Машины для полигонов ТБО

Катки-уплотнители. Основными машинами для укладки и уплот­нения ТБО на полигонах являются бульдозеры на базе тракторов С-100 и ДТ-75. Удельное давление этих машин — около 0.1 МПа (1 кгс/см²), что является недостаточным для качественного уплот­нения отходов.

Для повышения вместимости полигонов ТБО все более широ­кое применение получают специальные катки-уплотнители, технико-эксплуатационные показатели которых приведены в табл. 8.20. Уплотнение отходов на полигонах происходит под воздействием нормальных контактных напряжений, возникающих на поверхности кулачков, и за счет бокового распора, обусловленного погружением кулачков в отходы. В зависимости от производительности полигонов ТБО применяют самоходные катки, созданные на базе колесных тракторов МТЗ-80/82 (КУ-1) и К-701/700 (КМ-305. КМ-307). При суточной производительности полигона 400...500 м3 ТБО используют катки на базе трактора МТЗ-80/82, при производительности 1500...2000 м³/сут — катки на базе трактора К-701/700

Каток-уплотнитель на базе тракторов МТЗ-80/82 (КУ-1) пред­назначен для перемещения выгружаемых из мусороводов ТБО, разравнивания и их уплотнения на полигонах ТБО малых городов. Основные технико-эксплуатационные показатели катка КУ-1 при­ведены ниже.

Каток выполняется на базе серийного трактора МТЗ-80/82 с ис­пользованием бульдозерного отвала плужно-щеточного снегоочис­тителя КО-707. Специальное оборудование катка-уплотнителя вклю­чает в себя металлические кулачковые катки, бульдозерное обору­дование, очистительные устройства и металлическую защиту трансмиссии.

Металлические кулачковые катки устанавливают вместо перед­них и задних пневматических колес трактора. На внешнюю поверх­ность ободов задних катков приваривают кулачки клиновидной формы, на обода передних катков — металлические ребра высотой 30 мм. Катки крепят к ступицам трактора болтами. Для защиты узла крепления от загрязнения отходами он закрыт кожухами.

Для очистки задних катков от отходов, застревающих между кулачками, предусматривается установка очистителей (скребков). Скребки монтируют между рядами кулачков. Очистка передних катков не требуется.

Бульдозерное оборудование отличается от отвала КО-707 тем, что в своей верхней части имеет решетчатый козырек с ячейками размером 50x50 мм, исключающий попадание отходов за отвал и не снижающий обзорности с места водителя. Для предохранения трансмиссии и двигателя от повреждения крупными включениями отходов нижняя часть катка-уплотнителя закрывается стальными листами.

Герметизированную кабину катка выполняют с жестким кар­касом для защиты водителя в случае опрокидывания. В кабине установлены блок отопления и охлаждения воздуха, торсионное одновременное сиденье с ремнями безопасности и гидроамортизато­ром (сиденье регулируется по росту и массе водителя), противосолнечный козырек, зеркала заднего вида.

Для удобства входа и выхода из кабины предусмотрено отки­дывающееся рулевое колесо. Положение рулевого колеса регулиру­ется по вертикали в пределах 120 мм. Два топливных бака общей вместимостью 130 л и аккумуляторные батареи вынесены из каби­ны. По проведенным наблюдениям и оценкам водителей все органы управления расположены в доступных местах и работа с ними не вызывает затруднений. Уровень звукового давления и вибрации на всех режимах работы катка-уплотнителя не превышает допустимых значений.

Специальное оборудование катков-уплотнителей КМ-305 и КМ-307 смонтировано на тракторах К-701 и К-700. Трактора име­ют шарнирно-сочлененную раму, состоящую из двух полурам, пово­рачивающихся относительно друг друга на 16° в горизонтальной и на 12° в вертикальной плоскостях. Оба моста тракторов К-701 и К-700 ведущие и жестко закреплены на полурамах. Наличие тако­го соединения полурам обеспечивает хорошую маневренность и про­ходимость при работе в условиях полигонов.

