Строительные машины: виды, описания, расчеты и чертежи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Южно-Уральский государственный университет

Заочный инженерно-экономический факультет

Кафедра ТСП

Контрольная работа по дисциплине

«СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ»

по специальности «Промышленное и гражданское строительство»

ВАРИАНТ 00

Выполнил:

студент группы ЗФ-433

Тазиев Р.М.

Проверил:

Киянец А.В.

Челябинск

2011 г

Аннотация

Тазиева Р.М. Контрольная работа по курсу «Строительные машины». ЮУрГУ, 2011 г - л., ил.

Рассмотрены некоторые виды строительных машин, применяемые в промышленном и гражданском строительстве. Приведены описания конструкций рабочих процессов машин, условия эксплуатации. Приведены примеры расчета отдельных механизмов.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Аннотация

2. Вопрос№61: Ходовое оборудование самоходных стреловых кранов: конструктивные схемы, параметры, преимущества и недостатки, область применения. Эксплуатационные особенности

3. Вопрос№92: Транспортные средства для перевозки технологического оборудования и строительных машин: конструктивные схемы и их особенности, главные параметры и область применения

4. Задача № 1

5. Задача № 2

6. Задача № 3

Список литературы

Вопрос№61

машины строительный конструкция расчеты

Ходовое оборудование самоходных стреловых кранов: конструктивные схемы, параметры, преимущества и недостатки, область применения. Эксплуатационные особенности.

Стреловой кран представляет из себя поворотный кран, у которого стрела или башенно-стреловое оборудование закреплены на поворотной платформе, размещенной непосредственно на ходовой части. Каждый стреловой самоходный кран (рис. 1) состоит из следующих основных частей: ходового устройства 1, поворотной платформы 13 (с размещенными 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.

Рис. 1. Схемы стреловых самоходных кранов: а - гусеничного с гибкой подвеской стрелового оборудования; б - пневмоколесного с жесткой подвеской стрелового оборудования

К стреловым самоходным кранам относятся автомобильные (ходовое устройство включает в себя шасси автомобиля, его силовую установку, трансмиссию и систему управления), пневмоколесные и гусеничные (ходовое устройство содержит пневмоколесное или гусеничное шасси, приводимое в движение от силовой установки, которая расположена на поворотной части крана), а также на специальном (автомобильного типа, специально приспособленном для условий работы кранов) и коротко базовом (специально приспособленном для работы на неподготовленных площадках и в стесненных условиях) шасси.

Автомобильный кран (рис. 2) состоит из неповоротной и поворотной частей, связанных между собой опорно-поворотным устройством, которое передает нагрузки (грузовой момент, вертикальные и горизонтальные силы) от поворотной части крана на неповоротную, а также обеспечивает возможность вращения поворотной части относительно неповоротной. Неповоротная часть крана - это ходовое устройство и ходовая рама со смонтированными на ней выносными опорами.

Рис. 2. Схема автомобильного крана

Рис. 3 Ходовое устройство автомобильного крана

Ходовое устройство - шасси грузового автомобиля. В связи с необходимостью размещения на нем механизмов и узлов крановой установки в конструкцию шасси вносят ряд изменений: вместо кузова на раме автомобиля закрепляют ходовую раму, дополнительно устанавливают коробку отбора мощности, опорную стойку стрелы, а также стабилизаторы 6 или выключатели упругих подвесок. У кранов с механическим приводом дополнительно устанавливают промежуточный редуктор, у кранов с гидравлическим приводом - масляный бак. При необходимости изменяют место расположения топливных баков и запасных колес. Ходовая рама это пространственная сварная конструкция, которую крепят на шасси автомобиля и на которой устанавливают опорно-поворотное устройство. Ходовая рама передает нагрузки от поворотной части на основании через шасси автомобиля или выносные опоры.

Гусеничное ходовое оборудование (рис. 4.). Его широко применяют как для строительных машин малой мощности массой 1...2 т, так и для машин самой большой мощности с массой в сотни и тысячи тонн. Оно обеспечивает возможность воспринимать значительные нагрузки при сравнительно низком давлении на грунт, большие тяговые усилия и хорошую маневренность.

Недостатками гусеничного хода являются значительная масса (до 35 % от всей массы крана), большая материалоемкость, недолговечность и высокая стоимость ремонтов, низкие КПД и скорости движения, невозможность работы и передвижения на площадках и дорогах с усовершенствованными покрытиями. Кран на гусеничном ходу передвигается своим ходом, как правило, только в пределах строительных площадок, к которым их доставляют автомобильным, железнодорожным или водным транспортом.

Рис. 4. Гусеничное ходовое оборудование

Гусеничное ходовое оборудование может быть двух - и многогусеничным. По степени приспосабливаемости к рельефу пути различают гусеницы жесткие 1, мягкие 2, полужесткие и с опущенным или поднятым колесом.

У жестких гусениц опорные катки непосредственно соединены с несущей балкой гусеницы. Этот тип подвески наиболее прост и дешев, он обеспечивает более равномерное распределение давления на грунт. Вследствие того что жесткая гусеница не приспосабливается к неровностям пути и не амортизирует ударные нагрузки при езде по неровному и жесткому основанию, скорость передвижения машин при таких гусеницах обычно не превышает 5 км/ч. Для лучшей приспосабливаемости гусениц к неровностям грунта опорные катки объединяют в балансирные тележки и вводят демпфирующие пружины или рессоры. Для лучшей работы в зимних условиях или в грунтах с низкой несущей способностью и плохим сцеплением на звеньях гусеничной ленты применяют съемные шипы или шпоры. Привод гусениц осуществляется ведущими колесами. Для зацепления с ведущим колесом используются реборды звеньев или отверстия в них. Для компенсации износа и вытяжки звеньев гусеничные ленты натягиваются с помощью устройства на направляющем колесе.

Пневмоколесное ходовое оборудование. Оно выполняется обычно двухосным с одной или двумя ведущими осями. Основные достоинства пневмоколесного ходового оборудования определяются возможностью развивать высокие транспортные скорости, приближающиеся к скоростям грузовых автомобилей, что придает им большую мобильность, а также большей долговечностью и ремонтопригодностью по сравнению с гусеничным ходовым оборудованием.

