Курс лекций для МДК 01.01 УСТРОЙСТВО АВТОМОБИЛЯ для специальности 23.02.03 Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Ульяновский авиационный колледж
ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЙ ЦИКЛ
МДК 01.01
ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ СИСТЕМ, УЗЛОВ, АГРЕГАТОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН
КУРС ЛЕКЦИЙ
для профессии СПО
23.01.08 Слесарь по ремонту строительных машин
Ульяновск
2016
ОДОБРЕНО
на заседании ЦМК
электрорадиотехнических и автотехнических дисциплин
Председатель ЦМК
Ю.А.Просвирнов
Протокол №7
от «10» февраля 2016г.
УТВЕРЖДАЮ
Зам. директора
по учебно - методической работе:
_______________ Л.Н.Подкладкина
«____»__________ 20 __ г.
РАЗРАБОТЧИК: Коваль Е.В., преподаватель технических дисциплин
ОГБОУ СПО «Ульяновский авиационный колледж»
СОДЕРЖАНИЕ
Раздел 1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОИТЕЛЬНЫХ И ДОРОЖНЫХ МАШИНАХ
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
Тема 1.2. КОНСТРУКЦИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН ..9
Тема 1.3. ТРАНСМИССИИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН
Раздел 2 МАШИНЫ ДЛЯ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ
Тема 2.1. МАШИНЫ ДЛЯ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ
Тема 2.2. МАШИНЫ ДЛЯ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ. ЭКСКАВАТОРЫ ОДНОКОВШОВЫЕ
Тема 2.3. МНОГОКОВШОВЫЕ (ТРАНШЕЙНЫЕ) ЭКСКАВАТОРЫ. БУЛЬДОЗЕРЫ.
Тема 2.4. СКРЕПЕРЫ. АВТОГРЕЙДЕРЫ
Тема 2.5. МАШИНЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА БЕТОННЫХ РАБОТ51
Тема 2.6. БУРИЛЬНО-КРАНОВЫЕ МАШИНЫ И МАШИНЫ ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН ПОД БУРОНАБИВНЫЕ СВАИ
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА.100
Раздел 1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОИТЕЛЬНЫХ И ДОРОЖНЫХ МАШИНАХ
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
Основные определения.
Машина - устройство, выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов и информации с целью замены или облегчения физического и умственного труда.
Механизм - система тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких твердых тел в требуемые движения других тел.
Классификация строительных машин. Пo назначению строительные машины и оборудование могут быть:
грузоподъемные,
транспортирующие,
погрузочно-разгрузочные,
для подготовительных и вспомогательных работ,
землеройные и грунтоуплотняющие,
буровые,
сваебойные,
дробильно-сортировочные,
смесительные,
машины для транспортирования бетонных смесей и растворов,
бетоноукладочные,
отделочные,
ручные машины,
дорожные,
для технического обслуживания.
Каждая из названных групп машин в свою очередь может быть разделена по способу выполнения работ и виду рабочего органа на подгруппы.
Например, грузоподъемные машины могут быть разделены на
домкраты (реечные, винтовые, гидравлические);
тали (ручные, электротали);
лебедки (с ручным приводом, электролебедки);
подъемники грузовые (мачтовые, шахтные, скиповые, грузопассажирские);
подъемные площадки (подвесные, наземные);
самоходные подъемники (телескопические, рычажные);
краны (переставные, вантовые, жестконогие, башенные, автомобильные, пневмоколесные, гусеничные, железнодорожные, тракторные, трубоукладчики, мостовые, козловые, кабельные).
Машины для земляных работ могут быть разделены на
землеройно-транспортные (бульдозеры, скреперы, автогрейдеры, грейдер-элеваторы и др.);
экскаваторы (одноковшовые и непрерывного действия),
землеройно-фрезерные машины, планировщики и др.;
оборудование для гидромеханического способа разработки грунтов (гидромониторы, землесосные и землечерпальные снаряды и др.);
грунтоуплотняющие машины (катки, вибро-уплотнительные машины, трамбовки и др.)
Машины в каждой группе в свою очередь различаются по производственной характеристике:
мощности,
объему ковша,
грузоподъемности,
тяговому усилию,
производительности,
габаритам,
массе и т.д..
Отдельные виды строительных машин различаются:
по ходовому устройству (гусеничному или колесному ходу);
по типу базовой машины, на которой смонтирована та или другая машина (автомобиль, трактор, пневмоколесный тягач);
по видам двигателя или привода с электрическим двигателем, двигателем внутреннего сгорания, с гидравлическим или пневматическим приводом.
Все строительные машины по источнику потребляемой энергии могут быть разделены на:
машины, работающие от собственной энергетической установки,
и машины, использующие энергию, подведенную извне.
Ко второй группе относятся машины с электрическими двигателями, питаемыми от внешней сети, и машины с пневматическим приводом.
По числу рабочего оборудования строительные машины разделяют на:
универсальные - снабжаются несколькими видами сменного рабочего оборудования
специальные - обычно только одним видом рабочего оборудования
Требования к строительным машинам
Строительные машины должны обеспечивать необходимую производительность и работоспособность при работе в любое время года и суток, при разнообразных атмосферных условиях и температурах окружающего воздуха +4040 °С, в стесненных условиях строительной площадки, поэтому к машине предъявляют ряд требований исходя из конкретных условий эксплуатации. В их числе:
надежность в работе способность безотказной работы машины без вынужденных простоев из-за неисправности при правильном управлении и нормальных нагрузках, определяется по [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ];
экономичность в эксплуатации обеспечение минимального расхода энергоресурсов (электроэнергии или топлива), смазочных и других эксплуатационных материалов на единицу вырабатываемой продукции, а также трудозатрат на управление машиной и уход за ней. Экономичность определяется также меньшей стоимостью машины, которая зависит от технологичности в изготовлении, меньшей трудоемкости и металлоемкости;
транспортабельность возможность перемещения машины самоходом или перевозки ее на транспортных средствах по шоссейным и железным дорогам в собранном виде или разъединенной на минимальное число частей;
ремонтопригодность возможность удобного технического обслуживания и ремонта машины для поддержания ее в работоспособном состоянии. Лучшая ремонтопригодность у машины, состоящей из отдельных сборочных единиц, легко отсоединяемых друг от друга, при условии, что отсоединение какой-либо сборочной единицы не вызывает демонтаж смежных;
удобство монтажа и демонтажа машин. Наилучшими условиями монтажа при передислокации с одного места работы машины на другое считают такие, при которых не требуются дополнительные грузоподъемные средства;
требования эргономики обеспечение благоприятных условий для рабочих, занятых управлением машиной, минимальная утомляемость и определенные комфортные условия;
эстетические требования обеспечение красивой внешней формы, хорошей отделки и окраски.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
Для самоходных машин в числе предъявляемых требований обязательными являются:
маневренность (подвижность) машины способность разворачиваться в естественных условиях с минимальным радиусом поворота Rп (см рис.) при заданной колее В и базе L:
Rп = L/sin а,
где а максимально возможный угол поворота наружного колеса; чем больше а, тем меньше радиус поворота машины.
Маневренность определяется также возможностью быстрого перевода (перенастройки) их рабочего положения в транспортное и способностью перемещаться по строительному участку и вне его, от одного места работы к другому с достаточной по производственным условиям скоростью;
проходимость это способность преодолевать неровности местности и неглубокие водные преграды, проходить по влажным и рыхлым грунтам, снежному покрову и т. д. Проходимость определяется величиной дорожного просвета (клиренсом) С, продольным R1 и поперечным R2 радиусами проходимости колесных машин (см. рис), а также удельным давлением на грунт или дорожное покрытие;
устойчивость машины это способность противостоять действию сил, стремящихся ее опрокинуть. Чем ниже центр тяжести машины и чем больше ее опорная база, тем устойчивее машина. Устойчивость машины характеризуется коэффициентом устойчивости k.
Параметры основных строительных машин, их размеры, технические требования, методы их испытания, маркировки, упаковки и транспортировки регламентированы Государственными стандартами ГОСТами. Общие требования безопасности к конструкции строительных и дорожных машин установлены [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], а общие требования к безопасности при эксплуатации строительных машин в [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Производительность машин
Производительность является важнейшей составной частью технической характеристики машин.
Производительность машины это количество продукции (выраженное в массе, объеме или штуках), вырабатываемой (перерабатываемой) в единицу времени час, смену, месяц, год. Различают производительность:
теоретическую (расчетную, конструктивную),
техническую
эксплуатационную.
Теоретическая производительность (расчетная, конструктивная) это максимально возможное количество продукции, вырабатываемой в единицу времени непрерывной работы при расчетных скоростях рабочих движений и нагрузках.
Для машин циклического действия теоретическая часовая производительность
Пк=60qn,
где qколичество продукции, вырабатываемое за один рабочий цикл; n число циклов, выполняемых машиной в 1 мин, n=60/tц (tц продолжительность цикла, с).
Для машин непрерывного действия теоретическая часовая производительность
Пк=3600Fv
где Fколичество материала, размещающегося на 1 м длины потока продукции (материала) кг, м3; v скорость движении потока продукции, м/с.
Техническая производительность это количество продукции, вырабатываемой в единицу времени непрерывной работы машины непосредственно в конкретных производственных условиях при правильно выбранных режимах работы и нагрузках на рабочие органы. При определении технической производительности определенной машины, например одноковшового экскаватора, учитывается группа разрабатываемого грунта, высота забоя, угол поворота стрелы с ковшом, вид работы в отвал или на транспортные средства, коэффициент заполнения ковша и другие факторы. Поскольку все перечисленные факторы могут иметь различные значения, то и техническая производительность машины при различных условиях будет изменяться.
Для машин циклического действия (например кранов) часовую техническую производительность Пт определяют по формуле
Пт = 60qnk,
где q грузоподъемность крана; n число рабочих циклов в минуту; k коэффициент, учитывающий степень использовании грузоподъемности (при переработке грузов с различной массой).
Для машин непрерывного действия часовую техническую производительность определяют по формуле
Пт = 3600Fvk,
где F масса груза, кг, или объем, м3, приходящийся на 1 м длины несущего органа машины; v линейная скорость движения рабочего органа, м/с; k коэффициент, учитывающий конкретные условия работы.
Эксплуатационная производительность Пэ это количество продукции, вырабатываемой в единицу времени с учетом всех перерывов в работе, вызываемых требованиями эксплуатации, условиями труда работающих и организационными причинами:
Пэ=Птkи
где kи коэффициент использования машины по времени.
Сменную или годовую эксплуатационную производительность машины определяют на основании данных режима работы машины и ее среднечасовой эксплуатационной производительности:
Пэ,год=ПэT
где T число часов работы машины в течение смены или года.
ЛЕКЦИЯ 2. КОНСТРУКЦИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН
Конструктивные составляющие строительных машин
Каждая машина состоит из деталей (элементов) и сборочных единиц, предназначенных для выполнения определенных функций в процессе работы машины.
По функциональному признаку в каждой машине различают следующие сборочные единицы:
силовые установки (двигатели), являющиеся источником или преобразователем энергии в механическую работу;
рабочее оборудование (рабочий орган), непосредственно осуществляющее технологическую операцию и имеющее непосредственное воздействие на перерабатываемый материал;
ходовое оборудование (у самоходных машин), предназначенное для передвижения всей машины и передачи давления от веса машины и рабочих нагрузок на основание;
функциональное оборудование, входящее в конструкцию машины и выполняющее определенную функцию (встроенные компрессоры, генераторы, вентиляторы, предпусковые подогреватели) ;
передаточные механизмы (трансмиссию) для осуществления связи силового оборудования с рабочим оборудованием, а также с ходовым оборудованием самоходных машин при различных комбинациях скоростей, моментов и сил;
систему управления, предназначенную для запуска и останова силового оборудования, а также для соединения и разъединения связи между силовым оборудованием, рабочим или ходовым оборудованием, а также в необходимых случаях для быстрого прекращения движения торможения;
несущую конструкцию (раму) машины, служащую для размещения и закрепления на ней всех элементов машины и сохранения их взаимного расположения между собой. У самоходных машин несущая конструкция передает давление от веса машины и рабочих нагрузок на основание через ходовое оборудование, а у стационарныхнепосредственно через детали опорного устройства.
Рабочие органы строительных машин
Рабочий орган та часть машины, при помощи которой выполняются рабочие операции. Основные параметры рабочего органа зависят от вида выполняемой операции и главного параметра машины. У некоторых рабочих органов за главный параметр машины принимают один из его параметров. Так, геометрическая емкость ковша одноковшового экскаватора является его главным параметром.
Рабочие органы землеройных, землеройно-транспортных, бурильных машин принято разделять на следующие группы:
которые только отделяют грунт от массива или разрезают породу (зуб рыхлителя);
которые отделяют и перемещают грунт по мере его отделения или перемещают породу после рыхления (отвал бульдозера);
у которых после отделения грунта от массива он накапливается в емкостях и переносится в этих емкостях (ковш экскаватора, скрепера).
Силовые установки (приводы) машин
Силовая установка та часть машины, которая приводит в движение механизмы машины. Она представляет собой агрегат, состоящий из двигателя и вспомогательных систем:
питания (топливный бак, фильтры, трубопроводы),
охлаждения (водяной насос, радиатор трубопроводов),
управления (рычаги управления режимом двигателя, охлаждения),
смазки;
подмоторных рам.
Силовые установки разделяются на установки с одним двигателем и комбинированные. На установках с одним двигателем применяют следующие двигатели:
внутреннего сгорания,
дизельные или карбюраторные,
электрические постоянного и переменного тока,
пневматические.
Установки с комбинированным приводом бывают
электрические по системе генератор электродвигатель,
дизель-электрические,
дизель-гидравлические,
дизель-пневматические.
Также приводы бывают одно- и многомоторные.
В одномоторном приводе одна силовая установка приводит в движение все механизмы. При таком приводе включают и выключают отдельные механизмы машины при помощи различных конструкций муфт, чаще всего фрикционных.
Достоинством одномоторного привода является то, что масса этого привода меньше, чем суммарная масса приводов многомоторного привода, а изготовить его проще и дешевле.
Недостаток одномоторного привода состоит в том, что при нем требуется большое количество трансмиссий, чтобы осуществить передачу движения отдельным механизмам. Кроме того, при одномоторном приводе нельзя получить независимое распределение мощности между приводимыми в движение механизмами.
При многомоторном приводе каждый механизм или группа их приводятся в движение отдельными двигателями. Чаще всего на машинах с многомоторным приводом двигатель внутреннего сгорания приводит в движение электрогенератор, который питает электроэнергией электроприводы отдельных механизмов. Двигатель внутреннего сгорания может приводить в движение гидронасос, который подает жидкость к гидродвигателям отдельных механизмов.
Достоинством многомоторного привода является то, что в нем можно регулировать работу отдельных механизмов независимо друг от друга, значительно сократить количество трансмиссий, легче осуществить автоматизацию.
Режимы работы силовых установок
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
Нагрузочные диаграммы при различных режимах работы машины:
а легкий режим работы; б средний; в тяжелый; г очень тяжелый; 1 частота колебаний машины; 2 изменение мощности
Режим машины зависит от:
величины амплитуды и частоты колебаний нагрузки;
количества включений в единицу времени;
реверсивности движения;
продолжительности непрерывной работы.
Различают четыре режима работы:
1. Легкий режим работы (рис. а)
отношение максимальной нагрузки к средней составляет: 1,1 - 1,3
скорость рабочих движений постоянна,
нет реверсивности рабочих движений;
число включений в 1 ч составляет 2030, редко 50.
С такими режимами работают
машины для уплотнения грунтов (кроме вибрационных),
бетоносмесители,
растворосмесители,
цилиндрические грохоты,
транспортеры.
Для привода этих машин можно применять любые двигатели.
2. Средний режим работы (рис. б)
отношение максимальной нагрузки к средней составляет 1,5 - 2,5;
скорость рабочих движений переменна,
движения редко реверсивны;
число включений в 1 ч достигает 200.
На таких режимах работают скреперы, тягачи, грейдер-элеваторы, дробилки, краны, многоковшовые экскаваторы и погрузчики.
3. Тяжелый режим работы (рис. в)
отношение максимальной нагрузки к средней составляет 2 : 3;
нагрузка имеет частые и резкие пики;
скорости рабочих движений меняются прерывно,
движения часто реверсивны; число включений в 1 ч до 1000 и более.
На таких режимах работают одноковшовые экскаваторы, бульдозеры, толкачи и др.;
4. Очень тяжелый режим работы носит ударный или вибрационный характер (рис. г).
Целесообразность применения того или иного двигателя для работы при различных режимах нагружения определяют с помощью механической внешней характеристики.
Кривую, построенную в координатах М и n, где М крутящий момент; n частота вращения; М = f (n) называют механической внешней характеристикой.
Ннаилучшей характеристикой является такая, при которой для всех значений частоты вращения мощность оставалась постоянной:
N = AMn = const
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
Кривая внешней характеристики, отвечающая этому требованию, представляет собой гиперболу (кривая 1 на рис.). Если сравнивать различные характеристики, имеющие одну и ту же точку номинального режима (точка О на рис.), то их можно условно разбить на следующие категории:
проходящие в зонах А и С жесткие,
в зонах В и D так называемые мягкие.
Жесткость характеристики определяется по формуле
b = dM/dn
Характеристики, для которых
b стремится к бесконечности, называют абсолютно жесткими (вертикальная прямая на рис.);
при b = 40 - 10 жесткими (прямая 3);
при b <>
Другой характеристикой двигателя является запас крутящего момента, определяемый коэффициентом kзап:
kзап=(Mmax - Mном)/Мmax;
Также о приспособляемости двигателя можно судить по коэффициенту приспособляемости:
kп= Мmax/Мном.
Чем мягче характеристика, тем шире пределы изменения частоты вращения двигателя при изменении нагрузки, т. е. способность автоматически снижать частоту вращения при перегрузке с плавным увеличением крутящего момента.
Двигатели внутреннего сгорания
Двигатели внутреннего сгорания являются основным приводом всех транспортных землеройных и землеройно-транспортных машин. Эти двигатели разделяют на два типа:
дизели, работающие на тяжелом дизельном топливе,
карбюраторные, работающие на бензине.
Основное преимущество двигателей внутреннего сгорания состоит в том, что для них не требуется внешних источников питания.
Недостатками ДВС являются
большая чувствительность к перегрузкам (для карбюраторных двигателей kп = 1,15 - 1,95, а для дизелей kп = 1,01 - 1,1);
высокая стоимость эксплуатации;
сравнительно малая долговечность - до 4000 часов работы.
Двигатели внутреннего сгорания применяют как с непосредственной механической передачей, так и с гидромуфтами и гидротрансформаторами, обеспечивающими защиту двигателя и всей конструкции от внешних перегрузок и сглаживающими расхождения между выходной характеристикой двигателя и требованиями, вытекающими из режима работы рабочего органа.
Электродвигатели переменного тока.
Такие двигатели особенно широко применяют в качестве привода стационарных строительных машин (бетоносмесителей, дробилок и др.).
Двигатель переменного тока имеет две разновидности:
асинхронный электродвигатель электродвигатель переменного тока, в котором частота вращения ротора отличается от частоты вращающего магнитного поля, создаваемого питающим напряжением; такие двигатели часто используются в строительных машинах.
синхронный электродвигатель электродвигатель переменного тока, ротор которого вращается синхронно с магнитным полем питающего напряжения; из синхронных двигателей наиболее часто применяюся шаговые моторы.
Этот вид силового оборудования отличает простота управления и обслуживания, малая стоимость, надежность в эксплуатации, способность выдерживать большие кратковременные перегрузки и возможность питания от обычной электросети.
Для машин, имеющих повторно-кратковременный режим работы (например, дробилок), применяют электродвигатели с коэффициентом приспособляемости kп = 3,
Применить эти двигатели для непосредственного привода землеройных, землеройно-транспортных и других машин, требующих регулирования частоты вращения в зависимости от нагрузки, до последнего времени не удавалось, так как внешняя характеристика их является весьма жесткой. Однако появление в 80-х годах биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT) позволило реализовать эффективные способы управления мощными электродвигателями переменного тока. Наиболее применяемым из них является частотно-регулируемый привод.
Электродвигатели постоянного тока.
Разделяются на:
Коллекторные двигатели постоянного тока.
c возбуждением постоянными магнитами;
c параллельным соединением обмоток возбуждения и якоря;
c последовательным соединением обмоток возбуждения и якоря;
cо смешанным соединением обмоток возбуждения и якоря;
Бесколлекторные двигатели постоянного тока электродвигатели, выполненные в виде замкнутой системы с использованием датчика положения ротора (ДПР), системы управления (преобразователя координат) и силового полупроводникового преобразователя (инвертора).
Они имеют мягкую внешнюю характеристику и являются наиболее пригодными для привода многих карьерных машин.
Недостаток их заключается в том, что такие двигатели не могут питаться от общей сети переменного тока.
Несмотря ряд недостатков, такие двигатели широко применяют как в одномоторном, так и многомоторном приводе.
ЛЕКЦИЯ 3. ТРАНСМИССИИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН
Виды трансмиссий
Трансмиссии механизмы, передающие движение от силовой установки отдельным сборочным единицам (узлам) машины или от одной сборочной единицы к другой.
Трансмиссии не только передают движение, но и преобразуют (меняют) направление движения, скорости, моменты и усилия. В трансмиссии включаются элементы, предохраняющие двигатель и отдельные узлы от перегрузок. Различают:
механические,
гидравлические,
электрические трансмиссии.
Механические трансмиссии.
Механические трансмиссии состоят из:
зубчатых передач,
коробок скоростей,
валов,
предохранительных и ограничительных муфт,
реверсивных механизмов,
тормозных устройств.
Достоинствами механических трансмиссий являются:
большая надежность,
сравнительно высокий КПД (0,8 - 0,92),
небольшая металлоемкость (3,25,5 кг на 1 кВт мощности машины),
малая чувствительность к внешним температурам.
Недостатки сложность бесступенчатого регулирования скорости.
Регулирование скорости в механических трансмисииях происходит в основном ступенчато при помощи коробок передач.
Коро
·бка переда
·ч агрегат предназначенный для изменения частоты и крутящего момента в более широких пределах, чем это может обеспечить двигатель строительной машины.
Коробки передач классифицируются по нескольким признакам:
По способу передачи потока мощности
Механические коробки передач, в которых используются механические передачи, как правило зубчатые.
Простые выполнены с использованием цилиндрических и конических зубчатых передач.
Планетарные (ПКП) выполнены с использованием планетарных рядов. Особенность этих коробок в том, что все шестерни в них находятся в постоянном зацеплении, а изменение передаточного числа происходит за счёт торможения и блокирования отдельных вращающихся элементов.
Гидромеханические коробки передач, в которых механические передачи используются в сочетании с гидродинамической передачей (гидромуфта, гидротрансформатор).
