СРС-8. Бурильные машины и оборудование. Буровой инструмент Сваебойное оборудование. Состав комплекта

• Название: Бурильные машины и оборудование. Буровой инструмент Сваебойное оборудование. Состав комплекта
• Дата: 20.11.2022
• Размер: 25.38 Kb.
• Имя файла: СРС-8.docx
• Тип: Реферат; #801213

Международная образовательная корпорация

СРС № 8

По дисциплине: Строительные машины и оборудования
Тема: «Бурильные машины и оборудование. Буровой инструмент Сваебойное оборудование. Состав комплекта. Грунтоуплотняющие машины. Конструктивные схемы, принцип действия, машин и оборудования для уплотнения грунтов статического и динамического действия.»

Выполнила: студент группы РПЗС 20-8 Аманкельдинова А.Т.

Проверила: ассист. проф.Шогелова Н.Т.


Алматы 2022

Содержание

Введение………………………………………………………………………………...

1. 
   Бурильные машины и оборудование…………………..………………………..
   
2. 
   Классификация бурильных установок …………………………………………
   
3. 
   Грунтоуплотняющие машины и оборудование……………….……………….
   

Заключение……………………………………………………………………………..

Список литературы…………………………………………………………………………

.

Введение

Бурением называют процесс образования земляной выемки обычно круглого поперечного сечения путем разрушения грунта (горной породы) в ее лобовой (донной) части и извлечения на поверхность продуктов разрушения. В зависимости от ориентации подачи рабочего органа на забой различают вертикальное, горизонтальное и наклонное бурение. Вертикальные выемки глубиной, соизмеримой с размерами поперечного сечения, называют ямами. В ямы устанавливают столбы дорожных знаков, надолб и ограждений, железобетонные опоры линий электропередачи и связи и т. п. Выемки большой глубины по сравнению с размерами поперечных сечений называют скважинами (например, вертикальные колодезные скважины, горизонтальные скважины для бестраншейной прокладки труб под насыпями дорог и т. п.). Скважины с .малыми размерами поперечных сечений, используемые для закладки в них взрывчатых веществ при разработке прочных грунтов и горных пород взрывом, называют шпурами.Для образования ям и вертикальных или наклонных скважин применяют бурильно-крановые машины, на которых кроме бурового рабочего оборудования монтируют крановое оборудование для установки в ямы столбов, надолб, опускания в скважины сван, блоков колодезных облицовок и т. п. Из-за рассредоточенности строительных объектов и необходимости в связи с этим частого перебазирования бурильно-крановое оборудование монтируют на автомобилях, тракторах или специальных самоходных шасси. Горизонтальные скважины под насыпями шоссейных и железных дорог разрабатывают полустационарными установками горизонтального бурения в комплекте с обслуживающими их грузоподъемными машинами (обычно трубоукладчиками) и экскаваторами для перегрузки вынутого из скважины грунта в отвал или транспортные средства. По окончании работ буровое оборудование демонтируют и перевозят на новый строительный объект. Для бурения шпуров при разработке прочных грунтов и горных пород взрывом в строительстве применяют самоходные буровые установки на базе пневмоколесных и гусеничных тракторов. Перечисленные машины и оборудование реализуют вращательный или ударно- вращательный способы бурения, наряду с которыми известны также другие способы (ударный, термический), применяемые в горных работах.Бурильно- крановые машины. Отечественная промышленность выпускает бурильно- крановые машины на базе автомобилей, пневмоколесных и гусеничных тракторов для бурения ям и скважин диаметром 0,3...0,8 и глубиной 3 м (на тракторной базе) и до 8 м (на автомобильной базе). Для разработки выемок различного диаметра машины комплектуют сменным буровым оборудованием. Эксплуатационная скорость бурения скважин в грунтах немерзлого состояния без каменистых включений составляет в среднем 0,6...1,4 м/мин в зависимости от диаметра и глубины скважины. При разработке мерзлых грунтов эта скорость снижается в 3...6 раз. Процесс бурения грунтов — наиболее энергоемкий способ их разработки. На бурение 1 ма грунта немерзлого состояния .затрачивается на порядок больше энергии, чем на разработку одноковшовыми экскаваторами.