Важной характеристикой колесных кранов является колесная формула, состоящая из двух цифр; первая обозначает число всех колес, вторая - число приводных. С ростом числа приводных колес в ходовом устройстве улучшаются проходимость и тяговые качества крана, но усложняется механизм привода передвижения.

Свойства шинноколесного ходового оборудования в значительной степени зависят от конструкции шин. На машине, как правило, устанавливают шины одного типоразмера, поэтому часто на наиболее нагруженных осях устанавливают сдвоенные колеса. Для улучшения проходимости используют шины большого диаметра, широкопрофильные и арочные. Такие шины дают возможность работать машине на слабых и рыхлых грунтах и на снегу.

В зависимости от условий работы и скоростей движения машины, определяющих динамичность, выбираются и допускаемые нагрузки на колеса. Например, при прочих равных условиях, если нагрузку на колесо при скорости передвижения машины 50 км/ч принять за 100 %, то при скорости продвижения 8 км/ч нагрузку можно увеличить примерно в полтора раза, а при скорости, близкой к нулю, увеличить в два раза. Это, например, очень важно для работы пневмоколесных кранов в операциях перемещения их с грузом на стройплощадке. Шинноколесное ходовое оборудование строительных машин может иметь механический, гидравлический, электрический и комбинированный приводы колес. Наиболее распространенными являются механический, гидромеханический и гидрообъемный приводы. В механических и гидромеханических приводах наиболее распространен привод ведущих колес, объединенных в мосты попарно через дифференциалы. Это обеспечивает высокие скорости движения без проскальзывания.

К недостаткам такого привода следует отнести то, что колеса одного моста могут развивать только равные тяговые усилия, величины которых определяются максимальным тяговым усилием колеса, находящегося в худших по сцеплению дорожных условиях. Для устранения этого недостатка при движениях с низкими скоростями в сложных дорожных условиях применяют устройства для блокировки дифференциалов. Привод колес без дифференциалов обеспечивает простоту конструкции и более высокие тяговые усилия, но при поворотах машины и движении по неровной поверхности колеса проскальзывают вследствие разности скоростей. При этом увеличиваются расход энергии и износ шин.

Рельсоколесное ходовое оборудование (рис. 5). Оно обеспечивает низкое сопротивление передвижению, восприятие больших нагрузок, простоту конструкции и невысокую стоимость, достаточную долговечность и надежность. Жесткие рельсовые направляющие и основания обеспечивают возможность высокой точности работы машины. Главными недостатками этого хода являются: малая маневренность, сложность перебазировки на новые участки работ, дополнительные затраты на устройство и эксплуатацию рельсовых путей. Этот вид ходового оборудования применяют для башенных (рис.6.) и железнодорожных кранов.

Рис. 5. Рельсовое ходовое оборудование

Железнодорожные краны используются на погрузочноразгрузочных работах преимущественно на прирельсовых складах промышленных предприятий и предприятий строительной индустрии, на строительно-монтажных работах при строительстве промышленных предприятий и искусственных сооружений.

Грузоподъемность железнодорожных кранов от 6 до 100 г. Максимальная грузоподъемность допускается только при установке крана на выносные опоры, так как без выносных опор в поперечном направлении они имеют небольшую устойчивость из-за небольшого расстояния между ходовыми колесами (колея 1524 мм).

При переводе крана из транспортного положения в рабочие рессоры ходовой тележки должны быть выключены при помощи стабилизаторов.

Рис. 6. Башенный кран типа КБ-100.1 - опорно-поворотный круг; 2 - рама: 3 - флюгер; 4, 15 - тележки; 5 - контргруз; 6 - стрелоподъемная лебедка; 7-полиспасты грузовой и стреловой; 8 - канатная тяга; 9 - стрела; 10 - кабина; 11 - башня; 12-грузовая лебедка; 13 - механизм поворота; 14 - поворотная платформа

Рис. 7. Башенный кран КБ-160-2

1 - кодовое устройство; 2 - контргруз; 3- башня; 4 -кабина; 5 - стрела; 6 - крюк; 7 - поворотная платформа

Строительные краны являются ведущими грузоподъёмными 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, строительных материалов непосредственно к рабочему месту в любой точке строящегося объекта.

Представление об эксплуатационных и экономических показателях грузоподъемной машины дают основные параметры крана, к которым относят: - грузоподъемность - наибольшую допустимую массу рабочего груза, на подъем которой рассчитан кран в заданных условиях эксплуатации. Масса грейфера, электромагнита, а также съемных грузозахватных устройств включена в грузоподъемность крана; - скорость рабочего движения крана (подъема, опускания груза; передвижения крана или тележки) - перемещение в единицу времени. Скорость рабочего движения крана указывают с номинальным грузом; - нагрузку на ходовое колесо - наибольшую вертикальную нагрузку на ходовое колесо от собственной массы крана и номинального груза; - установленную мощность - суммарную мощность электродвигателей всех механизмов крана; - массу крана - собственную массу крана без груза; производительность - количество продукции (масса груза), перемещаемое в единицу времени (час, смена, год).

Вопрос № 92

Транспортные средства для перевозки технологического оборудования и строительных машин: конструктивные схемы и их особенности, главные параметры и область применения.

Объемы и многообразие выпускаемых дорожностроительных и землеройно-транспортных машин привели к появлению широкого спектра прицепных транспортных средств для перевозки указанной техники (рис. 8, 10.). Действительно, экономические аспекты транспортировки самоходного технологического оборудования на гусеничном ходу (бульдозеров, тягачей, экскаваторов, асфальтоукладчиков, дорожных фрез и пр.) вызваны малым собственным ресурсом ходовой части, более низкими средними скоростями движения по сравнению с колесной техникой, повреждением автомобильного дорожного полотна движителями гусеничных установок.

Несмотря на то, что колесные строительные машины (фронтальные погрузчики, скреперы, грейдеры, катки, тяжелые стреловые краны и т.д.) лишены некоторых из перечисленных недостатков, они изначально не предназначены для передвижения на значительные расстояния, тем более с высокими транспортными скоростями. Кроме того, такие устройства, как, например, секции башенных, мощных колесных и гусеничных кранов могут перемещаться от одного объекта к другому только с помощью специализированного подвижного состава.

