Přednáška 3

Stroje a zařízení pro těžbu a lomařství

V současné době se tyto práce provádějí převážně strojním způsobem. Pomocí strojů se zeminy a horniny rozpojují, hrnou, nakládají/vykládají a přemisťují.

Dozery

Dozery (shrnovače) jsou traktorové stroje, které slouží k rozhrnování nebo hrnutí zeminy, často také připravují otevření prostoru pro těžbu hornin. Mají pásový nebo méně často kolový podvozek. Jejich pracovním nástrojem je radlice a někdy i rozrývač. Dozery jsou nejčastěji poháněny vznětovým motorem, větší typy jsou vybaveny pomocným startovacím dvouválcovým motorem. 

Dozery byly dříve ovládány pomocí lanových převodů, které jsou v současnosti nahrazeny hydraulickými systémy. Radlice je na dozeru upevněna pomocí 2 ramen. Má vydutý tvar a spodní hrana je opatřena řeznou hranou (nožem) s řezným úhlem až 50°.

Použití dozerů:

  • rozpojování horniny v tenkých vrstvách (20 - 40 cm)
  • hrnutí výkopku na menší vzdálenost (20 - 100 m)
  • ukládání výkopku a zarovnávání uložených vrstev
  • odstraňovaní porostů a humusu
  • odkopávky, prokopávky
  • hloubení plytkých jam
  • budování násypů a hrází
  • provádění zásypů a urovnání nasypaných vrstev
  • urovnání zemských konstrukcí

Podvozky dozerů:

  • Dozery na pásových podvozcích jsou stabilnější a lépe pracují v nezpevněném terénu. Podvozky typu delta jsou využívány v extrémních terénních podmínkách.
  • Dozery na kolových podvozcích mají vyšší pracovní rychlost při těžbě a hrnutí zeminy. Mají vyšší výkon a jejich velkou výhodou je přesun na jiné pracoviště po vlastní ose.

 

Pro urychlení a usnadnění práce dozerů se používají rozrývače. Usnadňují plošnou těžbu obtížně rozpojitelných hornin. Rozpojování se provádí jedním nebo několika rozrývacími noži, které jsou umístěny v zadní části rámu dozeru. Nože se za jízdy zapustí do země, tu rozrušují a připravují podklad pro další těžbu. Lze je použít k narušení betonových a živičných vozovek. Hloubka rozrývání je v závislosti na druhu rozrývané horniny 0,3 - 1,5 m. Délka rozrývacích nožů se pohybuje mezi 0,5 - 2 m. Rozrývací nože mohou být rovné (na rozrývání tvrdých hornin), poloohnuté nebo ohnuté (na rozrývání snadno rozpojitelných hornin). 

Při výběru vhodného rozrývacího nože se držíme zásady, že čím je hornina tvrdší, tím kratší rozrývací nůž volíme.

K dozerům se také přidává naviják, který je tvořen rámem, v němž je uchycen buben s navinutým lanem. Používá se pro speciální práce.

Výkonová třída Tažná síla na háku Ft [kN] Výkon motoru P [kW]
1. 20 ≤ 30
2. 30 50 - 65
3. 50 75 - 90
4. 100 100 - 160
5. 150 180 - 240
6. 250 200 - 400

Buldozery

Buldozery patří mezi nejčastěji používané dozery. Mají radlici kolmou na směr pohybu, která je pohyblivá ve svislé rovině. Je výhodný při velkých objemech skrývky ornice a podorniční vrstvy, může být využíván pro práci v lomech. Vzhledem k nákladnosti přepravy není výhodný pro krátkodobé použití.

Zdroj: YouTube kanál uživatele Cat® Products

Angldozery

Angldozery mají radlici pohyblivou ve svislém směru a v její polovině je osazena na svislém čepu, kolem kterého se může otáčet o 20 - 30° v obou směrech. Radlice je širší než u buldozeru, protože musí i při šikmém nastavení přesahovat šířku podvozku. Používají se tam, kde je nutno hrnutý materiál odsouvat do strany (zahrnování rýh, odklízení sněhu). 

Tiltdozery

Tiltdozery mají radlici otočnou kolem svislé i vodorovné osy, což je výhodně pro zejména pro práci na zmrzlé půdě. Radlici je možno natočit tak, že rýpe jedním sníženým koncem a vytváří rýhu. Používá se při zahájení záběru do svahu, dobývání pařezů a stromů, při hloubení rýh nebo při budování dočasného odvodnění podél cest.

Tridozery

Tridozer je buldozer uzpůsobený pro odřezávání a odvalování stromů.