1. Бурильные машины и оборудование

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 базовой машины - на автомобильные и тракторные;

-по принципу действия бурильного оборудования - цикличного и непрерывного действия;

-по типу привода бурильного и кранового оборудования - с механическим, гидравлическим и смешанным (гидромеханическим) приводом;

-по виду исполнения бурильно-кранового 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 неповоротных 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.При бурении скважин машина опирается на выносные опоры, каждая из которых снабжена опорным гидродомкратом и гидроцилиндром поворота опоры. Буровые работы выполняются при геологических изысканиях, при установке опор линий электропередач, средств связи и контактной сети, при взрывных работах, при сооружении свайных фундаментов, при горизонтальной проходке и последующей прокладке коммуникаций и т.дБурение может осуществляться механическим и физическим способами. Бурение механическим способом делится на вращательное сплошным забоем, вращательное кольцевым забоем, ударное бурение и виброударное бурение. Бурение физическим способом включает: термический, электрогидравлический, гидродинамический, ультразвуковой эрозии и взрывной методы.Буровые работы в строительстве весьма распространены и могут иметь различное назначение: для закладки взрывчатых веществ, при инженерных

изысканиях, при водоснабжении, водопонижении и т. п. Большой удельный вес они занимают в работах по взрыву скальных пород, а также мерзлых и плотных тяжелых грунтов.Буровым инструментом в разрабатываемых породах бурят цилиндрические отверстия. При диаметре до 75 мм и глубине до 8—10 м эти отверстия называются шпурами; их бурят пневматическими, а иногда и электрическими бурильными молотками (перфораторами). Отверстия диаметром 85—500 мм называются скважинами; их бурят при помощи специальных бурильных станков.Глубина скважин в зависимости от их назначения может достигать нескольких десятков и даже сотен метров (обычно в пределах 10—300 м). Верхняя часть буровых скважин у поверхности земли называется устьем, а нижняя часть — забоем. При вращательном бурении можно бурить скважины в различных направлениях — горизонтальном, вертикальном и наклонном, что является существенным преимуществом этого способа. Однако его целесообразно применять только при бурении горных пород «иже средней крепости, так как при бурении более крепких пород режущие кромки бура не в состоянии скалывать породу стружкой значительной толщины и разрушают породу истиранием. При этом скорость бурения падает, а резцы бурового инструмента быстро изнашиваются. Вращательное бурение крепких пород может быть эффективным лишь при использовании алмазных коронок.При ударном бурении порода в забое скважины разрушается силой удара бурового инструмента, которым твердые породы раскалываются и дробятся, а мягкие породы режутся и сминаются. При ударно-поворотном бурении буровой инструмент, поворачиваясь на некоторый угол после каждого удара, постепенно разрушает породу по всему сечению скважины и придает ей круглую форму.Ударом можно создавать очень большие удельные нагрузки на лезвии коронки бура. Кроме того, некоторые горные породы хрупки и под действием удара разрушаются легче, чем под действием статической нагрузки. Поэтому ударное бурение применяют для бурения скважин в породах любой крепости выше средней. В породах ниже средней крепости применять ударное бурение нецелесообразно, так как оно уступает по производительности вращательному.Удары по породе можно наносить и при помощи зубьев шарошки, перекатывающейся по забою скважины при значительном усилии подачи. Шарошечное бурение внешне протекает, как вращательное: штанга, имеющая на конце шарошечное долото, вращается и подается на забой. Вращательно-ударное бурение соединяет высокую производительность вращательного бурения и способность бурить крепкие породы, присущую ударному способу бурения. Вращательно-ударное бурение осуществляется прижимаемой силой подачи к забою непрерывно вращающейся коронкой, по которой наносятся удары. Под действием ударов лезвие коронки внедряется в породу и разрушает ее. Процесс разрушения продолжается и в промежутках между ударами под действием вращения коронки, хотя и с меньшей интенсивностью. Этот способ успешно применяют при бурении пород средней и выше средней крепости; скорость такого бурения в 2—3 раза выше скорости ударного бурения. Разновидностью вращательно-ударного бурения является вибрационное бурение: непрерывно вращающийся буровой снаряд совершает частые колебания вдоль оси, чем достигается повышение скорости бурения. Гидравлическое бурение осуществляется при помощи обсадных колонн, с применением насадок и вибраторов. Этот способ бурения применим только для бурения скважин в песчаных и глинистых грунтах и песчаниках средней