Рис. 8. Схема транспортирования экскаватора на полуприцепе

Рис. 9. Схема транспортирования экскаватора на железнодорожной платформе

Следует отметить, что значительная часть из упомянутых видов технологического оборудования обладает большой массой и габаритами. Например, из всех тяжеловесных крупногабаритных грузов, перевозимых в городах, на долю строительной и дорожной техники массой 30-70 т приходится 35 процентов. В этих обстоятельствах специфика перевозки таких грузов существенно отличается от транспортной работы, выполняемой традиционным подвижным составом, что вызвано значительно большими ограничениями, накладываемыми при планировании и организации транспортного процесса. В результате серьезно меняются технико-экономические условия функционирования автопоездов-тяжеловозов. Еще больше задача усложняется, когда перевозку крупногабаритной тяжеловесной техники приходится производить в местности со слаборазвитой дорожной сетью либо при ее полном отсутствии. Тяжеловозный прицепной состав можно разделить на две группы. В первую входят транспортные средства, осевые нагрузки которых не превышают действующих законодательных ограничений, поэтому они могут эксплуатироваться на дорогах общего пользования. Вторую группу образуют автопоезда, параметры которых выходят за рамки действующих ограничений, что обуславливает работу вне дорог или на дорогах общего пользования по специальному разрешению соответствующих служб.

Перевозка тяжеловесных строительных машин автопоездами (рис.9) приводит к существенному увеличению транспортно-дорожных затрат. Например, стоимость состава автопоезда (тягача и прицепного звена) возрастает в 10-20 раз по сравнению с обычным транспортным средством. В тоже время транспортные расходы могут достигать 20 процентов (в некоторых случаях больше) от общих затрат.

Вполне понятно, что каждая группа строительного оборудования требует оптимального для своей перевозки прицепного состава. Естественно, что условия транспортировки мини-погрузчика и 300-тонного экскаватора существенно разнятся, так же как и средства их доставки. Как, скажем, распорядиться, если с одного объекта на другой нужно перебросить всего лишь одну компактную машину. Вопрос легко решается с помощью одно- и двухосных со сближенными осями прицепов грузоподъемностью до 20 т, которые способны буксировать многие типы грузовиков общетранспортного назначения. Строительная или коммунальная техника по откидным трапам, установленным в задней части прицепа, своим ходом заезжает на грузовую платформу. Последняя, как правило, снабжается неподвижными или откидными бортами, которые позволяют разместить дополнительную оснастку либо использовать прицеп для перевозки других грузов. Трапы в транспортном положении располагаются вертикально или закрепляются под кузовом. Имеются конструкции, в которых платформа, благодаря собственному повороту, образует с трапами единую поверхность с углом наклона 8 градусов. Этим обеспечивается транспортировка компактных маломощных машин с незначительным дорожным просветом. Среди прочих производителей такого рода продукции можно отметить европейские компании «Barthlau», «Blomenrohr», «Goldhofer», «Westfalia» и американскую «Ethyretrailer». В последние годы отечественные предприятия Рыбинский завод дорожных машин «Раскат», «Спецавтотехника» и «Уралавтоприцеп» приступили к выпуску аналогичных изделий.

Для перевозки более солидной по массе и габаритам техники предназначена прицепная техника калибром помощнее (рис.10.), которая уже относится к разряду тяжеловозной. Надо сказать, что прицепы-тяжеловозы с полезной нагрузкой до 30 т по своим габаритным и весовым параметрам незначительно отличаются от обычных прицепов и не требуют специальных автомобилей-тягачей. Прицепы грузоподъемностью от 30 до 100 т и свыше характеризуются увеличенными габаритами, повышенными массами и осевыми нагрузками, большим числом осей и колес. Для них требуется один или несколько специальных автомобилей-тягачей. На полуприцепах обычно перевозят грузы массой не более 200 т, что в основном ограничивается тяговыми возможностями седельных тягачей. Полезная нагрузка может быть увеличена при использовании в составе автопоезда не только тянущего, но и толкающего тягача. При создании тяжеловозной прицепной техники получили распространение два основных направления - использование традиционных транспортных средств, которые достаточно эффективны при стабильных грузопотоках и однотипных видах грузов. Как пример можно привести ежедневную перевозку тяжелой дорожно-строительной техники к месту ее работы. В свою очередь, модульное составление автопоездов основано на принципах многоцелевого транспортного средства. В качестве такового используется прицеп-тяжеловоз с диапазоном грузоподъемности от 25 до 150 и более тонн, который при определенных схемах соединения собирается в транспортное средство с широкими границами грузоподъемности и габарита. При этом каждый модуль может работать как самостоятельный прицеп. Достоинством подобного подхода является высокий уровень унификации, что значительно снижает затраты на разработку и изготовление единичного образца.

Рис. 10. Полуприцеп тяжеловозный предназначен для перевозки автомобилей и дорожно-строительной техники (асфальтоукладчиков, бульдозеров, экскаваторов) весом до 40 тонн.

Конструктивными особенностями прицепов и полуприцепов-тяжеловозов является взаимное размещение рамы и колес. Рама может быть расположена над колесами или между передними и задними колесами. Первые отличаются простотой конструкции и меньшей длиной, но имеют большую погрузочную высоту и ухудшенную устойчивость из-за повышенного расположения центра тяжести, что осложняет погрузочно-разгрузочные работы. Эти недостатки значительно меньше выражены у низкорамных моделей, оснащенных шинами малого диаметра. Вторые имеют небольшую погрузочную высоту и лучшую устойчивость, что особенно важно при перевозке с большими вертикальными размерами. Однако увеличенная длина отрицательно сказывается на маневренности.

Прицепная тяжеловозная техника выпускается как в цельном (едином), так и в составном (разъемном) исполнении. Типичный прицеп, выполненный по первому варианту, представляет рамную конструкцию с 2-5 осями. Полезная нагрузка от 20 до 80 т обеспечивается не только количеством устанавливаемых осей, но и числом колес, монтируемых на них. Нередко прицепы выполняют с подкатными (отделяемыми) колесными тележками, что позволяет при необходимости превращать их в полуприцепы. Движение по криволинейной траектории происходит за счет поворота передней одно- или двухосной тележки вокруг вертикальной оси либо благодаря воздействию на управляемые передние колеса одной или нескольких рулевых трапеций, кинематически связанных с дышлом.

