Строительные машины и основы автоматизации

БУРИЛЬНО-КРАНОВЫЕ МАШИНЫ

Самоходные бурильно-крановые машины широко применяют в городском строительстве при устройстве свайных оснований зданий и сооружений, опор мостов, трубопроводов, линий электроснабже­ния и связи, колодцев, ограждений, а также при обустройстве дорог, посадке деревьев и кустарников. Они представляют собой совмест­но действующее бурильное и специальное крановое оборудование, смонтированное на шасси серийных автомобилей и тракторов, при­вод которого осуществляется от двигателя базовой машины или самостоятельной силовой установки. Бурильным оборудованием проходят способом механического вращательного бурения верти­кальные и наклонные скважины в талых и сезонно промерзающих грунтах, а специальным крановым — устанавливают в пробуренные скважины сваи, столбы, железобетонные опоры, блоки колодезных облицовок и другие элементы.

Бурильно-крановые машины классифицируют по следующим ос­новным признакам:

по типу б'азовой машины — на автомобильные и трак­торные;

по принципу действия бурильного оборудо­вания — цикличного и непрерывного действия;

по типу привода бурильного и кран о-в ого оборудования — с механическим, гидравлическим и смешан­ным (гидромеханическим) приводом;

по виду исполнения б урильно-крано в о г о оборудования — совмещенное (бурильное и крановое обору­дование смонтированы на одной мачте) и раздельное (бурильное оборудование смонтировано на мачте, крановое — на стреле);

по возможности поворота рабочего обору­дования в плане — неповоротные и поворотные;

по расположению рабочего оборудования на базовом шасси — с задним и боковым расположением у непо - воротных машин, на поворотной платформе — у поворотных.

Главный параметр бурильно-крановых машин — максимальная глубина разбуриваемой скважины (в м). К основным параметрам относятся: диаметр бурения (скважины), угол бурения (угол наклона оси скважины к горизонту), грузоподъемность кранового оборудо­вания.

В качестве сменного бурильного инструмента бурильно-крано­вых машин используются лопастные, кольцевые и шнековые буры, закрепляемые на конце бурильной штанги, которой сообщается крутящий момент и усилие подачи.

Лопастной бур (рис. 4.53, а) состоит из корпуса 1 с двумя ко­пающими лопастями в виде двухзаходного винта, забурника 6 и

Рис. 4.53. Буры бурильно-крановых машин: а — лопастной; 6 — шнековый; в — кольцевой

заслонки 2. Лопасти оснащены сменными резцами 5, разрыхляющи­ми грунт и установленными в резцедержателях 3. Забурник, распо­ложенный на конце бурильной головки, создает буру направление и удерживает его по оси бурения. Заслонки препятствуют просыпке грунта при выемке грунта из скважины. Бур крепится к нижнему концу бурильной штанги с помощью пальца. Шнековый (винтовой) бур (рис. 4.53, 6) представляет собой трубчатый остов 10 с винтовы­ми транспортирующими грунт спиралями в виде сплошной ленты 11. Шнек имеет хвостовик 12 для крепления на конце бурильной штанги. К шнеку крепится сменная бурильная головка 9 с резцами 8 и забурником 7.

Кольцевой бур (рис. 4.53, в) разрушает грунт по периферии и формирует кольцевую щель, отделяющую керн от массива. Бур со­стоит из корпуса 13 в виде трубы, на нижней торцовой части кото­рой равномерно расположены кулачки 15 с резцами 16. Поверх­ность корпуса бура снабжена винтовыми лопастями 14, транспорти­рующими разрушенный грунт (породу) из кольцевой щели на днев­ную поверхность. Две отклоняющие планки 17 отбрасывают разру­шенный грунт к наружной стенке кольцевой щели.

При бурении скважин в мерзлых грунтах применяют резцы и за­бурники, армированные твердосплавными пластинками. Бурение скважин осуществляется при вращении бурильного инструмента с одновременным его движением вниз. В процессе бурения скважина необходимой глубины образуется за несколько повторяющихся цик­
лов, каждый из которых включает последовательно выполняемые операции бурения, подъема бурильного инструмента на дневную поверхность, его разгрузку и возврат в забой.

Для бурения скважин различных диаметров каждая буриль­но-крановая машина комплектуется набором сменного бурильного инструмента.

Бурильно-крановая машина (рис. 4.54) на базе автомобиля пред­назначена для бурения в талых и сезонного промерзания грунтах

I.. .IV категорий скважин диаметром 0,36...0,8 м на глубину до 3 м.

Машина состоит из базового автомобиля У, специальной рамы, закрепленной на раме автомобиля, бурильно-кранового оборудова­ния, гидравлического механизма установки бурильной мачты, вы­носных опор с гидродомкратами 8, механической трансмиссии, гид­росистемы и электрооборудования. Бурильно-крановое оборудова­ние шарнирно закреплено на кронштейнах специальной рамы и мо­жет поворачиваться в продольно-вертикальной плоскости машины гидроцилиндром 2 при установке оборудования в транспортное и рабочее положение. В транспортном положении бурильное обору­дование укладывается на опорную стойку. Бурильно-крановое обо­рудование включает бурильную мачту 3 с оголовком, штангу с бу­рильным инструментом в виде лопастного бура б с забурником 7 и резцами, гидравлический механизм подачи бурильного инструмента на забой и извлечения его из скважины, вращатель штанги и одно­барабанную червячную реверсивную лебедку для установки опор в пробуренную скважину. Подача и извлечение штанги с бурильным

