Фрезерные рыхлители

Фрезерные рыхлители

Забои из грунтов, структура которых при обрушении разрушается (заиленные пески, супеси, тощие суглинки), разрабатывают подбойным способом в два этапа. Вначале подрезают забой на уровне подошвы. При этом производительность земснаряда зависит от количества грунта, нарезаемого ножами фрезы и попавшего в зону всасывания наконечника всасывающей трубы. После подрезки устойчивость забоя нарушается, вышележащий слой грунта обрушается и во всасывающую трубу поступает грунт и нарезаемый ножами фрезы, и непосредственно засасываемый с подошвы забоя.

При разработке связных грунтов (например, глин, тяжелых суглинков, плотных илов) применяют способ послойной разработки. Фрезерный рыхлитель монтируют на жесткой раме, на которой снизу размещены всасывающая труба, в носовой части— фреза и сверху — привод фрезы, состоящий из электродвигателя, редуктора, валовой линии с подшипниками, головного вала, на конце которого насажена фреза. К всасывающей трубе присоединен наконечник, входящий внутрь полости фрезы. На раме расположены блоки, направляющие папильонажные тросы.

Рама шарнирно соединена с корпусом земснаряда и с помощью полиспаста подвешена к стреле подвески. Для уменьшения частоты вращения фрезы между электродвигателем и валовой линией устанавливают редуктор. В большинстве случаев применяют цилиндрические двухступенчатые редукторы с горизонтальным разъемом.

Фрезы независимо от конструкции должны отвечать следующим требованиям:

  • разрыхлять разрабатываемый грунт;
  • подавать его в зону всасывания при минимальных потерях;
  • размер кусков грунта, попадающего в зону всасывания, не должен превышать размеров шара, проходящего по каналам рабочего колеса;
  • не создавать больших гидравлических сопротивлений входящему потоку пульпы в приемное отверстие наконечника;
  • быть прочными и износоустойчивыми.

Все фрезы по конструкции можно разделить на две большие группы: открытые и закрытые. По исполнению фрезы бывают цельнолитые и сварные из литых элементов.

Открытая фреза представляет собой ряд (четыре и более) ножей, расположенных по окружности под некоторым углом к оси вращения. Ножи прикреплены к ступице спицами. Ступица имеет коническое отверстие со шпоночной канавкой для посадки фрезы на головной вал. Концы ножей приварены к тыльному кольцу, которое придает жесткость всей конструкции, с некоторым наклоном, что обеспечивает перемещение нарезаемого грунта к приемному отверстию наконечника. Спицы также имеют наклон подобно лопастям шнека для подачи грунта к приемному отверстию наконечника.

Фрезы с прямыми ножами наиболее просты в изготовлении и предназначены для разработки связных, но не налипающих грунтов. При разработке плотных и налипающих грунтов лучшие результаты дают открытые фрезы с ножами, имеющими волнообразную форму. Например, фреза «Моонзунд» с пятью узкими ножами волнообразной формы, которая обеспечивает снижение усилия резания и меньше залипает грунтом, или ложковая фреза.

Закрытая фреза типа «Митры» отличается от открытых отсутствием спиц и изгибом ножа в передней части, приваренной к ступице. Задние концы ножей приварены к тыльному кольцу. Эти фрезы применяют при разработке плотных песчано-гравелистых грунтов, супесей и легких суглинков.

Все более широкое применение находят открытые фрезы с отвально-режущими и плужными поверхностями ножей конструкции Новосибирского филиала Центрального научно-исследовательского института транспортного строительства (СибЦНМИС) и Калининского политехнического института (КПИ).

Фреза СпбЦПИИСа состоит из опорного (тыльного) кольца, ступицы, к которой приварены четыре (пять) ножа с отвально-режущими поверхностями. Ножи выполнены в виде конических поверхностей с углом конусности 10° и для направленной подачи грунта к приемному отверстию наконечника всасывающей трубы установлены под углом 45° к тыльному кольцу. При такой конструкции фрезы нарезаемая стружка грунта изгибается по спирали и принудительно подается к всасывающей трубе. В процессе разработки грунта обеспечивается принудительная очистка ножей очередной срезаемой стружкой грунта. Все элементы фрезы отлиты из стали, а затем сварены.

Эксплуатация фрезы показала ее преимущества перед другими типами фрез: отсутствует залипание и заклинивание фрезы связными грунтами.

Отвальная фреза КПИ по характеру расположения и форме ножей занимает промежуточное положение между открытыми и закрытыми фрезами. Она состоит из четырех-пяти отвально-режущих ножей ступицы и опорного кольца. Для уменьшения износа ножи с внутренней стороны на ширину до 50 мм,
включая режущую кромку, наплавлены твердым сплавом. Благодаря отсутствию спиц, смыканию ножей в передней части и отвальной форме ножа фрезы КПИ не залипают при разработке налипающих грунтов.

Максимальный диаметр фрезы КПИ находится в передней (торцовой) части, а у фрезы СибЦНИИСа или в средней, или тыльной части. Кроме того, фрезы КПИ короче и приемное отверстие наконечника всасывающей трубы находится ближе к зоне резания грунта, а угол установки режущих элементов по отношению к оси фрезы значительно больше, чем у других фрез (50—52°). Это обеспечивает лучшие условия резания грунта и подачу его в зону всасывания.

У плужной фрезы КПИ нет тыльного диска, что исключает заклинивание растительных включений, а также уменьшает сопротивление движению грунта к приемному отверстию наконечника всасывающей трубы. Кроме того, у этой фрезы усилены отвалорежущие элементы: ножи для повышения прочности увеличены по толщине развиты по ширине в головной части. Такие фрезы рекомендуется применять при разработке связных и других грунтов, засоренных корними и другими растительными остатками.

Общий недостаток всех фрез одностороннее направление их вращения, что обеспечивает эффективное резание грунта при движении рыхлителя в одну сторону, когда ножи фрезы движутся снизу вверх. При обратном движении рыхлителя ножи двигаются сверху вниз (в накат) и фреза при большой плотности грунта и недостаточной массе рамы рыхлителя может покатиться по подошве забоя. Поэтому рамы фрезерных рыхлителей должны иметь большую массу.