Строительные дорожные машины

21

Содержание

1 Введение

2 Экскаваторы

3 Бульдозеры

4 Автосамосвалы

5 Машины для уплотнения асфальта и земляного полотна

6 Автогрейдер

7 Заключение

1. Введение

Основными рабочими единицами строительно-монтажных процессов являются комплекты и комплексы машин, которые составляют машинные парки дорожно-строительных организаций. Эффективность их использования зависит от многочисленных факторов. При наличии одних и тех же производственных возможностей на предприятии можно получить различные результаты в зависимости от того, насколько целесообразно сформированы комплекты и комплексы машин, определена структура парка машин, каков уровень организации строительного производства.

Продукция дорожно-строительного предприятия может быть получена с использованием различных технологий, а значит, и отличающимся друг от друга типом и количеством машин и механизмов. Один и тот же технологический процесс может быть выполнен различными машинами, отличающимися друг от друга, как принципом работы, так и техническими параметрами. В таких условиях практика строительства и теоретические исследования в области механизации строительства в настоящее время не полностью обеспечивают однозначное решение вопроса оптимизации систем машин.

Большинство технологических процессов может быть выполнено различными машинами, отличающимися друг от друга, как принципом работы, так и техническими параметрами. Кроме того, некоторые технологические процессы являются альтернативными друг для друга, что может изменить количество машин, принимаемое к рассмотрению при оптимизации строительных работ.

Эксплуатационные параметры каждой машины в процессе ее старения изменяются по определенным законам [199, 204], и это должно учитываться в процессе оптимизации, что в практике строительства обычно не делается в силу отсутствия таких данных. Эти изменения вызваны различными факторами, к главным из которых следует отнести наработку, условия производственной эксплуатации, объем и периодичность обслуживающих и ремонтных воздействий.

Каждая дорожно-строительная организация выполняет работы, которые отличаются друг от друга как по виду (строительство земляного полотна, строительство дорожного основания из щебня, строительство асфальтобетонного покрытия и т.п.), так и по объёму. Для выполнения этих работ формируются специализированные комплекты машин (СКМ), отличающиеся друг от друга, как типами машин, так и их производительностью. Система машин, включающая в себя все СКМ, образует парк машин.

Парк машин - это совокупность машин для выполнения производственной программы предприятия, которые могут отличаться своим функциональным назначением, типоразмером, формой и степенью технологической взаимосвязи.

Необходимость выделения парка машин из общей структуры предприятия определяется следующими положениями. Во-первых, парк машин в дорожно-строительных организациях как часть основных производственных фондов имеет весьма большой удельный вес в структуре предприятия. Во-вторых, эту часть можно легко выделить, что облегчает дальнейшее рассмотрение с точки зрения эффективного использования. В-третьих, парк машин является наиболее динамичной частью овеществленного капитала предприятия, поскольку постоянно изменяется местонахождение машин, входящих в парк, их концентрация, срок службы, технологические требования, предъявляемые к машинам, и так далее.

Кроме того, именно средства механизации парка выполняют совместно с рабочей силой основные функции предприятия, а значит, и оказывают значительное влияние на конечный результат его работы. Качественный и количественный состав парка машин (ПМ) определяет темпы строительства, стоимость производства работ, качество выполняемых работ и в конечном итоге долговечность автомобильных дорог.

Парк строительных и дорожных машин - это сложная техническая система, характеризующаяся высокой размерностью, множественностью и сложностью зависимостей, динамичностью. Она представлена множеством различных факторов, большое количество из которых- переменные величины.

2 Экскаваторы

Данный вид строительной техники (рис. 2.1) выполняет копание и перемещение грунта посредством ковша или механизма непрерывного действия (цепного или роторного).

Рис.2.1-Экскаватор

Исходя из этого требования, экскаваторы подразделяются:

-на одноковшовые экскаваторы периодического действия;

-на экскаваторы непрерывного действия.

Основными частями строительных экскаваторов являются ходовая часть (колесная или гусеничная), поворотная платформа с силовой установкой и сменное рабочее оборудование.