Составной прицеп представляет грузовую платформу и две (переднюю и заднюю) тележки обычно со всеми управляемыми колесами. Для погрузки самоходной техники платформа может быть опущена при помощи гидросистемы, а тележки - отсоединены от платформы.

Поворот колес происходит при помощи дышла и системы рулевых тяг. При необходимости предусмотрена установка гидроусилителя. Повышение грузоподъемности достигается за счет замены тележек модулями. Полуприцепы-тяжеловозы, выполненные в едином исполнении, имеют сплошную силовую раму с уступом (гуськом) в передней части для опирания на седельное устройство автомобиля-тягача и наклонную заднюю часть. В зависимости от грузоподъемности они имеют от двух до шести осей. Использование многоосных тележек позволяет уменьшить осевые нагрузки, обеспечивая тем самым соблюдение регламентированных значений. В полуприцепах-тяжеловозах с числом осей более двух возникает проблема бокового скольжения шин при движении по криволинейным участкам дорог, что особенно актуально при эксплуатации в стесненных городских условиях. Проблема решается введением обязательного поворота части или всех колес вокруг соответствующего единого мгновенного центра поворота автопоезда. Для этой цели применяются автоматические поворотные устройства механического, гидромеханического, гидростатического и электромеханического типов. Задающим параметром для управления поворотным устройством является угол складывания звеньев автопоезда. Управление колесами многоосных моделей для улучшения маневрирования в стесненных условиях может осуществляться дистанционно.

В неблагоприятных дорожных условиях и там, где не нужна высокая маневренность автопоезда, используются 3- и 4-осные полуприцепы с неуправляемыми осями. В некоторых конструкциях фирмы «Etnyre trailer» задняя ось вместе с частью рамы может поворачиваться в вертикальной продольной плоскости на 180 градусов, уменьшая габаритную длину ненагруженного автопоезда и снижая износ шин.

Ряд компаний оснащает свои полуприцепы дополнительной подкатной тележкой, которая дает возможность вместо седельного использовать балластный тягач. Для снижения нагрузок на седельное устройство тягача и дорожное полотно применяются дополнительные тележки - доли. Так американская компания «Trail king» снабжает свой полуприцеп TK150MDG грузоподъемностью 75 т для перевозки тяжелой строительной техники не только передней, но и задней дополнительными трехосными тележками.

Конструктивный облик прицепного состава часто диктуют особенности конструкции перевозимой дорожно-строительной техники и состояние дорожно-транспортной сети (наличие мостов, тоннелей, путепроводов и т.д.). Взять те же асфальтоукладчики, дорожные фрезы или катки. Чтобы они могли самостоятельно забраться на прицеп или полуприцеп с ровной платформой, нужно обеспечить низкую погрузочную высоту и угол въезда не превышающий 6-8 градусов. Для этого используются шины малой размерности, например 7.50R15 и 8.25R15, обеспечивающие расположение верхнего уровня платформы на расстоянии 750-900 мм над поверхностью дороги, а также при установке удлиненных двухсекционных трапов. Раскладывание и складывание таких трапов, оборудованных гидроприводом, происходит автоматически, с помощью специальных устройств. Для погрузки техники с различной колеей трапы могут перемещаться в поперечном направлении. Нередко по этим же соображениям их ширину значительно увеличивают либо устанавливают один трап, ширина которого равна ширине платформы. Имеются примеры, когда роль трапа выполняет задняя секция грузовой платформы полуприцепа, шарнирно связанная с основной частью. Такая конструкция, перемещаемая гидроцилиндрами, обеспечивает погрузку самоходной техники не только находящейся на одном уровне с автопоездом, т.е. на дорожном полотне, но также с уступа высотой до полутора метров. Ну а если на грузовую платформу нужно поместить или разгрузить неисправную машину, используется гидравлическая тросовая лебедка. Правда для ее привода и гидроцилиндров перемещения трапов, так же как и для гидравлической системы поворота колес, нужен источник энергии, коим является гидронасос, устанавливаемый на тягаче, или автономный электрогидравлический агрегат, монтируемый непосредственно на прицепном составе. В последнем случае прицеп или полуприцеп может работать с любым негидрофицированным тягачом, а электропитание поступает от бортовой сети автомобиля либо от аккумуляторов, находящихся на прицепном звене. Помимо всего низкорамники-тяжеловозы с ровной платформой позволяют транспортировать строительную и дорожную технику высотой более 3 м, не превышая нормированного габарита по высоте. Если время от времени приходится перевозить негабаритную строительную технику, на помощь придут уширители рамы, позволяющие увеличить ширину платформы до 3 м и более. При этом обеспечивается буксировка незагруженного полуприцепа без нарушения габаритов, а при транспортировке крупногабаритных грузов можно обойтись разовыми разрешениями.

Для погрузки и перевозки колесных погрузчиков, бульдозеров, экскаваторов и пр. используется прицепной состав, оборудованный простыми и надежными односекционными механическими трапами с углом наклона 13 и более градусов. Их подъем облегчают пружинные механизмы, поэтому с этой задачей вполне справляется один человек.

Устойчивым спросом пользуются полуприцепы с передней погрузкой. В этом случае не нужно беспокоиться об установке длинных трапов и применении шин сверхмалого диаметра. Достаточно опустить переднюю часть рамы на дорогу, привести в действие механизм, разъединяющий гусек с платформой, и самоходная техника может беспрепятственно занять свое место. Гусек для подъема и опускания рамы оборудован силовыми гидроцилиндрами. Погрузку машин с малым клиренсом, например малогабаритных катков, облегчают короткие одно- или двухсекционные откидные трапы. Выпускаются разновидности, у которых для снижения центра тяжести и высоты автопоезда рама выполнена в виде центральной мощной балки, которая при погрузке располагается между гусеницами или колесами машины. Существуют варианты, которые сочетают в себе погрузку с передней и задней частей. Погрузка строительной техники с боковых сторон прицепов или полуприцепов используется довольно редко. Все больше приверженцев находят полуприцепы с раздвижной рамой. Изменяющаяся в широких пределах длина платформы (у некоторых моделей фирмы «Goldhofer» с многоступенчатой системой раздвижения длина платформы превышает 30 м) позволяет перевозить длинномерные грузы с хорошей вписываемостью в продольный профиль дороги.

