Рыхлители ударного и частоударного действия выбираются в зависимости от силы сопротивления грунта разрушению и производительности машины.

Кинематическими параметрами машины являются энергия единичного удара £уд, форма рабочего органа, скорость внедрения рабочего органа v, частота ударов пул.

Производительность машины зависит от рабочей скорости передвижения ир; площади поперечного сечения разрушенной зоны F; шага 1Х — расстояния между двумя последовательными ударами для машин цикличного действия; от расстояния /3 между параллельными проходами (для машин цикличного действия); коэффициента использования машины во времени kB; времени цикла ta (для машин цикличного действия).

Наиболее эффективным является рыхлитель ВР-25, монтируемый на тракторе Т-100ГП. Основной узел рыхлителя — генератор с пусковым устройством, приводящийся в действие от коленчатого вала трактора и предназначенный для питания вибромолота. Подъем клина с вибромолотом осуществляется лебедкой. На машине имеется система статической пригрузки рабочего органа, что улучшает условия рыхления. Производительность машины — до 35 м3/ч, число ударов в минуту — 400, работа одного удара — 4 кДж.

С 1961 г. в ЦНИИС Минтрансстроя СССР и Институте горного дела Сибирского отделения АН СССР под руководством Д. И. Федорова и А. Н. Федулова проводятся экспериментально-теоретические исследования Процесса ударного разрушения мерзлых грунтов экскаваторными ковшами с пневмоударными зубьями. Экспериментальные исследования ударного разрушения мерзлоты рабочими органами, представляющими блоки пневмоударного действия, встроенные в рабочие кромки экскаваторных ковшей, позволили выявить внешнюю картину разрушения и установить зависимость между силовыми и энергетическими величинами, характеризующими этот процесс. В итоге были созданы образцы ковшей с пневмоударными зубьями: МК-1, МК-2, МК-3, МК-4. Практика их применения показала необходимость значительного увеличения энергии удара в момент врезания ковша в массив, что требует дополнительных автоматических устройств, регулирующих энергию ударов в различные стадии разрушения прочного грунта.

Рис. 33. Схема машины непрерывного ударного действия (конструкция Днепропетровского горного института):
1 — экскаватор; 2 »- стрела; 3 — рабочий орган.

Для обеспечения требуемой интенсивности разработки мерзлого грунта энергия, приходящаяся на единицу длины лезвия зуба, должна быть не ниже 70—80 Дж/см. Для выполнения этого условия необходима установка компрессоров производительностью 25 м3/мин.
Анализ полученных результатов подтверждает перспективность применения пневмоударных зубьев экскаваторных ковшей для разработки грунтов с законченным циклом.

Для открытых горных работ применяются машиныс обрушающими динамическими рабочими органами. Установка конструкции ЦНИИС МПС с возмущающей силой 83 кН, мощностью двигателей 8,4 кВт и числом оборотов вала ротора 2925 в минуту представлена на рис. 32.

Навесной вибрационный рыхлитель на тракторе Т-140, разработанный в тресте Мосстроймеханизация № 7, со статическим моментом дебаланеов 3 кН • см при частоте 800 колебаний в минуту имеет производительность до 50 м3/ч.

В качестве машины непрерывного ударного действия используется экскаватор Э-652 с дизельным двигателем КДМ-100. На стрелу экскаватора навешивают центробежный рабочий орган ударного действия, который состоит из планшайбы, поводка, ударника, зубила (рис. 33).

Для эффективного разрушения мерзлого грунта на рабочем органе роторного мерзлоторыхлителя использован в приводе дифференциальный вибратор крутильных колебаний. Такой вибратор представляет собой многосателлитный дифференциальный редуктор с цилиндрическими колесами, на сателлитах которого закреплены дебалансы. Сателлиты с дебалансами собраны в механизме таким образом, что при синфазном вращении возмущающие силы дебаланеов попарно компенсируются, будучи направленными радиально, и создают пары сил, расположенные по касательной к окружности вращения осей сателлитов. Момент этих пар сил, действующий через оси сателлитов на водило с периодом пол-оборота сателлитов, попеременно то складывается, то вычитается из постоянного крутящего момента на водиле от двигателя.

Совместное действие переменного крутящего момента от возмущающих сил дебаланеов и постоянного момента от двигателя (с учетом передаточного отношения трансмиссии) обеспечивает создание на водиле комбинированной нагрузки.

Машина с роторным рабочим органом ударного действия для планировки и послойной разработки мерзлых грунтов служит навесным оборудованием к серийному бульдозеру Д-294 на тракторе Т-100ГП. Расчетная производительность машины — 50 м3 мерзлого грунта в час.