По способу управления:
С ручным включением передач передачу включает водитель (оператор).
Непосредственного действия используется только усилие оператора. Приводы непосредственного действия бывают механическими и гидравлическими.
Сервоприводы используется усилие оператора и сервоустройства, при этом основную часть работы выполняет сервоустройство, а усилие оператора необходимо для управления работой сервоустройства. В зависимости от источника (преобразователя) энергии сервоприводы подразделяются на гидравлические, механические, электрические, вакуумные, смешанные и др.
Автоматические в зависимости от внешних условий (например, частота вращения и нагрузка на коленчатом валу двигателя) передачи переключает автоматизированная система управления КП без участия водителя.
Для того чтобы трансмиссии были близки к бесступенчатым системам, необходимы коробки скоростей с большим числом передач, что усложняет конструкции коробок передач трансмиссии, увеличивает габариты, металлоемкость и снижает КПД. Бесступенчатая регулировка скорости в механических трансмиссиях возможна с использованием вариатора.
Вариа
·тор механическая передача, способная плавно менять передаточное отношение в некотором диапазоне регулирования. Изменение передаточного отношения производится вручную или автоматически.
Вариаторы по принципу работы различаюся на:
Фрикционные вариаторы:
лобовые;
конусные;
шаровые;
многодисковые;
торовые;
волновые;
клиноременные.
Вариаторы зацепления: цепной вариатор.
Принцип работы клиноременного вариатора.
Принцип работы тороидного вариатора.
Сцепление механизм передачи вращения, который может быть плавно включён и выключен (выжат), обеспечивающий безрывковое трогание машины с места и бесшумное переключение передач.
Гидромуфта состоит из колеса 1 центрооежного насоса, соединенного с ведущим валом 2, и колеса 5 центростремительной турбины, соединенного с ведомым валом 3. Корпус гидромуфты заполнен жидкостью. Передача момента развиваемого двигателем, на ведомый вал в гидромуфтах осуществляется потоком жидкости. При вращении насосного колеса лопатки насоса увлекают жидкость и перемещают ее к периферии рабочей полости. Из насосного колеса поток поступает на лопатки турбинного колеса. Силы, возникающие при обтекании лопаток турбинного колеса, образуют момент, направленный в ту же сторону, что и вращение двигателя.
Приводы с гидромуфтами
обеспечивают запуск двигателя при включенной передаче,
снижают динамическую нагрузку в системе,
защищают двигатель от перегрузок, обеспечивают плавность разгона машины при запуске и при уменьшении нагрузки, а также плавное стопорение при возрастании нагрузки.
Недостатки гидромуфты состоят
в сильном снижении КПД при увеличении скольжения,
в невозможности изменения величины передаваемого крутящего момента двигателя в зависимости от нагрузки.
Гидротрансформаторы также применяют для автоматического регулирования крутящего момента и частоты вращения ведомого вала в зависимости от нагрузки. Они отличаются от гидромуфт тем, что кроме насосного колеса 2 и турбинного колеса 1 между ними в рабочей полости устанавливают лопастные колеса реактора так называемый направляющий аппарат 3.
Жидкость из турбинного колеса попадает на лопатки реактора. Реактор, отклоняя жидкость своими лопатками, изменяет момент количества движения потока. Вследствие этого момент, развиваемый турбинным колесом, превосходит момент, сообщаемый двигателем насосному колесу, т. е. гидротрансформатор работает как редуктор.
Применение гидротрансформаторов позволяет отказаться от многоступенчатых механических коробок передач или упростить их конструкцию.
Недостатками гидротрансформаторов являются
сравнительно низкий КПД;
необходимость применять устройства для охлаждения масла, усложняющие конструкцию;
сложность или невозможность изменять направление движения, для чего требуются дополнительные механические устройства.
Гидравлические (гидрообъемные) трансмиссии. Движение от ведущего элемента к ведомому передается под воздействием перемещающейся жидкости в замкнутом пространстве. Они состоят из
гидронасосов,
гидродвигателей объемного типа,
распределительных устройств (золотниковых),
предохранительных клапанов и трубопроводов.
Гидронасосы приводятся в движение от постороннего источника энергии, а гидродвигатели за счет перемещения жидкости, подаваемой гидронасосом. Гидронасосы применяют
шестеренчатые,
аксиально-поршневые
лопастные.
Гидродвигателям и могут служить
шестеренчатые,
лопастные,
поршневые насосы-гидромоторы.
Эти гидродвигатели применяют в тех случаях, когда во вращательное движение необходимо приводить какой-либо механизм или исполнительный орган.
Если механизмам или исполнительным органам требуется сообщить возвратно-поступательное движение, применяют гидроцилиндры.
Шестеренчатый насос состоит из двух зубчатых колес, помещенных в плотно обхватывающий их корпус. Колесо 1 насоса приводится во вращение двигателем, колесо 2 сидит свободно на оси. В корпусе имеется канал, через который масло попадает в полость всасывания. При вращении щестерен масло, находящееся во впадинах, переносится из полости всасывания в полость нагнетания и выталкивается (выдавливается) в канал.
Поршневые насосы подразделяют на
аксиально-поршневые,
радиально-поршневые
эксцентрикового типа.
В строительных машинах чаще всего применяются аксиально-поршневые.
Аксиально-поршневой насос состоит из корпуса 3, в котором по окружности размещены цилиндры. Поршни 4 при помощи шатунов 5 шарнирно связаны с шайбой 6, наклоненной к оси корпуса аа под углом. Одновременное вращение корпуса и наклонной шайбы приводит к возвратно-поступательному движению поршней.
За одну половину оборота блока цилиндров поршень совершает ход слева направо (всасывание), при этом полость цилиндра с помощью распределителя 7 сообщается с линией всасывания. За вторую половину оборота поршень совершает ход справа налево (нагнетание); в этом случае полость цилиндра при помощи распределителя 5 сообщается с линией нагнетания.
Аксиально-поршневые насосы можно в определенном диапазоне настраивать на разные производительности, для этого изменяют угол наклона шайбы. Широкое применение получили аксиально-поршневые насосы с автоматическим регулированием производительности (расхода).
Шиберный (лопастной) насос состоит из корпуса 3 и размещенного в нем ротора 8. В пазах ротора помещены лопасти 9, имеющие возможность перемещаться в радиальном направлении. Лопасти захватывают масло, которое поступает в профильную полость всасывания между ротором и корпусом и подается к отверстию нагнетания.
ЛЕКЦИЯ 4. МАШИНЫ ДЛЯ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ
Основные свойства грунтов. Основными физико-механическими свойствами грунтов являются:
Гранулометрический состав, т. е. процентное содержание по весу частиц различной крупности:
гальки (40 мм),
гравия (240 мм),
песка (0,252 мм),
песчаной пыли (0,05 0,25 мм),
пылеватых частиц (0,0050,05 мм),
глинистых частиц (менее 0,005 мм).
Объемный вес, т. е. отношение веса грунта к его объему при естественной влажности. Для грунтов он составляет от 15 до 20 кн/м3 (1,52 т/м3).
Пористость объем пор, заполненных водой и воздухом в процентах от общего объема грунта. Она характеризуется коэффициентом пористости, представляющим собой отношение объема занятых водой и воздухом пор к объему твердых частиц.
Весовая влажность отношение веса воды к весу сухого грунта в %. При заполнении водой не более '/з объема пор грунты считаются сухими; при заполнении от '/з до 2/з объема пор влажными и при заполнении более 2/з объема пор мокрыми.
Связность способность грунта сопротивляться разделению на отдельные частицы под действием внешних нагрузок. Типичным представителем связных грунтов являются глины, несвязных грунтов сухие пески.
Пластичность свойство грунта изменять свою форму под действием внешних сил и сохранять эту форму после удаления внешних сил. Наибольшей пластичностью отличаются влажные глины; песок и промытый гравий материалы непластичные. Пластичность характеризуется числом пластичности.
Прочность. Прочность мерзлых грунтов и пород на растяжение в 20 30 раз меньше, чем прочность на одноосное сжатие. Поэтому наиболее выгодно создавать такие рабочие органы, которые отделяют грунт от массива преимущественно отрывом.
Сопротивление сдвигу. Под действием механической нагрузки грунт разрушается в результате деформаций, превосходящих предельные значения. Считается, что эти деформации происходят по плоскостям скольжения (плоскостям, по которым происходит сдвиг одних частиц относительно других). Чтобы нарушить монолитность грунта, необходимо, чтобы суммарное касательное напряжение в плоскости скольжения было равно наибольшему касательному напряжению сопротивления сдвигу.
Угол естественного откоса угол у основания конуса, который образуется при отсыпании разрыхленного грунта с некоторой высоты. Этот угол зависит от величины коэффициента внутреннего трения и от связности. Для несвязных грунтов угол естественного откоса равен углу внутреннего трения.
Сопротивление грунта вдавливанию. При вдавливании в грунт штампа или какой-либо опорной поверхности (ходовой части машины, элемента рабочего органа) под штампом происходят деформации в условиях, близких'к всестороннему сжатию. Допускаемые нагрузки для ходовых частей машин предусматривают погружение штампа до 612 см.
Абразивность способность материала оказывать истирающее действие на другой материал. Абразивность грунтов из горных пород в значительной степени определяет износ рабочих органов землеройных машин. Этот износ зависит от удельных давлений, скорости взаимного перемещения и прочностных показателей.
Коэффициенты трения грунта о сталь и грунта о грунт (коэффициент внутреннего трения). Значительные потери мощности происходят из-за трения грунта о рабочий орган, а также трения грунта о грунт. Для ориентировочных расчетов можно принимать коэффициент внутреннего трения равным коэффициенту трения грунта о грунт.
Разрыхляемость определяется как отношение объема разрыхленного грунта к объему первоначальному (в плотном теле).
Машины для земляных работ. К машинам для земляных работ относят:
Землеройные машины, в т.ч. землеройно-транспортные машины.
Машины для гидравлической разработки грунта
Машины для бестраншейной прокладки труб
Классификацию, а также термины и определения землеройных машин, предназначенных для выемки, погрузки, транспортирования, распределения и уплотнения грунта и других материалов при строительстве дорог, сооружении дамб, на строительных площадках, при прокладке траншей и т. д. определяются ГОСТ Р ИСО 6165-99. Этот ГОСТ разделяет землеройные машины по принципу действия на следующие подгруппы:
экскаватор-погрузчик;
землевоз;
экскаватор;
автогрейдер;
уплотняющая машина;
погрузчик:
трубоукладчик;
каток;
скрепер:
бульдозер;
траншеекопатель.
Ходовое оборудование и системы управления
ЛЕКЦИЯ №5. МАШИНЫ ДЛЯ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ. ЭКСКАВАТОРЫ ОДНОКОВШОВЫЕ
Любой строительный процесс начинается с производства земляных работ, т. с. разработки грунта, перемещению его или погрузки на транспортные средства. Так, для устройства оснований или фундаментов любого здания или сооружения отрывают котлованы необходимых размеров и глубины, а для прокладки наружных сетей трубопроводов траншеи. Иногда, для устройства таких сооружений, как плотины, дамбы или дороги, устраивают насыпи, причем с укаткой грунта. Все они по существу являются земляными сооружениями, которые по продолжительности службы могут быть временными и постоянными. Временные (котлованы, траншеи) устраиваются только на период строительства зданий, сооружений, сетей трубопроводов, а затем засыпаются грунтом, а постоянные (плотины, дамбы, каналы) рассчитаны на продолжительный срок эксплуатации.
Земляные работы по своему удельному весу в общих объемах строительных работ являются наиболее массовыми и трудоемкими, и поэтому с ними справиться ручными способами не представляется возможным. При их выполнении крайне необходимы механизированные способы работ путем применения специальных машин.
Машины для земляных работ по назначению разделяют на:
1. землеройные, предназначенные для выполнения одной операции - отделения грунта от массива. К таким машинам относят одноковшовые экскаваторы (цикличного действия) и многоковшовые (непрерывного действия). Наибольшее применение имеют одноковшовые экскаваторы, которые выполняют около 40% всего объема землеройных работ.
2. землеройно-транспортные, которые не только отделяют грунт от массива, но и перемещают его. Основные землеройно-транспортные машины - бульдозер и скрепер, которые за один цикл разрабатывают грунт, перемещают его, разгружают в насыпь и возвращаются в забой в порожнем состоянии.
Бульдозеры предназначены для разработки и перемещения грунта на расстояние до 100 м, возведения насыпей высотой до 2 м, разработки выемок, засыпки траншей после укладки коммуникаций, планировки строительных площадок, очистки дорог и трасс (корчевка пней, валка деревьев, срезка растительного слоя и т.п.), планировки откосов. На базе бульдозеров применяют рыхлители, имеющие навесные или прицепные рабочие органы в виде зуба или нескольких зубьев для послойного разрушения и рыхления тяжелых и мерзлых грунтов глубиной до 1,5 м.
Скреперы - наиболее высокопроизводительные землеройно-транспортные машины; используются при отрывке котлованов и планировке поверхностей. В настоящее время применяют прицепные (с объемом ковша 3, 7 и 8 м.) скреперы. Применение прицепных и полуприцепных скреперов наиболее эффективно при транспортировке грунта на расстояние до 1000 м, а самоходных - до 3000 м. Скреперами ведут разработку, транспортировку и укладку грунтов 1 и 2 групп по трудности разработки (песчаных, супесчаных, суглинистых, глинистых и др., не имеющих валунов, с примесью гальки и щебня не более 10%).
3.специальные, предназначенные для уплотнения грунтов (катки, трамбовки, виброуплотнители)
Ведь, как известно, долговечность земляных сооружений в большей мере зависит от качества уплотнения грунтов, которое выполняется при планировочных работах, возведении насыпей, обратных засыпках траншей и фундаментов. С целью получения наибольшей плотности уложенного грунта, наименьшей фильтрационной способности и уменьшения последующих осадок грунт укладывают и уплотняют с соблюдением определенных технологических требований.
Для уплотнения грунтов в зависимости от физико-механических свойств могут быть использованы два вида уплотняющих воздействий статическое и динамическое.
Машины статического действия предназначены для послойного уплотнения грунта под действием собственного веса. К ним относятся:
– самоходные катки с гладкими вальцами - для окончательного уплотнения грунтовых дорог и площадок, гравийных, щебеночных, черных и асфальтобетонных покрытий дорог;
– прицепные кулачковые катки - для послойного предварительного уплотнения связных грунтов;
– прицепные, полуприцепные и самоходные катки на пневматических шинах - для послойного уплотнения грунтов, гравийно-щебеночных материалов, а также асфальтобетонных смесей.
Машины динамического действия предназначены для послойного уплотнения грунта под действием возникающей силы или массы падающего груза. К ним относятся:
– самоходные и прицепные вибрационные катки - для уплотнения как несвязных, так и связных грунтов на глубину 0,6-1,2 м. Кроме того самоходные катки применяются для уплотнения асфальтобетонных и мелко-гравийных покрытий тротуаров, проездов, при ремонте дорог;
– виброплиты - для уплотнения несвязных насыпных грунтов гравийно-щебеночных материалов слоем до 0,6 м при небольших объемах и в стесненных условиях;
– трамбовочные машины - для уплотнения тяжелых связных грунтов на глубину до 1,2 м при строительстве земляного полотна, строительных площадок, подходов к мостам и др.
4. для свайных работ (вибропогружатели, дизель-молоты).
Землеройные машины
Наиболее распространенным видом землеройных машин являются одноковшовые строительные экскаваторы. Они служат для разработки грунта и перемещения его в отвал или для погрузки в транспортные средства. Разрабатывают они грунты IIV групп и разрыхленные мерзлые или скальные грунты. Кроме того, экскаваторы применяют на сваебойных, погрузочно-разгрузочных, монтажных и других работах, используя различные виды сменного рабочего оборудования.
Одноковшовые экскаваторы относятся к машинам циклического действия. Рабочий процесс включает операции набора грунта, поворота груженого ковша, к месту выгрузки, выгрузки грунта в транспортное средство или в отвал и установки ковша и исходное положение. Совокупность указанных операций - рабочий цикл.
Одноковшовые экскаваторы классифицируют по назначению, конструкции ходового устройства, виду и подвеске рабочего оборудования, типу рабочих органов и другим признакам.
По назначению одноковшовые экскаваторы разделяют на: строительные, строительно-карьерные, карьерные, вскрышные и туннельные. Строительные и строительно-карьерные экскаваторы являются универсальными и применяются для выполнения различных работ в строительстве (отрывка котлованов и траншей, разработка карьеров строительных материалов, выполнение погрузочных и других работ). Карьерные экскаваторы используют для добычи полезных ископаемых открытым способом; вскрышные - для снятия верхнего слоя грунта или горной породы при подготовке карьеров к разработке; туннельные - для работы под землей при строительстве подземных сооружений и добычи полезных ископаемых.
У одноковшовых экскаваторов могут быть различные типы ходового устройства: гусеничное, пневмоколесное, шагающее, рельсового типа, специальное и комбинированное. Для строительных экскаваторов наиболее характерным является гусеничное и пневмоколесное ходовое устройство.
Ходовое устройство гусеничного типа, предназначено для передвижения экскаватора в пределах строительной площадки. Оно состоит из рамы и соединенных с ней двух гусеничных тележек. При передислокации с объекта на объект гусеничные экскаваторы перевозят на специальном прицепе при помощи автотягача.
Пневмоколесное ходовое оборудование обеспечивает большую мобильность: при передислокации с объекта на объект экскаватор может перемещаться своим ходом или на жесткой сцепке за тягачом (при этом должен быть отключен привод ведущих колес и гидроцилиндр управления поворотом передних колес). Поскольку жесткость пневмоколесного ходового оборудования невысока, при работе обязательно нужно использовать выносные опоры для разгрузки колеси увеличения опорного контура.
По назначению одноковшовые экскаваторы подразделяют на универсальные и специальные.
Универсальные экскаваторы оснащены несколькими видами сменного рабочего оборудования, а специальные оснащены только одним видом такого оборудования.
Сменное рабочее оборудование одноковшовых экскаваторов предназначено для выполнения различных земляных работ. Прямая лопата служит для разработки грунта, расположенного выше уровня стоянки экскаватора, в процессе копания ковш движется вверх от экскаватора.
Прямая лопата (рис.1) широко применяется гидравлических экскаваторах 4-й - 6-й размерных групп и на экскаваторах с механическим приводом. Ею разрабатывают грунты I -III категории в интервале температур от -40 до +40 °С
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис.1. Гидравлический экскаватор с прямой лопатой
1 - ходовая тележка; 2 - противовес; 3 - силовая установка; 4 -кабина; 5, 8, 9 - гидроцилиндры стрелы, ковша и рукояти; 6 - стрела; 7 - рукоять; 10 - ковш; 11 - платформа.
Основными элементами рабочего оборудования являются стрела 6, рукоять 7, ковш 10 и гидроцилиндры: подъема стрелы 5, поворота рукояти 9 и поворота ковша 8. На экскаваторе могут устанавливаться как поворотные, так и неповоротные ковши. Поворотные значительно расширяют возможности экскаватора, обеспечивая помимо разработки грунта планировку забоя. В случае установки неповоротного ковша гидроцилиндр 8 служит для открывания днища ковша при выгрузке грунта.
Обратная лопата (рис. 2) служит для разработки грунта, находящегося ниже уровня стоянки, при этом ковш движется вверх в сторону экскаватора.
Обратная лопата является основным рабочим оборудованием для гидравлических экскаваторов 2-й - 5-й размерных групп. Экскаватор с обратной лопатой предназначен для разработки грунтов I -III категории и предварительно разрыхленных мерзлых и прочных грунтов ниже уровня стоянки экскаватора и выполнения погрузо-разгрузочных работ в интервале температур от -40 до +40 С.
При работе обратной лопатой реализуются большие усилия копания, так как отпор грунта воспринимается не только массой рабочего оборудования, но и массой всей машины. Кроме того, улучшена наполняемость ковша и точность выгрузки за счет поворота его относительно рукояти, возможно применение широкого спектра удлиненных стрел и рукоятей и профильных ковшей для очистки кюветов, каналов и т.д.
По конструктивному исполнению обратную лопату с гидроприводом выпускают нескольких разновидностей, но основными ее сборочными элементами (рис.2) является моноблочная (Г образная) или составная стрела 6, рукоять 8, ковш 10 обратной лопаты и гидроцилиндры 11, 7, 9 подъема стрелы, поворота рукояти и ковша.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис.2. Экскаватор гидравлический с обратной лопатой
1 - ходовая тележка; 2 - поворотная платформа; 3 - силовая установка; 4 - труба выхлопных газов; 5 - кабина; 6 - стрела; 7, 9, 11 - гидроцилиндры рукояти, ковша и стрелы; 8 - рукоять; 10 - ковш.
Стрела обратной лопаты сварена из листовой легированной стали. Она шарнирно закреплена в проушинах поворотной платформы, к которой присоединены также гидроцилиндры 11 подъема стрелы. Штоки гидроцилиндров шарнирно соединены со стрелой, при выдвижении штоков изменяется угол наклона стрелы по отношению к платформе.
Рукоять шарнирно подвешена в головной части стрелы. В ее задней части шарнирно закреплен шток гидроцилиндра 7 поворота рукояти. С другой стороны гидроцилиндр связан со стрелой. Выдвижение или втягивание штока гидроцилиндра обеспечивает поворот рукояти относительно стрелы по часовой или против часовой стрелки. В передней части рукояти шарнирно установлен ковш 10, который свободно может поворачиваться при помощи гидроцилиндра, 9. Для увеличения угла поворота ковша гидроцилиндр связан с ним специальным шарнирным многозвенником.
Обратную лопату снабжают сменными ковшами различной формы и вместимости. Ковши обратной лопаты чаще всего изготавливают сварной конструкции без открывающегося днища. Верхний пояс ковша имеет усиление. В районе режущей кромки передней стенки приварены карманы для установки зубьев, количество которых зависит от ширины ковша и вида работ, для которых они предназначены. Нередко зубья устанавливают и на боковых стенках, преимущественно при разработке грунта в траншеях. Эти зубья подрезают стенки траншеи, исключая заклинивание в ней ковша. Передняя стенка в нижней части имеет перфорацию для удаления воды при разработке переувлажненных грунтов.
При установке на экскаваторах составной стрелы основная и удлиняющая ее части соединяются между собой шарнирно, но для исключения их поворота друг относительно друга между ними устанавливают дополнительную тягу. Тяга имеет несколько фиксированных положений, что позволяет при необходимости изменять угол между основной в удлиняющей частями стрелы.
Разрабатывают грунт поворотом рукояти относительно стрелы или поворотом ковша относительно рукояти.