Для достижения автоматического перераспределения нагрузки на шины и лучшего их сцепления с поверхностью дороги тяжеловозные прицепы и полуприцепы оснащены балансирной подвеской. Наибольшую эффективность показывают конструкции с двумя осями качания - в продольной и поперечной плоскостях. В качестве упругих элементов используют стальные рессоры, резиновые блоки, пневмо-баллоны. Последние позволяют регулировать высоту расположения рамы относительно дороги и при необходимости вывешивать (при незагруженном состоянии) часть колес. Для тяжеловозного прицепного состава наилучшие характеристики показывают независимые длинноходные гидропневматические или гидробалансирные подвески.

Проблема перевозки сверхтяжелой крупногабаритной строительной и землеройной техники решается за счет применения полуприцепов-тяжеловозов составного типа. В каждой такой конструкции к основному многоосному модулю присоединяются силовая рама-вставка и гусек. Для повышения грузоподъемности и уменьшения нагрузки на седельное устройство тягача практикуется установка впереди рамы-вставки дополнительного модуля. По такой же схеме формируется и прицепной автопоезд, только вместо гуська балластный тягач с дышлом переднего модуля соединен с помощью тягово-сцепного устройства. Еще большее увеличение полезной нагрузки достигается последовательным присоединением к основному дополнительного модуля.

Задняя секция грузовой платформы полуприцепа, выполняющая роль трапа, обеспечивает погрузку самоходной техники не только находящуюся на одном уровне с автопоездом, т.е. на дорожном полотне, но также с уступа высотой до полутора метров

Каждый многоцелевой модуль выполнен в виде несущей рамы, подвески с колесами и тормозными механизмами, гидравлической системы подъема и опускания платформы и комплектуется силовым агрегатом для привода всех устройств.

Монтируемая гидробалансирная подвеска, помимо выполнения своих непосредственных функций, служит для осуществления погрузочно-разгрузочньгх операций, обеспечения поворота колес вокруг вертикальной оси, наклона платформы в поперечном и продольном направлениях в пределах допустимой длины хода подвески при помощи автоматического устройства и равномерного распределения нагрузки между всеми колесами при движении по неровностям дороги. Все это, а также гашение колебаний, достигается благодаря применению гидравлических цилиндров, рабочие полости которых, соединенные по определенным схемам, образуют опорные контуры. Поворот колесных стоек вокруг вертикальной оси, подъем-опускание платформы, управление аварийной системой торможения может осуществляться с дистанционного операторского пульта.

Мировой рынок прицепной техники для перевозки дорожно-строительной и землеройно-транспортной техники отличается чрезвычайным разнообразием моделей и довольно жесткой конкурентной борьбой.

Несмотря на остроту ситуации, незыблемо твердые позиции сохраняют такие признанные компании «Goldhofer», «Scheuerle» и «Kamag», «Cometto»,"Nicolas«. Хорошо известна на многих рынках продукция таких известных фирм, как «Faymonville», «Hitachi», «Trabosa», «Doll», «Broshuis», «Andover trailers», «Mafi», «Noteboom».

Высокой репутацией пользуется прицепной состав компаний «Langendorf», «Muller-Mitteltal», «Etnyre trailer», «Trail king», «Mosllein», «Gontrailer», «ES-GE», «Empl», «Lohr».

Крупными международными поставщиками комплектующих являются фирмы «SAF», «BPW», «Hendricson», «Gigant», «JOST», «WABCO», «Knorr-Bremse», «Michelin», «Kormoran», «Continental»...

Отечественный прицепной состав по важнейшим технико-эксплуатационным качествам заметно уступает современным западным образцам. Не случайно отечественные заводы все шире применяют комплектующие (оси, сцепные шкворни, колеса и шины, тормозную аппаратуру, гидростанции и т.п.) ведущих мировых производителей. В дальнейшем эта тенденция будет только усиливаться. Лидером в производстве прицепного состава на постсоветском пространстве остается челябинский Уралавтоприцеп.

Тяжеловоз марки 9942М9.

Стандартное оснащение: Оси импортные, сцепной шкворень, гидравлическая подвеска с градусов, разворот колеса на 180 градусов для замены внутреннего колеса, шины (Kormoran), водостойкая светотехника, лебедка для запасных колес, система EBS (с функцией против опрокидывания), борта на гусаке, аварийная гидростанция с электроприводом, автоматическое управление поворота колес по траектории тягача, ручное управления поворотом колес и подъемом или опусканием платформы, петли для крепления груза, брызговики над колесами полуприцепа, запасные колеса в сборе, противооткатные упоры, сумка с ЗИП, обучение персонала по управлению и функцией регулировки высоты, наклона платформы, подъема осей, угол поворота ± 70 обслуживанию полуприцепа.

Задача № 1

Вид машины: лебедка зубчато-фрикционная. Режим работы тяжелый. Грузоподъемность лебедки G=2000кг,n дв=700об/мин, кратность полиспаста i=2. Недостающие параметры принять самостоятельно: Z1=18, Z2=88; Д1=160мм, Д2= 600мм, Дб= 405мм.

Необходимо:

1)вычертить схему подъема с помощью лебедки с полиспастом заданной кратности;

2)определить тяговое усилие, создаваемое грузом на барабане с учетом КПД полиспаста и грузоподъемностью лебедки;

3)выбрать с обоснованием марку каната и определить его диаметр;

4)найти минимальные диаметры блоков и барабана и принять ближайшие стандартные значения;

5)вычислить требуемую канатоемкость барабана и высоту подъема груза;

6)рассчитать частоту вращения барабана и скорость подъема груза;

7)вычислить требуемую мощность двигателя с учетом КПД лебедки и подобрать двигатель, а также редуктор, муфты, тормоз.

Решение:

1.Вычертим схему подъема с помощью лебедки с 2 кратным полиспастом и Z1=18, Z2=88- цилиндрическими зубчатыми шестернями и Д1=160мм, Д2=600мм - барабанами на подшипниках качения.

2. Определить тяговое усилие, создаваемое грузом на барабане с учетом КПД полиспаста и грузоподъемностью лебедки;

Sk=G/i•зп, где

G=2000кг - вес принимаемого груза;

i=2

зп- КПД полиспаста.

