1. Введение

Будучи высокотехнологичным оборудованием для возведения диафрагменных стен, гидрофреза более 70 % рабочего времени тратит на разрушение пород. В настоящее время в гидрофрезах применяются три основных типа режущих колес: стандартные колёса, барабанные с резцами и сферические резцы (Spherical hobs). Стандартные колёса предназначены главным образом для пород прочностью до 30 МПа, барабанные — для пород выше 30 МПа, а сферические резцы способны работать с породами свыше 100 МПа. В настоящее время сферические резцы используются на ряде строительных площадок, таких как Южная Корея, Гонконг и Сингапур. Однако из-за конструктивных ограничений гидрофрезы сферические резцы не проявляют свой потенциал в полной мере. Основная проблема заключается в ограниченном весе режущего модуля, который не обеспечивает достаточного прижима колеса к породе. В результате резцы не могут эффективно раскалывать породу и разрушают её лишь в виде порошка. Это приводит не только к низкой производительности, но и к быстрому износу твердосплавных шаров.

2. Преимущества сферических резцов

  • Значительно снижает стоимость работ по резке твёрдых пород гидрофрезой и сокращает сроки реализации проекта.
  • Не требует предварительного бурения отверстий, что упрощает строительное оборудование и процесс работ.
  • Гидрофреза с резцами типа «хоб» обеспечивает длительную непрерывную работу (до 100 часов), снижает количество подъёмов гидрофрезы, эффективно увеличивает время непрерывного бурения и упрощает требования к рабочей силе.
  • Обеспечивает стабильную работу модуля гидрофрезы с минимальным воздействием на редуктор, снижая время и затраты на обслуживание.
  • Минимальное воздействие на грунт, что делает оборудование пригодным для строительства вблизи зданий.
  • Повышает способность гидрофрезы к отклонению при работе в твёрдых породах.
  • Вертикальная точность траншеи может контролироваться в пределах 1‰.
  • Экономит более 20 % топлива (в настоящее время средний расход составляет 73 л/ч при использовании двигателя CAT C18), что делает оборудование более энергоэффективным и экологичным.

3. Режущие колёса

Чтобы шаровой резец (spherical hob) работал эффективно, необходимо обеспечить достаточное осевое давление. Один резец требует как минимум 5 тонн прижима. На примере колеса толщиной 1200 мм: один комплект колёс содержит 54 резца, из которых в среднем примерно 1/3 (то есть 18 резцов) участвуют в разрушении породы. Для этого требуется общее давление не менее 90 тонн. Каждый редуктор должен выдерживать нагрузку около 45 тонн, что предъявляет высокие требования к его радиальной несущей способности. Кроме того, так как шаровой резец работает по принципу качения, он не требует большого крутящего момента. В целях безопасности крутящий момент редуктора принят равным 150 кН·м. На выходном валу используется коническая шестигранная конструкция, обеспечивающая быструю установку и демонтаж режущего колеса.

На шаровой гидрофрезе предусмотрено два основных типа фиксированных режущих инструментов: боковая гидрофреза и основная режущая гидрофреза. Конструкцией предусмотрены три боковые гидрофрезы и по две основные режущие гидрофрезы на каждой траектории резания. Кроме того, имеется откидной резец (flapper tooth), выполненный в виде роликовой конструкции. Такая конструкция проста и практична, обладает лучшей устойчивостью к нагрузкам по сравнению с аналогом Bauer. У Bauer откидной резец имеет массивную конструкцию и низкую сопротивляемость нагрузкам, что приводит к быстрому износу изнашиваемого блока и направляющего кольца.