Обратная лопата экскаватора с механическим (канатным) приводом (рис.3) несколько отличается от обратной лопаты экскаватора с гидравлическим приводом.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис.3. Гусеничный экскаватор 3-й размерной группы с механическим приводом и рабочим оборудованием "обратная лопата"
1 - ходовое устройство; 2 - поворотная платформа; 3 - стойки; 4, 6 - канаты; 5 - стойки блоков; 7 - рукоять; 8 - тяги реактивные; 9 - ковш обратной лопаты; 10 - канат тяговый.
Ковш 9 (рис.3) к рукояти 7 крепится неподвижно, что достигается установкой реактивных тяг 8 между задней стенкой ковша и рукоятью. Рабочие движения ковша обеспечиваются изменением длин тягового 10 и подъемного 6 полиспастов.
Драглайн (рис.4) предназначен для разработки грунтов преимущественно ниже уровня стоянки экскаватора. Благодаря удлиненной решетчатой стреле драглайн может работать на большом радиусе копания, поэтому он применяется при отрывке больших котлованов, рытье каналов в ирригационном строительстве и выполнении погрузо-разгрузочных работ на сыпучих материалах. Это единственный вид рабочего оборудования, который монтируется исключительно на экскаваторах с механическим приводом.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис.4. Схема драглайна
1 - наводка; 2 - канат; 3 - блок; 4 - канат; 5 - стрела; 6 - блок; 7 - канат; 8 - ковш драглайна; 9 - канат.
Рабочее оборудование включает стрелу решетчатого типа, ковш драглайна 8, тяговый 9 и подъемный 7 канаты. Подъемный канат огибает головной блок 6 стрелы и навивается на барабан подъемной лебедки. Тяговый канат направляется роликовым устройством (наводкой) 1 и навивается на барабан тяговой лебедки. Ковш подвешен к тяговому и подъемному канатам при помощи цепей, причем между ветвями подъемных цепей установлена распорка, обеспечивающая свободное перемещение ковша при разгрузке. Для того чтобы ковш разгрузить, его опрокидывают, ослабляя разгрузочный канат.
Грейфер (рис.5) применяют для отрывки котлованов, траншей, колодцев и выполнения погрузо-разгрузочных работ. Грейферы, используемые на экскаваторах с гидравлическим приводом, имеют жесткую подвеску. Это позволяет создавать необходимые усилия напора при врезании и эффективно разрабатывать плотные грунты.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис.5. Рабочее оборудование грейфера
1 - базовая часть стрелы; 2 - тяга; 3 - гидроцилиндр рукояти; 4 - головная часть стрелы; 5 - рукоять; 6 - поворотная головка; 7 - рама; 8 - ползун; 9 - тяги; 10 - челюсть ковша; 11 - зубья ковша; 12 - оси.
Для навески грейфера используют базовую 1 и головную часть 4 стрелы, связанные тягой 2, и рукоять 5 обратной лопаты. Ковш грейфера состоит из двух челюстей 10 с зубьями 11 и двух тяг 9. В механизм подвески ковша входит рама 7, поворотная головка 6, гидроцилиндр расположенный внутри рамы, и ползун 8. Ширина челюстей ковша зависит от условий использования. Грейферный ковш в зависимости от условий поворота в плане может крепиться к рукояти тремя способами: неповоротным, неполноповоротным и полноповоротным. При любом виде соединения ковш может раскачиваться в продольном и поперечном направлениях.
При копании исходное положение челюстей грейферного ковша - разомкнутое Необходимое напорное усилие создается гидроцилиндрами 3 управления рукоятью. Замыкаются челюсти гидроцилиндром, расположенным внутри рамы. Поворотная головка обеспечивает поворот ковша в горизонтальной плоскости на 180 , что повышает эксплуатационные возможности оборудования.
При отрывке глубоких (до 30 м) колодцев применяют грейферное оборудование на напорной штанге, разработанное для экскаваторов 5-й и 6-й размерных групп.
При оборудовании грейфером экскаватора с механическим приводом на нем монтируют удлиненную решетчатую стрелу (рис.6). Челюсти ковша замыкают тяговым канатом, а высоту изменяют подъемным канатом.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис.6. Схема грейфера с механическим приводом
1, 2 - барабаны; 3 - тяговый канат; 4 - подъемный канат; 5 - стрела; 6 - тяги челюстей ковша; 7 - грейфер; 8 - оттяжка.
Недостаток грейферного оборудования с канатным управлением заключается в том, что плотность разрабатываемого грунта зависит от его массы, поэтому основная область их применения погрузо-разгрузочные работы на сыпучих материалах.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис.7. Сменное рабочее оборудование одноковшовых экскаваторов:
а-прямая лопата; б-обратная лопата; в-драглайн, г грейфер; д копер для забивки свай; е грузоподъемный кран; ж струг; э рыхлитель грунта
Дополнительно может монтироваться буровое, сваебойное, крановое и другие виды оборудования.
По типу подвески рабочего оборудования (рис. 8) различают экскаваторы с гибкими элементами (преимущественно канатами) для удержания и приведения в действие рабочего оборудования (гибкая подвеска) и с жесткими элементами - преимущественно гидравлическими цилиндрами (жесткая подвеска).
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 8. Классификация экскаваторов по типу подвески рабочего оборудования:
а - с гибкой подвеской; б - с жесткой подвеской 16
Конструктивные особенности рабочих органов определяются их назначением. По основному назначению применяются рабочие органы ковшового, грейферного и рыхлительного типов, однако следует отметить, что экскаваторы, являясь наиболее универсальными из всех строительных машин, имеют более сорока видов сменного рабочего оборудования.
По возможности поворота платформы экскаваторы подразделяют на полно- и неполноповоротные. На полноповоротных экскаваторах поворот рабочего оборудования в плане не ограничен. Неполноповоротные экскаваторы выпускают в качестве навесного рабочего оборудования на колесном тракторе, поэтому угол по ворота поворотной колонки ограничен и составляет 150 - 240°. Для расширения производственных возможностей в настоящее время за рубежом освоен выпуск полноповоротных экскаваторов с поворотной колонкой.
Все одноковшовые экскаваторы, за исключением неполноповоротных, независимо от вида рабочего оборудования и типа подвески имеют одинаковую структурную базу (рис.9), включающую поворотную платформу 5, силовую установку 2, опорно-поворотное устройство 6, ходовое устройство 8, противовес 1, кабину оператора 3, рабочее оборудование 4, 7 и механизмы передвижения и поворота.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис.9. Базовая часть одноковшового экскаватора и основные виды сменного рабочего оборудования
1 - противовес; 2 - силовая установка; 3 - кабина; 4, 7 - труба выхлопных газов; 5 - поворотная платформа; 6 - опорно-поворотное устройство; 8 - ходовое устройство
Выбор типа экскаваторов, его модели и вида рабочего оборудования производят исходя из грунтовых и климатических условий, объемов и сроков производства работ, параметров земляных сооружений, дальности транспортирования грунта и ряда других факторов.
Основными положениями при выборе экскаватора также являются: выбор рациональной схемы работы; выбор рациональных технологических параметров забоя; рациональное использование взаимодействующих машин (экскаваторов и самосвалов).
Вид рабочего оборудования уточняется в зависимости от характера работ (табл. 1.1).
Таблица 1.1.
Области применения сменного рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Например, гусеничные экскаваторы рекомендуется применять на сосредоточенных объемах земляных работ, когда не требуются частые перебазировки; при работе на слабых грунтах; при разработке скальных грунтов, где пневматические шины быстро выходят из строя.
Пневмоколесные экскаваторы целесообразно применять на грунтах с высокой несущей способностью и на рассредоточенных объемах работ, а также в городских условиях, где требуется частая перебазировка машин собственным ходом.
Экскаваторы на специальном шасси автомобильного типа целесообразно применять на рассредоточенных работах (строительстве дорог, опор линий электропередачи, трубопроводов и т. п.).
Экскаваторы с навесным рабочим оборудованием на пневмоколесных тракторах целесообразно применять в условиях бездорожья и на рассредоточенных объектах.
ЛЕКЦИЯ №6. МНОГОКОВШОВЫЕ (ТРАНШЕЙНЫЕ) ЭКСКАВАТОРЫ. БУЛЬДОЗЕРЫ
Многоковшовые или как их еще называют траншейные экскаваторы – это землеройные машины, выполняющие все операции технологического цикла (разработку грунта, транспортировку его на поверхность и выгрузку в отвал или транспортное средство) одновременно.
Они являются самоходными землерой ными машинами непрерывного действия, которые при своем посту пательном движении отрывают позади себя продольную выемку - траншею определенной глубины и ширины. В отличие от одноковшовых траншейные постоянно передвигаются во время работы и отделяют грунт от массива с помощью группы непрерыв но движущихся по замкнутому контуру ковшей или скребков и одновременно эвакуируют его в сторону от траншеи в отвал или в транспортные средства с помощью отвального устройства. Таким образом, производительность траншейных экскаваторов, постоянно передвигающихся во время работы и отделяющих грунт от массива с помощью группы непрерывно движущихся по замкнутому контуру ковшей или скребков, в 2-2,5 раза выше, чем у одноковшовых машин, при более высоком качестве работ и меньших энергозатратах на 1м3 разработанного грунта. Причем траншейные экскаваторы способны эффективно разрабатывать как немерзлые, так и мерзлые грунты. Типы и параметры траншейных экскаваторов определены ГОСТом. В качестве главного параметра принимается глубина отрываемых траншей.
Совместно с другими видами машин и вспомогательного оборудования экскаваторы непрерывного действия образуют технологические комплексы, предназначенные для выполнения различных видов работ при строительстве нефте- и газопроводов, оросительных и осушительных каналов, устройстве дренажных систем, закрытых напорных водоводов, добыче и переработке нерудных строительных материалов, строительстве подземных кабельных линий связи и электропередач, других коммуникаций.
Траншейные экскаваторы классифицируют по следующим основным признакам:
- по типу рабочего органа - цепные (ЭТЦ) и роторные (ЭТР);
- по способу соединения рабочего оборудования с базовым тяга чом - с навесным и полуприцепным рабочим оборудованием;
- по типу ходового устройства базового тягача - на гусеничные и пневмоколесные
- по типу привода - с механическим, гидравлическим, электрическим и комбинированным приводом.
Рабочим органом цепных экскаваторов (рис 1.) является однорядная или двухрядная свободно провисающая бесконечная цепь 5, огибающая наклонную раму 7 и несущие на себе ковши или скребки 6.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис 1. Схема цепного траншейного экскаватора
Рабочим органом роторных экскаваторов (рис 2.) является жесткий ротор (колесо) 12 с ковшами или скребками 11,вращающийся на роликах 8 рамы 9.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис 2. Схема роторного траншейного экскаватора
Ширина отрываемых траншей прямоугольного профиля зависит от ширины ковша или скребка и расположения на них режущих элементов.
На один и тот же базовый тягач могут быть навешены сменные рабочие органы с различной шириной и количеством ковшей (скребков) для рытья траншей с различными параметрами профиля. Для получения трапецеидального профиля рабочие органы цепного и роторного траншейного экскаватора оборудуют активными и пассивными откосообразователями.
Активные откосообразователи двухцепных траншейных экскаваторов (рис 1,а) представляют собой наклонно расположенные цепи 8 с поперечными резцами, совершающие возвратно-поступательное движение.
Пассивные откосообразователи роторных машин выполнены в виде двух наклонных сменных ножей 13 (рис 2,а), жестко закрепленных по бокам рамы ротора. Откосообразователи применяют при работе в немерзлых грунтах с низкой несущей способностью.
Для разработки мерзлых грунтов цепные экскаваторы оборудуют специальными сменными рабочими органами. Ковши роторных экскаваторов при разработке мерзлых грунтов оснащают специальными сменными зубьями, армированными твердосплавными износостойкими пластинами. Копание мерзлых грунтов ведется на пониженных скоростях тягача и рабочего органа, поэтому производительность экскаватора снижается в 3-5 раз.
Во время работы цепь или ротор движется в плоскости передвижения тягача. Отделение грунта от массива и заполнение им рабочего органа осуществляются в результате сообщения цепи или ротору двух совмещенных движений копания: основного – поступательного относительно рамы (для цепи) или вращательного вокруг своей оси (для ротора) и движения подачи – поступательного в направлении движения машины. Основное движение способствует отделению слоя грунта и направлено по касательной к траектории копания. Движение подачи регулирует толщину отделяемого слоя грунта и направлено перпендикулярно (нормально) касательному. Соотношение скоростей этих движений определяет траекторию движения режущих элементов рабочего органа в продольно-вертикальной плоскости, которая представляет собой наклонную прямую у цепных экскаваторов (рис 1,б) и трахоиду у роторных (рис 2,в).
Толщина стружки, отделяемая цепным рабочим органом, практически постоянна по всей высоте забоя. Роторный рабочий орган отделяет стружку переменной толщины, достигающей максимального значения на уровне оси вращения ротора. Скорость движения рабочего органа и скорость подачи (передвижения машины) подбирают таким образом, чтобы независимо от глубины траншей обеспечивалось 100%-е наполнение ковшей. Рабочая скорость передвижения экскаваторов при копании траншей бесступенчато регулируется в широком диапазоне в зависимости от условий работы, физико-механических свойств грунтов и составляет 5-800 м/ч у цепных машин и 10-500 м/ч у роторных. Скорость движения рабочего органа во многом определяется способом разгрузки ковшей роторных экскаваторов и динамическими нагрузками, действующими на цепь, у цепных. Скорость рабочего органа цепных машин не превышает 2,4 м/с. Рабочие органы современных траншейных экскаваторов имеют несколько скоростей движения, причем пониженные скорости используют при копании траншей в тяжелых талых и мерзлых грунтах. На обоих типах машин применяют гравитационный способ разгрузки под действием собственного веса грунта.
Разгрузка отделенного от массива и поднятого из траншеи грунта производится у двухцепных экскаваторов на поперечный отвальный ленточный конвейер 3 (рис 1,а) при повороте ковшей б или скребков относительно приводных звездочек 4 цепей. Эвакуация поднятого скребками на поверхность грунта по обе стороны от траншеи у одноцепных экскаваторов осуществляется двумя шнеками 9 (рис 1,в) винтового отвального конвейера, приводимого во вращение от цепи рабочего органа, или скребковым конвейером. У роторных экскаваторов (рис 2,а) грунт из ковшей 11 разгружается при достижении ими верхнего крайнего положения над поперечным отвальным ленточным конвейером 7, расположенным внутри ротора 12. Преждевременному высыпанию грунта из ковшей во внутреннюю полость ротора при их подъеме препятствует передний донный щит 6. Ленточные конвейеры цепных и роторных экскаваторов отбрасывают грунт в правую или левую сторону параллельно траншее в отвал или в транспортные средства (рис 1,а) и (рис 2,в). Обычно конвейеры имеют криволинейную форму, что в сочетании с довольно большой скоростью ленты (3,5...5 м/с) обеспечивает необходимую высоту подъема и дальность отброса грунта.
Глубина отрываемой траншеи у цепного и роторного экскаватора регулируется гидравлическим подъемным механизмом, которым осуществляется также перевод рабочего органа из транспортного положения в рабочее и наоборот. Рабочий орган цепного экскаватора соединен с гидроцилиндрами 1 (рис 1,в) подъемного механизма рычажной системой 2 и заглубляется ими в грунт, удерживается в заданном положении и выглубляется из грунта принудительно.
Рабочий орган роторного экскаватора подвешен на пластинчатых цепях 4 и 5 (рис 2,а) подъемного механизма и заглубляется в грунт до заданной отметки пол действием собственной силы тяжести, a удерживается в заданном положении и выглубляется принудительно гидроцилиндрами 2 и 3. Независимый принудительный подъем и опускание обоих концов рабочего органа позволяют заглублять ротор и выводить его из траншеи при неподвижно стоящем экскаваторе и вести работы в стесненных городских условиях, характеризующихся наличием густой сети дорог, подземных коммуникаций и т.п. Задняя часть рабочего органа роторного экскаватора при копании находится и подвешенном состоянии или опирается на пневмоколесо. Позади ротора установлено зачистное устройство 10 для зачистки дна траншеи от осыпающегося грунта.
Что касается обозначения, для экскаваторов непрерывного действия принята буквенно-цифровая индексация. Буквенная часть индекса характеризует тип рабочего органа: ЭТР - рабочий орган роторного типа; ЭТЦ - рабочий орган цепного типа. Две первые цифры отражают глубину копания, дм, третья - порядковый номер модели; для экскаваторов роторных стреловых первые три цифры - вместимость ковша, л, четвертая - порядковый номер модели; для экскаваторов поперечного копания первые две цифры - вместимость ковша, л, третья - порядковый номер модели. При модернизации после цифр добавляют буквы по порядку русского алфавита.
Например, индекс ЭТР-252А обозначает: экскаватор траншейный роторный с глубиной копания до 25 дм, вторая модель, первая модернизация.
Основными направлениями дальнейшего совершенствования экскаваторов непрерывного действия является повышение их эксплуатационных характеристик (производительности и надежности), расширение универсальности и области применения.
Производительность как одна из важнейших эксплуатационных характеристик может быть повышена путем увеличения единичной мощности силовых установок для привода рабочего оборудования и совершенствования рабочих процессов разработки в транспортирования грунта.
За последние пять лет мощность экскаваторов непрерывного действия возросла в среднем на 20 %, а для отдельных категорий (экскаваторы-каналокопатели) - на 30-40 %.
Совершенствование рабочих процессов предполагает комплексное воздействие на грунт рабочими органами интенсифицирующего действия, применение инерционного способа разгрузки ков шей, использование эффекта обрушения грунта. Принятие указанных мер ведет не только к увеличению производительности, но и к снижению удельных показателей применения.
Надежность экскаваторов непрерывного действия повышают за счет использования современных комплектующих изделий и материалов, более совершенных конструктивных решений, а также высокого уровня их унификации.
Расширение универсальности и области применения экскаваторов непрерывного действия достигается использованием различных видов сменного рабочего оборудования (например, для раз работки мерзлых грунтов, отрывки широких или узких траншей и т.д.).
При проектировании и эксплуатации экскаваторов непрерывного действия различают техническую производительность для каждой категории грунтов и техническую производительность, усредненную по категориям грунта.
Техническая производительность экскаваторов непрерывного действия для грунтов одной группы Пт, м3/ч составляет
Пт = vxF
vx - рабочая скорость хода экскаватора, м3/ч;
F - площадь поперечного сечения выемки, м2.
При определении технической производительности усредненной по категориям грунтов, учитывают долю грунта каждой категории в общей выработке машин и производительность по каждой категории.
Бульдозеры.
Бульдозеры представляют собой навесное оборудование на базовый гусеничный или пневмоколесный трактор (двухосный колесный тягач), включающее отвал с ножами, толкающее устройство в виде брусьев или рамы и систему управления отвалом. Современные бульдозеры являются конструктивно подобными машинами, базовые тракторы и навесное оборудование которых широко унифицированы.
Наиболее распространены бульдозеры с неповоротным отвалом, с поворотным отвалом, бульдозеры-рыхлители, а также бульдозеры-погрузчики.
Бульдозеры с неповоротными отвалами бывают с жесткими ([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]) и шарнирными ([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]) толкающими брусьями.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Бульдозер первого типа оборудован отвалом 1, к которому жестко приварены два толкающих бруса 7, охватывающих снаружи базовый трактор 8. Брусья шарнирно установлены на поперечной балке 6, болтами прикрепленной к раме трактора. Спереди к ней также прикреплен подрамник 5, к которому шарнирно через несущую рамку 2 подвешен один гидроцилиндр 3 двойного действия. К гидроцилиндру подведены два рукава высокого давления 4, которые соединяют его с гидросистемой трактора. Она состоит из гидронасоса, гидрораспределителя, гидробака и гидролиний. Подавая давление масла, развиваемое гидронасосом, в одну полость гидроцилиндра, поднимают бульдозерный отвал, в другую - опускают его. Отвал в зоне резания грунта оборудован съемными ножами 9.
Бульдозер второго типа включает в себя прямоугольные толкающие брусья 7, которые с одной стороны шарнирно с помощью упряжных шарниров 18 связаны с тележками 16 трактора, с другой - универсальными шарнирами - с отвалом 1.
Для сохранения определенного положения и резания грунта с минимальными затратами энергии отвал с одной стороны удерживается гидрораскосом 19, с другой - жесткой тягой. Гидрораскос подсоединен к гидросистеме трактора и осуществляет перекос отвала в поперечной плоскости. Бульдозер оборудован двумя гидроцилиндрами 3 подъема - опускания, которые также связаны с гидроприводом трактора.
Гидроцилиндрами подъема - опускания 3 отвал устанавливают в нижнее 7, рабочее II, транспортное III и промежуточные положения.
В качестве базовой машины может быть использован трактор, тягач или специальное шасси. Двигатель 10 трактора через муфту сцепления 11 или гидротрансформатор приводит в действие коробку передач 13 и задний мост 14. Звездочки 15 передают вращение от двигателя гусеницам 17, которые перемещают всю машину вперед или назад.
Кабину 12 размещают преимущественно в задней (у тракторов типа ДТ-75Н, Т-4АП2, Т-170) или в средней (у трактора ДЭТ-250М2) части, а также впереди машины со стороны бульдозерного оборудования (у трактора Т-330).
Бульдозеры с поворотным отвалом ([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]) отличаются от бульдозера с неповоротным отвалом тем, что на базовый трактор 5 на упряжных шарнирах 6 крепят охватывающую раму 3. Впереди рамы приварена шаровая опора, на которой установлен отвал 1, поворачивающийся налево или направо по ходу движения машины.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
По краям отвала располагают толкатели 2, предназначенные для крепления его к охватывающей раме. Переставляя вручную толкатели в кронштейнах на раме, устанавливают отвал в правое положение по ходу машины, среднее или левое. В' среднем положении отвала бульдозер выполняет такие же работы, как бульдозер с неповоротным отвалом, при боковых положениях отвала засыпают траншеи или очищают снег. Вертикальные перемещения отвала выполняют гидроцилиндрами подъема- опускания 4. Отвал оборудован средними 8 и крайними 7 ножами.
Бульдозер-рыхлитель ([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]) характеризуется тем, что на тракторы, оборудованные бульдозером с неповоротным или поворотным отвалом, сзади навешивают гидравлический однозубый или многозубый рыхлитель. К заднему мосту базового трактора 8 крепят на шпильках опорную раму 7, на которой внизу шарнирно установлена рама 1, а вверху - тяга 5. К тягам шарнирно прикреплена рабочая балка 4 так, что образуется параллелограммный четырехзвенник.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
По диагонали четырехзвенника установлены гидроцилиндры 6. В рабочей балке закреплен зуб 3 прямоугольного сечения, на конце которого установлен быстросъемный наконечник 2.