Чтобы верно оценивать эксплуатационные возможности машины, надо хорошо знать их индексацию. Первые буквы всегда будут обозначать классификацию, например ЭО - экскаватор одноковшовый. Далее следуют три основные цифры индекса:

размерная группа экскаватора (вместимость ковша);

ходовое устройство;

конструкция рабочей подвески.

Имеется и четвертая цифра в индексе, которая обозначает порядковый номер модели экскаватора. Затем опять следует буквенная индексация: первая из дополнительных букв (А, Б, В и т.д.) означает порядковую модернизацию данной машины, последующие - вид климатического исполнения (С или ХЛ - северное, Т - тропическое, ТВ - для работы на влажных тропиках).

Например, индекс ЭО-5123ХЛ можно расшифровать так: экскаватор одноковшовый универсальный, 5-й размерной группы, на гусеничном ходовом устройстве, с жесткой подвеской рабочего оборудования, третья модель в северном исполнении.

Для каждой размерной группы обычно указывается несколько вместимостей ковшей - основного и сменных повышенной вместимости, причем для последних предусмотрены меньшие линейные параметры и более слабые грунты, чем при работе с основным ковшом. Основным считается ковш, которым экскаватор может разрабатывать грунт 4-й категории.

Вместимость основных ковшей экскаваторов составляет: для 2-й размерной группы - 0,25-0,28 куб.м, 3-й - 0,40-0,65 куб.м, 4-й - 0,65-1 куб.м, 5-й - 1,0-1,6 куб.м, 6-й - 1,6-2,5 куб.м, 7-й - 2,5-4 куб.м.

В последнее время все большее применение получают малогабаритные мини- и микро-экскаваторы. Они могут отрыть котлованы, траншеи, выполнить работу в труднодоступных местах.

Тип ходового устройства указывается цифрами с 1 по 9:

1 - гусеничное (Г);

2 - гусеничное уширенное (ГУ);

3 - пневмоколесное (П);

4 - специальное шасси автомобильного типа (СШ);

5 - шасси грузового автомобиля (А);

6 - шасси серийного трактора (Тр);

7 - прицепное ходовое устройство (Пр);

8, 9 - резерв.

Условия применения различного рабочего оборудования.

Экскаваторы с оборудованием прямой лопаты и с разгрузкой в транспортные средства или отвал целесообразно применять для рытья котлованов, преимущественно в крепких, каменистых и скальных породах и грунтах, а также в устойчивых грунтах средней крепости.

Оборудование обратной лопаты используется для рытья узких траншей (шириной 0,7-1,5 м и глубиной до 8 м), особенно с вертикальными стенками для прокладки сетей канализации, устройства фундаментов в крепких и каменистых грунтах, а также сооружения небольших котлованов.

Рабочее оборудование экскаватора-драглайна состоит из стрелы и ковша, подвешенного к стреле при помощи подъемного и тягового канатов. Выемку грунта драглайн производит, как правило, ниже уровня установки экскаватора; ковши применяются различной емкости - в скальных предварительно разрыхленных породах допускается работа драглайна при емкости ковша свыше 10 м3. Продолжительность цикла обычно на 10-20% больше, чем при работе экскаватора с оборудованием прямой лопаты. С оборудованием драглайна работает до 40% одноковшовых экскаваторов.

Рис.2.2-Грейфер

Грейфер (рис.2.2) - грузозахватное приспособление экскаваторов, подъемных кранов, погрузчиков и монорельсовых тележек, снабженное поворотными челюстями для захвата груза. Грейферы применяют для перегрузки и транспортирования на небольшие расстояния сыпучих и кусковых грузов, лесоматериалов и др. Наиболее распространены грейферы для сыпучих грузов емкостью 0,8-1,5 куб.м. Грейфер для лесоматериалов (бревен, балансов, дров и т.д.) по устройству аналогичен грейферу для сыпучих грузов, но имеет челюсти специальной конструкции - каждая состоит из двух когтей, отогнутых вниз и соединенных балкой. Применение грейферов позволяет полностью автоматизировать операции захвата и освобождения различных грузов.

3 Бульдозеры

Бульдозером (рис.3) называют специализированную технику, которая представляет собой колесный или, чаще, гусеничный трактор с установленным рабочим органом - отвалом.