Skrejpry

Skrejpry jsou stroje s cyklickým způsobem práce, určené pro plošnou těžbu zemin. Skrejpr je tvořen traktorovým tahačem a ocelovou, zespodu otevíratelnou, korbou. Skrejpry jsou jedno nebo dvoumotorové (vznětový motor). Jednomotorové skrejpry bývají při těžbě tlačeny pomocným traktorem, aby se zvýšila účinnost těžby. Podvozky jsou kolové dvounápravové s velkorozměrovými pneumatikami, kvůli použitelnosti v málo únosných podložích.

Pracovním nástrojem skrejpru je korba s objemem 2 - 30 m3, která je v přední části opatřena břitem. Při pojezdu se korba sklopí 10 - 30 cm pod úroveň terénu a působením břitu korby se hornina rozpojuje a nahrnuje do korby. Po naplnění se korba uzavře, zvedne a zemina se převeze na místo skládky, kde se korba částečně spustí a otevře se záklopka. Materiál je v určité vrstvě rozprostírán a pojezdem částečně zhutňován. Ekonomická přepravní vzdálenost je 400 - 2000 m.

  • způsoby plnění
    • působením tažné síly tahače, který překonává odpory zaplňování korby
    • mechanické plnění korby pomocí elevátoru
  • způsoby vyprazdňování
    • volné - zemina se vysypává samovolně (obtížné u vlhkých zemin)
    • polonucené - zvedá se dno korby a zemina se snadněji vysype
    • nucené - zemina je vytlačena ven z korby posunem zadní stěny
  • skrývkové a zemní práce na velkých plochách
    • stavby dálnic, silnic a letišť
  • při výstavbě teras
  • při provádění zářezů a náspů
Klady Zápory
+ jeden pracovní cyklus spojuje těžení, dopravu, vyprazdňování, rozprostírání a hutnění horniny − nesmí se pohybovat po veřejných komunikacích (musí být přepravován)
+ snadná ovladatelnost a jednoduchá konstrukce  − problémy při jízdě po málo nosných terénech
+ operativnost nasazení v rámci rozsáhlé stavby  − neschopnost těžit horniny vyšší třídy rozpojitelnosti, lepivé horniny a horniny s obsahem velkých balvanů
+ vyšší přesnost při těžbě než u rypadel  − vysoké nároky na organizaci a provoz stavby

Zdroj: YouTube kanál uživatele Cat® Products

Rypadla

Rypadla patří mezi nejrozšířenější stroje ve stavební činnosti určené pro těžení zemin nebo hloubení rýpáním.

Rozdělení rypadel podle

Pracovního nástroje

  • lopatová
  • korečková, kolesová
  • sací

Typu podvozku

  • kolový
  • pásový
  • kolejový
  • kráčivý

Typu práce

  • cyklický - přetržitý způsob práce
  • kontinuální - nepřetržitý způsob práce

Pohonu

  • spalovací motor
  • elektrický motor
  • kombinovaný pohon

Přenosu síly

  • mechanický
  • hydraulický
  • pneumatický
  • kombinovaný

Uložení kabiny

  • otočné
  • částečně otočné
  • neotočné

Směru rýpání

  • příčné rýpání
  • podélné rýpání

Lopatová rypadla

Lopatová rypadla jsou stroje s vlastním pohonem pro rozpojování a přemisťování výkopku v dosahu pracovního nástroje. Pracují cyklickým způsobem pomocí jednoho pracovního zařízení - lopaty. Během pracovního cyklu není potřeba se strojem pojíždět, jelikož se pracovní zařízení otáčí pomocí otočné nástavby v rozmezí 360°.

Jednoúčelová rypadla - stabilně namontována na jeden druh pracovního zařízení (např. pro rýpání a nakládání zeminy lopatou)

Víceúčelová (univerzální) rypadla - je možné přimontovat různé druhy pracovních zařízení (např. jeřáb, hák, drapák, příkopovou/nakládací lopatu atd.)