Выдвигая шток гидроцилиндра, поднимают рабочую балку и зуб в верхнее положение, втягивая шток - заглубляют рыхлитель в грунт. Благодаря параллелограммному четырехзвеннику зуб перемещается при подъеме по траектории, близкой к вертикали. На тяжелых бульдозерах-рыхлителях применяют рыхлители, у которых вместо верхней тяги устанавливают гидроцилиндры, обеспечивающие угловые перемещения рабочей балки и зуба для получения больших разрушающих усилий машин.
Бульдозер-погрузчик ([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]) агрегатируют с колесным трактором или шасси. На базовом тракторе 1 неподвижно закреплена рама 6, представляющая собой две вертикальные наружные стойки, жестко соединенные между собой. К раме шарнирно подвешивают стрелу 2. Одна сторона стрелы поднимается и опускается в вертикальной плоскости двумя гидроцилиндрами 5. На противоположном конце стрелы на двух шарнирах прикреплена рамка, которая поворачивается относительно стрелы двумя гидроцилиндрами 3. К рамке крепят бульдозерный отвал, погрузочный ковш или другие виды сменного рабочего оборудования.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
ЛЕКЦИЯ №7. СКРЕПЕРЫ. АВТОГРЕЙДЕРЫ
Скрепер является самоходной или прицепной (к гусеничному или колесному трактору, колесному тягачу) землеройно-транспортной машиной, рабочим органом которой служит ковш на пневмоколесах, снабженный в нижней части ножами для срезания слоя грунта.
Скреперы предназначены для послойного копания, транспортирования, послойной отсыпки, разравнивания и частичного уплотнения грунтов I...IV категорий при инженерной подготовке территории под застройку, планировке кварталов, возведении насыпей, разработке широких траншей и выемок под различные сооружения и искусственные водоемы и др.
Наиболее эффективно скреперы работают на непереувлажненных средних грунтах (супесях, суглинках, черноземах), не содержащих крупных каменистых включений. При разработке скреперами тяжелых грунтов их предварительно рыхлят на толщину срезаемой стружки. Главным параметром скреперов является геометрическая вместимость ковша (м3), которая лежит в основе типоразмерного ряда этих машин.
Скреперы классифицируют:
- по вместимости ковша – на машины малой (до 5м3 ), средней (5...15м3 ) и большой (свыше 15 м3) вместимости;
- по способу загрузки ковша - с [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (рис. 1) движущим усилием срезаемого слоя грунта, с [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (рис. 2) с помощью скребкового элеватора;
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис 1.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис 2
- по способу разгрузки ковша - с принудительной разгрузкой при выдвижении стенки ковша вперед (основной способ), со свободной (самосвальной) разгрузкой опрокидыванием ковша вперед по ходу машины;
- по способу агрегатирования с тяговыми средствами - на прицепные (рис. 3.) к гусеничным тракторам и двухосным колесным тягачам; самоходные, агрегатируемые с одноосными (рис. 4.) и двухосными (рис. 5.) колесными тягачами;
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 3.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 4.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 5.
- по способу управления рабочим органом - с канатно-блочным (механическим), гидравлическим и электрогидравлическим управлением. Выпускаемые в настоящее время скреперы имеют гидравлическую или электрогидравлическую систему управления рабочим органом, которая обеспечивает принудительное опускание, подъем и разгрузку ковша, изменение глубины резания, подъем и опускание передней заслонки ковша с помощью гидроцилиндров двойного действия. Принудительное заглубление ножей ковша и грунт позволяет довольно точно регулировать толщину срезаемой стружки, сокращать время набора грунта и эффективно разрабатывать плотные грунты.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] состоит из следующих последовательно выполняемых операций: резание грунта и наполнение ковша, транспортирование грунта в ковше к месту укладки, выгрузка и укладка грунта, обратный (холостой) ход машины в забой. При наборе грунта ножи опущенного на грунт ковша срезают слой грунта толщиной h, который поступает в ковш при поднятой подвижной заслонке. Наполненный грунтом ковш на ходу поднимается в транспортное положение, а заслонка опускается, препятствуя высыпанию грунта из ковша. При разгрузке ковша заслонка поднята, а грунт вытесняется принудительно из приспущенного ковша выдвигаемой вперед задней стенкой ковша, причем регулируемый зазор между режущей кромкой ковша и поверхностью земли определяет толщину с укладываемого слоя грунта, который разравнивается (планируется) ножами ковша и частично уплотняется колесами скрепера. При холостом ходе порожний ковш поднят в транспортное положение, а заслонка опущена. Для увеличения тягового усилия скрепера при наполнении ковша в плотных грунтах обычно используют бульдозер-толкач.
При наполнении ковша скорость движения скреперов составляет 2...4 км/ч, при транспортном передвижении - 0,5...0,8 максимальной скорости трактора или тягача.
У некоторых моделей скреперов для уменьшения сопротивлений при работе в ковше устанавливают наклонный скребковый конвейер (элеватор), осуществляющий принудительную загрузку срезанного ножом слоя грунта в ковш и его выгрузку. Скреперы с элеваторной загрузкой наиболее рационально используются на сыпучих грунтах при выполнении небольших объемов работ.
Грейдеры и автогрейдеры
Автогрейдеры представляют собой самоходные планировочно-профилировочные машины, основным рабочим органом которых служит полноповоротный грейдерный отвал с ножами, установленный под углом к продольной оси автогрейдера и размещенный между передним и задним мостами пневмоколесного ходового оборудования.
При движении автогрейдера ножи срезают грунт, и отвал сдвигает его в сторону.
Грейдеры и автогрейдеры нашли широкое применение в дорожном строительстве: для планирования дорожных оснований при сооружении земляного полотна; возведения земляного полотна из боковых резервов в равнинной и слабопересеченной местности (при высоте насыпи до 0,5-0,75 м); послойного разравнивания грунта в насыпях при работе землеройных машин; для устройства водоотводных канав; планировки откосов, обочин, выемок и насыпей; перемещения грунта и дорожно-строительных материалов, ремонта и содержания грунтовых и гравийных дорог; при железнодорожном, мелиоративном, ирригационном и гидротехническом строительстве, а также для очистки дорог и площадей от снега.
Для грейдеров и автогрейдеров рабочий режим характерен низкими скоростями (3-4,5 км/ч). Холостой пробег выполняется при скорости до 15 км/ч, а транспортные скорости достигают 30- 45 км/ч. Грейдеры и автогрейдеры, как правило, работают на захватке длиной 1-2 км (определяется фронтом работ). Прицепные грейдеры разделяют на легкие, средние и тяжелые. Легкие грейдеры имеют отвал длиной 2500-3000 мм, средние 3000-3500, тяжелые 3500-4500 мм; по рабочей массе - легкие 2,6 т, средние 2,96 т, тяжелые 4 т и более; по управлению - с ручным, механическим и гидравлическим приводом; по ходовому оборудованию - с металлическими колесами и с резиновыми автошинами.
Автогрейдеры классифицируют по системе управления рабочим органом (механическая, гидравлическая, комбинированная - редукторно-гидравлическая или пневмоэлектрическая) и по системе ходового оборудования (с двумя и тремя колесными осями). Для всех автогрейдеров установлена основная колесная формула: АХБХВ, где А -число осей с управляемыми колесами; Б - число осей с ведущими колесами, В - общее число осей.
Автогрейдеры используют на грунтах I...III категорий. Процесс работы автогрейдера состоит из последовательных проходов, при которых осуществляется резание грунта, его перемещение, разравнивание и планировка поверхности сооружения.
Современные автогрейдеры конструктивно подобны и выполнены в виде самоходных трехосных машин с полноповоротным грейдерным отвалом, с механической и гидромеханической трансмиссией и гидравлической системой управления рабочими органами. Подробный состав элементов автогрейдеров приведен на ([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].)
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 6.
Укрупненно каждый [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] состоит из рамы, трансмиссии, ходового устройства, основного и дополнительного рабочего оборудования, механизмов с системой управления и кабины машиниста. Рамы автогрейдеров могут быть жесткими и шарнирно сочлененными. Наличие шарнирно сочлененной рамы обеспечивает повышенную маневренность машины.
Устройство грейдеров. Основным рабочим органом грейдеров является отвал, дополнительными рабочими органами прицепных грейдеров могут быть удлинитель отвала, откосник и планировщик откосов. При перемещении и разравнивании грунта на отвал устанавливают удлинитель, что позволяет разрабатывать участок дороги с более широкой полосой, максимально использовать мощность тягача и повысить производительность.
Основным рабочим органом автогрейдера является отвал. Дополнительное оборудование включает бульдозерный отвал, кирковщик, снегоочиститель, удлинитель отвала, откосник.
Набор рабочего оборудования автогрейдера включает в себя:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Грейдерный отвал
Прочный поворотный круг со сменным зубчатым венцом обеспечивает надежность оборудования.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Бульдозерный отвал
Бульдозерный отвал имеет параллелограммную подвеску.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Кирковщик
Кирковщик с тремя зубьями задней навески.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Шарнир рамы
Шарнир рамы обеспечивает складывание автогрейдера в обе стороны на угол до 30°.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Передний мост
Передний мост качанием балки, наклоном колес и их поворотом обеспечивает эффективную работу автогрейдера.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Кабина
Кабина имеет оптимальную обзорность, регулируемые рулем колонку и сиденье, систему защиты POP EOP, звукоизоляцию, отопительно-вентиляционную установку.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Вынос отвала под углом 90°
Универсальная подвеска грейдерного оборудования позволяет осуществлять вынос отвала в обе стороны на угол 90°.
Отвал автогрейдера выполнен из листовой стали, согнутой по радиусу, и установлен на тяговой раме. В нижней части укреплен на болтах нижний нож, а по бокам отвала укреплены боковые ножи. Отвал может перемещаться в направляющих с помощью гидроцилиндра, который крепится к одному из двух шаровых пальцев в зависимости от того, в какую сторону необходимо выносить отвал. Для энергоемкости процесса резания грунта и производительности автогрейдера важное значение имеют углы установки отвала.
Угол захвата образуется между продольной осью отвала и продольной осью автогрейдера. Угол захвата определяет ширину захвата полотна дороги, скорость и энергоемкость при вырезании и перемещении грунта вдоль дороги. При зарезании грунта отвалом принимают оптимальный с точки зрения энергоемкости угол захвата (35-45°).
Угол наклона (угол зарезания) определяет поперечный наклон отвала к поверхности земли и устанавливается с помощью механизма подъема и опускания отвала установкой каждого конца отвала на нужную высоту (при зарезании не более 15-20°, а при отделочных работах - 18°).
Угол резания образуется между передней плоскостью ножа и поверхностью грунта. Угол резания определяется видом работы и свойствами грунта (при резании грунта - 30°, при планировании -70°). Для точной и быстрой установки отвала под необходимыми углами рекомендуется применять специальные приборы, например угломер. Все замеры выполняются при полной остановке автогрейдера.
Дополнительными рабочими органами автогрейдера являются: кирковщик (рыхлитель), применяемый для рыхления плотных грунтов и киркования гравийно-щебеночных покрытий при ремонте дорог, бульдозерное оборудование и снегоочиститель.
Рыхлитель-кирковщик может устанавливаться в задней части отвала или в передней части автогрейдера и управляться, с помощью специальных гидроцилиндров. Аналогичным образом на переднем кронштейне хребтовой балки основной рамы устанавливается рабочее обрудование бульдозера и снегоочистителя.
Работа автогрейдера характеризуется двумя режимами: тяговым, или рабочим, и транспортным.
Тяговым или рабочим называют режим работы автогрейдера в процессе резания и перемещения грунта или выполнения других видов работ, транспортным - движение машины с поднятым отвалом на холостом ходу по рабочему участку или при переезде с одного объекта на другой. Тяговый режим характеризуется большим тяговым усилием и малыми скоростями движения автогрейдера, в то время как транспортный - большими скоростями движения и малым тяговым усилием.
При определении сопротивлений, возникающих в рабочем режиме при резании и перемещении грунта автогрейдером, должны быть известны: род грунта и его характеристика; размеры отвала и углы его установки; вес автогрейдера.
Производительность и технологические схемы работы автогрейдера. Производительность автогрейдера определяется его основными параметрами: размерами ножа, мощностью двигателя, тяговым усилием на колесах и условиями работы (характером грунта, технологией работ и т. д.).
Производительность автогрейдера измеряется объемом вырезанного и перемещенного грунта за единицу времени, в километрах или квадратных метрах спрофилированной дороги или площади.
Наибольший экономический эффект дает использование грейдеров и автогрейдеров на возведении насыпей до 0,6-0,7 м. Работа этих машин сводится к выполнению трех основных операций - зарезания, перемещения и разравнивания “грунта, причем перемещение грунта из резерва является одной из основных операций и составляет 65-75% общего числа его проходов. Перемещение и укладку грунта осуществляют способами, указанными на рис. 7.
Возведение насыпи происходит послойно и постепенным наращиванием ее высоты. Если темп потока по возведению земляного полотна намного больше темпа потока по строительству дорожной одежды и уплотнять каждый отсыпанный слой грунта не требуется, валики в насыпи укладывают вприжим без зазора (рис. 7, а), насыпь уплотнится при естественной осадке грунта.
При уплотнении насыпи валики грунта укладывают вполу-прижим (рис. 7, б) с последующим разравниванием и вразбежку (рис. 7, в).
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 7. Схемы укладки валиков грунта в теле насыпи:
а - вприжим без зазора; б - вполуприжим;. в - вразбежку; г - расположение валиков при возведении насыпи
Валики первого слоя грунта укладывают наращиванием от края насыпи к ее оси, при этом первый валик перемещают к краю насыпи и частично разравнивают, второй перемещают через первый, третий - через второй и т. д. (рис. 7, г), с частичным разравниванием каждого валика.
Во втором слое валики укладывают вполуприжим, начиная от оси насыпи к обочине, а последние валики по ширине земляного полотна укладывают вприжим, от разрушающего действия поверхностных и грунтовых вод устраивают водоотводные канавы по бокам дороги.
При профилировании грунтовых дорог из боковых канав вырезают грунт и перемещают его к оси дороги с разравниванием и приданием профилю заданного поперечного уклона.
Эти операции может выполнять и один грейдер или автогрейдер, но лучше когда они работают бригадами по четыре единицы.
ЛЕКЦИЯ №8. МАШИНЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА БЕТОННЫХ РАБОТ
Основные сведения о бетонных смесях и строительных растворах.
Бетон представляет собой искусственный каменный материал, полученный из смеси вяжущего вещества, воды, заполнителей и в необходимых случаях специальных добавок после ее формования и твердения. Строительные растворы не имеют в своем составе крупного заполнителя. До формования указанные полуфабрикаты называют бетонной и растворной смесью. По виду вяжущих веществ эти смеси делятся на цементные, силикатные, гипсовые и смешанные. Вяжущие материалы и вода - это активные составляющие, между которыми происходит химическая реакция, и после твердения смесь превращается в камнеподобное тело. Заполнители (песок, щебень) в реакции не участвуют. Они образуют жесткий скелет бетона. В целях экономии цемента зерновой состав смеси должен быть с минимальным объемом пустот при наименьшей поверхности частиц. Прочность бетона характеризуется пределом прочности на сжатие стандартных образцов в 28-суточном возрасте естественного твердения - так называемой «маркой» бетона (от 7,5 до 60,0 МПа). Прочность бетона зависит от количества и качества цемента, водоцементного отношения, качества смешивания, условий транспортирования, качества уплотнения и условий твердения.
Бетонная смесь должна сохранять однородность при транспортировании и иметь необходимую удобоформуемость - способность заполнять форму при данном способе уплотнения. Удобоформуемость смеси оценивается ее подвижностью или жесткостью. Бетонная смесь, способная растекаться и заполнять форму под влиянием собственных сил тяжести или небольшого механического воздействия, называется подвижной. Подвижность смеси характеризуется величиной осадки в сантиметрах отформованного из нее конуса в специальном приборе. Жесткость бетонной смеси определяется по времени вибрации в секундах, необходимого для растекания предварительно отформованного из нее конуса в форму-куб, на лабораторной виброплощадке с частотой колебаний 3000 в минуту и амплитудой 0,5 мм. Подвижность растворной смеси оценивается глубиной погружения в нее в сантиметрах специального стандартного конуса. Применение жестких смесей позволяет получить бетон более высокого качества (или сократить расход цемента) и уменьшить сроки твердения. Однако такие смеси труднее изготовляются, уплотняются и транспортируются по трубам и шлангам, вследствие чего иногда приходится переходить на более подвижные смеси.
Машины для приготовления бетонных и растворных смесей.
Бетонные и растворные смеси приготовляют путем механического перемешивания их компонентов в смесительных машинах - бетоно и растворосмесителях. Качество смеси определяется точностью дозировки компонентов и равномерностью их распределения между собой по всему объему смеси. Для равномерного распределения компонентов смеси между собой в общем объеме замеса частицам материала сообщаются траектории движения с наибольшей возможностью их пересечения. Смешивание компонентов в однородную смесь является достаточно сложным технологическим процессом, который зависит от состава смеси, ее физико-механических свойств, времени смешивания и конструкции смешивающего устройства.
Технологический процесс приготовления смесей включает последовательно выполняемые операции: загрузку отдозированных компонентов (вяжущих, заполнителей и воды) в смесительную машину, перемешивание компонентов и выгрузку готовой смеси.
Смесители классифицируют по трем основным признакам: характеру работы, принципу смешивания, способу установки.
По характеру работы различают смесительные машины периодического (цикличного) и непрерывного действия. В смесителях цикличного действия (рис. 1) перемешивание компонентов и выдача готовой смеси осуществляется отдельными порциями. Каждая новая порция компонентов бетона или раствора может быть загружена в смеситель лишь после того, как из него будет выгружен готовый замес. Смесители цикличного действия обычно применяют при частой смене марок бетонных смесей или растворов. В них можно регулировать продолжительность смешивания.
В смесителях непрерывного действия (рис. 2) загрузка компонентов, их перемешивание и выдача готовой смеси осуществляются одновременно и непрерывно. Отдозированые компоненты непрерывным потоком поступают в смеситель и смешиваются лопастями при продвижении от загрузочного отверстия к разгрузочному. Готовая смесь непрерывно поступает в транспортные средства. Смесители непрерывного действия наиболее целесообразно применять для приготовления больших объемов бетонной или растворной смеси одной марки.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 1. Принципиальные схемы смесителей цикличного действия (стрелками указано направление движения материалов):
а - гравитационных (барабанных); б - принудительного действия с вертикально расположенными смесительными валами (тарельчатых); в - принудительного действия с горизонтально расположенными смесительными валами (лотковых) - вверху одновальные, внизу двухвальные;
l - положение смешивания; ll - положение разгрузки; 1 - барабан (корпус); 2 - лопасти; 3 - смесь; 4,6- разгрузочное и загрузочное отверстия; 5 – центральный стакан
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 2. Принципиальные схемы смесителей непрерывного действия:
а - гравитационные; б - принудительного действия;
1 - загрузочное отверстие; 2 - барабан; 3 - лопасти; 4 - разгрузочное отверстие; 5 - опорные ролики; 6 - лопастной вал; 7 - корпус; - направление вращения барабана или смесительного механизма; - - направление движения материалов
Главным параметром смесительных машин цикличного действия является объем готового замеса (л), выданный за один цикл работы, смесителей непрерывного действия - объем готовой продукции (м3), выдаваемой машиной за 1 ч работы.
По принципу смешивания компонентов различают машины со смешиванием при свободном падении материалов (гравитационные) с принудительным смешиванием (принудительного действия). В смесите принудительного действия орбиты составляющих имеют вынужденный характер, в гравитационных - свободный. Гравитационный смеситель вращается относительно горизонтальной или наклонной (под углом до 15°) оси барабана с лопастями на внутренней поверхности (рис. 1, а; 2, а). Лопасти непрерывно подхватывают и поднимают компоненты смеси на определенную высоту, при достижении которой они свободно падают потоком с лопастей под действием силы тяжести; смешивание происходит в результате столкновения падающих потоков компонентов. Во избежание возникновения центробежных сил, препятствующих свободной циркуляции смеси внутри барабана, частота его вращения обычно не превышает 0,3...0,4 с-1. В смесителях с принудительным смешиванием компоненты смеси принудительно перемешиваются в неподвижном барабане или чаше горизонтальными, наклонными или вертикальными лопастными валами или лопастным ротором, вращающимися внутри смеситель емкости. Смесители с горизонтальными смесительными валами называют лотковыми (рис. 1, в), с вертикальными валами - тарельчатыми (рис. 1, б).
По способу установки смесители подразделяются на передвижные и стационарные. Передвижные смесители используются при небольших объемах строительных и ремонтно-строительных работ на рассредоточеных объектах, а стационарные входят в состав технологических линий бетонорастворосмесительных установок средней и большой производительности бетонных и растворных заводов.
Техническая производительность смесительных машин цикличного действия, м3/ч,
Пт = V3n/1000,
где V3 - объем готовой смеси в одном замесе, л; V3 = Vбk; Vб - вместимость смесительного барабана по загрузке составляющих (полезный объем барабана), k - коэффициент выхода готовой смеси; для бетонной смеси k = 0,65...0,7, растворов k - 0,75-0,85; n - число замесов, выдаваемых смесителем в течение 1 ч,
n = 3600/ (t1 + t2 - t3 + t4),
где t1, t2, t3, t4 - продолжительность загрузки, смешивания, выгрузки и возврата барабана в исходное положение или закрытия затвора, с.
Техническая производительность смесительных машин непрерывного действия с принудительным смешиванием, м3/ч,
Пт = 36000Sv,
где S = kн
·d2 /4 - средняя площадь поперечного сечения потока смеси в корпусе смесителя, м2; kн - коэффициент наполнения сечения корпуса смесителя (0,28...0,34); d - диаметр лопастей смесителя, м; v = s
· - скорость движения смеси в направлении продольной оси корпуса смесителя, м/с; s - шаг лопастей, м;
· - частота вращения лопастного вала, с-1.
Растворосмесители.
Растворосмесители цикличного действия предназначены для приготовления строительных растворов (цементных, известковых, глиняных, гипсовых, шлаковых и сложных) при выполнении каменных, изоляционных, штукатурных, монтажных и кровельных работ и представляют собой машины с принудительным смешиванием компонентов раствора неподвижной емкости горизонтальным или вертикальным лопастным валом (лопастные смесители) или быстроврашающимся лопастным ротором (турбулентные смесители). Передвижные растворосмесители имеют объем готового замеса 30,65,125 и 250 л, а стационарные - 400, 800 и 1200 л. Стационарными растворосмесителями комплектуют автоматизированные растворные узлы и заводы.