Рис.3-Бульдозер

Отвал может быть, как прямолинейный, так и криволинейный и, который, в обязательном порядке, расположен вне колесной базы машины. Бульдозеры предназначены для послойного копания, перемещения и планировки грунтов.

Этот вид специализированной техники применяется в карьерах при добыче полезных ископаемых, при ремонтно-строительных работах дорожного полотна, а так же при строительстве недвижимости, каналов, и прочих сооружений. Бульдозеры различают, главным образом, по типу отвала.

Основными элементами бульдозерного оборудования являются отвал, толкающие брусья с раскосами и подкосами или толкающая рама с раскосами, гидроцилиндры подъема и опускания отвала, а также, на отдельных видах, механизмы поворота отвала в поперечной и горизонтальной плоскостях и изменения угла резания.

Отвал представляет собой сварную конструкцию коробчатого типа, обеспечивающую ему жесткость, с приваренным в передней части лобовым листом криволинейного профиля. Последний обеспечивает быстрое заполнение отвала материалом.

Бульдозеры общего назначения оснащаются основными отвалами, выпускаемыми почти всеми производителями.

Различают неповоротные, поворотные и универсальные отвалы. Неповоротные включают в себя прямой, сферический и полусферический отвалы. Торцы этих отвалов закрыты двумя боковыми щеками для снижения потерь грунта при транспортировании. Лобовой лист завершается вверху козырьком, приваренным под углом к лобовому листу. Козырек препятствует пересыпанию грунта через верхнюю кромку отвала и улучшает формирование призмы волочения грунта. Для защиты от повреждений гидроцилиндров и радиатора двигателя от пересыпающегося материала некоторые фирмы используют решетки, устанавливаемые сверху на отвалах, и щитки.

Прямой отвал, или отвал типа 5, используется при разработке широкого диапазона не мерзлых грунтов, включая легкие скальные.

Сферический отвал (U) особенно эффективен для перемещения значительных объемов легких грунтов на большие расстояния. Он состоит из трех секций: центральной и двух боковых. Последние расположены под углом в плане до 25° к центральной секции. Изогнутая в плане форма отвала обеспечивает смещение грунта к середине отвала, обеспечивая при транспортировании минимальные потери материала.

Полусферический отвал (SU) сочетает способности прямого отвала хорошо врезаться в грунт и сферического отвала перемещать большие объемы материала за счет коротких боковых секций, установленных под углом до 25° к центральной секции.

Отвалы U, SU и S имеют механизм перекоса (гидроцилиндр и винтовую стяжку), позволяющие им хорошо внедряться в прочные грунты. При наличии двух гидроцилиндров перекоса машинист из кабины имеет возможность изменять углы перекоса и резания отвала на ходу машины, приспосабливаясь к меняющимся грунтовым условиям.

Поворотный отвал (А) применяется при поперечной транспортировке грунта для засыпки траншей, укладки насыпи и при расчистке территории от снега, мусора, растительности. Отвал может поворачиваться в плане вокруг шарнира на раме в обе стороны. По форме это прямой отвал без боковых щек, удлиненный по ширине и укороченный по высоте.

Отвалы с регулируемыми углами поворота и перекоса (РАТ), которые имеют 6 степеней свободы (шестипозиционные отвалы). Это универсальные отвалы, способные изменять и поперечные, и продольные углы установки отвала, прикрепляемые шарнирно к П-образной толкающей раме.

Бульдозеры представляют собой навесное оборудование на базовый гусеничного или пневмоколесного трактора, хотя встречаются и экзотически модели, например на стальных колёсах, 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. Бульдозер-рыхлитель характеризуется тем, что на тракторы, оборудованные бульдозером с неповоротным или поворотным отвалом, сзади навешивают гидравлический однозубый или много зубчатый рыхлитель. К заднему мосту базового трактора 8 крепят на шпильках опорную раму, на которой внизу шарнирно установлена рама, а вверху - тяга. К тягам шарнирно прикреплена рабочая балка так, что образуется параллелограммный четырехзвенник. По диагонали четырехзвенника установлены гидроцилиндры. В рабочей балке закреплен зуб прямоугольного сечения, на конце которого установлен быстросъемный наконечник. 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.

