, создания и внедрения технических средств для механизации путевых работ, не связанных при следовании их в забои или на отвалы с рельсовыми путями.
Механизация подготовки основания путевых трасс и водоотвода
К этой группе машин относятся бульдозеры, автогрейдеры, скреперы, грунтоуплотнительные машины.
Кроме основного назначения, бульдозеры могут выполнять сооружение насыпей, засыпку траншей, канав, а также разборку дробленных взрывами скальных грунтов.
Для производства этих работ в карьерах находят применение модели с гидравлическим управлением отвала. По способу крепления его к раме различаются неповоротные, поворотные и универсальные типы бульдозеров. Поворотность определяется возможностью смещения отвала в горизонтальной или вертикальной плоскостях. Так, у неповоротного типа отвал может только подниматься и опускаться, но всегда находится под углом 90° к направлению движения трактора. Технические данные бульдозеров, получивших распространение в карьерах, приведены в табл.45.
Разработка и перемещение грунта бульдозерами на малые расстояния обходятся значительно дешевле, чем другими машинами. Рациональное расстояние при этом ограничивается 50—100 м. Копание грунта производится на ходу трактора при опущенном отвале.
Срезанный грунт постепенно накапливается на отвале, и по мере его накопления отвал приподнимается.
При отсутствии мелкого материала, пригодного для сооружения трассы, используется способ предварительной отсыпки или завозки его с помощью экскаваторов; или автотранспорта. В этом случае производительность бульдозера зависит от подготовки фронта работ и фракционного состава материала и составляет чаще всего 250—300 м трассы в смену.
Иногда бульдозеры применяются для разработки скального грунта трасс после вторичного дробления его (обычно на возвышенных участках). Производительность бульдозера в этих условиях не превышает 150— 200 м в смену готовой трассы.
Стоимость одной машино-смены бульдозера на базе трактора Т-180 на различных предприятиях изменяется οι 30 до 36 руб., на базе трактора ДЭТ-250 — от 42 до 46 руб.
В карьерах, разрабатывающих мягкие грунты, для подготовки основания путевых трасс при цикличной переукладке путей звеньями и планировки площадок при непрерывной передвижке рельсовых путей, а также при подготовке насыпей для железнодорожных путей на отвалах используются автогрейдеры.
Таблица 46
Техническая характеристика автогрейдеров
Рис. 36. Автогрейдер Д-71А
Автогрейдер представляет собой самоходную машину и состоит из основной рамы, на которой установлен двигатель и смонтировано рабочее оборудование: отвал поворотным кругом и ходовое устройство, колеса которого приводятся в движение от двигателя при помощи муфты сцепления коробки перемены передач, раздаточной коробки карданных валов и ведущих мостов. Механизмы управления колесами и рабочими органами имеют гидравлический или механический привод. Техническая характеристика автогрейдеров, получивших распространение в карьерах, приведена в табл. 46.
Основным преимуществом автогрейдеров по сравнению с бульдозерами является снижение влияния неровностей почвы на работу отвала, так как расстояние между осями колес у первых в несколько раз больше, чем у тракторов, и при подъеме одного из колес отвал поднимается не больше чем наполовину высоты подъема. Кроме того, автогрейдеры имеют высокую транспортную скорость и отличаются мобильностью и точностью планировки.
К недостаткам их относится ограниченная область применения.
Производительность автогрейдеров в значительной степени зависит от крепости грунта и наличия кусковатости. Сменная производительность их при планировке трассы шириной 5—6 м достигает 400—600 м. Стоимость одной машино-смены зависит от типа автогрейдера и изменяется в пределах 18—27 руб.
Из новых моделей этих машин в карьерах получают распространение автогрейдеры Д-710 (рис. 36). Модель отличается навеской впереди машины бульдозерного отвала с гидравлическим управлением. Такая конструкция автогрейдера существенно повышает его производительность и область применения. Наличие бульдозерного отвала позволяет предварительно удалять крупные куски грунта с участка планировки.
Конструкция навески отвала автогрейдеров позволяет применять их на профилировании земляного полотна железнодорожных путей, а в мягких грунтах — делать водоотводные канавы. Сменная производительность их при нарезке кюветов в суглинистом грунте достигает 15—20 км прохода, а при профилировании земляного полотна — до 50 км прохода.