крепости. В современной практике гидравлическое бурение применяется главным образом при устройстве водопонизительных скважин. В стадии эксперимента находится гидравлический способ бурения скважин в скальных горных породах за счет использования энергии тонкой струи воды (0,8—1,0 мм), имеющей сверхзвуковую скорость при давлении до 200 Мн/м2 (2000 кГ/см2) и выше, создаваемом специальными гидрокомпрессарами. Термическое бурение основано на разрушении и сплавлении породы высокотемпературными источниками тепла. При быстром и сильном нагревании породы возникает неравномерное тепловое расширение слагающих ее кристаллов, в результате чего возникают значительные напряжения, приводящие к растрескиванию и разрушению породы. Рабочим органом при этом способе бурения служит термобур с реактивной горелкой, из которой со сверхзвуковой скоростью (1800 м/сек и более) направляется на забой скважины газовая струя с температурой 2500—3500 °С. Термический способ наиболее эффективен при бурении очень крепких пород с высокими абразивными свойствами, бурение которых обычным бурильным оборудованием затруднительно. К электрофизическим способам бурения относятся ультразвуковой, электроимпульсный и высокочастотный. При ультразвуковом способе бурения разрушение породы происходит за счет воздействия высокочастотных колебаний, создаваемых магнитострикциоиным вибратором. Физическая сущность этого процесса заключается Б явлении магнито-стрикции

— изменении формы и размера тела (ферромагнитного стержня) при намагничивании. Электр о импульсный способ бурения основан на получении мгновенных высоких давлений в жидкости в результате специально сформированных электрических высоковольтных разрядов.! Последние осуществляются при помощи конденсаторов большой емкости. В результате таких импульсных искровых разрядов возникают мгновенные давления, достигающие сотен и даже тысяч атмосфер. В момент искрового разряда окружающей жидкости сообщается огромное ускорение, вследствие чего возникает гидравлический удар большой силы. Одновременно в жидкости происходит образование полости, которая мгновенно смыкается, вследствие чего получается второй, так называемый кавитаци-онный удар. В результате этих ударов в зоне электроискрового разряда создаются давления огромной величины, способные разрушать все неметаллические материалы, помещенные в зону действия ударов. При высокочастотном способе бурения для разрушения породы в забое скважины используют энергию специальных генераторов, создающих электрические или магнитные поля высокой частоты. Под действием этого поля горная порода нагревается, становится хрупкой и отделяется от массива в виде тонкого слоя. Термический, электрофизический и гидравлический способы являются наиболее производительными, однако они еще не вышли из стадии теоретической и экспериментальной проверки. Применяемые для буровых работ машины классифицируют главным образом по способу разрушения горной породы, по роду потребляемой энергии и по назначению. По способу разрушения горной породы бурильные машины разделяют на машины вращательного бурения, ударного (ударно-поворотного, вращательно-ударного) и огневого.По роду потребляемой энергии бурильные машины делят на электрические, пневматические и тепловые.По назначению бурильные машины делят на машины для бурения шпуров и небольших скважин (пневматические бурильные молотки, сверла ручные и колонковые) и машины для бурения скважин среднего и

большого диаметра (станки вращательного бурения, станки с пневмоударниками, шарошечные ударно-канатные и станки огневого бурения).Буровые работы выполняются при геологических изысканиях, при разработке карьеров, при рыхлении мерзлого грунта и скальных пород взрывным способом, при установке опор линий электропередач и связи и т. д. Различают механический, термический, гидравлический и электрофизические способы бурения.При механическом способе бурения рабочий инструмент непосредственно воздействует на породу. Термическое бурение заключается в разрушении и сплавлении породы воздействием на нее высоких температур. При гидравлическом бурении порода разрушается водной струей, движущейся под большим давлением со сверхзвуковой скоростью. В электрофизических способах используются электрогидравлический эффект, высокочастотные колебания, энергетические тепловые поля. Гидравлический и электрофизический способы бурения пока не получили распространения, так как находятся в стадии разработки и исследования.При назначении способа бурения учитывается крепость породы, размеры шпуров и скважин, общий объем буровых работ и т. п.Бурильные машины классифицируют: – по назначению — машины для бурения шпуров (перфораторы, ручные и колонковые сверла) и машины для бурения скважин (ударно-канатные станки, станки вращательного бурения, станки термического бурения и др.); – по способу разрушения горной породы — машины вращательного, ударного и термического бурения; – по роду потребляемой энергии — электрические, пневматические и тепловые.