Передвижные малогабаритные растворосмесители цикличного действия (рис. 1) с объемом готового замеса 30 и 65 л применяют на объектах с небольшой потребностью в растворе (до 2,6...3,0 м3/ч), устанавливают в непосредственной близости от места укладки смеси и перемещают в пределах строительной площадки и рабочего места на колесах. Такие растворосмесители не имеют устройств для дозирования и механической загрузки компонентов. Применение растворосмесителей наиболее рационально для приготовления растворов из сухих смесей при производстве отделочных работ. Малые габариты машин позволяют эксплуатировать их в помещениях.
К цикличным растворосмесителям тарельчатого типа относятся растворосмесители СО-23В, МРБС-100, СР-100 с вертикальным лопастным валом и сменными барабанами-тачками, а также турбулентный высокооборотный растворобетоносмеситель СБ-133А.
Растворосмесители СО-23В, МРБС-100 иСР-100 с объемом готового замеса 65 л выполнены по единой конструктивной схеме и имеют мало различий. Они предназначены для приготовления строительных растворных смесей с подвижностью не менее 5 см, определяемой по ГОСТ 5802-86, и бетонов. К преимуществам смесителей относятся большая активность процесса перемешивания, что предотвращает комкование смеси и позволяет готовить гипсовые и известково-гипсовые растворы.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 1. Передвижной малогабаритный растворосмеситель цикличного действия: 1 – смесительный барабан; 2 – электродвигатель; 3 – редуктор; 4- механизм поворота (наклона) барабана; рама с ходовой частью
Цикличные смесители принудительного действия лоткового типа выпускают передвижными и стационарными. Передвижные смесители используются, как индивидуальные установки на объектах с небольшими объемами работ предназначены для приготовления различных растворов с крупностью заполнителей до 5 мм.
Растворосмесители непрерывного действия применяют для непрерывного приготовления из сухой растворной смеси кладочной, штукатурной или облицовочной растворной смеси (известковой, цементной, цементно-известковой, известково-гипсовой) подвижностью не ниже 8 см с крупностью частиц до 2,5 мм.
Растворосмесители, работающие на сухих смесях, обеспечивают постоянное качество раствора. Сухие смеси на основе известкового, цементного и гипсового вяжущего централизованно готовят на специализированных заводах и поставляют на строительные площадки в мешках, бункерах, капсулах смесовозами и цементовозами. Такие смесители наиболее целесообразно использовать в комплексах для устройства наливных полов, в высокопроизводительных штукатурных агрегатах и станциях, работающих на сухих смесях и обеспечивающих комплексную механизацию по приему сухих смесей, их переработке, перекачиванию готового раствора и его нанесению на обрабатываемую поверхность.
В строительстве нашли широкое применение смеситель Т-100 производительностью 3 м3/ч и две одинаковые по конструкции модели смесителей непрерывного действия: СО-201 (рис. 1) производительностью 1,5 м3/ч и СО-211 производительностью 3 м3/ч.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 1. Смеситель СО-201
Каждый смеситель состоит из приемного бункера 4, привода 7, шнека-дозатора 2 с приспособлением для рыхления сухого материала, смесительной цилиндрической камеры (трубы) 1 с выгрузочным окном, лопастного смесительного вала, помещенного в трубе и соединенного со шнеком-дозатором, вододозировочного устройства 3 с регулятором подвижности смеси и прибора для измерения расхода воды, рамы с колесами 5 и электрооборудования 6. Привод шнека-дозатора и лопастного вала осуществляется от электродвигателя через клиноременную передачу.
Принцип действия таких смесителей заключается в следующем: сухая смесь загружается в приемный бункер и шнеком-дозатором подается в смесительную камеру, где смешивается с водой, равномерно подаваемой в емкость через систему дозирования для получения раствора требуемой консистенции. Винтовые лопасти смесителя обеспечивают передвижение смеси вдоль оси смесительной камеры к выгрузочному окну.
При небольших объемах работ смесители используют как самостоятельно действующие машины и загружают сухой смесью вручную из крафт-мешков. При работе смесителей в комплексе со штукатурными агрегатами и станциями их загрузка осуществляется из силоса с сухой смесью.
Применение растворосмесителей непрерывного действия позволяет автоматизировать технологические процессы строительно-отделочных работ.
Бетоносмесители.
Стационарные цикличные бетоносмесители принудительного действия предназначены для приготовления жестких и подвижных бетонных смесей и строительных растворов. Материалы смешиваются путем принудительного воздействия на смесь лопастей, сообщающих частицам самые разнообразные траектории движения. К преимуществам бетоносмесителей принудительного действия по сравнению с гравитационными относятся большие активность и качество процесса перемешивания, предотвращение комкования смеси, к недостаткам - сложность конструкции и высокая металлоемкость машин, ограниченное применение крупных заполнителей, значительный износ рабочих поверхностей, большая энергоемкость процесса перемешивания.
Бетоносмесители принудительного действия разделяются на тарельчатые и лотковые. Тарельчатые бетоносмесители - это машины роторного типа с вертикально расположенными валами, лотковые - двухзальные машины с двумя горизонтальными лопастными валами.
Стационарные цикличные бетоносмесители роторного (тарельчатого) и лоткового типов используются в качестве встроенного оборудования в технологических линиях бетонорастворных заводов и установок, бетоносмесительных цехов заводов сборных железобетонных изделий и предназначены для приготовления бетонных смесей и строительных растворов.
В ротором бетоносмесителе (Рис. 1) компоненты смеси перемешиваются в кольцевом рабочем пространстве неподвижной чаши 1 лопастями 2 ротора 3, вращающегося с частотой 0,5...0,6 с-1. Смешивающие лопасти крепятся к ротору с помощью пружинных (рессорных) амортизаторов 4 на разном удалении от оси его вращения, а их рабочие поверхности расположены под различными углами к траектории своего движения. Такая схема установки лопастей, создающих при своем движении продольные и поперечные потоки смешиваемых компонентов, обеспечивает интенсивное и качественное перемешивание смеси любой консистенции.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 1 . Принципиальная схема цикличного роторного бетоносмесителя
Амортизаторы позволяют лопастям поворачиваться при попадании между ними и днищем крупных кусков заполнителя. В смесительном устройстве помимо смешивающих лопастей имеются наружная и внутренняя очистные лопасти, прикрепляемые к ротору жестко. Внутренняя поверхность чаши футерована износостойкой сталью. В донной части чаши имеется разгрузочный люк, перекрываемый затвором с рычажным или пневматическим приводом.
Стационарные цикличные гравитационные бетоносмесители применяют на бетонных заводах, централизованно снабжающих товарным бетоном объекты с большим объемом потребления, в бетоносмесительных цехах заводов сборных железобетонных изделий и в бетоносмесительных установках. Они выпускаются объемом готового замеса 500,1000 и 3000 л и выполняются с наклоняющимися двухконусными смесительными барабанами и гидравлическим или пневматическим приводом механизма опрокидывания барабана.
У стационарных цикличных гравитационных бетоносмесителей загрузка компонентов и выгрузка готовой смеси механизированы и осуществляются при вращающемся барабане.
Бетоносмеситель СБ-91В (Рис. 1) объемом готового замеса 500 л предназначен для приготовления подвижных бетонных смесей и используется в бетоносмесительных установках производительностью до 20 м3/ч. Бетоносмеситель состоит из рамы 4, смесительного барабана 2, траверсы 7, приводных механизмов вращения 6 и опрокидывания 5 смесительного барабана, электрооборудования, аппаратуры пуска, защиты и управления. Траверса со смесительным барабаном опирается на две стойки 3 рамы, в одной из которых смонтирован гидравлический механизм (гидроцилиндр с рычагом) опрокидывания смесительного барабана при разгрузке. Гидроцилиндром, соединенным с одной из цапф 1 траверсы, через рычаг осуществляется поворот траверсы вместе со смесительным барабаном при переводе барабана из положения приготовления смеси в положение выгрузки и обратно. На внутренней поверхности конусов смесительного барабана, облицованных футеровкой, закреплены шесть смешивающих лопастей. Вращение барабану с частотой 18 мин-1 сообщается от электродвигателя через цилиндрический двухступенчатый редуктор. Гидропривод механизма опрокидывания барабана состоит из масляного бака, гидронасоса, гидрораспределителя, фильтра, клапанной аппаратуры и соединительных трубопроводов.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 1 . Смеситель СБ-91В
Бетоносмеситель СБ-153А (Рис. 2) объемом готового замеса 1000 л предназначен для приготовления подвижных бетонных смесей с крупностью заполнителя до 120 мм и используется в технологических линиях заводов сборного железобетона, бетонных заводов и в бетоносмесительных установках. Бетоносмеситель состоит из рамы 1 с двумя опорными стойками смесительного барабана 2, траверсы 3, механизма вращения и опрокидывания барабана, электрооборудования и шкафа управления 7.
Футерованная облицовкой внутренняя поверхность двухконусного барабана имеет шесть лопастей, закрепленных на кронштейнах-держателях. В днище барабана установлен лопастной активатор, позволяющий ускорять процесс перемешивания и повышать качество приготовляемых смесей. Вращение смесильному барабану с частотой 17,6 мин-1 сообщается от фланцевого электродвигателя 5 через двухступенчатый планетарный редуктор 4.
Опрокидывание смесительного барабана при выгрузке готовой смеси, его возврат и фиксацию в положении загрузки обеспечивает пневматический привод, состоящий из двух пневмоцилиндров 6, приборов воздухораспределения, влагомаслоотделителя, соединительных трубопроводов и глушителя. Питание пневмопривода сжатым воздухом под давлением 0,4...0,6 МПа осуществляется от воздушной магистрали цеха или завода.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 2. Смеситель СБ-153А
Машины и оборудование для транспортирования бетонных и растворных смесей.
Для транспортирования товарных бетонных и растворных смесей на расстояния более 1 км от смесительных установок и заводов на строительные объекты применяют специализированные автотранспортные средства на базе шасси грузовых автомобилей - авторастворовозы, автобетоносмесители и автобетоновозы, оснащенные технологическим оборудованием для предотвращения потерь и сохранения качества смесей в пути следования. В некоторых случаях жесткие смеси перевозят в специально оборудованных автосамосвалах. На крупных стройках смеси перевозят в бункерах, бадьях, контейнерах, установленных в кузовах автомобилей или на железнодорожных платформах. Транспортирование смесей к месту укладки на небольшие расстояния во внутрипостроечных условиях осуществляется наиболее эффективно средствами трубного транспорта - бетоно и растворонасосами, бетоно - и растворонагнетателями. При транспортировании по трубам обеспечивается непрерывность перемещения смеси в горизонтальном и вертикальном направлениях, сохраняется качество смеси и сводятся к минимуму ее потери. Трубный транспорт позволяет доставлять смеси в труднодоступные места и вести работы по их укладке в стеснённых условиях.
На качество смесей, перевозимых специализированным автотранспортом, влияют продолжительность перевозки, температура смеси и окружающей среды, состояние дорожного покрытия.
Авторастворовозы.
Авторастворовозы (рис. 1) применяют для транспортирования со скоростью до 65 км/ч качественных строительных растворов различной подвижности (5...13 см) с механическим побуждением в пути следования и порционной выдачи смеси на строительных объектах в приемные емкости растворонасосов, штукатурных агрегатов и станций, промежуточные расходные бункера и бадьи. Перемешивание раствора в пути следования обеспечивается шнековыми или лопатными побудителями, порционная выдача раствора - шиберными отсекателями (заслонками). Побудители и отсекатели имеют гидравлический привод. Авторастворовозы оборудуются бортовым устройством промыва цистерны водой, подогреваемой выхлопными газами, что облегчает уход за цистерной и препятствует нарастанию скелетного остатка на ее стенках. Они работают при температуре окружающей среды - 20...+40 °С.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 1. Авторастворовоз
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 2. Цистерна с побудителем авторастворовоза 581430: 1 - цистерна; 2 - лопастной вал (побудитель); 3 - стойка; 4 - лопасть; 5 – подшипник
Главным параметром авторастворовозов является полезная вместимость цистерны или объем перевозимой смеси (м3).
Авторастворовоз 581430 предназначен для перевозки, побуждения и порционной выдачи строительных растворов различных марок и консистенций на строительных площадках. В процессе доставки сохраняются физико-механические свойства строительной смеси.
В комплект оборудования входит горизонтально установленная цистерна полезной вместимостью 2,2 м3 с развернутой верхней образующей, внутри которой имеется одновальный лопастной побудитель со спиралеобразной лопастью (рис. 2) для перемешивания раствора во избежание его расслаивания при транспортировке. Раствор загружается в цистерну сверху при открытых откидных двустворчатых крышках. Разгружается раствор через разгрузочное устройство, снабженное пневмоуправляемой шиберной заслонкой и разгрузочными лотками. К разгрузочному устройству шарнирно прикреплен дополнительный поворотный лоток.
Лопастной вал побудителя приводится во вращение с частотой 5...15 мин-1 от гидромотора через закрытую зубчатую передачу. Привод насоса гидросистемы осуществляется от двигателя базовой машины через коробку отбора мощности. При вращении вала побудителя по часовой стрелке осуществляется побуждение растворной смеси, предупреждающее ее расслаивание. При вращении в обратную сторону побудитель обеспечивает подачу растворной смеси к разгрузочному устройству.
Управляют работой побудителя с помощью гидрораспределителей как с панели управления, так и из кабины водителя.
Механическая система разгрузки цистерны с управляемой шиберной заслонкой позволяет выдавать раствор порциями и за один рейс машины обслуживать несколько строительных объектов.
Автосмесевозы.
Автосмесевозы предназначены для доставки силосов с сухими строительными смесями на строительные объекты и самостоятельной погрузки-выгрузки силосов. Кроме силосов на базовые шасси могут быстро (за 10...15 мин) устанавливаться другие сменные модули: цистерны, контейнеровозы, самосвальное оборудование и т. п.
Конструкция автосмесовоза позволяет самостоятельно манипулировать спуском-подъемом как пустых, так и груженых силосов; смесевоз обслуживается одним водителем-оператором.
В состав автосмесевоза входит комбилифт на базе шасси КамАЗ-6520 с прицепом, на который устанавливаются силосы объемом 6...22,5 м3.
Применение сухих смесей имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными технологиями строительства, а именно: смеси узко специализированы, т. е. каждая смесь предназначена для определенного вида работ (заливка полов, штукатурка, кирпичная кладка и т.д.) и имеет соответствующие добавки, что повышает качество выполняемых работ; готовые сухие строительные смеси могут длительное время храниться в силосах на строительных площадках в неизменном виде и вырабатываться по необходимости; силосы обеспечивают сохранность сухих строительных смесей при транспортировке и хранении заводах, базах и строительных площадках, а дополнительные устройства позволяют дозировать и непрерывно подавать сухие строительные смеси к месту приготовления и использования готовых строительных смесей.
Схема работы автосмесевоза показана на рис. 1. Наиболее эффективна работа автосмесевоза при использовании его с дополнительным навесным оборудованием, включающем универсальную штукатурную машину для готовой штукатурки, пневматическую транспортную установку для всех видов раствора, смеситель непрерывного действия.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 1. Схема рабочего цикла автосмесевоза
Автобетоносмесители.
Автобетоносмесители применяют для приготовления бетонной смеси в пути следования от питающих отдозированными сухими компонентами специализированных установок к месту укладки, для приготовления бетонной смеси непосредственно на строительном объекте, а также для транспортирования готовой качественной смеси с побуждением ее при перевозке. Они представляют собой гравитационные реверсивные бетоносмесители с грушевидным смесительным барабаном, установленные на шасси грузовых автомобилей, специальных шасси автомобильного типа или на полуприцепах, агрегатируемых с трехосными тягачами.
Смесительные барабаны имеют постоянный угол наклона оси (10...15°) к горизонту. Внутри смесительных барабанов установлены двухзаходные винтовые лопасти, обеспечивающие загрузку и перемешивание бетонной смеси при вращении барабана в одну сторону и выгрузку готовой смеси при вращении барабана в обратном направлении (реверсе).
Для загрузки смесительного барабана компонентами смеси или бетонной смесью, а также выгрузки смеси из смесительного барабана на место укладки автобетоносмесители оборудуются лотковыми загрузочно-погрузочными устройствами. Для обеспечения технологического процесса приготовления бетонной смеси из сухих компонентов, предварительно загруженных в смесительный барабан, а также промывки барабана и узлов автобетоносмесителя от остатков бетонной смеси автобетоносмеситель снабжен системой водопитания с баками для воды, аппаратурой для подачи воды под давлением и ее дозирования.
Технологическое оборудование отечественных автобетоносмесителей имеет мало различий и максимально унифицировано. Автобетоносмесители способны работать при температуре окружающего воздуха - 30°...+ 40 °С. Максимальная скорость загруженных автобетосмесителей при движении по дорогам в технологическом режиме составляет не более 60 км/ч.
Главным параметром автобетоносмесителей является вместимость смесительного барабана по выходу готовой смеси (м3).
Автобетоносмеситель 581412 (рис. 1) с объемом готового замеса 5 м3 смонтирован на шасси 1 грузового автомобиля КамАЗ-55111. Рабочее оборудование автобетоносмесителя включает раму 9, смесительный барабан 4 с загрузочно-разгрузочным устройством, механизм 3 вращения барабана, дозировочно-промывочный бак 2, водяной центробежный насос, систему управления оборудованием с рычагами 10, 12 и контрольно-измерительные приборы 11. Смесительный барабан имеет три опорные точки и наклонен к горизонту под углом 15°. Загрузочно-разгрузочное устройство состоит из загрузочной 5 и разгрузочной 6 воронок, складного лотка 7 переменной длины и поворотного устройства 8. Лоток может поворачиваться при разгрузке в горизонтальной плоскости на угол до 180° и в вертикальной плоскости на угол до 60°.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 1. Автобетоносмеситель 581412
Техническая часовая производительность автобетоносмесителя, м3/ч,
Пт = 60Vkобkвых/Тц,
где V- вместимость барабана, м3; kоб - коэффициент использования геометрического объема, представляющего отношение объема сухих составляющих, загружаемых в барабан, к геометрическому его объему; kвых - коэффициент, характеризующий выход смеси и определяемый отношением ее объема к объему сухих составляющих (при перевозке автобетоносмесителем готовой бетонной смеси kвых =1); Тц - продолжительность цикла автобетоносмесителя, мин,
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
где L - дальность перевозки смеси, км; vтр и vпор - скорость движения автобетоносмесителя в груженом и порожнем состояниях, км/ч; t3 - продолжительность загрузки барабана сухими составляющими, мин; tр и tп - продолжительность разгрузочных и промывочных операций, мин.
Автобетоносмесители на полуприцепе представляют модифицированный вид автобетоносмесителей, которые позволяют транспортировать и готовить бетонную смесь в пути следования или по прибытии на строительный объект.
Технологическое оборудование автобетоносмесителей (рис. 3) смонтировано на полуприцепе ЧМ ЗАП-8001, соединяемом сцепным устройством с трехосными седельными тягачами различных моделей: КамАЗ, МАЗ, «Татра», «Ивеко», «Мерседес-Бенц».
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 3. Автобетоносмеситель на полуприцепе
Полуприцеп имеет две выносные опоры, на которые бетоносмеситель устанавливается по прибытии автопоезда на строительный объект, до тех пор, пока автотягач не доставит очередной загруженный полуприцеп и не заберет для загрузки освободившийся.
Автобетононасосы.
Автобетононасосы предназначены для подачи свежеприготовленной бетонной смеси с осадкой конуса 6...12 см в горизонтальном и вертикальном направлениях к месту укладки при возведении сооружений из монолитного бетона и железобетона. Они представляют собой самоходные мобильные бетонотранспортные машины, состоящие из базового автошасси, бетононасоса с гидравлическим приводом и шарнирно сочлененной стрелы с бетоноводом для распределения бетонной смеси в зоне действия стрелы во всех ее пространственных положениях. Отечественные автобетононасосы конструктивно подобны и оборудуются двухцилиндровыми гидравлическими поршневыми бетононасосами.
Бетононасос (рис. 1) состоит из двух бетонотранспортных цилиндров 6, поршни которых получают синхронное движение во взаимно противоположных направлениях от индивидуальных рабочих гидроцилиндров 10, осуществляя попеременно такт всасывания смеси из приемной воронки 3 и такт нагнетания ее в бетоновод 1. Движение поршней согласовано с работой поворотного бетонораспределительного устройства 2, поворот которого на определенный угол осуществляется с помощью двух гидроцилиндров 12. Когда в одном из бетоно транспортных цилиндров бетонная смесь всасывается из воронки, во втором через поворотную трубу распределительного устройства смесь нагнетается в бетоновод.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 1. Бетононасос
В конце хода нагнетания распределительное устройство изменяет свое положение одновременно с переключением хода приводных гидроцилиндров с помощью следящей системы.
Приемная воронка оборудована в верхней части решеткой 4, в нижней - лопастным побудителем с приводом 11.
Бетонотранспортные цилиндры помещены в корпус 5, имеющий резервуар 8 иди промывочной воды и сообщающийся со штоковыми полостями бетонотранспортных цилиндров. При замене промывочную воду сливают через спускное отверстие, перекрываемое крышкой с рукояткой 7. Бетононасос снабжен электрогидравлическим блоком управления 9.
Гидравлический привод обеспечивает более равномерное движение смеси в бетоноводе, предохраняет узлы насоса от перегрузок и позволяет в широком диапазоне регулировать рабочее давление и производительность машины. Двухпоршневые бетононасосы с гидравлическим приводом обеспечивают диапазон регулирования объемной подачи 5...65 м3/ч при максимальной дальности подачи до 400 м по горизонтали и до 80 м по вертикали.
Техническая производительность, м3/ч, поршневых бетононасосов
Пт = 3600AInkH
где А - площадь поперечного сечения поршня, м; l - длина хода поршня, м; n - число двойных ходов поршня, с-1; kн - коэффициент наполнения смесью бетонотранспортного цилиндра (0,8...0,9).
Главным параметром автобетононасосов является объемная подача (производительность) в м3/ч.
Автобетононасос (рис. 2) подает товарный бетон в горизонтальном и вертикальном направлениях к месту укладки с помощью распределительной стрелы 4 с бетоноводом 9 или инвентарного бетоновода. Распределительная стрела состоит из трех шарнирно сочлененных секций, движение которым в вертикальной плоскости сообщается гидроцилиндрами двустороннего действия 5, 7 и 11. Стрела монтируется на поворотной колонне 3, опирающейся на раму 15 шасси 1 через опорно-поворотное устройство 2, поворачивается в плане на 360° гидравлическим поворотным механизмом и имеет радиус действия до 19 м. На шасси также монтируются гидробак 6 и бак для воды 10. Прикрепленный к стреле шарнирно сочлененный секционный бетоновод 9 заканчивается гибким шлангом 3. Бетонная смесь подается в приемную воронку 14 бетононасоса 8 из автобетоносмесителя или автобетоновоза. При работе автобетононасос опирается на выносные гидравлические опоры 16. Автобетононасосы имеют переносной пульт дистанционного управления движениями стрелы, расходом бетонной меси и включением - выключением бетононасоса, что позволяет машинисту находиться вблизи места укладки смеси.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 2. Автобетононасос
Требования, предъявляемые к машинам для транспортировки бетонных и растворных смесей.