Специальное оборудование катков-уплотнителей включает: ку­лачковые катки (колеса), бульдозерное оборудование, очиститель­ные устройства колес и броневую защиту двигателя и трансмиссии. Рулевое управление и сиденье водителя переоборудованы так, что водитель сидит спиной к двигателю. Учитывая повышенное число переключений передач при работе на полигонах по сравнению с вы­полнением сельскохозяйственных работ, трактор снабжен механиз­мом реверса.

Цельнометаллические кулачковые катки устанавливают вместо пневматических колес трактора. Они представляют собой колеса цилиндрической формы, сваренные из литых деталей. На цилиндри­ческой поверхности обода колеса в четыре ряда в шахматном по­рядке расположены кулачки У-образной формы. Колеса крепят к ступицам с помощью упоров. От попадания отходов узел креп­ления колес защищен кожухами.

Для очистки колес от ТБО предусмотрена установка скребков, которые крепят болтами на балках, расположенных сзади перед­них колес. На эти же балки монтируют толкающие брусья бульдо­зерного оборудования. Бульдозерное оборудование включает в се­бя специальный бульдозерный отвал и толкающие брусья. Подъем и спускание отвала осуществляются гидроцилиндрами задней на­вески.

Специальный отвал имеет решетчатый козырек высотой 500... 1000 мм. Для предохранения радиатора и трансмиссии предусмот­рены защитные плиты.

Рабочей поверхностью прицепного катка КП-1 являются кулач­ки клинообразной формы. Минимальный поперечный размер опор­ной поверхности кулачка выбирают из условия

Ь≥0,1Н,

где Н —толщина уплотняемого слоя отходов, равная 25...30 см.

Длину кулачка L, см, определяют по формуле

L = 0,4(H₁ + h_р)-2b,

где H₁ — высота уплотняемого слоя отходов, равная 50 см; h_р — глубина разрыхленных отходов, равная 5 см.

Прицепной каток КП-1 работает в сцепе с трактором ДТ-75.

Процесс уплотнения отходов осуществляют следующим обра­зом. При первых проходах, когда ТБО еще не уплотнены, кулачки полностью погружаются в отходы, а валец катка входит в контакт с отходами и уплотнение происходит по всей плоскости соприкос­новения. При этом кулачки производят интенсивное разрушение и деформацию крупногабаритных составляющих отходов. При по­следующих проходах происходит увеличение поверхностной пло­щади отходов, приводящее к утрате контакта между поверхностью вальца и отходами. При третьем и четвертом проходах катка уп­лотнение отходов осуществляется только кулачками, обеспечивая максимальную степень уплотнения.

Таким образом, при работе кулачковых катков уплотнение ТБО выполняется не сверху вниз, как при уплотнении гладкими вальца­ми, а снизу вверх, обеспечивая тем самым наиболее равномерное уплотнение отходов по всей толщине слоя. Учитывая этот факт, максимальное расчетное удельное давление следует определять по­сле четвертого прохода катка по одному следу. Расчет максималь­ного удельного давления может быть выполнен с учетом следую­щих требований:

• при четвертом проходе катка по одному следу кулачки погру­жаются в ТБО на всю высоту, а валец только касается поверхно­сти уплотняемого слоя, не влияя на процесс уплотнения;
• в передаче отходами массы катка участвуют кулачки, находя­щиеся в непосредственном контакте с отходами.

Расчетное удельное давление на отходы может быть определе­но по формуле

Как показали исследования, оптимальная высота кулачков на катках изменяется в пределах 100...160 мм. Она связана с диамет­ром вальца D и определяется зависимостьюD/l_к= 10—14.

Дальнейшее увеличение высоты кулачка оказывает отрицатель­ное воздействие на процесс уплотнения отходов и приводит к раз­рыхлению части уплотняемого слоя, а при выходе кулачка из от­ходов снижает эффект уплотнения и повышает необходимое тяго­вое усилие. Клинообразная форма кулачков принимается из условия наименьшего рыхления отходов при выходе их из ТБО. Удаление отходов, накапливающихся между кулачками, производится с по­мощью очистителей (скребков), установленных между рядами ку­лачков вдоль образующейся обода вальца.