2. Классификация бурильных установок

Бурильные машины изготовляют на базе колесных или гусеничных тракторов.Основные виды рабочего инструмента, которым оснащены буровые машины: винтовой бур, ударно-поворотное долото и шарошечное долото. Винтовой бур представляет собой буровую штангу с наваренной на ней винтовой спиралью, нижняя кромка которой оснащена зубками из твердых сплавов. Ударно

– поворотное долото представляет собой массивный цилиндрический стержень с внутренним каналом для прохода воды или воздуха. На торце долота находится его рабочая часть: одноперая или крестообразная, изготовленные из легированной стали. Шарошечное долото состоит из корпуса с тремя лапами, в которых вделаны цапфы с роликовыми опорами. На цапфах насажены конические шарошки, которые делают цельными из одного куска легированной стали с фрезерованием зубков или из поделочной стали с вставками зубков из твердого сплава. Основные виды машин для буровых работ: бурильные молотки и буровые станки. Бурильные молотки (перфораторы) разрабатывают горную породу методом ударно-поворотного бурения. Разрушение породы производится последовательными ударами рабочего инструмента по дну скважины. После каждого удара инструмент поворачивается на небольшой угол для предотвращения его заклинивания и обеспечения цилиндрической формы сечения скважины. Рабочий инструмент: бур с твердосплавными долотами. Станки ударно-канатного бурения применяют для бурения скважин диаметром до 250мм и глубиной до 500мм. Эти станки малопроизводительны. Бурение производится ударами свободно падающего бурового снаряда массой от 500 до 3000 кг. Удаление раздробленной породы производится гидравлическим

способом. Данные станки имеют гусеничный или колесный ход. Рабочий инструмент - ударно – поворотное долото. Удаление из скважины раздробленной породы происходит при помощи заливаемой воды, которую периодически очищают от шлама (породы с водой). Станки вращательного бурения служат для бурения скважин диаметром до 200м и глубиной до 50м. данные станки отличаются высокой производительностью, отсутствием пыли, низким уровнем шума при работе, легкостью механизации и автоматизации основных и вспомогательных рабочих операций. Рабочий орган – буровой снаряд ( трубчатый бур или шарошечное долото), погруженный в скважину. Удаление продуктов бурения происходит по спиральной канавке буровой вращающейся штанги. Рабочим органом термического бурения является реактивная горелка, из которой со скоростью 1000…1500м/с вырывается газовая струя с температурой 800…11000С. Под действием быстро изменяющейся температуры горные породы расслаиваются и быстро разрушаются. Продукты разрушения пород выбрасываются из скважины газовым потоком. Для создания газовой реактивной струи требуется бензин (керосин) и окислитель (кислород или сжатый воздух). Буры–столбоставы и бурильно–крановые машины применяют для бурения ям и установки столбов. Они монтируются на тракторах и автомобилях. Диаметр шпуров 500…1000мм, а максимальная глубина бурения 1,7…8,5м. Кроме того, бурильные машины позволяют бурить ямы под углом до 200 «на себя» и до 500

«от себя» в плоскости продольной оси машины. Бурильно-крановые машины применяются для установки опор высотой до 12метров. Установки для горизонтального бурения применяют для прокладки подземных коммуникаций методом бестраншейной прокладки. Проходку горизонтальных скважин осуществляют двумя способами: с удалением грунта и без удаления грунта. Установки для горизонтального бурения с удалением грунта применяют для образования больших отверстий диаметром 250…1200мм. Рабочий инструмент – вращающаяся режущая головка. Удаление грунта производится винтовыми гребнями бура. Внедрение абсодной трубы, состоящей из отдельных секций, осуществляется гидродомкратами по мере разбуривания скважины. Образование отверстий без удаления грунта происходит за счет уплотнения вытесняемого грунта вокруг образуемого отверстия. Основная машина – пневмопробойник. Он представляет собой пневматическую машину ударного действия, перемещающуюся в грунте путем самозабивания.