Так как в полиспасте 2 блока, то его кпд равно 0,982=0,96.

3.Выбираем марку каната и определим его диаметр. По допустимому разрывному усилию подбираем канат.

Допускаемое разрывное усилие находиться по формуле:

Pр?S•k,

где k- коэффициент запаса прочности. Для тяжелого режима он равен 6. k=6 (табличное значение).

Sk - усилие растяжения каната.

Sк=2000/2•0,96=2000/1,92=1041,67кг•с

Pp?1047,61•6=6285,66кг?63кН.

По таблице ГОСТ 2688-80 выбираем канат двойной свивки типа ТК конструкций 6Ч19Ч1 о.с диаметром dк=13,5, с числом проволок 114шт. тип касания ЛК-РО.

4.Определим минимальный диаметр блоков и барабана.

Dmin бл бар ?dk•e,

где (e=30), для тяжелого режима работы.

Dб?30•dк

Dб?30•13,5=405мм.

5.Определим канатоемкость барабана и высоту подъема груза. Длина навиваемого каната определяется как:

Lk=?(L1сл+L2сл+L3сл)•Z;

Где:

L1сл=р(Dб+dк)=3,14(0,41+0,0135)=1,33м.

L2сл=р(Dб+dк)=3,14(0,41+3•0,0135)=1,41м.

L3сл=р(Dб+dк)=3,14(0,41+5•0,0135)=1,5м.

Dб=0,41м (из условия задачи), dк=13,5мм=0,0135м.

Z- число витков каната на барабан.

Z=Lб/dк;

Конструктивно примем длину рабочей части барабана равной 700мм, (0,7м), тогда:

Z=0,7/0,0135=51,85 витков.

Lk=(1,33+1,41+1,5)•51,85=219,9м.

При намотке каната в один слой на барабан длина будет равна:

Lk=219,9/3=73,3м.

Высота подъема определяется по формуле:

H=Lk/i;

Но так как кратность полиспаста по условию, i=2, то высота подъема будет;

Н=73,3/2=36,65м.

6.Найдем частоту вращения барабана и скорость подъема груза.

Частота вращения барабана:

nб=nдв/iред;

где, i-передаточное число редуктора

nдв =700об/мин- оборот двигателя.

Передаточное число редуктора найдем по формуле:

ip=D2/D1•Z2/Z1=600/160•88/18=18,4

nб=700/18,4=38,04 об/мин.

Скорость подъема груза:

Найдем скорость навивки каната на барабан:

Vгк=р?Dб•nб/60=3,14•0,41•38,04/60=0,8м/с

Скорость подъема:

Vгр=Vгк/i=0.8/2=0.4м/с.

7.Определим требуемую мощность двигателя с учетом КПД лебедки.

Найдем КПД лебедки:

nл=з1?з2?з3?з4;

где, з1=0,98 зубчатые пары Z1 Z2.

з2=0,98 зубчатые пары Z2 Z1.

з3=0,95 ременная передача.

з4=0,95 фрикционные муфты.

nл=0,98•0,98•0,95•0,95=0,87.

Определим величину крутящего момента на валу барабана:

Mб=Sк•Rбар.

Радиус барабана составляет 202,5мм (0,202м).

Mб=1041,67•0,202=210,42кг•м.

Крутящий момент на валу двигателя:

Mдв=Mб/зл•iред=210,42/0,87•18.4=13,14кг•м.

Требуемая мощность двигателя;

Nдв=Mдв•nдв/975;

Nдв=13,14•700/975=9,5кВт.

Nдв=9,5кВт; nl =700от/мин.

Подберем редуктор цилиндрический двухступенчатый зубчатый, марка Ц2У-200-20-12Т.

Ц2У-тип редуктора,

200-межосевой размер,

20- передаточное число (расчетное 18,4)

12-вариант сборки.

Т-форма выходного вала.

По тормозному моменту Мт=Мб·Я, подберем тормоз Мб=210,42кг•м; Я=2,0.,

Тогда Мт=210,42•2,0=420,84кг•м.

Подберем тормоз- колодочный ТТ-160,

Мт=421кг•м; Dшк=160мм.

Подберем муфту - упругая, втулочно-пальцевая

4000-160-I. 1-У3 ГОСТ 21424-75.

Задача № 2

Тип экскаватора и вид сменного оборудования: ЭО - 1252, обороты двигателя nдв = 1700 об/мин, мощность двигателя N = 130 кВт. Механизм напора. Грунт III категории. Погрузка в транспорт. Угол поворота платформы 120є.

При ее решении требуется:

- вычертить конструктивную схему одноковшового экскаватора с заданным видом сменного рабочего оборудования и обозначить на ней механизмы и основные узлы;

- на кинематической схеме экскаватора указать название основных узлов, механизмов и элементов. Выделить приводы механизмов: передвижения, поворота, подъема ковша, стрелы и напора;

- для одного из механизма экскаватора (заданного преподавателем) по кинематической схеме определить общее передаточное отношение и общий КПД;

- вычислить скорость и усилие на рабочем органе рассматриваемого механизма;

- для приведенных в таблице условий (категории грунта, угол поворота на выгрузку, характер разгрузки) по справочной литературе найти время полного цикла работы экскаватора;

-определить техническую и эксплутационную производительность экскаватора при заданных условиях работы;

- вычертить схему работы экскаватора согласно заданных условий;

- перечислить правила безопасной эксплуатации одноковшовых экскаваторов.

РЕШЕНИЕ:

Рис 7. Конструктивная схема ЭО - 1252

Экскаватор с оборудованием драглайн (рис. 7) разрабатывает грунт ниже уровня своей стоянки и применяется для рытья котлованов, водоемов и траншей, а также для разработки различных выемок под водой. Сменное рабочее оборудование драглайна включает удлиненную решетчатую стрелу 2, специальный ковш совкового типа 4 с подъемными и тяговыми цепями, стрелоподъемный полиспаст 1, подъемный 3, тяговый 6 и разгрузочный (опрокидной) 5 канаты и механизм наводки (систему направляющих блоков) 7 тягового каната. Наполнение ковша, прижимаемого к забою собственным весом, происходит при подтягивании его к экскаватору тяговым канатом 6. Выгрузка поднятого на необходимую высоту ковша осуществляется путем его поворота при ослаблении натяжения тягового и опрокидного канатов.