В условиях некоторых карьеров положительно зарекомендовали себя колесные прицепные и самоходные скреперы. С помощью этих машин производятся подборка балластного материала со старых трасс при переукладке железнодорожных путей и отсыпка его перед укладкой звеньев на новую трассу.
Таблица 47
Техническая характеристика скреперов
Кроме того, скреперы используются для завозки мягкого грунта для подготовки земляного основания в условиях скальных карьеров и, наоборот, скального материала в условиях карьеров, разрабатывающих мягкие или слабые грунт:
;
Для сооружения водоотводных и дренажных канав в условиях карьеров, разрабатывающих мягкие и слабые грунты, применяются универсальные строительные экскаваторы Э-153А на базе колесного трактора «Беларусь» МТЗ-52.
Эти экскаваторы имеют высокие мобильность, маневренность и проходимость. В условиях карьеров, разрабатывающих скальные грунты, применение их сочетается с производством взрывных работ. Однако и в этом случае применение экскаваторов Э-153А для проходки канав малоэффективно. В связи с этим в таких карьерах чаще всего используются для проходки канав экскаваторы (ЭКГ-4, ЭКГ-4,6, ЭКГ-8 и другие), что значительно повышает стоимость работ.
Производительность экскаваторов Э-153А при проходке канав сечением 700х400х500 мм в мягких грунтах составляет 400—550 м в смену. Стоимость одной машино-смены определяется затратами на эксплуатацию трактора М.ТЗ-52 и изменяется на различных карьерах от 18 до 24 руб.
Кроме того, эти машины используются для очистки габарита пути, дозировки балластного материала в путь, погрузочно-разгрузочных и снегоуборочных работ. В некоторых карьерах экскаваторы Э-153А используются в качестве базы для создания путеремонтных машин. Такие машины, как правило, имеют комбинированный пневмоколесный и железнодорожный ход и навесные приспособления для выполнения различных операций путевых работ.
В условиях карьеров I категории и иногда на отвалах карьеров II категории с целью повышения несущей способности грунтов земляного основания железнодорожных путей (супесей, суглинков, торфянистых образований, глин, аргиллитов) производятся грунтоуплотнительные операции с помощью специальных машин.
Техника для уплотнения грунтов разделяется по принципу действия на машины, уплотняющие грунт статическим давлением, — вальцами гладких, ребристых, кулачковых катков или катков с пневматическими шинами; ударами трамбующих рабочих органов — трамбовками; при помощи вибрации.
В карьерах нашли применение прицепные статические катки, трамбующие машины, виброплиты и виброкатки.
Прицепные катки состоят из рамы, сварного полого барабана и сцепных устройств. Барабан снабжен люками для загрузки в него балласта с целью увеличения веса.
Рис. 37. Уплотнение основания земляного полотна прицепной виброплитой
Гладкий барабан может быть оборудован кулачками, для чего на него надевается несколько стальных ободов, снабженных кулачками. Стоимость работ в большей степени определяется затратами на эксплуатацию тягача.
Трамбующие машины (например Д-471) созданы на базе трактора Т-100. Эффект уплотнения грунта машинами Д-471 значительно выше, чем прицепными катками. С их помощью уплотнение основания путевых трасс производится на глубину 0,6—1,5 м с повышением несущей способности грунта в 2—2,5 раза. Сменная производительность таких машин составляет 650—700 м трассы шириной 5—5,5 м. Стоимость работ в основном определяется затратами на эксплуатацию трактора. Затраты на канаты составляют значительную долю в общих затратах на материалы.
Более перспективными являются грунтоуплотнительные машины вибрационного действия. В карьерах нашли применение два типа таких машин: виброплиты и виброкатки.
Виброплиты (рис. 35) представляют собой прицепной механизм, снабженный двигателем для создания вибрационных импульсов.
Производительность вибротехники высокая. Она зависит чаще всего от фронта работ. Эффект уплотнения грунта машинами этого класса наиболее значителен. Несущая способность грунтов при обработке их вибротехникой повышается в 3—4 раза, а стоимость работ ниже, чем при использовании трамбующих машин или прицепных катков.