инструментом осуществляется гидроцилиндром двойного действия, смонтированным внутри бурильной мачты. Штанга перемещается по поршню со штоком, закрепленным в верхней части бурильной мачты. Вращатель 5 — гипоидный конический редуктор, приводит­ся в действие от коробки отбора мощности 11 автомобиля через раз­даточную коробку 10, управляемый гидроцилиндром фрикцион и карданный вал 9. Привод барабана реверсивной червячной лебедки осуществляется от раздаточной коробки. На барабан лебедки запа - сован канат грузового полиспаста с крюковой обоймой 4. Раздаточ­ная коробка обеспечивает три частоты вращения бура (1,75; 2,43 и 3,03 с-‘) в зависимости от прочности разрабатываемого грунта, а также реверс бурильного инструмента и барабана лебедки. При ра­боте машина опирается на две выносные с гидродомкратами опоры, разгружающие задний мост базового автомобиля. Гидроцилиндры механизмов установки мачты и подачи бурильного инструмента, управления фрикционной муфтой и выносных опор обслуживаются шестеренным насосом, приводимым в действие от раздаточной ко­робки. Управление бурильно-крановым оборудованием осуществ­ляется с пульта, расположенного в кузове у рабочего места опера­тора.

Производительность неповоротных бурильно-крановых машин

3,6.. .4,5 опор/ч, максимальная глубина бурения 2,0...3,0 м, угол буре­ния 62...105°, диаметр бурения 0,36...0,6 м, грузоподъемность крано­вого оборудования 1,25 т, максимальная длина устанавливаемых столбов, свай, опор и других элементов — 10... 12 м.

Бурильно-крановая машина с поворотным в плане рабочим обо­рудованием смонтирована на шасси автомобиля и предназначена для бурения скважин диаметром 0,63 м на глубину до 15 м в талых и мерзлых грунтах. На раме базовой машины 3 (рис. 4.55) смонтиро­ваны насосная станция 4, выносные гидроуправляемые опоры 13 и опорная стойка 2 мачты. На поворотной платформе 8 с роликовым

опорно-поворотным устройством 14 размещены бурильно-крановое оборудование, лебедка 5 спуско-подъемного механизма, гидравли­ческий механизм 6 подъема-опускания мачты, механизм 7 поворота платформы, указатель 12 центра скважины и кабина 10 машиниста. Поворотное в плане рабочее оборудование обеспечивает быструю наводку оборудования на точку бурения и возможность бурения не­скольких скважин с одной позиции машины, что существенно повы­шает ее производительность. Буровое оборудование машины вклю­чает шарнирно закрепленную на поворотной платформе мачту 1, на которой смонтированы вращатель 9, штанга со сменным буровым инструментом — шнековым буром 11 и гидравлический механизм подачи бурового инструмента на забой и извлечения его из скважи­ны. Подъем мачты в вертикальное (рабочее) и опускание ее в гори­зонтальное (транспортное) положения относительно оси поворота производятся двумя гидроцилиндрами 7.

Телескопическая штанга 9 (рис. 4.56), на нижнем конце которой крепится сменный шнековый бур 10, пропущена через вращатель и шарнирно соединена с вертлюгом 5. Она служит для направленного

перемещения штанги. Вертлюг подвешен на канате, сходящем с ба­рабана 3 лебедки. Вращатель обеспечивает - вращение штанги от двух гидромоторов II через двухскоростной одноступенчатый ре­дуктор 8.

Принудительная подача бурового инструмента в забой произво­дится гидравлическим механизмом зажима и подачи штанги, основ­ным узлом которого является патрон 7, подвешенный к штокам двух гидроцилиндров 6. В процессе бурения патрон зажимает штан­гу, а гидроцилиндры подают ее в забой. Скорости подачи и враще­ния бура меняются с помощью гидравлического привода бесступен- чато в зависимости от физико-механических свойств разрабатывае­мого грунта.

Подъем и опускание штанги с буровым инструментом при буре­нии скважин и выемке грунта обеспечиваются однобарабанной лебедкой, привод барабана І которой осуществляется от высокомо - ментного гидромотора 1 через одноступенчатый планетарный ре­дуктор 4. Лебедка оснащена ленточным тормозом 2.

Поворот платформы с бурильно-крановым оборудованием в плане обеспечивается механизмом поворота, включающим высоко- моментный гидромотор, ленточный тормоз и одноступенчатый зуб­чатый редуктор, на выходном валу которого закреплена поворот­ная шестерня, входящая в зацепление с зубчатым венцом опорно-поворотного круга.

При бурении скважин машина опирается на выносные опоры, каждая из которых снабжена опорным гидродомкратом и гидроци­линдром поворота опоры.

Гидромоторы лебедки, вращателя и механизма поворота, гидро­цилиндры подъема-опускания мачты, механизма подачи бурового инструмента, выносных опор и переключения передач вращателя обслуживаются тремя гидронасосами насосной станции, привод ко­торых осуществляется от раздаточной коробки базовой машины че­рез карданный вал и одноступенчатый редуктор. Включение приво­да насосной станции осуществляется из кабины автомобиля, а управление процессом бурения и установки машины — из кабины машиниста.