Передаточное отношение и общий КПД:

, где

z1=16 z2=60 z3=40 z4=40 z5=160 z8=17 z9=65 z10=40 z11=11 z12=11 z13=11

Скорость и усилие на рабочем органе:

Правила безопасной эксплуатации ЭО - 1252

1. Во время работы экскаваторы должны устанавливаться на спланированной площадке и стопорится. Для стопорения запрещается использовать доски, камни и др. предметы.

2. При работе экскаваторов не разрешается находиться людям в радиусе действия машин плюс 5 метров.

3. Во время перерыва в работе стрелу экскаватора следует опустить на грунт. Очищать рабочие органы (ковш, отвал) допускается только в опущенном положении.

4. Во время движения экскаватора стрелу необходимо устанавливать строго по направлению хода, а ковш приподнимать над землей на 0,5 - 0,7м

5. Запрещается перемещение с нагруженным ковшом.

6. Погрузка грунта на автомобили должна производиться со стороны заднего или бокового борта автомобиля.

Рис. 8. Схема работы ЭО 1252. а, б, в - поперечно-челночный экскаватором-драглайном; 1 - автосамосвалы; 2 - опускание ковша и набор грунта; 3 - окончание набора грунта и подъем ковша; 4- разгрузка ковша

Кинематическая схема

Движение от двигателя 1 передается трансмиссии через муфту 2 (у экскаватора Э-1251 - эластичную муфту, постоянно соединяющую вал электродвигателя и трансмиссию; у экскаватора Э-1252 - однодисковый фрикцион). В главную трансмиссию экскаватора входят: редуктор 3, шестерни 4, 5, 6 и 7, главный трансмиссионный вал 27 реверсивного механизма и вал 20 главной лебедки.

Подъем ковша осуществляется включением наружного ленточного фрикциона 19, соединяющего установленный на подшипниках барабан 17 с валом 20. Останавливается барабан с помощью наружного ленточного тормоза 18.

Выдвижение рукояти ковша производят при включении наружного ленточного фрикциона 8, соединяющего сдвоенную цепную звездочку 10 с шестерней 7. От звездочки 10 на рукоять 13 движение передается через сдвоенную звездочку 11, установленную в пяте стрелы, цепную передачу 16, вал 15 седлового подшипника 14 и кремальерные шестерни 12, находящиеся в постоянном зацеплении с кремальерными рейками, приваренными к рукояти ковша.

Напорный механизм останавливают ленточным тормозом 9, шкив которого жестко соединен со сдвоенной звездочкой 10.

Для втягивания рукояти нужно включить одноконусный фрикцион 23, соединяющий звездочку 22 с валом 27. От звездочки 22 движение цепью 21 передается сдвоенной звездочке 10, которая будет при этом вращаться навстречу валу 20, т.е. в направлении, противоположном движению напора. От звездочки 10 на рукоять 13 движение передается таким же образом, как и при выдвижении рукояти, только в обратном направлении.

На экскаваторе Э-1251 (Э-1252) установлен механизм реверса, состоящий из трех конических шестерен 25, 26, 29 и двух одноконусных фрикционов 24 и 28. С вертикального вала 30 механизма реверса движение через шестерню 31 передается находящимся в постоянном зацеплении шестерням 34, 35 и 37. Шестерня 34 свободно вращается на поворотном валу 40 и может соединяться с ним кулачковой муфтой 33. Шестерня 37 свободно вращается на вертикальном валу 38 ходового механизма и также может соединяться с этим валом кулачковой муфтой 36. Управление муфтами 33 и 36 сблокировано таким образом, что при включении одной из них вторая обязательно выключается, т. е. движение может передаваться либо на поворотный, либо на ходовой механизм.

Для поворота платформы включают кулачковую муфту 33, после чего с помощью одного из фрикционов 24 или 28 поворотный вал 40 приводят во вращение. Шестерня 41, связанная с валом 40, обкатывается вокруг приваренного к ходовой раме неподвижного зубчатого венца 39 с внешними зубьями и платформа поворачивается. Шестерня 41 находится с венцом в постоянном зацеплении. Для остановки и фиксации поворотной платформы установлен ленточный наружный тормоз 32.

Передвижение экскаватора производится при включении кулачковой муфты 36, соединяющей вал 38 с шестерней 37. Поворот платформы и передвижение экскаватора Э-1251 можно осуществлять только с одной скоростью, так как передаточное отношение от двигателя к этим рабочим механизмам остается неизменным.

Подъем и опускание стрелы осуществляют стрелоподъемным барабаном 44, который соединен с трансмиссией подвижной шестерней 42, вводимой в зацепление с шестерней 31. Шестерня 42 перемещается по шлицам вала 43 червяка, находящегося в постоянном зацеплении с червячным колесом 45 на валу стрелоподъемного барабана 44. Направление вращения барабана (подъем и опускание стрелы) изменяют механизмом реверса. При включенном стрелоподъемном механизме должны быть включены кулачковые муфты 33 и 36 поворотного и ходового механизмов.

При выключенной шестерне 42, вследствие вибрации машины, вызванной работой двигателя, стрела экскаватора может самопроизвольно опуститься. Это объясняется тем, что в червячной передаче стрелоподъемного механизма экскаватора Э-1251 (Э-1252) для получения достаточно высоких скоростей подъема и опускания стрелы угол подъема червяка несколько больше, чем необходимо для самоторможения передачи, работающей в масляной ванне. Чтобы предотвратить это, на валу 43 червяка установлен ленточный тормоз 46 замкнутого типа, постоянно притормаживающий вал. Этот тормоз должен находиться под постоянным наблюдением, так как при его ослаблении или сильном замасливании стрела может неожиданно упасть, что особенно опасно при работе с крановым оборудованием.