  • podvozek
    • kolový
    • pásový
    • automobilní
    • kolejový
    • kráčivý
  • svršek - tvoří otočnou část rypadla
  • strojovna - uzavřený prostor, ve kterém je umístěna hnací jednotka, převodové a pomocné zařízení
  • kabina řidiče - slouží k řízení stroje
  • výložník - sklopné ramenou sloužící k nesení pracovního nářadí (lopaty, drapáky)
  • násada - část pracovního zařízení, která je uložena na výložníku otočně nebo otočně a posuvně. K násadě je také připojen pracovní nástroj - lopata
  • pracovní zařízení
    • lopaty - rýpací nádoba pro rozpojování zeminy zuby nebo břitem
      • standardní těžební
      • skalní
      • drenážní
      • rozrývací hák
      • příkopové
      • profilové
    • drapáky - používají se jak pro těžbu, tak pro přemisťování kusových materiálů
      • úzkoprofilové
      • standardní těžební
      • kruhové těžební
      • čelisťové na dřevo
      • polypové na kusové materiály
    • další přídavná zařízení
      • bourací kleště
      • bourací kladivo
  • pojezd
  • otočení svršku
  • zdvih výložníku
  • ovládání násady
  • ovládání lopaty nebo drapáku
  • otočení pracovního zařízení
  • provozní hmotnost
  • energetická náročnost
  • objem lopaty
  • dosah pracovních nástrojů
  • výsypná výška
  • rypná síla

Zdroj: YouTube kanál uživatele Cat® Products

Podle těchto parametrů dělíme rypadla do velikostních tříd:

Mikro

  • provozní hmotnost 0,6 - 1,2 t
  • objem lopaty 0,02 - 0,06 m3
  • výkon motoru 5 - 10 kW
  • podvozek jednoosový s dvěmi pneumatikami
  • hloubkový dosah až 2,2 m
  • přesouvání pomocí podpor
  • dobrá průchodnost (šířka 0,78 m)

Mini

  • objem lopaty 0,04 - 0,08 m3
  • pohon pomocí vznětového motoru
  • podvozek pásový nebo kolový
  • hloubkový dosah 2,3 - 3,4 m
  • ovládání pomocí hydraulických systémů, dobrá manévrovatelnost

Malá

  • objem lopat 0,03 - 1 m3
  • podvozek většinou traktorový, případně dvounápravový, kolový nebo pásový
  • nazývají se také rypadlo - nakladač nebo buldobagr
  • vpředu je umístěna radlice nebo nakládací lopata
  • vzadu je připevněno rypadlové zařízení 
    • skládá z výložníku, násady a lopaty
    • na spodní části má lopata jeřábový hák (pro ukládání trub)
  • použití je víceúčelové

Střední

  • pohon zajišťuje vznětový motor
  • podvozek je kolový nebo pásový, popř. automobilový
  • výložníky rypadel
    • skříňové
    • jednodílné
    • dvojdílné
    • teleskopické

U rypadel typu Broyt jsou přední kola ocelová a zadní kola pneumatiková s dvojitou montáží. Stroj se pohybuje přísunem pomocí lopaty (nemá vlastní pojezd).

Těžká

  • objem lopaty 2 - 4 m3
  • pohon diesel-hydraulický
  • podvozky pásové, příp. kolejové s elektrickým pohonem
  • přídavná těžká pracovní zařízení
    • beranidla
    • bourací kladiva
    • vrtací soupravy

Využívají se při těžbě surovin a jsou určena pro stabilní pracoviště (lomy, hliníky). Vzhledem k jejich hmotnosti a finanční náročnosti se na stavbách nevyužívají.

Velkorypadla

  • objem lopaty 6 - 34 m3
  • pohon diesel-hydraulický
  • podvozky pásové
  • využívají se při těžbě dobře rozpojitelných hornin a jsou určena pro stabilní pracoviště (velké lomy)

Zdroj: YouTube kanál uživatele PAmining

Sací rypadla

Využívají se k těžbě písku a štěrku z vody. Celé zařízení je umístěno na plovoucím pontonu. Těžený materiál je nasáván do potrubí pomocí těžebního čerpadla nad hladinu a na břeh je dopravován pomocí potrubí nebo pásového dopravníku na plovácích (maximální vzdálenost 2 km). V případě větší vzdálenosti je nutno vytěžený materiál přemisťovat na speciální loď k tomu určenou. Pohon je zajištěn vznětovým motorem nebo elektromotorem (elektrickou energii je nutno přivádět ze břehu pomocí elektrických kabelů, umístěných na plovácích). K rozrušování soudržného dna se používají vodní trysky nebo mechanický rozrušovač. Dosah těžebního zařízení je až 40 m.

Velká sací rypadla se používají k těžení sedimentů v přístavech nebo k těžbě písku u pobřeží. Velká zařízení jsou umístěna na lodích a výkon jejich motoru dosahuje až 25 000 kW.