4 Автосамосвалы

Самосвал (рис.4) является универсальным средством для перевозки грузов, а благодаря специфике его кузова, который имеет функцию наклона, выгрузка грузов из такого автомобиля становится намного удобнее и быстрее.

Рис.4-Автосамосвал

Самосвалы представлены в нескольких категориях, основными из которых являются внедорожные и сочлененные. Естественно, существует различное множество значений грузоподъемности самосвалов: от 2 до 500 тонн и даже выше. Грузовые самосвалы широко используются в строительной отрасли, при добыче различных ископаемых в карьерах и шахтах и т.п. Для работы в карьерах используются самосвалы большегрузные, с грузоподъемностью от 20 тонн. Эти, так называемые, внедорожные грузовики-самосвалы доставляются на место работы по частям и уже там собираются. Именно по причине невозможности их использования на дорогах общего пользования в силу их габаритов, они и называются внедорожными так как, в силу своих габаритов, и, соответственно, веса, эксплуатация карьерных самосвалов на обычных дорогах невозможна. Эти внедорожные грузовые самосвалы оснащены дизельным двигателем, который приводится в действие, как правило, генераторами переменного тока. Тормозная система в них также основана на гидравлическом взаимодействии с электромоторами. Главной же характеристикой самосвалов сочлененных является наличие шарнирно-сочлененной рамы. Такие автомобили используются при необходимости работы на труднопроходимых местностях, так как они обладают высокой маневренностью. Существуют трехосные модели сочлененных самосвалов с шестью ведущими колесами и выключателем межколесного дифференциала. Самосвалы же для подземных работ, о чем и говорит их название, используются в шахтах при добыче полезных ископаемых. Грузоподъемность таких самосвалов варьируется от 35 до 80 тонн.

Без самосвалов на сегодняшний день не обходится ни одна стройплощадка. Этот многофункциональный грузовик с подвижным кузовом и высокой мощностью помогает оптимизировать процесс погрузки-разгрузки, как на стройках, так и в карьерах или в шахтах. Внедорожные самосвалы, самосвалы для работы под землей, полноприводные самосвалы - сегодня эти автомобили представлены в различных категориях.

5 Машины для уплотнения асфальта и земляного полотна

Уплотнительный рабочий орган асфальтоукладчика уплотняет смесь, доставляемую в виде сыпучего материала, облегчая, тем самым последующее уплотнение ее катком (рис.5)

рис.5-Каток

Степень уплотнения асфальта зависит от условий укладки, т.е. от состава смеси, ее температуры, скорости и толщины укладки, стойкости основания, положения рабочего органа. Стандартные рабочие органы обычно обеспечивают плотность по Маршаллу от 85 до 92%, рабочие органы высокого уплотнения - примерно на 5-7% больше.

Систематические измерения за рабочим органом показали, что достигаемое предварительное уплотнение дороги неравномерно распределяется по ширине укладываемого слоя: в середине и на краях уложенной полосы оно ниже, чем между ними.

Высокое предварительное уплотнение дороги обычно преимущественнее, так как оно увеличивает несущую способность уложенной горячей смеси и позволяет рано применять тяжелые катки.

Статический трехвальцовый каток движется за укладчиком. Ведущие задние узкие вальцы отличаются очень высокой линейной нагрузкой

Статические катки представляют собой гладковальцовыа катки различных конструкций и различной массй:

Типы катков:

-трехвальцовые катки с двумя ведущими вальцами большего размера сзади и одним ведомым передним вальцем меньшего размера, масса примерно от 4 до 16 т.

-тандемные катки с двумя вальцами одинакового размера, с одной или двумя ведущими осями, масса от 1 до 12 т.

Принцип действия:

-только «статическое» воздействие на материал,

-линейная нагрузка представляет собой нагрузку на 1 см ширины бандажа,

- удельное давление возрастает с повышением прочности смеси, т.е. в процессе уплотнения, так как бандаж меньше опускается в смесь и площадь его контакта с ней уменьшается.

Области применения катков:

Трехвальцовые катки: основное уплотнение,

рабочие швы,

выглаживание замыкающего слоя.