Особенности кинематической схемы экскаваторов Э-1251 и Э-1252 заключаются в следующем:

1) на поворотной платформе расположены два основных горизонтальных вала - вал 20 главной лебедки и вал 27 реверсивного механизма;

2) стрелоподъемный барабан приводят в движение через червячную передачу, а управляют им с помощью того же механизма реверса, который передает движение на механизм поворота и передвижения; поэтому стрелоподъемный механизм не может работать одновременно с механизмом поворота платформы, что отрицательно сказывается на производительности машины при работе с крановым оборудованием;

3) механизмы поворота платформы и передвижения экскаватора реверсируют коническими шестернями и одноконусными фрикционами, причем возможна, только одна скорость поворота платформы и передвижения экскаватора;

4) рабочее оборудование прямой лопаты имеет зубчато-реечный (кремальерный) напорный механизм.

Рис 9. Кинематическая схема ЭО - 1252

Задача №3

Наименование: колонны металлические. Марка К-1: высота элемента hм=25,0м, масса элемента Рm=12.0 т, пролеты здания L1=L2=L4=18.L3=12 м.

При решении задачи требуется:

- определить вид грузозахватного устройства, наиболее пригодного для монтажа заданных конструкций;

- рассчитать с учетом параметров грузоподъемного устройства требуемые характеристики монтажного крана: грузоподъемность, вылет и высоту подъема крюка;

- выбрать с обоснованием тип крана и его стреловое оборудование, наиболее пригодные для монтажа заданных конструкций;

- по грузовым характеристикам из справочной литературы подобрать кран наименьшей грузоподъемностью, обеспечивающий безопасное выполнение монтажных работ;

- вычертить монтажную схему с привязкой крана и указанием основных размеров, в том числе габаритов безопасности;

- изложить правила безопасности эксплуатации выбранного крана на строительной площадке.

РЕШЕНИЕ:

Для монтажа К-1 принимаем универсальный строп (рис. 18)

Рис. 18 . Строп

Универсальный строп канатный (стропы УСК) предназначен для непосредственного контакта с грузом и крановым крюком. Конструкция данного стропа стропа может быть различной в зависимости от способа заделки концов каната грузоподъемность,10 кг, диаметр каната 33,5мм.

С учетом параметров грузоподъемного устройства рассчитываем требуемые характеристики монтажного крана:

Грузоподъемность

Q=Q1+Q2+Q3

где Q1 масса монтируемой конструкции, 12,0 т

Q2 масса монтажной оснастки, 10кг

Q3 масса монтажных приспособлений, 0 т

Q=12+0,01=12,01 т

Высота подъема

H=h1+h2+h3+h4

где h1 высота монтажного горизонта, 12м

h2 расстояние между смонтированной конструкцией и монтируемой, 1м

h3 высота колонны К-1, 25,0 м

h4 строповка, 5 м

Н=12+1+25,0+5=43,0 м

Вылет стрелы L=12 м

Выбор монтажного крана производим путем сопоставления требуемых параметров и характеристик рабочих параметров. При этом выполняем условие, чтобы рабочие параметры крана несколько превышали требуемые. Подбор крана осуществляем по специальной литературе.

В результате полученных данных, в связи с высокой высотой подъема выбираем гусеничный кран СКГ-63, который удовлетворяет требуемым параметрам по грузоподъемности, по вылету крюка, по высоте подъема и по длине стрелы.

Основные технические характеристики гусеничного крана СКГ-63

Грузоподъемность максимальная, т	63
Наибольшая высота подъема при максимальной грузоподъемности, м	15,1
Скорость подъема при максимальной грузоподъемности, м/мин	0,7-5
Масса с основной стрелой, т	85,3 6
Частота вращения, об/мин	0,25
Скорость передвижения, км/час	0,75
Габаритные размеры в транспортном положении, мм:
..ширина по гусеницам	5110
..ширина поворотной платформы	3230
..ширина гусеничной ленты	800
=длина гусеничной тележки	6500
..высота крана	4300
Радиус, описываемый хвостовой частью, мм	4570
Дорожный просвет, мм	450
Силовая установка (электростанция)	У34(АД-100-т)
Двигатель:
..марка	1Д6Б
..мощность, л.с.	150
Генератор:
..марка	ГСФ-100М
..мощность, кВт	100
Частота вращения двигателя и генератора, об/мин	1500
Среднее давление на грунт, кгс/см2
..в транспортном положении	1
..при работе	1,6
Преодолеваемый краном уклон пути, град	15

Рис. 19.СКГ-63

Диаграмма грузовых характеристик крана СКГ-63

Башня 40,56 м

Стрела 19м

Рис. 20. Монтажная схема с привязкой крана

1. Перед началом работы необходимо проверить все ограничители и приборы безопасности. При неисправных приборах работа запрещается.

2. На месте производства работ запрещается присутствие лиц, не имеющих прямого отношения к их выполнению.

3. Не разрешается находиться под поднятым грузом. При перерыве или окончании работ груз не должен оставаться в подвижном состоянии.

4. Не допускается подъем грузов с находящимися на них людьми; находящихся в неустойчивом положении; засыпанный землей или примерзающих к земле; заложенных другими грузами.

5. Запрещается оттягивание груза во время подъема и опускания.

6. Запрещается прием и выдача груза в оконные проемы и на балконы без приемных площадок и специальных приспособлений.

7. Не допускается разгрузка и погрузка на автомашины, если в кузове или кабине находятся люди.

8. На месте установки крана по проекту производства работ (ППР) выделяется опасная зона, границы которой определяют согласно СНиП 12- 03- 2001.

9. при подъеме груза, близкого к номинальному, он должен быть сначала приподнят на высоту 20…30 см для проверки правильности строповки и надежности тормозов.

10. Перед началом эксплуатации кран необходимо испытать нагрузкой, превышающей грузоподъемность на 25 %.

Список литературы

1. Белецкий Б.Ф. Технология и механизация.- Ростов на Дону.: Феникс, 2003.- 452 с.

2. Волков Д.П., Крикун В.Я. Строительные машины и средства малой механизации. - М.: Мастерство. 2002. - 480 с.

3. Добронравов С.С. Строительные машины и оборудование: Справочник. -М.: Высшая школа.1991.-452с.

4. Добронравов С.С., Дронов В.Г. Строительные машины основы автоматизации.- М.: Высшая школа. 2001.- 575.

5. Кромская Н.Ф., Метла А.И. Строительные машины. Терминология. Учебное пособие.- Челябинск.: Издательство ЮУрГУ, 2004. - 34с.