На катках КУ-1 и КП-1 предусмотрена возможность изменения их общей массы за счет установки балласта. С этой целью в торце­вых стенках вальцов выполнены отверстия для загрузки балласта (песка).

Учитывая, что работа катков-уплотнителей связана не только с уплотнением отходов, но и с их разравниванием (перемещением), для преодоления указанных сопротивлений они должны обладать достаточным тяговым усилием.

Суммарное сопротивление при работе катка по горизонтальной поверхности складывается из следующих сопротивлений:

Для расчета коэффициента внутреннего трения отходов исполь­зуют формулу

M²= 0,156 + 0,114/Р + 0.008, где Р — удельное давление, МПа (кгс/см²).

Эффективная эксплуатация самоходных катков-уплотнителей обеспечивается только при регулярном, независимо от сезона года, послойном уплотнении отходов.

В зависимости от местных эксплуатационных условий могут применяться две технологические схемы уплотнения ТБО:

• работа катка-уплотнителя с разравнивателем и уплотнением без реверсирования движения (круговая схема);
• совместная работа катка-уплотнителя с бульдозером, при кото­рой бульдозер перемещается и разравнивает отходы, а каток уплот­няет их.

При выборе технологической схемы работы следует учитывать конструктивные особенности механических трансмиссий базовых тракторов и обеспечивать работу катка-уплотнителя с минимально возможным реверсированием. Работа катков-уплотнителей КМ-305 и КМ-307 осуществляется без реверсирования движения, при этом обеспечивается одновременное разравнивание и уплотнение отходов.

Уплотнение отходов происходит в два этапа. Первый — плани­ровка с предварительным несплошным уплотнением, второй — окончательное уплотнение. На этих операциях работы катка ско­рость его движения различна: при разравнивании — минимальная 2,5...2,6 км/ч (первая передача), при уплотнении — 3,1...3,8 км/ч (вторая, третья передачи).

Каток начинает движение на первой половине уплотняемого участка и перемещается от границы участка к его середине и от середины к его краям. При уплотнении отходов перекрытие следа должно быть не менее 0,2 м.

Расчет технической н эксплуатационной производительности осуществляют следующим образом. Вначале определяют длину ра­бочего хода катка (длину эллипса):

L = 2πR,+2(l — 2R),

где R — минимальный радиус поворота, м; l — длина участка, м.

Устанавливается необходимое количество проходов катка N₁ для планировки участка и N₂ для его уплотнения:

N₁ = В/2 (b₁-l),

где В — ширина участка, м; b₁ — ширина отвала, м; l — размер пе­рекрытия, м;

N₂ = В/2 (Ь₂ — 0,2·2),

где Ь₂ — ширина уплотняемой полосы, м; 0,2 — размер перекры­тия, м.

Затем определяют объем укладываемых отходов

Q = lBh,

где h — высота уплотняемого слоя (h равно 0,5 м).

Техническую производительность катка-уплотнителя при выпол­нении планировочных работ, м³/ч, вычисляют по формуле

П_т = Q/N₁(L/V₁),

где V₁ —скорость катка на первой передаче, м/ч.

Производительность катка-уплотнителя на первой передаче, м³/ч, равна:

Техническую производительность катка-уплотнителя при уплот­нении отходов, м³/ч, находят по формуле

П_т2 = Q/N₂(L/V₂)n,

где V₂—скорость катка на второй или третьей передаче, м/ч; n — число проходов при уплотнении.

Производительность катка-уплотнителя на второй или третьей передаче, м³/ч, равна:

Эксплуатационную производительность катка-уплотнителя, м³/ч, определяют по формуле

П_эк ⁼⁼ П_тК_мК_в,

где К_м — потери производительности на маневрирование (К_м=0,9); К_в — коэффициент использования катка по времени (К_в = 0,7).

Нормы потребности запасных частей и материалов на техниче­ское обслуживание, эксплуатацию и ремонт катков-уплотнителей приведены ниже.