Тандемные катки:

предварительное уплотнение,

основное уплотнение (тяжелыми типами катков),

выглаживание замыкающего слоя.

Пневмоколесные катки:

Эти катки имеют от 5 до 11 колес и гладких шин, масса от 5 до 25 т.

Принцип действия:

- Уплотнение за счет собственной массы и сминания смеси в результате деформации шин в площади контакта с нею.

Необходимое число катков зависит от следующих факторов:

- производительность катка по укладке,

- уплотняемость смеси,

- предварительное уплотнение укладчиком,

- располагаемое время уплотнения.

На практике решение о числе используемых катков во многом определяется опытом. На площадках с большим временем работы на них соответствующее решение рекомендуется принимать по результатам пробного уплотнения.

В целом, можно сказать:

- одного катка недостаточно уже потому, что требуемые результаты уплотнения, такие как основное уплотнение, связь слоев, замыкание пор, шовные соединения, не могут быть получены катками различных типов в одинаковой мере.

Кроме того, при выходе катка из строя укатка сразу же прекращается и весь уложенный, но еще не уплотненный материал должен быть снова снят Поэтому даже на небольших строительных площадках всегда используются по меньшей мере два катка, если площадка не слишком уж мала.

- при обычно небольшой ширине укладываемой полосы больше трех катков обычно не применяется, так как они начинают мешать друг другу,

- обычно на один укладчик применяют два катка.

Смена направления движения Практические указания

- смена направления движения должна производиться плавно, без рывков, так как в ином случае образуются поперечные неровности. Каток должен медленно остановиться и затем сразу же плавно начать движение в другую сторону. Катки оборудуются «мягким» сцеплением, например, преобразователем вращающего момента, гидравлической автоматикой трогания с места,

- у виброкатков вибрация должна выключаться по времени так, чтобы в точке изменения направления движения вибрация плавно выключалась, для чего преимущественным является применение автоматики отключения вибрации,

- горячий каток ни в коем случае не должен останавливаться на горячей смеси, так как он может несколько опуститься в нее, образуя поперечные неровности.

Проскальзывающий (не ведущий) валец сталкивает перед собой уложенный материал, вследствие чего может образоваться «головная волна». Если поверхность охлаждена, то эта волна может разорваться с образованием поперечных трещи

Уложенная асфальтная смесь относительно быстро охлаждается под воздействием погодных воздействий в верхней и нижней части, в то время как середина слоя дольше остается горячей, сохраняя способность к уплотнению. Благоприятные (теплые, сухие) погодные условия удлиняют время укатки асфальта трудно уплотняемая смесь требует благоприятных условий укладки в отношении погодных условий и, иногда, большей толщины слоя, а также высоких температур укладки и их использования путем интенсивной укатки катком, идущим непосредственно за укладчиком, путем предварительного прогрева и высушивания холодного влажного основания с помощью плоскостных нагревателей потери тепла из уложенного слоя вниз можно снизить и тем самым удлинить располагаемое время уплотнения, если уплотнение при достижении критической температуры еще не закончено, то этот недостаток уже не может быть больше устранен дополнительными проходами катка.

6 Автогрейдер

Как правило, автогрейдеры (рис.6) - это колёсные машины с задним расположением силового агрегата и находящимся под хребтовой рамой основным рабочим органом - отвалом.



Рис.6-Автогрейдер

В классической трактовке эта дорожная машина предназначена для планировки, профилирования площадей и откосов, перемещения и выравнивания грунта и материалов. Своё название автогрейдер получил от английского grad- сравнивать, нивелировать.

Основной рабочий орган грейдера (отвал) расположен под рамой машины, причем располагается он на одинаковом расстоянии от передней оси и от заднего моста. Именно эта особенность конструкции позволяет грейдеру за несколько проходов практически идеально выровнять поверхность. То есть если передние колеса наезжают на неровность высотой десять сантиметров, отвал поднимется только на пять. При следующем проходе перед поднимется на пять, а отвал на два с половиной и т.д. Помогает этому и то, что средние и задние колеса скомпонованы на балансирных тележках: при наезде среднего или заднего колёс на неровность положение отвала также меняется незначительно. Ещё одна особенность рабочего процесса на автогрейдере заключается в том, что основной отвал может занимать любое положение от вертикального до горизонтального, выдвигаться вправо или влево, а также поворачиваться вокруг своей оси. И всё это во время движения! Такая подвижность отвала стала возможной благодаря оригинальной конструкции тяговой рамы, которая является основой крепления отвала к раме грейдера. Тяговая рама крепится к основной раме посредством шарового шарнира впереди и трёх гидроцилиндров сзади.