Машины для транспортировки бетонных и растворных смесей должны удовлетворять определенным требованиям.
Смесь должна быть защищена от попадания в нее атмосферных осадков, замораживаниями высушивания.
При транспортировании нельзя допускать расслаивания смеси и потерь, особенно самых ценных ее компонентов - цементного молока или теста.
Продолжительность доставки смесей не должна превышать 1,5 ч при температуре окружающего воздуха 20-25 °С и 2 ч при температуре 5 ... 9 °С.
При доставке смесей необходимо максимально сокращать количество перегрузок.
Высота разгрузки смеси не должна превышать 2 м.
Во избежание расслаивания нельзя перевозить смеси без побуждения в пути на расстоянии свыше 10 км по хорошей и 2 км по плохой дорогам.
При подаче смесей по трубам и шлангам насосное оборудование должно создавать наименьшую пульсацию давления, так как это явление также способствует расслоению смесей.
Выполнение вышеперечисленных требований предопределяет выбор соответствующих машин для транспортирования смесей в конкретных условиях
ЛЕКЦИЯ №9. БУРИЛЬНО-КРАНОВЫЕ МАШИНЫ И МАШИНЫ ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН ПОД БУРОНАБИВНЫЕ СВАИ
История бурильных и буровых машин.
Буровые машины, предназначенные для сверления горизонтальных отверстий, уже существовали в XVII столетии, что подтверждается предложением, сделанным в 1683 году механиком Геннинг-Гутманом магистрату города Гарца, на производство буровых работ с помощью его машины. Однако, вследствие недостатков, какими обладали буровые машины того времени, применение их было единичное. В 1803 году зальцбургский инженер Гайншинг и в 1813 г. английский механик Тревич сделали весьма солидные усовершенствования в этого рода машинах; затем в 1844 г. англичанин Брунт предложил молоты в рудниках приводить в движение с помощью сжатого воздуха и производить одновременно вентиляцию штолен. В 1851 году французский инженер Каве первый начал работать этого рода машинами, которые были впоследствии усовершенствованы Бартлетом, предложившим свою машину в 1854 г. управлению по возведению Мон-Сенисского туннеля. Женевский профессор физики Колладон немного ранее, а именно в 1852 г., построил бурильную машину с пневматической передачей, взамен существовавшей до того времени канатной. Строитель Мон-Сенисского туннеля (инженер Соммелье) обе эти идеи соединил в одну и устроил пневматическую бурильную машину, а для сгущения воздуха воспользовался водой горных потоков Альп. Лет пятнадцать тому назад применение буровых машин, действующих сжатым воздухом, при проведении туннелей было редкостью и ограничивалось двумя туннелями, Мон-Сенисским и Сен-Готтардским (см. Туннель); между тем, в настоящее время буровые машины применяются к постройке относительно уже и небольших сооружений, например у нас на Новороссийской ветви Владикавказской железной дороги при постройке туннелей, одного длиной 650,94 саженей и другого в 180 сажен. Все сказанное выше относится к ударным машинам; между тем, идея вращательного бурения, появившаяся в 1848 в Праге и примененная там к сверлению известняков, дала очень хорошие результаты, почему и начала разрабатываться в Австрии (Реттингер), Франции (Леша) и Германии (Ржиг) с не меньшим успехом, как и система ударных машин. В 1864 г. инженер Штопф предложил производить вращательное бурение с помощью воды, находящейся под давлением, а гамбургский инженер Брандт разработал эту идею практически и построил вращательную машину своей системы. Первые опыты с этой машиной произведены были в Сен-Готтардском туннеле, а с 1877 года ими уже работали в полном объеме при сооружении Зонштейнского туннеля у Траунзее, Брандлейтского в Тюрингии, Аральбергского в Швейцарии, Сурамского на Кавказе и во многих рудниках. На последней всемирной выставке в Париже машины Брандта награждены большой золотой медалью.
Быстрое усовершенствование буровых машин началось лишь со времени применения их к постройке туннелей, а именно Мон-Сенисского, и всецело принадлежит нижеследующим четырем инженерам: Соммелье, Граттони, Грандису и Колландону. Уже в 1866 г. выдана была 91 привилегия на различного рода буровые машины, а с этого времени сделано очень много в них усовершенствований. Самые замечательные ныне системы следующие: Дюбуа-Франсуа, Сакса, Мак-Кина, Сегена, Ингерзоля, Дарлингтона, Туреттини, Шрамма, Ферру, Мейера или Фрелиха и Брандта, которые, несомненно, оказали огромное влияние на успех в этого рода работах, способствуя скорому преодолению тех препятствий, которые представляли до сих пор твердые горные породы при прорытии туннелей и штолен.
Все перечисленные выше системы буровых машин подразделяются на так называемые ударные и вращательные: первые приводятся в движение посредством сжатого воздуха, а вторые посредством напора воды, откуда и называются пневматическими и гидравлическими. Машины первого рода выбивают породу кусками, а второго рода - цилиндрической стальной пилой высверливают цилиндрики буримой породы, которые без особых приспособлений переламываются и крошатся во время работы. Существует еще один род машин (perforateur), которые сверлят сразу отверстия большого диаметра, от 6-ти до 20-ти футов и известны под названием "Beaumont", от имени изобретателя, английского инженера Бомона. Машины этого рода, называемые также "щитовыми", употреблены были при прорытии туннеля под Лондоном в Англии, под рекой Гудзоном в Америке и под каналом Ла-Манш во Франции, причем под Ла-Маншем пройденная ими в меловом грунте пробная штольня имеет 884,55 сажени длины.
Щитовая машина представляет собой стальную трубу, оканчивающуюся резцом и закрывающую спереди стальным щитом забойное место штольни. Длина такой трубы бывает различна и зависит от диаметра: от 0,75 до 1,50 саженей. Диаметр трубы бывает в 6 и 10 футов, а для прорытия туннеля под Гудзоном диаметр щитовой машины был в 20 футов и давление, на нее производимое гидравлическими прессами, равнялось 15 тысячам пудов.
Машины этого рода имеют видимое преимущество перед описанными выше, так как вовсе устраняют необходимость употребления взрывчатых веществ, представляющих столь большую опасность для рабочих, и дают возможность более легкого устройства вентиляции и вполне обеспечивают работу от заливания водой, вследствие встречи ключей или просачивания грунта.
Машина Beaumont'a приводится во вращательное движение сжатым воздухом, а поступательное движение получается от гидравлических прессов. Судя по работам, которые велись этой машиной под каналом Ла-Манш, успех таковых в серой меловой формации не превышает 1 метра в час, что представляет собой уже весьма хороший результат. Машина эта всегда может быть применена, когда геологические напластования однообразны, подобно нижним частям меловой формации, и не представляют твердости камня или скалистого грунта. Подробное описание см. в "Annales industrielles" (1882).
Давление воздуха и воды, нужное для приведения Б. в действие, производится с помощью особых аппаратов-насосов или компрессоров. Величина этого давления находится в зависимости от степени твердости буримой горной породы и рода машины. Если все грунты разделить на мягкие, твердые и скалистые, то, по данным профессора Ржига, нужно:
– для ударных машин в грунтах мягких от 1 до 2 атмосфер давления, в твердых от 2 до 3 и в скалистых от 3 до 4 атмосфер давления (к этим цифрам следует прибавить от 20 до 30% на потерю давления, происходящую от трения воздуха в трубах)
– для вращательных машин в грунтах мягких от 40 до 60 атмосфер, в твердых до 80 и скалистых до 150 атмосфер давления. В этого рода машинах потери давления вдоль проводов не замечается. Машины щитовые, так называемые "Beaumont", требуют давления сообразно диаметру штольни и твердости грунта.
Всякая ударная бурильная машина должна выполнить 6 различного рода движений:
– удар,
– обратный ход ударного стержня,
– его поворот,
– поступательное движение его вперед по мере углубления отверстия,
– передвижение самой машины вперед,
– ее отодвигание назад.
Первое и второе движение выполняются регулировкой поршней, третье движение происходит с помощью спиральной дорожки, выделанной на поверхности стержня, которой движется стержень по неподвижному шипу, укрепленному в раме машины; четвертое происходит вследствие одинаковой длины поршневого цилиндра машины с величиной передвижения всей машины; пятое и шестое движения производятся руками.
Всякая вращательная буровая машина должна выполнять два действия:
передвигать вперед буровой стержень с зубчатым стальным наконечником, поворачивать его. Первое действие производится особым механизмом, а второе - с помощью двух водостолбовых машин, приводящих в движение бесконечный винт, поворачивающий стержень посредством зубчатого колеса, соединенного со стержнем наглухо.
Все вновь строящиеся буровые машины отличаются от прежних увеличением силы диаметра бурава и уменьшением числа буровых сверл. Так, например, последние буровые машины Дюбуа и Франсуа имеют один бур, а Брандта - два бура.
Основные понятия.
Самоходные бурильно-крановые машины широко применяют в городском строительстве при устройстве свайных оснований зданий и сооружений, опор мостов, трубопроводов, линий электроснабжения и связи, колодцев, ограждений, а также при обустройстве дорог, посадке деревьев и кустарников. Они представляют собой совместно действующее бурильное и специальное крановое оборудование, смонтированное на шасси серийных автомобилей и тракторов, привод которого осуществляется от двигателя базовой машины или самостоятельной силовой установки. Бурильным оборудованием проходят способом механического вращательного бурения вертикальные и наклонные скважины в талых и сезонно промерзающих грунтах, а специальным крановым - устанавливают в пробуренные скважины сваи, столбы, железобетонные опоры, блоки колодезных облицовок и другие элементы.
По типу базовой машины бурильно-крановые машины разделяют на автомобильные и тракторные; по принципу действия бурильного оборудования - на машины цикличного и непрерывного действий; по типу привода бурильного и кранового оборудования различают машины с механическим, гидравлическим и смешанным (гидромеханическим) приводами; по виду исполнения бурильно-кранового оборудования - на машины с совмещенным (бурильное и крановое оборудование смонтированы на одной мачте) и раздельным (бурильное оборудование смонтировано на мачте, крановое - на стреле) оборудованием; по возможности поворота рабочего оборудования в плане машины разделяют на неповоротные и поворотные; по расположению рабочего оборудования на базовом шасси - с задним и боковым расположением у неповоротных машин, на поворотной платформе - у поворотных.
Главный параметр бурильно-крановых машин - максимальная глубина разбуриваемой скважины (м). К основным параметрам относятся: диаметр бурения (скважины), угол бурения (угол наклона оси скважины к горизонту), грузоподъемность кранового оборудования.
В качестве сменного бурильного инструмента бурильно-крановых машин используются лопастные, кольцевые и шнековые буры, закрепляемые на конце бурильной штанги, которой сообщается крутящий момент и усилие подачи.
Лопастной бур (рис. 1, а) состоит из корпуса 1 с двумя копающими лопастями в виде двухзаходного винта, забурника 5 и заслонки 2. Лопасти оснащены сменными резцами 4, разрыхляющими грунт и установленными в резцедержателях 3. Забурник, расположенный на конце бурильной головки, задает буру направление и удерживает его на оси бурения. Заслонки препятствуют просыпке грунта при выемке грунта из скважины. Бур крепится к нижнему концу бурильной штанги с помощью пальца. Шнековый (винтовой) бур (рис. 1, б) представляет собой трубчатый остов 9 с винтовыми транспортирующими грунт спиралями в виде сплошной ленты 10. Шнек имеет хвостовик 11 для крепления на конце бурильной штанги. К шнеку крепится сменная бурильная головка 8 с резцами 7 и забурником 6.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 1. Буры бурильно-крановых машин
Кольцевой бур (рис. 1, в) разрушает грунт по периферии и формирует кольцевую щель, отделяющую керн от массива. Бур состоит из корпуса 12 в виде трубы, на нижней торцевой части которой равномерно расположены кулачки 14 с резцами 15. Поверхность корпуса бура снабжена винтовыми лопастями 13, транспортирующими разрушенный грунт (породу) из кольцевой щели на дневную поверхность. Две отклоняющие планки 16 отбрасывают разрушенный грунт к наружной стенке кольцевой щели.
При бурении скважин в мерзлых грунтах применяют резцы и забурники, армированные твердосплавными пластинками. Бурение скважин осуществляется при вращении бурильного инструмента с одновременным его движением вниз. В процессе бурения скважина необходимой глубины образуется за несколько повторяющихся циклов, каждый из которых включает последовательно выполняемые операции бурения, подъема бурильного инструмента на дневную поверхность, его разгрузку и возврат в забой.
Для бурения скважин различных диаметров каждая бурильно-крановая машина комплектуется набором сменного бурильного инструмента.
Бурильно-крановая машина
Бурильно-крановая машина (рис. 1) состоит из базового автомобиля 1, специальной рамы, закрепленной на раме автомобиля, бурильно-кранового оборудования, гидравлического механизма установки бурильной мачты, выносных опор с гидродомкратами 8, механической трансмиссии, гидросистемы и электрооборудования. Бурильно-крановое оборудование шарнирно закреплено на кронштейнах специальной рамы и может поворачиваться в продольно-вертикальной плоскости машины гидроцилиндром 2 при установке оборудования в транспортное и рабочее положение. В транспортном положении бурильное оборудование укладывается на опорную стойку. Бурильно-крановое оборудование включает бурильную мачту 5 с оголовком, штангу с бурильным инструментом в виде лопастного бура 6 с забурником 7 и резцами, гидравлический механизм подачи бурильного инструмента на забой и извлечения его из скважины, вращатель штанги и однобарабанную червячную реверсивную лебедку для установки опор в пробуренную скважину. Подача и извлечение штанги с бурильным инструментом осуществляется гидроцилиндром двойного действия, смонтированным внутри бурильной мачты. Штанга перемещается по поршню со штоком, закрепленным в верхней части бурильной мачты. Вращатель 5 - гипоидный конический редуктор - приводится в действие от коробки отбора мощности 11 автомобиля через раздаточную коробку 10, управляемый гидроцилиндром фрикцион и карданный вал 9. Привод барабана реверсивной червячной лебедки осуществляется от раздаточной коробки. На барабан лебедки запасован канат грузового полиспаста с крюковой обоймой 4. Раздаточная коробка обеспечивает три частоты вращения бура в зависимости от прочности разрабатываемого грунта, а также реверс бурильного инструмента и барабана лебедки. При работе машина опирается на две выносные опоры с гидродомкратами, разгружающие задний мост базового автомобиля. Гидроцилиндры механизмов установки мачты и подачи бурильного инструмента, управления фрикционной муфтой и выносных опор обслуживаются шестеренным насосом, приводимым в действие от раздаточной коробки. Управление бурильно-крановым оборудованием осуществляется с пульта, расположенного в кузове у рабочего места оператора.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 1. Бурильно-крановая машина
В настоящее время более 70 % потребности российского рынка в бурильно-крановых машинах обеспечивает Алапаевский завод «Стройдормаш», входящий в промышленную группу «Уралинвестэнерго». Завод «Стройдормаш» выпускает широкую гамму бурильно-крановых машин на автомобильных и тракторных шасси. Машины могут работать при температуре окружающего воздуха - 40...+ 40 °С.
Бурильно-крановая машина БКМ-1501А
Бурильно-крановая машина БКМ-1501А (рис. 1) с поворотным в плане рабочим оборудованием смонтирована на шасси автомобиля КРАЗ-65101 и предназначена для бурения скважин диаметром 0,63 м на глубину до 15 м в талых мерзлых грунтах. На раме базовой машины 3смонтированы насосная станция выносные гидроуправляемые опоры 13 и опорная стойка 2 мачты. На поворотной платформе 8 с роликовым опорно-поворотным устройством 14 размены бурильно-крановое оборудование, лебедка 5 спускоподъемного механизма, гидравлический механизм 6 подъема-опускания мачты, механизм 7 поворота платформы, указатель 12 центра скважины и кабина оператора 10. Поворотное в плане рабочее оборудование обеспечивает быструю его наводку на точку бурения и возможность бурения нескольких скважин с одной позиции мамы, что существенно повышает ее производительность. Буровое оборудование машины включает шарнирно закрепленную на поворотной платформе мачту 1, на которой смонтированы вращатель 9, штанга со сменным буровым инструментом - шнековым буром 11 и гидравлический механизм подачи бурового инструмента на забой и извлечения его из скважины. Подъем мачты в вертикальное (рабочее) и опускание ее в горизонтальное (транспортное) положения относительно оси поворота производятся двумя гидроцилиндрами 7.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 1. Бурильно-крановая машина БКМ-1501А
На рис. 2 показана кинематическая схема бурильно-кранового оборудования машины БКМ-1501А. Телескопическая штанга 10, на нижнем конце ко торой крепится сменный шнековый бур 11, пропущена через вращатель и шарнирно соединена с вертлюгом 6. Она служит для направленного перемещения штанги. Вертлюг подвешен на канате, сходящем с барабана 3. Вращатель обеспечивает вращение штанги от двух гидромоторов 5 через двухскоростной одноступенчатый редуктор 9.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 2. Кинематическая схема бурильно-кранового оборудования машины БКМ-1501А
Принудительная подача бурового инструмента в забой производится гидравлическим механизмом зажима и подачи штанги, основным узлом которого является патрон 8, подвешенный к штокам двух гидроцилиндров 7. В процессе бурения патрон зажимает штангу, а гидроцилиндры подают ее в забой. Скорости подачи и вращения бура меняются с помощью гидравлического привода бесступенчато в зависимости от физико-механических свойств разрабатываемого грунта.
Подъем-опускание штанги с буровым инструментом при бурении скважин и выемке грунта обеспечиваются однобарабанной лебедкой, привод барабана 3 которой осуществляется от высокомоментного гидромотора 1 через одноступенчатый планетарный редуктор 4. Лебедка оснащена ленточным тормозом 2.
Поворот платформы с бурильно-крановым оборудованием в плане обеспечивается механизмом поворота, включающим высокомоментный гидромотор, ленточный тормоз и одноступенчатый зубчатый редуктор, на выходном валу которого закреплена поворотная шестерня, входящая в зацепление с зубчатым венцом опорно-поворотного круга.
При бурении скважин машина опирается на выносные опоры, каждая из которых снабжена опорным гидродомкратом и гидроцилиндром поворота опоры.
Гидромоторы лебедки, вращателя и механизма поворота, гидроцилиндры подъема-опускания мачты, механизма подачи бурового инструмента, выносных опор и переключения передач вращателя обслуживаются тремя гидронасосами насосной станции, привод которых осуществляется от раздаточной коробки базовой машины через карданный вал и одноступенчатый редуктор. Включение привода насосной станции осуществляется из кабины автомобиля, а управление процессом бурения и установки машины - из кабины машиниста.
Бурильно-крановые машины БМ-205Б и БМ-305А
Бурильно-крановые машины БМ-205Б и БМ-305А на базе тракторов используются для бурения в талых и сезонно промерзающих грунтах I-IV категорий вертикальных и наклонных скважин и установки свайных фундаментов зданий и сооружений, опор трубопроводов, линий электроснабжения и связи, столбов ограждений и дорожных знаков, а также при посадке деревьев. Они имеют унифицированное бурильно-крановое оборудование и различаются между собой в основном базовым трактором, типом бурильного инструмента, диаметром и глубиной бурения. Бурильно-крановая машина БМ-205Б смонтирована на пневмоколесном тракторе МТЗ-82.1, машина БМ-305А - на гусеничном тракторе ДТ-75. В качестве сменного бурильного инструмента у машины БМ-205Б используются лопастные буры, у машины БМ-305А - короткошнековые буры.
Машина БМ-205Б обеспечивает бурение вертикальных и наклонных скважин диаметром 0,36; 0,5; 0,63 и 0,8 м на глубину до 2 м, машина БМ-305А - диаметром 0,36; 0,5,0,63 и 0,8 м на глубину до 3 м. Обе машины имеют бульдозерное оборудование для выполнения несложных планировочных работ, уборки разбуренного грунта, засыпки ям и траншей. Они способны работать при температуре окружающего воздуха - 40...+ 40 °С.
Бурильно-крановая машина БМ-305А (рис. 1) состоит из базового трактора 2, бульдозерного оборудования 1, рамы 11, опорной стойки 4, бурильно-кранового оборудования, гидравлического механизма установки бурильной мачты, выносных опор с гидродомкратами 12, трансмиссии 7, гидросистемы и электрооборудования.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 1. Бурильно-крановая машина БМ-305А
Бурильно-крановое оборудование шарнирно крепится к раме 11, присоединенной к раме базового трактора, и может поворачиваться в продольной вертикальной плоскости машины при установке в рабочее и транспортное положения двумя гидроцилиндрами 6. В транспортном положении бурильное оборудование укладывается на опорную стойку 4. Бурильно-крановое оборудование обеспечивает подачу на забой и извлечение из скважины бурильного инструмента и установку опор. Оно включает бурильную мачту 5 с неповоротным гуськом 3 кранового устройства, бурильную штангу, на нижнем конце которой крепится сменный короткошнековый бур 9 с забурником 10 и резцами, гидравлический механизм подачи бура, помещенный внутри бурильной мачты, вращатель 8 штанги с буровым инструментом, червячную реверсивную лебедку для установки опор в пробуренные скважины. На барабан лебедки навивается канат грузового полиспаста с крюковой подвеской. Вращатель штанги представляет собой одноступенчатый конический редуктор и приводится в действие от коробки передач трактора с помощью механической трансмиссии 7, в состав которой входят соединительная муфта, карданные валы и раздаточная коробка с фрикционом для включения-выключения привода бурильного инструмента. От раздаточной коробки осуществляется привод выполненной с ней заодно крановой лебедки. Раздаточная коробка обеспечивает три частоты вращения бурового инструмента (1,7; 2,35 и 2,95 с-1) в зависимости от физико-механических свойств разрабатываемого грунта, а также реверс бура и барабана лебедки. При бурении скважин и установке опор машина дополнительно опирается на две выносные опоры с гидродомкратами 12, установленные на раме 11. Неповоротный бульдозерный отвал управляется одним гидроцилиндром. Гидроцилиндры механизмов установки мачты и подачи бурильного инструмента, бульдозерного оборудования, выносных опор и управления фрикционом обслуживаются двумя гидронасосами гидросистемы базового трактора. Управление бурильно-крановым оборудованием осуществляется из кабины трактора. При строительстве зданий и сооружений широко применяются основания и фундаменты из буронабивных свай, при устройстве которых в сложившихся условиях застройки исключается деформация элементов несущих конструкций зданий и сооружений, расположенных поблизости от места производства работ, и шум, возникающий при работе молотов. Фундаменты из набивных свай имеют большую несущую способность, чем фундаменты из забивных свай. Буронабивные сваи изготовляются диаметром 600... 1700 мм при глубине заложения до 40...50 м и способны воспринимать сосредоточенные нагрузки до 300... 1000 т на сваю. Их широко применяют в фундаментах опор мостов и несущих конструкций каркасных зданий и сооружений.