Zdroj: YouTube kanál uživatele JDNGroupOfficial

Zdroj: YouTube kanál uživatele BeaverDredgers

Korečková rypadla

Jsou nejpoužívanější stroje pro těžbu surovin. Pracují kontinuálně a jsou využívány pro plošnou těžbu a hloubení příkopů nebo drenážních rýh. Pracovním nástrojem jsou korečky, které jsou upevněny na nekonečném řetězu nebo na obvodu koles. Pracovní proces probíhá následovně - materiál je nabírán korečky a zároveň je vynášen nahoru, kde padá do žlabu, zásobníku nebo na pás a je odváděn na skládku. Velká rypadla mají podvozky kráčivé. Hlavním parametrem je objem jednoho korečku, který může být 16, 25, 50, 100 nebo 200 l.

Řetězová

Mají kolejový nebo pásový podvozek, korečky se pohybují kolmo na směr pohybu. Hlavním pracovním nástrojem je řetěz.

Zdroj: YouTube kanál uživatele sotoky

Kolesová

Mají kolejový nebo pásový podvozek. Hlavním pracovním nástrojem je koleso, které má po svém obvodu pevné korečky a je uchycené na hlavě výložníku. Materiál je vysypáván bočně na dopravní pás umístěný po straně kolesa a je odváděn na skládku.

Zdroj: YouTube kanál uživatele Largest Dams

Rozrývání a vrtání hornin

Rozrývání a vrtání hornin se používá hlavně v případech, kde je zemina třídy 6 - 7. V případě, že je zákaz použít trhaviny nebo je to ekonomicky výhodnější, používáme stroje, které zeminu můžou rozrýt či vrtat.

Rozrývání hornin

Při rozrývání hornin se používají rozrývače umístěné na těžkých pásových dozerech. Rozrývače mají jeden nebo více nožů, které mají různou délku a tvar.

Vrtání hornin

Princip rozrušování horniny vrtání spočívá v rozpojování horniny na čele vrtu a následným vynášením horniny na povrch. Tímto způsobem lze vytvářet vodorovné, svislé nebo šikmé vrty. Vyvrtané otvory můžou být využity k dalším činnostem (vložení kotev, základové konstrukce) nebo už jde o konečný proces, který slouží k další činnosti.

 

 

  • podle způsobu rozpojování zeminy
    • vrtání příklepové
    • rotační
    • řezné
    • rotačně valivé
  • podle způsobu přenosu energie k rozpojení horniny
  • podle způsobu vynesení rozpojené horniny z vrtu
  • vrtací stroj s vrtným nářadím
  • energetický zdroj
  • vyplachovací a odprašovací zařízení
  • zařízení pro uchycení a manipulaci vrtacího stroje
  • podvozek
  • ovládací zařízení
  • manipulační zařízení pro výměnu vrtných tyčí

Vrtná jednotka má svou údernou část:

  • vně vrtu - úderná část (kladivo) naráží příklepný píst na koncovku, která slouží k přenosu energie na vrtný nástroj; tímto způsobem lze provádět vrty o průměru 70 - 150 mm do hloubky až 40 m.
  • uvnitř vrtu - úderná část působí přímo uvnitř vrtu a díky tomu lze provádět vrty o průměru 100 - 300 mm do hloubky až 200 m.

Vrtné soupravy jsou umístěny na kolovém nebo pásovém podvozku, lze je však zavěšovat i na podvozky automobilové. Pro lomové práce se ve stavebnictví používají nejčastěji vrtací soupravy, které jsou umístěny na vlečném kolovém podvozku nebo na podvozku lehkého kolového traktoru. 

Dělení podle provedení podvozku:

  • lehké přenosné - jsou umístěné na vlečném kolovém podvozku, vrtací kladivo je ponorné, posuvné po lafetě (lze ji naklápět bočně, dozadu i dopředu). Pracují systémem rotačně příklepovým, přičemž pohon vrtacího kladiva je pneumatický a dokážou provádět vrty o průměru 48 - 140 mm do hloubky až 60 m. 
  • střední samohybné
  • těžké samohybné - zpravidla se umisťují na pásové podvozky. Pohon vrtacího zařízení je hydraulický (u starších souprav pneumatický). Odsávání prachu z vrtu je pneumatické pomocí šroubového kompresoru. Stroj je ovládán z uzavřené kabiny a je poháněn vznětovým motorem. Provádí vrty o průměru 76 - 127 mm v hloubce 30 - 40 m (může být až stovky metrů).
  • otvory pro trhací práce v lomu
  • otvory pro sloupy vedení, sadbu stromů, dopravní značení,…
  • horizontální vrtání pro položení sítí pod objekty, pod komunikacemi
  • vrtané studny
  • zapouštění podpěr mostů, pilotů
  • geologické sondy

Zdroj: YouTube kanál uživatele Atlas Copco Secoroc