Кроме того передние колёса автогрейдера могут не только поворачиваться, но и наклонятся вправо или влево. Это уникальное свойство помогает машинисту четче держать заданный курс при перемещении материала валиком в одну сторону и при работе на поперечных уклонах. В конструкции большинства современных грейдеров применяется шарнирно-сочленённая (ломающаяся) рама. Вместе собранные эти оригинальные решения превращают данный механизм в своеобразный трансформер и позволяют использовать автогрейдер в довольно широком диапазоне работ. Ведь грейдер может сам построить невысокую дорожную насыпь, вырезать в ней, так называемое корыто, спланировать в нулевых геодезических отметках щебёночное основание, обустроить обочины, выровнять откосы, нарезать кюветы и даже сам уложить асфальт. И хотя этот механизм нельзя назвать очень распространённым, не одно дорожное строительство не может обойтись без него. Кроме того автогрейдеры используются в ирригационном, железнодорожном, гидротехническом и других строительствах.

Есть несколько видов классификаций автогрейдеров:

1) Деление на легкие - весом до 9 тонн, средние - до 14 тонн и тяжелые до 25тонн. От себя хочу добавить, что такое деление довольно условно. Тенденции развития автогрейдеров продвигаются в сторону увеличения массы, многие производители выпускают машины массой 14 - 18 тонн и позиционируют эти модели как полутяжёлые, хотя ещё 10 - 15 лет назад грейдеры с такой массой однозначно считались тяжёлыми. На страницах этого сайта, полутяжёлые модели будут рассматриваться как средние.

Лёгкие автогрейдеры используются в основном при ремонте и содержании дорог, а также при обустройстве придомовых территорий, в стеснённых условиях и при небольших объёмах работ. Часто бывают двухосными.

Средние - самый распространённый класс автогрейдеров, используются для практически всего спектра работ выполняемых этим механизмом.

Ну и тяжёлые - это в основном полноприводные машины, использующиеся при больших объёмах работ (строительство аэродромов, многополосных магистралей, выравнивании больших площадей), а также в тяжёлых грунтовых условиях эксплуатации.

Сейчас в это классическое деление следует добавить ещё два вида: минигрейдеры и сверхтяжёлые грейдеры. Минигрейдеры используются для планирования тротуаров и узких или очень маленьких территорий, а также внутри строящихся зданий где не развернутся даже лёгкому грейдеру.

Сверхтяжёлые производятся мелкосерийно или на заказ и применяются по большей части в горнодобывающей отрасли, для содержания грунтовых дорог на крупных, открытых разрезах и карьерах.

7 Заключение

Большинство технологических процессов может быть выполнено различными машинами, отличающимися друг от друга, как принципом работы, так и техническими параметрами. Кроме того, некоторые технологические процессы являются альтернативными друг для друга, что может изменить количество машин, принимаемое к рассмотрению при оптимизации строительных работ.

Технологический процесс возведения земляного полотна включает следующие рабочие операции:

-разработку и погрузку грунта экскаватором;

-подвозку грунта автосамосвалом;

-разравнивание бульдозером;

-уплотнение грунта катком на пневмомашине;

-повторение операции;

-планировка верха и откосов земляного полотна автогрейдером.Список используемых источников

1.Васильев А.А. Дорожные машины, 1987 г., стр. 416.

2.ЕНиР Сборник 2. Земляные работы. Выпуск 1. Механизированные и ручные работы. М.: Транспорт, 1988 г., стр. 223.

3.Некрасов В.К. Строительство автомобильных дорог. Том 1,2. М.Транспорт, 1980 г., стр.415.

4.СНиП РК 3.03-09-2003. Автомобильные дороги.

5. http://library.stroit.ru