Технологический цикл изготовления буронабивных свай включает операции бурения ствола скважины под будущую сваю, изготовление и установку каркаса сваи, бетонирование ствола скважины. Защиту стенок скважин от возможного обрушения при проходке скважин в неустойчивых фунтах осуществляют обычно с помощью обсадных не извлекаемых или инвентарных извлекаемых труб, а также избыточным давлением глинистого раствора или воды. Наиболее трудоемкой и продолжительной (55...60 % общего времени цикла) технологической операцией является бурение ствола скважины, которое осуществляется с помощью специальных (бурильных) машин или навесного бурильного оборудования, смонтированного на базе одноковшовых экскаваторов с гидравлическим и механическим приводами.
Бурильная машина БМ-2501-1
Бурильная машина БМ-2501-1 (рис. 1) предназначена для бурения вертикальных скважин под защитой обсадных труб диаметром 0,62; 0,75; 0,88; 1,0; 1,18 м и глубиной до 30 м в слабых и обводненных грунтах, а также в не мерзлых устойчивых грунтах I-IV категорий. БМ-2501-1 используется при сооружении буронабивных и буросекущих свай, возводимых в качестве фундаментов и стен в грунте промышленных и транспортных сооружений, в том числе пойменных и русловых опор мостов, несущих подпорных стенок и т. п.
Бурильная машина включает мачту 2, телескопическую штангу 6, лебедку 1, гидромеханический вращатель 8, обеспечивающий две скорости вращения бура (8; 30 мин-1), комплект бурильного инструмента, обсадное оборудование 11, гидроцилиндры подъема-опускания мачты и перемещения вращателя. В комплект бурильного инструмента входит винтовой бур 9, а также бур ковшовый, бур ковшовый скальный, бур винтовой скальный, грейфер штанговый, долото ударное, расширитель, которые значительно увеличивают возможности машины. Ударное долото и грейфер делают возможным преодоление каменистых прослоек.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 1. Бурильная машина БМ-2501-1
Мачта 2 с оголовком 4 шарнирно крепится в проушинах поворотной платформы и переводится из транспортного положения в рабочее и обратно с помощью гидроцилиндров 10. Положение оголовка с отводными блоками 5 регулируются канатом 3. Подача вращателя с бурильным инструментом на забой осуществляется с помощью длинноходового цилиндра 7 (ход подачи 4,7 м). Усилие подачи бурильного инструмента составляет 250 кН, извлечения - 90 кН. Скорость подъема-опускания бурильного инструмента не менее 40 м/мин. Вращатель можно использовать также для задавливания обсадных труб без использования обсадного стола, при этом усилие погружения и извлечения обсадных труб вращателем достигает 250. ..280 кН, с обсадным столом усилие увеличивается до 640 кН.
Наличие на машине дополнительной лебедки грузоподъемностью 7 т позволяет обходиться без подъемного крана при монтаже-демонтаже обсадных труб, установке арматурных каркасов.
Для облегчения работы обслуживающего персонала на машине используется механизированная разгрузка винтового бура путем обратного ускоренного вращения с частотой 150 мин-1. Перевод машины из транспортного в рабочее положение производится оператором не выходя из кабины.
На БМ-2501 -1 используется система нивелировки мачты в продольной и поперечной плоскостях в пределах ± 5°, что значительно снижает требования к рабочей площадке и исключает необходимость переставлять машину в случае незначительной просадки грунта или плит под ней.
Бурильная машина может эксплуатироваться в районах с умеренным климатом в интервале температур окружающей среды - 40 ...+ 40 °С.
Лекция №10 Башенные краны. Самоходные стреловые краны.
Башенные краны являются ведущими грузоподъемными машинами в строительстве и предназначены для механизации строительно-монтажных работ при возведении жилых, гражданских и промышленных зданий и сооружений, а также для выполнения различных погрузочно-разгрузочных работ на складах, полигонах, и перегрузочных площадках. Они обеспечивают вертикальное и горизонтальное транспортирование строительных конструкций, элементов зданий и строительных материалов непосредственно к рабочему месту в любой точке роящегося объекта. Темп строительства определяется производительностью башенного крана, существенно зависящей от скоростей рабочих движений.
Рабочими движениями башенных кранов являются подъем и опускание груза, изменение вылета стрелы (крюка) с грузом, поворот стрелы в плане на 360°, передвижение самоходного крана. Отдельные движения могут быть совмещены, пример подъем груза с поворотом стрелы в плане. Все башенные краны снабжены многодвигательным электроприводом с питанием от сети переменного тока напряжением 220/380 В. В общем случае каждый башенный кран - это поворотный кран с подъемной или балочной стрелой, шарнирно закрепленной в верхней части вертикально расположенной башни.
Башенные краны классифицируют по назначению, конструкции башен, типу стрел, способу установки и типу ходового устройства.
По назначению различают краны для строительно-монтажных работ в жилищном, гражданском и промышленном строительстве, для обслуживания складов и полигонов заводов железобетонных изделий и конструкций, для подачи бетона на гидротехническом строительстве.
По конструкции башен различают краны с поворотной и неповоротной башнями. Башни кранов могут быть постоянной длины и раздвижными (телескопическими).
У кранов с поворотной башней (рис. 1, а) опорно-поворотное устройство 1, на которое опирается поворотная часть крана, расположено внизу на ходовой раме крана или на портале. Поворотная часть кранов включает (кроме кранов 8-й размерной группы) поворотную платформу 2, на которой размещены грузовая 12 и стреловая 3 лебедки, механизм поворота, плиты противовеса 4, башня 11 с оголовком 7, распоркой 6 и стрелой 9. У кранов с неповоротной башней (рис. 1, б) опорно-поворотное устройство 1 расположено в верхней части башни.
Поворотная часть таких кранов включает поворотных оголовок 7, механизм поворота, стрелу 9 и противовесную консоль 15, на которой размещены лебедки и противовес 4, служащий для уменьшения изгибающего момента, действующего на башню крана. На ходовой раме 13 кранов с неповоротной башней уложены плиты балласта 19, а с боковой стороны башни расположены монтажная стойка 18 с лебедкой и полиспастом, предназначенная для поднятия и опускания верхней части крана при его монтаже и демонтаже. Ходовые рамы опираются на ходовые тележки 14, которые обеспечивают передвижение кранов по подкрановым путям.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 1. Типы и параметры башенных кранов: а – с поворотной башней; б – с неповоротной башней
По типу стрел различают краны с подъемной (маневровой), балочной и шарнирно сочлененной стрелами. У кранов с подъемной стрелой (см. рис.1,а), к головным блокам которой подвешена крюковая подвеска 10 (грузозахватный орган крана), вылет изменяется поворотом стрелы в вертикальной плоскости относительно опорного шарнира с помощью стреловой лебедки 3,стрелового полиспаста 5 и стрелового расчала 8. У кранов с балочной стрелой (см. рис. 1, б) вылет изменяется при перемещении по нижним ездовым поясам стрелы грузовой тележки 17с подвешенной крюковой подвеской 10. Перемещение грузовой тележки осуществляется с помощью тележечной лебедки 16 и каната. У кранов с шарнирно сочлененной стрелой стрела состоит из шарнирно соединенных основной и головной (гуська) частей, которые могут быть выполнены в виде подъемной или балочной стрелы. В первом случае вылет изменяется поворотом (подъемом) всей шарнирно сочлененной стрелы с крюковой подвеской на головных блоках, во втором - сочетанием подъема всей стрелы с последующим перемещением грузовой тележки по балкам головной секции стрелы. Подъем и опускание груза осуществляются с помощью грузовой лебедки 12, грузового каната и крюковой подвески.
По способу установки краны разделяют на стационарные (рис. 2,а), самоподъемные (рис. 2, б) и передвижные (рис. 2, в). Передвижные башенные краны по типу ходового устройства подразделяются на рельсовые, автомобильные, на специальном шасси автомобильного типа, пневмоколесные и гусеничные. Рельсовые краны наиболее распространены. Стационарные краны не имеют ходового устройства и устанавливаются вблизи строящегося здания или сооружения на фундаменте. При возведении зданий большой высоты передвижные и стационарные краны для повышения их прочности и устойчивости прикрепляют к возводимому зданию. Прикрепляемые к зданию стационарные краны называют приставными; прикрепляемые к зданию передвижные краны, работающие как приставные, называют универсальными. Самоподъемные краны применяют в основном на строительстве зданий и сооружений большой высоты, имеющих металлический или мощный железобетонный монолитный каркас, который служит их опорой. Перемещение самоподъемных кранов вверх осуществляется с помощью собственных механизмов по мере возведения здания.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 2. Классификация башенных кранов по способу установки: а – стационарные; б – самоподъемные; в – передвижные
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 1. Типы и параметры башенных кранов: а – с поворотной башней; б – с неповоротной башней
К основным параметрам кранов относятся (см. рис. 1): вылет L - расстояние по горизонтали от оси вращения поворотной части крана до вертикальной оси крюковой подвески; грузоподъемность Q - наибольшая допустимая для соответствующего вылета масса груза, на подъем которого рассчитан кран; грузовой момент М - произведение грузоподъемности Q на соответствующий вылет L (часто используется в качестве главного обобщающего параметра крана); высота подъема Н и глубина опускания h - соответственно расстояние по вертикали от уровня стоянки крана (головки рельса для рельсовых кранов, нижней опоры самоподъемного крана, пути перемещения пневмоколесных и гусеничных кранов) до центра зева крюка, находящегося в верхнем или нижнем крайнем рабочем положении; диапазон подъема D - сумма высоты подъема H и глубины опускания h; колея К - расстояние между продольными осями, проходящими через середину опорных поверхностей ходового устройства крана, измеряемое по осям рельсов у рельсовых кранов и по продольным осям пневмоколес или гусениц у автомобильных, пневмоколесных и гусеничных кранов; база В - расстояние между вертикальными осями передних и задних колес (у пневмоколесных и автомобильных кранов), ведущими и ведомыми звездочками гусениц (у гусеничных кранов) или ходовых тележек, установленных на одном рельсе (у рельсовых кранов); задний габарит l - наибольший радиус поворотной части (поворотной платформы или противовесной консоли) со стороны, противоположной стреле; vп - скорость подъема и опускания груза, равного максимальной грузоподъемности крана (при установке на кране многоскоростных лебедок указываются все скорости и массы грузов, соответствующие каждой скорости подъема и опускания); скорость посадки груза vM - наименьшая скорость плавной посадки груза при его наводке и монтаже; частота вращения n поворотной части крана при максимальном вылете с грузом на крюке; скорость передвижения крана vд - рабочая скорость передвижения с грузом по горизонтальному пути; скорость передвижения грузовой тележки vт с наибольшим рабочим грузом по балочной стреле; скорость изменения вылета vг стрелы (у кранов с подъемной стрелой) от наибольшего до наименьшего; установленная мощность Ру (суммарная мощность одновременно включаемых механизмов крана); наименьший радиус закругления R оси внутреннего рельса на криволинейном участке подкранового пути; радиус поворота Rп - наименьший радиус окружности, описываемой внешним передним колесом автомобильных или пневмоколесных кранов при изменении направления движения; конструктивная масса тк - масса крана без балласта, противовеса и съемных устройств в не заправленном состоянии; общая (полная) масса крана тo в рабочем состоянии; нагрузка на колесо Fк - наибольшая вертикальная нагрузка на ходовое колесо при работе крана в наиболее неблагоприятном его положении; допустимая скорость ветра vв на высоте 10 м от земли для рабочего и нерабочего состояний, при которой кран сохраняет прочность и устойчивость в процессе эксплуатации.
Башенные краны всех размерных групп оборудуются приборами безопасности. К ним относятся ограничители крайних положений всех видов движения, расположенные перед упорами: ограничители передвижения крана, грузовой и контргрузовой тележек, угла наклона стрелы, поворота, высоты подъема, выдвижения башни, передвижения специального подъемника и др. Для защиты кранов от перегрузки при подъеме груза на определенных вылетах применяются ограничители грузоподъемности и грузового момента. Краны также оснащаются тормозами на всех механизмах рабочих движений, нулевой и концевой электрозащитой, аварийными кнопками и рубильниками, анемометрами с автоматическим определением опасных порывов ветра и подачей звуковых и световых сигналов для предупреждения машиниста об опасности, молниеприемниками, полуавтоматическими рельсовыми захватами на ходовых тележках, указателями вылета крюка и грузоподъемности на данном вылете при соответствующей высоте подъема груза и т. д.
Сменная эксплуатационная производительность крана, т/см,
Пэ = tсмQnkтkв,
где tсм - продолжительность смены, ч; Q - грузоподъемность крана, т; kт - коэффициент использования крана по грузоподъемности; kв - коэффициент использования крана по времени в течение смены, n = 3600/Тц - число циклов, совершаемых краном за один час работы.
Общее время цикла складывается из машинного времени tм, времени, расходуемого на выполнение ручных операций tp, и времени на вспомогательные операции tв:
Tu = tм + tp + tв;Z
tм = ((H1/v1) + (H2/v2) + (L1/v3) + (L2/v4) + (2
·/360n))k;
tp = t3 + tу + t0,
где z - число вспомогательных машинных операций (подъем, передвижение, повороте грузом, обратный поворот, опускание и т. д.); Н1 и Н2 - соответственно высота подъема и опускания крюка, м; L1 и L2 - пути передвижения грузовой тележки (или изменение вылета) и крана, м; v1, v2, v3, v4 - соответственно скорости подъема и опускания груза, передвижения грузовой тележки (или изменения вылета) и крана, м/мин;
· - угол поворота стрелы (туда и обратно), град; n - частота вращения стрелы крана, мин-1; k - коэффициент совмещения операций (зависит от технических возможностей крана и мастерства машиниста); t3 - время строповки груза, мин; ty - время наводки и установки груза в проектное положение, мин; t0 - время расстроповки груза, мин.
Устойчивость передвижных кранов опрокидыванию обеспечивается их собственной массой и проверяется по правилам Госгортехнадзора в рабочем и нерабочем состояниях. Различают грузовую и собственную устойчивость.
Грузовая устойчивость характеризует устойчивость крана с подвешенным грузом (и откинутым противовесом у кранов-трубоукладчиков) при возможном опрокидывании его в сторону груза.
Собственная устойчивость характеризует устойчивость крана в нерабочем состоянии (без рабочего груза) при возможном опрокидывании его в сторону противовесной части крана (контгруза).
Показателем степени устойчивости является коэффициент грузовой устойчивости k1, представляющий собой отношение восстанавливающего момента Мв , создаваемого массой всех частей крана, с учетом ряда дополнительных нагрузок (ветровая нагрузка, инерционные силы, возникающие при пуске или торможении исполнительных механизмов, вращении поворотной части и движении крана), а также влияния наибольшего допускаемого при работе крана уклона площадки или подкранового пути (до 2° для башенных кранов, до 3° для самоходных стреловых кранов и до 7° для кранов-трубоукладчиков) к опрокидывающему моменту М0, создаваемому массой рабочего груза.
Определение опрокидывающего и восстанавливающего моментов производится относительно ребра опрокидывания (головки рельса подкранового пути для башенных кранов, точек касания опорных домкратов аутригеров с подпятниками опор для стреловых самоходных кранов на пневмоходу, края катка левой гусеницы для кранов-трубоукладчиков и т. д.).
Числовое значение коэффициента грузовой устойчивости крана подсчитывается при расположении стрелы в плане перпендикулярно ребру опрокидывания:
k1 = (Mв/Mo)
· 1,15.
При работе крана на горизонтальной площадке, без учета дополнительных нагрузок и уклона пути, коэффициент грузовой устойчивости должен быть не менее 1,4.
Коэффициент собственной устойчивости k2 представляет собой отношение момента М 'в, создаваемого массой всех частей крана с учетом влияния наибольшего допускаемого уклона площадки (подкранового пути) в сторону опрокидывания, к моменту, создаваемому ветровой нагрузкой M'о, определяемому относительно ребра опрокидывания:
k2 = Mв/Mo
· 1,15.
Ветровая нагрузка, действующая на кран и груз, определяется в соответствии с ГОСТ 1451-77 «Краны грузоподъемные. Нагрузка ветровая. Нормы и метод определения».
Самоходные стреловые краны.
Стреловые самоходные краны представляют собой стреловое или башенно-стреловое крановое оборудование, смонтированное на самоходном гусеничном или пневмоколесном шасси. Такие краны являются основными грузоподъемными машинами на строительных площадках и трассах строительства различных коммуникаций. Широкое распространение стреловых самоходных кранов обеспечили: автономность привода, большая грузоподъемность (до 250 т), способность передвигаться вместе с грузом, высокие маневренность и мобильность, широкий диапазон параметров, легкость перебазировки с одного объекта на другой, возможность работы с различными видами сменного рабочего оборудования (универсально) и т. д.
Различают стреловые самоходные краны общего назначения для строительно-монтажных и погрузочно-разгрузочных работ широкого профиля и специальные для выполнения технологических операций определенного вида (краны-трубоукладчики, железнодорожные и плавучие краны и т. п.).
Стреловые самоходные краны общего назначения классифицируют следующим образом; по грузоподъемности - легкие (грузоподъемностью 10 т), средние (грузоподъемностью 10...25 т) и тяжелые (грузоподъемностью выше 25 т); по типу ходового устройства - автомобильные (на стандартных шасси грузовых автомобилей), тракторные (навесные на серийные тракторы), на шасси автомобильного типа, пневмоколесные и гусеничные, имеющие специальные шасси; по количеству и расположению силовых установок - с одной силовой установкой на ходовом устройстве (шасси), с одной силовой установкой на поворотной части и с двумя силовыми установками; по количеству приводных двигателей механизмов - с одно- и многомоторным приводами; по типу привода - с механическим, электрическим и гидравлическим приводами; по количеству и расположению кабин управления - с кабинами только на шасси, только на поворотной платформе, на шасси и на поворотной платформе; по конструкции стрелы - со стрелой неизменяемой длины, с выдвижной и телескопической стрелами; по способу подвески стрелы - с гибкой (на канатных полиспастах) и жесткой (с помощью гидроцилиндров) подвеской.
Основные типоразмеры и параметры современных стреловых самоходных кранов, а также технические требования к ним регламентированы ГОСТ 22827-85 «Краны стреловые самоходные общего назначения. Технические условия». В соответствии с этим стандартом предусмотрен выпуск десяти размерных групп стреловых самоходных кранов грузоподъемностью 4; 6,3; 10; 16; 25; 40; 63; 100; и 250 т. Указанные грузоподъемности кранов - это максимально допустимая масса груза, которую может поднять кран данной размерной группы при минимальном вылете основной стрелы.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 2. Схемы стреловых самоходных кранов: а – гусеничного с гибкой подвеской стрелового оборудования; б – пневмоколесного с жесткой подвеской стрелового оборудования
Каждый стреловой самоходный кран (рис. 2) состоит из следующих основных частей: ходового устройства 1, поворотной платформы 13 (с размещеными на ней силовой установкой 10, узлами привода 9, механизмами и кабиной машиниста 17 с пультом управления), опорно-поворотного устройства и сменного рабочего оборудования. Исполнительными механизмами кранов являются: механизм подъема груза, изменения вылета стрелы (крюка), вращения поворотной платформы и передвижения крана.
Стреловые самоходные краны могут осуществлять следующие рабочие операции: подъем и опускание груза; изменение угла наклона стрелы при изменении вылета; поворот стрелы в плане на 360°; выдвижение телескопической стрелы с грузом; передвижение крана с грузом. Отдельные операции могут быть совмещены (например, подъем груза или стрелы с поворотом стрелы в плане). Шасси кранов 14 с пневмоколесным ходовым устройством (рис. 2, б), оборудуется выносными опорами-аутригерами 18 в виде поворотных (откидных) или выдвижных кронштейнов с опорными винтовыми или гидравлическими домами на концах. Аутригеры снижают нагрузки на пневмоколеса, увеличивают опорную базу и устойчивость крана. При работе без выносных опор грузоподъемность крана резко снижается и составляет 20...30 % от номинальной.
На кранах устанавливают стреловое и башенно-стреловое оборудование. Основными видами стрелового оборудования являются невыдвижная (жесткая) и выдвижная решетчатые стрелы 3, телескопическая стрела 15 с одной или несколькими выдвижными секциями для изменения их длины. Длину выдвижных стрел можно изменять только в нерабочем состоянии крана, телескопических - действующей рабочей нагрузке. Основное стреловое оборудование обеспечивает наибольшую грузоподъемность крана при требуемых ГОСТом вылете от ребра опрокидывания и высоте подъема крюка. Наибольшая грузоподъемность соответствует наименьшему вылету стрелы. С увеличением вылета грузоподъемность уменьшается. Зависимость грузоподъемности и высоты подъема груза от вылета стрелы называется грузовой характеристикой крана и изображается графически в виде кривых, которые даются в паспортах кранов. Пользуясь графиками, можно определить грузоподъемность и высоту подъема крюка для любого вылета основной стрелы и сменного рабочего оборудования. К сменному рабочему оборудованию относят удлиненные дополнительными вставками (секциями) жесткие и выдвижные стрелы, с применением которых увеличивается зона, обслуживаемая краном, но соответственно снижается грузоподъемность.
В комплекс стрелового оборудования входят также стреловой полиспаст 6 или гидроцилиндры 16 для изменения угла наклона стрелы и крюковая подвеска 4 с грузовым полиспастом 5 для подъема и опускания груза. Для увеличения вылета и полезного подстрелового пространства основные и удлиненные сменные стрелы оснащают дополнительными устройствами - управляемыми и неуправляемые гуськами, которые могут иметь второй (вспомогательный) крюк, подвешиваемый на полиспасте малой кратности и предназначенный для подъема с большей скоростью небольших по массе грузов.
У некоторых моделей кранов на основных жестких стрелах взамен крюка может навешиваться двухчелюстной грейферный ковш (грейфер) с канатным управлением для погрузки - разгрузки сыпучих и мелкокусковых материалов. Подъем основного груза или замыкание челюстей грейферного ковша производится главной грузовой лебедкой 7. Подъем-опускание крюковой подвески гуська и грейфера осуществляется вспомогательной грузовой лебедкой 8.
Башенно-стреловое оборудование кранов состоит из башни, управляемого гуська или маневровой стрелы, стрелового полиспаста и грузового полиспаста с крюковой подвеской. Такое оборудование по сравнению со стреловым обеспечивает увеличение обслуживаемой зоны в плане примерно в два раза.