3. 
   Грунтоуплотняющие машины и оборудование
   

Уплотнение грунтов в ремонтно-строительном производстве применяется при возведении тротуаров, заполнении пазух фундаментов, строительстве внутриквартальных проездов. От качества выполнения этого процесса в значительной степени зависит дальнейшая служба сооружений.Грунты уплотняются укатыванием, трамбованием, вибрированием или сочетанием этих способов. Уплотнение укатыванием происходит в результате давления, создаваемого вальцами или пнев- моколесами, перекатывающимися по поверхности грунта. По такому принципу работают катки. Трамбование осуществляется ударами рабочих органов трамбующих машин. Вибрирование основано на передаче частицам грунта колебательных движений, в результате действия которых преодолеваются силы сцепления между частицами.При вибрировании рабочий орган не отрывается от поверхности грунта, в результате чего вибрационный элемент и грунт представляют собой колеблющиеся массы. Если возмущающая сила превысит определённый предел, вибрационный элемент оторвется от поверхности грунта. В этом случае вибрирование перейдет в вибротрамбование. Таким образом, уплотнение грунта производится за счет приложения к его поверхности кратковременных нагрузок, под действием которых он деформируется. Для получения нужного качества уплотнения грунта требуется многократное приложение действующих сил.Наибольшее распространение по сравнению с другими машинами при уплотнении грунтов имеют катки. Это объясняется простотой их конструкции, надежностью, экономичностью и высокой производительностью. Однако максимальная толщина слоев грунта, которые могут быть ими уплотнены, значительно меньше, чем при вибрации и трамбовании. Кроме того, для обеспечения высокой производительности им необходим широкий фронт работ.Катки могут быть прицепными, полуприцепными и самоходными. Самоходные катки служат для уплотнения дорожных покрытий, прицепные используются для укатки грунтов. Рабочими органами катков являются вальцы или колеса. В зависимости от их конструкции различают катки: с гладкими вальцами, кулачковые, решетчатые, сегментные и пневмоколесные. Катки с гладкими вальцами и на пневматических шинах пригодны для уплотнения как связных, так и несвязных грунтов. Кулачковые и сегментные могут уплотнять только связные грунты. Решетчатые служат для уплотнения гравелистых и щебеночных оснований.

Заключение

После отсыпки грунта в насыпь вследствие его естественной осадки, а также от воздействия внешних нагрузок, передаваемых насыпи наземными сооружениями, движущимися по ней транспортными средствами и в других случаях, с течением времени грунт частично изменяет свою плотность, вызывая осадку земляного сооружения. Для получения проектных размеров земляного сооружения в процессе строительства после отсыпки грунта его уплотняют укаткой, трамбованием, вибрацией, виброукаткой или вибротрамбованнем. В процессе уплотнения частицы грунта смешаются и укладываются более компактно за счет вытеснения жидкой и газообразной фаз.При укатке необратимая деформация (уплотнение) грунта развивается вследствие многократно повторяющегося действия перемещающейся нагрузки на поверхности контакта с грунтом перекатываемого по нему вальца или колеса. При трамбовании грунт уплотняется падающей массой. При этом часть кинетической энергии в момент удара о грунт преобразуется в работу его уплотнения. Виброуплотпение заключается в сообщении грунту колебательного движения, которое приводит к относительному смещению его частиц и более плотной их упаковке. Эти движения возбуждаются колеблющимися массами, находящимися либо на поверхности уплотняемого грунта (поверхностные вибраторы) , либо внутри него (глубинные вибраторы). При виброуплотненни рабочий орган вибратора колеблется вместе с грунтом (присоединенной массой грунта). Если возмущения превзойдут определенный предел, то виброуплотнение преобразуется отрывом рабочего органа вибратора от грунта и частыми ударами по нему. При этом грунт будет встряхиваться и находящаяся в нем связанная вода перейдет в свободную, благодаря чему уменьшится сопротивляемость грунта внешним нагрузкам. Этим достигается большая эффективность процесса по сравнению с другими способами уплотнения. Как разновидность виброуплотнения применяют также комбинацию этого способа с укаткой, для чего перекатываемому по грунту катку сообщают направленные вертикальные колебания.При назначении режимов работы грун- тоуплотняющего оборудования следует учитывать, что большей глубине уплотняемого слоя соответствуют большие давления на поверхности контакта с грунтом рабочего органа, которые, однако, не должны быть выше предела прочности грунта. Если это условие но удовлетворяется, то происходит разрушение структуры грунта, которое проявляется в сильном волнообразовании перед вальцами или колесами катков, выпирании грунта в стороны. Так как после каждой очередной проходки грунтоуплотняю-шей машины предел прочности грунта на ею поверхности возрастает, то для повышения эффективности процесса целесообразно контактные давления увеличивать от прохода к проходу (для катков) или от удара к удару (для трамбующих машин). С этой целью рекомендуется двух-стадийное уплотнение грунта: предварительное — лептой машиной, окончательное — тяжелой. При этом общее число проходов или ударов по одному месту может быть уменьшено в среднем на 25 % z сокращением стоимости работ до 30 %, R том числе и за счет частичной замены тяжелых машин легкими.

Список литературы

1.https://mash-xxl.info/info/536716/ 2.https://studbooks.net/1701558/tovarovedenie/samohodnyy_strelovoy_kran

3. 
   http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-129-tehnologia/70.htm
   
4. 
   https://www.smsm.ru/articles/vidy-stroitelnykh-kranov/
   
5. 
   https://chkrz.ru/info/articles/strelovoy-kran-vidy-i-naznachenie/