Разработана конструкция машины с ударным ротором для планировки мерзлого грунта и для разрушения или насечки асфальта. Машина полунавесная, с отбором мощности от трактора Т-100 или Т-125. На раме машины крепится ударный ротор и транспортная тележка с автомобильными колесами. Через карданную, коническую и цепную передачи мощность передается на вал ротора.

Роторный рабочий орган конструкции КИСИ состоит из нескольких ударников, расположенных под некоторым углом к радиальной плоскости рабочего органа. Радиус режущей кромки каждого последующего ударника на некоторую величину меньше предыдущего. За счет центробежной силы ударник прижимается к упору, занимая положение А (рис. 34, а). При встрече первого ударника, имеющего наибольшую длину кромки, с массивом разрушается его часть / (рис. 34, б). Кинетическая энергия и скорость ударника при этом значительно уменьшаются, он поворачивается вокруг оси подвески, занимая положение Б, и выходит из забоя.

При равной длине ударников толщина стружки в горизонтальном направлении составит А/. Однако вследствие того, что последующие ударники короче предыдущих на величину немногим больше Д/, взаимодейстйие их с новой частью массива происходит при повороте рабочего органа на некоторый угол. При таком расположении ударников каждый из них разрабатывает определенную часть массива — //, /// или IV (см. рис. 34, б).

Толщина стружки не зависит от числа ударников и имеет большую величину, чем при обычном фрезеровании. В связи с этим не происходит лишнее измельчение разрабатываемого грунта.

Машина с роторным рабочим органом ударного действия для разработки узких траншей линий коммуникаций в прочных грунтах спроектирована в качестве навесного оборудования на тракторе Т-100ГП.

Пример. Выбрать параметры рабочего органа роторно-ударного действия для разработки суглинистого грунта при температуре минус 5 С (ад = 280 даН/см2, ед = 0,03; ]х = 0,28; / = 2700 Н • с2/м4) на глубину h — 20 см Ширина рабочего органа b = 0,08 м; а = 30°; а = 36 мм, сила тяжести 0 = 800 Н.

Навесной одностоечный рыхлитель частоударного действия конструкции КИСИ предназначен для разработки мерзлых и полускальных грунтов на глубину до 400 мм. Приводом служит кривошипный механизм, связанный с валом отбора мощности (рис. 35). Ширина рабочего органа 65 мм, угол наклона стойки к горизонту 45°, подвеска рабочего органа шарнирная четырехзвенная. Возмущающая сила 36 кН, амплитуда колебаний 56 мм, число колебаний в минуту 620. Базой рыхлителя являются тракторы Т-100, Т-80, мощность привода рабочего органа 35 кВт, производительность до 180 м3/ч. Наиболее эффективен при производстве небольших объемов работ — рытье траншей, каналов, небольших котлованов.

Навесной вибрационный рыхлитель (рис. 36) предназначен для разрушения плотных и замерзших грунтов на глубину до 300 мм. Приводом рабочего органа служит эксцентриково-шатунный механизм, вращающийся от вала отбора мощности. База рыхлителя — трактор Т-80 (Т-100), ширина рабочего органа — 60 мм, подвеска рабочего органа — шарнирная, мощность привода — 35 кВт, амплитуда колебаний — 30 мм, возмущающая сила — 30 кН, число ударов в минуту — 360, производительность — до 140 м3/ч. Основной недостаток этого рыхлителя — изменение угла резания грунта в процессе колебаний. Однако простота и надежность конструкции позволяют широко применять его при строительстве каналов на засоленных твердых грунтах.

Навесной частоударный рыхлитель предназначен для разрушения скальных и мерзлых грунтов при производстве работ на больших площадях. Привод — кривошипно-шатунный от электродвигателя мощностью 60 кВт, база рыхлителя — трактор ДЭТ-250 с ходоуменьшителем. Ширина рабочего органа— ПО мм, угол наклона стойки к горизонту — 75°, угол резания — 46°, сила удара — 80 кН, ход рабочего органа — 6 см, число ударов в минуту — 510, производительность — до 280 м3/ч. Схема работы аналогична показанной на рис. 35.

Рис. 35. Схема навесного рыхлителя частоударного действия конструкции КИСИ:
1 — трактор Т-100; 2 — гидроцилиндр; 3 — клиноременная передача; 4 — ма-ковик; 5 — коромысло; 6 — нож; 7 — амортизатор.

Рис. 36. Схема навесного вибрационного рыхлителя конструкции КИСИ:
1 — трактор Т-100; 2 — блок; 3 — амортизатор; 4 — канат; 5 — нож; 6 — эксцентриково-шатунный механизм; 7 — шкив.