Стреловое и башенно-стреловое оборудование вместе с главной грузовой, вспомогательной и стреловой лебедками, механизмом вращения поворотной части крана, узлами их привода и управления монтируют на поворотной платформе 13. Для уравновешивания крана во время работы на поворотной платформе устанавливают противовес 12. У кранов с гибкой подвеской стрелового оборудования (см. рис. 2, а) на поворотной платформе смонтирована двуногая опорная стойка 11, несущая стреловой полиспаст 6. Краны с жесткой подвеской стрелового оборудования (см. рис. 2,б) не имеет двуногую стойку, стрелоподъемные - лебедку и полиспаст; подъем-опускание стрелы у таких машин осуществляется одним или двумя гидроцилиндрами 16. Поворотная платформа соединена с рамой ходового устройства унифицированным опорно-поворотным кругом 2, который обеспечивает возможность вращения платформы с рабочим оборудованием в плане.
Привод исполнительных механизмов кранов с одномоторным (механическим) приводом осуществляется от дизельного или электрического двигателя через механическую трансмиссию. Эти краны имеют сложную кинематическую схему с большим количеством зубчатых передач, муфт и тормозов. Для изменения направления рабочих движений в кинематическую цепь одномоторных кранов включен реверсивный механизм.
Основными недостатками кранов с механическим приводом являются невозможность бесступенчатого и плавного регулирования скоростей исполнительных механизмов, отсутствие низких «посадочных» скоростей опускания груза, необходимых при ведении монтажных работ. Выпуск кранов с одномоторным приводом постоянно сокращается, они будут заменены машинами с многомоторным приводом.
Многомоторный привод обеспечивает независимую работу исполнительных механизмов, бесступенчатое регулирование их скоростей в широком диапазоне, получение монтажных скоростей перемещения груза, упрощает кинематику кранов, улучшает технико-эксплуатационные показатели машин и т. п.
У кранов с многомоторным приводом исполнительные механизмы приводятся индивидуальными электрическими или гидравлическими двигателями. Питание электродвигателей механизмов может осуществляться от внешней силовой сети переменного тока напряжением 380В, частотой 50 Гц или от генераторной установки машины. Питание индивидуальных гидравлических двигателей механизмов обеспечивается гидронасосами через распределительную систему, Привод генератора и гидронасосов осуществляется обычно от основного двигателя машины - дизеля.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 3. Основные параметры стреловых самоходных кранов
Грузоподъемность Q- главный параметр стреловых самоходных кранов. К основным параметрам этих кранов (рис. 3) относятся: вылет L - расстояние от оси вращения поворотной части крана О-О до центра зева крюка; вылет от ребра опрокидывания - расстояние от ребра опрокидывания до центра зева крюка: А1 - при работе без выносных опор, А2 - при работе на выносных опорах; высота подъема крюка Н - расстояние от уровня стоянки крана до центра зева крюка, находящегося в крайнем верхнем положении; глубина опускания крюка h - расстояние от уровня стоянки крана до центра зева крюка, находящегося в крайнем нижнем рабочем положении; скорость подъема и опускания груза vгр; скорость посадки груза vn - минимальная скорость опускания груза при монтаже и укладке конструкций, а также при работе с предельными по массе для данной модели крана грузами; частота вращения поворотной части крана nп; скорость изменения вылета vв - скорость перемещения крюка по горизонтали при изменении его вылета; время изменения вылета tв - продолжительность перемещения крюка от одного предельного положения стрелы до другого; скорость телескопирования vT - скорость движения секций выдвижных или телескопических стрел относительно основной (невыдвижной) секции при изменении длины стрел; рабочая скорость передвижения vр - скорость передвижения крана с грузом на крюке; транспортная скорость крана vтр - скорость передвижения крана, стреловое оборудование которого находится в транспортном положении; колея крана К - расстояние между вертикальными осями, проходящими через середины опорных поверхностей ходового устройства; база крана Б - расстояние между вертикальными осями передних и задних ходовых тележек или колес; минимальный радиус поворота крана RK - расстояние от центра поворота до наиболее удаленной точки крана при минимальном радиусе поворота шасси крана; размеры опорного контура выносных опор (поперек и вдоль); преодолеваемый уклон пути
·- наибольший угол подъема, преодолеваемый краном, движущимся с постоянной скоростью, установленная мощность Ру; конструктивная тк и эксплуатационная тэ массы крана.
Автомобильные краны
Автомобильные краны - это стреловые полноповоротные краны, смонтированные на стандартных шасси грузовых автомобилей нормальной и повышенной проходимости. Автокраны обладают довольно большой грузоподъемностью (до 40 т), высокими транспортными скоростями передвижения (до 70...80 км/ч), хорошей маневренностью и мобильностью, поэтому их применение наиболее целесообразно при значительных расстояниях между объектами с небольшими объемами строительно-монтажных и погрузочно-разгрузочных работ. В настоящее время автомобильные краны составляют более 80 % от общего парка стреловых самоходных кранов.
При использовании на строительно-монтажных работах автокраны обычно оборудуют сменными удлиненными стрелами различных модификаций, удлиненными стрелами с гуськами, башенно-стреловым оборудованием.
Каждый автокран оснащают четырьмя выносными опорами, устанавливаемыми, как правило, с помощью гидропривода. Для повышения устойчивости кранов во время работы задние мосты автомашин оборудованы гидравлическими стабилизаторами для вывешивания заднего моста при работе на выносных опорах и для блокировки рессор при работе без опор. Автокраны могут перемещаться вместе с грузом со скоростью до 5 км/ч. При движении грузоподъемность автокранов снижается примерно в 3...5 раз.
Основное силовое оборудование автокранов - двигатель автомобиля. При включении трансмиссии крановых механизмов трансмиссия автомобиля отключается.
Привод крановых механизмов может быть одномоторным (механическим) и многомоторным (дизель-электрическим и гидравлическим), подвеска стрелового оборудования - гибкой (канатной) и жесткой. Управление крановыми механизмами осуществляется из кабины оператора, расположенной на поворотной платформе, управление передвижением крана - из кабины автошасси.
Краны с механическим приводом имеют гибкую подвеску стрелового оборудования, краны с гидравлическим приводом - жесткую.
Автомобильные краны второй размерной группы с механическим приводом КС-2561К и КС-2561 К-1 грузоподъемностью 6,3 т монтируют на шасси грузового автомобиля ЗИЛ-431412 или ЗИЛ-433362 (4 х 2).
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 1. Автомобильный кран КС-2561 К-1: а - общий вид; б - кинематическая схема
Краны состоят из неповоротной и поворотной частей, опорно-поворотного устройства и стрелового оборудования (рис. 1, а). Поворотная и неповоротная части соединены между собой роликовым опорно-поворотным устройством 13.
Неповоротная часть крана включает ходовую раму 12, жестко прикрепленную к раме автошасси 11, коробку отбора мощности, промежуточный конический редуктор, зубчатый венец опорно-поворотного устройства 13, выносные опоры 1 и стабилизирующее устройство. Поворотная часть крана состоит из поворотной платформы 2, на которой смонтированы решетчатая стрела 7, двуногая стойка 4, противовес, грузовая 5 и стреловая 3 лебедки, реверсивно-распределительный механизм, механизм поворота крана и кабина машиниста 6 с рычагами и педалями управления. Краны оснащаются жесткой решетчатой или выдвижной основной стрелой длиной 8 м в выдвинутом положении.
В комплект сменного оборудования кранов входят: удлиненная выдвижная стрела (длиной 10,4 м в выдвинутом положении) и две решетчатые удлиненные (до 12 м) стрелы - прямая и с гуском длиной 1,5 м. Изменение угла наклона стрелы осуществляется стреловой лебедкой 3 через стреловой полиспаст 8, подъем-опускание крюковой подвески 10 (груза) - грузовой лебедкой 5 через грузовой полиспаст 9. Крановые механизмы приводятся в действие от двигателя (рис. 1, б) шасси автомобиля через коробку отбора мощности 21, промежуточный редуктор 20 и реверсивно-распределительный механизм 15, который обеспечивает распределение крутящего момента между стреловой 3 и грузовой 5 лебедками и поворотным механизмом 16, их независимый раздельный привод и реверсирование. На выходном валу поворотного механизма закреплена поворотная шестерня 18, находящаяся во внутреннем зацеплении с зубчатым венцом 19 опорно-поворотного круга.
Операции подъема-опускания груза и поворота стрелы в плане могут быть совмещены. Регулирование рабочих скоростей крановых механизмов производится за счет изменения частоты вращения вала двигателя автомобиля. Лебедки снабжены индивидуальными ленточными нормально замкнутыми тормозами: автоматическим электропневмоуправлением. Механизм поворота оснащен ленточным постоянно замкнутым тормозом 17.
Краны КС-2561К и КС-2561К-1 оснащают выносными опорами с гидравлическим приводом. Питание гидродомкратов выносных опор и гидроцилиндров блокировки подвески осуществляется гидронасосом 22 с приводом от коробки мощности 21.
Наибольшее распространение в России получили автомобильные краны с гидравлическим приводом исполнительных механизмов, обеспечивающим простоту управления краном, плавное бесступенчатое регулирование в широком диапазоне рабочих скоростей крановых механизмов, малые посадочные скорости грузозахватного рабочего органа, совмещение крановых операций.
Отечественные гидравлические автомобильные краны различных производителей выполнены по единой конструктивной схеме с широкой унификацией узлов и агрегатов как внутри типоразмерного ряда, так и между размерными группами (унифицированы грузовые лебедки, механизмы поворота, кабины оператора, выносные опоры, гидроцилиндры, гидронасосы, гидромоторы, гидроаппараты).
Автомобильные краны с гидравлическим приводом выпускаются 3-5-й размерных групп и оборудуются жестко подвешенными телескопическими стрелами (основное рабочее оборудование), длину которых можно изменять при рабочей нагрузке. В качестве сменного рабочего оборудования кранов применяются удлинители стрел, гуськи и башенно-стреловое оборудование, башней которого служит основная телескопическая стрела.
На краны устанавливают телескопические двухсекционные стрелы с одной выдвижной секцией, трехсекционные стрелы с двумя выдвижными секциями и четырехсекционные стрелы с тремя выдвижными секциями. Перемещение выдвижных секций стрел осуществляется с помощью длинноходовых, последовательно действующих гидроцилиндров двойного действия (ход поршня до 6 м) или с помощью гидроцилиндров и канатного полиспаста.
В качестве источника энергии рабочей жидкости на всех кранах применяют аксиально-поршневые гидронасосы.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 2. Типовая гидрокинематическая схема автомобильного крана четвертой размерной группы грузоподъемностью 20 т
На рис. 2 показана типовая гидрокинематическая схема автокрана четвертой размерной группы грузоподъемностью 20 т, смонтированного на шасси КрАЗ-65101 (6x4).
Гидравлический привод рабочего оборудования машины обеспечивает изменение длины телескопической стрелы, подъем и опускание груза, изменение угла наклона стрелы, поворот стрелы (платформы) в плане на 360°. Причем операции подъема-опускания груза или стрелы могут быть совмещены с поворотом платформы или выдвижением - втягиванием телескопической стрелы. С помощью гидропривода производится также управление четырьмя гидродомкратами выносных опор, гидроцилиндрами выдвижения - втягивания выносных опор и двумя гидроцилиндрами механизма блокировки подвески. Кран может работать на опорах без выдвижения опорных балок, что позволяет эксплуатировать его в стесненных условиях.
Телелескопическая стрела крана состоит из трех секций коробчатого сечения - неподвижной наружной (основания), шарнирно прикрепленной к стойкам поворотной платформы, и выдвижных средней и верхней секций. На переднем конце верхней секции установлены неподвижные блоки 3 грузового полиспаста для подъема-опускания крюковой подвески 2. Выдвижение и втягивание секций стрелы производится двумя длинноходовыми гидроцилиндрами 4 двойного действия и осуществляется в такой последовательности: сначала выдвигается средняя секция, а затем после полного ее выдвижения, верхняя секция. Стрела может выдвигаться с грузом 4 т на длину до 14,7 м, с грузом 2 т - на полную длину (21,7 м). Изменение угла наклона стрелы производится гидроцилиндром 5. Стрела может быть оборудована удлинителем 9 м и гуськом со вспомогательной крюковой подвеской.
Грузовая лебедка крана состоит из регулируемого аксиально-поршневого гидромотора 8, цилиндрического двухступенчатого редуктора 10, барабана 9 и нормально замкнутого ленточного тормоза 7 с гидроразмыкателем, включенным параллельно гидромотору. Регулируемый гидромотор грузовой лебедки позволяет осуществлять ускоренный подъем грузов массой до 6 т со скоростью 18,2 м/мин, вдвое превышающей номинальную. Кран оборудован вспомогательной лебедкой, но конструкции аналогичной грузовой, которая обслуживает крюковую подвеску гуська.
Рабочее оборудование крана смонтировано на поворотной платформе, которая опирается на ходовую раму шасси с помощью стандартного роликового опорно-поворотного устройства. Механизм поворота включает аксиально-поршневой гидромотор 6, двухступенчатый редуктор 13 и нормально замкнутый колодочный тормоз 14 с гидроразмыкателем. На выходном валу редуктора закреплена шестерня 11, входящая в зацепление с зубчатым венцом 12 опорно-поворотного устройства.
Гидравлические двигатели крановых механизмов, гидроцилиндры выносных опор и механизма блокировки рессор питаются от двух аксиально-поршневых насосов 16 и 17, привод которых осуществляется от дизеля 1 базовой машины через коробку передач 18 и раздаточную коробку 15. При выключенных насосах от раздаточной коробки приводится в действие механизм передвижения крана. Рабочая жидкость от насосов поступает по трубопроводам к гидроаппаратуре на поворотной платформе через вращающееся соединение. Управление крановыми механизмами осуществляется из кабины машиниста с помощью гидрораспределителей. Рабочие скорости крановых механизмов регулируются изменением частоты вращения вала двигателя автомобиля (и, следовательно, гидронасосов) и дросселированием потоков жидкости, подводимых к гидравлическим двигателям. Рабочее давление жидкости в гидросистеме крана составляет 1216 МПа.
Гидравлические стреловые краны на специальных шасси
Гидравлические стреловые краны на специальных шасси оснащены телескопическими, жестко подвешенными стрелами, имеют индивидуальный гидравлический привод каждого механизма и смонтированы на специальных шасси, приспособленных для специфических крановых режимов работы. Выдвижение - втягивание телескопической стрелы может выполняться с грузом на крюке. Сменное рабочее оборудование кранов (рис. 1) - удлинители, неуправляемые гуськи, неуправляемые гуськи с удлинителями, управляемые гуськи (башенно-стреловое оборудование). Шасси автомобильного типа изготовляются многоосным (3...8 осей в зависимости от грузоподъемности) с использованием сборочных единиц серийных грузовых автомобилей. Краны на таких шасси обладают высокой мобильностью и значительными скоростями передвижения (до 5070 км/ч) и благодаря относительно небольшим нагрузкам на оси и колеса имеют высокую проходимость. Обычно они обслуживают удаленные друг от друга рассредоточенные строительные объекты с небольшими объемами крановых работ.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 1. Схемы сменного рабочего оборудования кранов на специальных шасси: а – удлинитель; б – неуправляемый гусек; в - неуправляемый гусек с удлинителем; г - управляемый гусек (башенно-стреловое оборудование)
Краны на специальных шасси автомобильного типа. Такие краны выпускаются 5-10-й размерных групп и представляют собой однотипные по конструкции, максимально унифицированные машины. Краны могут работать на выносных опорах и без них и передвигаться по площадке с твердым покрытием с грузом на крюке при стреле, направленной вдоль оси крана назад.
Специальное шасси автомобильного типа включает ходовую раму, двигатель, трансмиссию, ведущие управляемые и неуправляемые мосты и неведущие управляемые оси, кабину водителя, рулевое управление и тормозную систему. Колесная схема шасси определяется формулой А х Б, где А - число полуосей шасси, Б - число ведущих полуосей. Составными частями трансмиссии являются: муфта сцепления, коробка передач, раздаточная коробка и карданные валы. На ходовой раме крепятся выносные гидроуправляемые опоры, зубчатый венец роликового опорно-поворотного устройства, с помощью которого поворотная часть крана соединяется с неповоротной. На кранах грузоподъемностью 25 и 40 т двигатель шасси служит также для привода крановых механизмов. На крюках большей грузоподъемности крановое оборудование и шасси имеют самостоятельные силовые установки.
На поворотной платформе размещены: телескопическая стрела, механизм подъема груза, механизм подъема-опускания стрелы, механизм поворота, кабина машиниста с пультом управления и противовес.
Механизм подъема груза имеет две конструктивно одинаковые грузовые лебедки - главную и вспомогательную. Главная лебедка осуществляет главный подъем, вспомогательная используется для работы с крюковыми подвесками управляемых гуськов, а при башенно-стреловом оборудовании приводит в движение управляемый гусек через полиспаст управления. Привод механизмов подъема груза и поворота осуществляется аксиально-поршневыми насосами; механизмы подъема - опускания стрелы и выдвижения-втягивания ее секций водятся в действие гидроцилиндрами двойного действия. Гидродвигатели кранового оборудования получают питание от аксиально-поршневых насосов с приводом от двигателя внутреннего сгорания. Насосы развивают давление в гидросистеме до 26 МПа.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 2. Гидрокинематическая схема крана шестой размерной группы грузоподъемностью 40 т на специальном шасси автомобильного типа
На рис. 2 показана типовая гидрокинематическая схема крана шестой размерной группы на специальном шасси автомобильного типа.
Стреловое оборудование крана состоит из телескопической трехсекционной стрелы длиной 11...27 м, средняя и верхняя выдвижные секции которой выдвигаются синхронно длинноходовыми гидроцилиндрами двойного действия З и 4. Подъем-опускание стрелы осуществляются двумя синхронно действующими гидроцилиндрами двойного действия 7 и 8, штоки которых в заданном положении фиксируются гидрозамками, установленными на гидроцилиндрах. Механизм подъема груза крана включает одинаковые по конструкции главную и вспомогательную 16 грузовые лебедки, которые различаются между собой длиной барабана.
Основная грузовая лебедка состоит из аксиально-поршневого гидромотора 13, двухступенчатого редуктора, встроенного в барабан 14 с кольцевой нарезкой, дискового нормально замкнутого тормоза 17 с гидроразмыкателем и канатоукладчика 15. Механизм поворота включает аксиально-поршневой насос 9, четырехступенчатый цилиндрический редуктор 12 и нормально замкнутый дисковый тормоз 10 с гидроразмыкателем. На выходном валу редуктора установлена шестерня 11, входящая в зацепление с зубчатым венцом опорно-поворотного устройства. Питание гидравлических двигателей крановых механизмов обеспечивается тремя аксиально-поршневыми насосами, привод которых осуществляется от двигателя 2 шасси через муфту сцепления 5, коробку передач 6, раздаточную коробку 21 и редуктор 20. Привод переднего ведущего моста 1 с управляемыми колесами и двух ведущих задних мостов 18 и 19 осуществляется от раздаточной коробки через карданные валы.
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
Войнич Л.К. Справочник молодого машиниста бульдозера, скрепера, грейдера / Л.К.Войнич, Р.Г Прикащиков. - М.: Высш. шк.,2013.- 199 с.
Волков Д.П. Строительные машины. Учебник для вузов / Д.П. Волков, Н.И. Алешкин, В.Я. Крикун, О.Е Рынсков. - М. Высшая школа 2012. - 319с
Гальперин М.И. Строительные машины / М.И.Гальперин, Домбровский И.Г.- М. Высшая школа 2012.- 344с
Гомозов И.М. Путевые, дорожные и строительные машины / И.М. Гомозов. - М. Стройиздат, 2014. - 399с
Горячко Б.В. Автогрейдеры. Конструкция, теория, расчет / Б.В. Горячко, К.П. Севров, А.А. Покровский. - М.: Машиностроение,2013.- 192 с.
Добронравов С.С. Машины для городского строительства. Учебник для студентов вузов специальности / С.С.Добронравов, В.Г.Дронов. - “Городское строительство”М.2011.- 360с
Добронравов С.С. Строительные машины и оборудование: Справочник / С.С.Добронравов. - М.: Высш. шк., 2014.- 456 с.
Епифанов С.П. Справочное пособие по строительным машинам. Вып. 4. Машины для буровых и свайных работ / С.П.Епифанова и др. - М.: Стройиздат, 2011.- 120 с.
Забегалов Г.В. Бульдозеры, скреперы, грейдеры / Г.В. Забегалов, Э.Г. Ронинсон. - М.: Высш. шк., 2011.- 344 с.
Залко А.В. Самоходные скреперы / А.В. Залко, Э.Г. Ронинсон, Н.А. Сидоров.- М.: Машиностроение, 2015.- 256 с
Ксеневич И.П. Тракторы. Проектирование, конструирование и расчет / И.П. Ксеневич, В.В.Гуськов, Н.Ф.Бочаров и др. Под общей редакцией И.П. Ксеневича. -М.: Машиностроение, 2013.-544 с.
Раннев А.В. Одноковшовые строительные экскаваторы / А.В.Ранев. - М.:Высш. шк., 2014.- 304 с.
Раннев А.В. Строительные машины: Справочник: В 2-х т. Т. 1: Машины для строительства промышленных, гражданских сооружений и дорог / А.В. Раннев, В.Ф. Корелин, А.В. Жаворонков и др.; Под общ. ред. Э.Н. Кузина. - М.: Машиностроение, 2011.- 496 с.
Рейш А.К. Машины для земляных работ: Справочное пособие по строительным машинам/А.К. Рейш, С.М. Борисов, Б.Ф. Бандаков. - М.: Стройиздат, 2013.- 352с.
Семенов В.М. Трактор / В.М.Семенов, В.Н.Власенко. - М.: Агропромиздат, 2010.- 352 с.
Станевский В.П. Строительные краны: Справочник / В.П. Станевский, В.Г. Моисеенко, Н.П. Колесник и др.; Под ред. В.П.Станевского. - Киев: Будiвельник, 2011.- 240 с.
Суворов А.В. Машины для свайных работ: Справочное пособие по строительным машинам / А.В. Суворов, А.Л. Левинзон. - М.: Стройиздат, 2014.- 150с.
Трофимов А.П. Землеройные и подъемно-транспортные машины: Справочное пособие / А.П.Трофимов. - Киев: Будiвельник, 2010.- 368 с.
Шелюбский Б.В. Техническая эксплуатация дорожных машин: Справочник / Б.В. Шелюбский, В.Г. Ткаченко. - М.: Транспорт, 2012.- 296 с.
13PAGE 15
13 PAGE \* MERGEFORMAT 14215