Виды механизации. Номенклатура строительных машин. ТЭП

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Современное строительство является одной из наиболее механизированных сфер человеческой деятельности. Строительные машины используются на всех этапах строительного производства - в карьерной добыче строительных материалов (песка, гравия, глины, мела и т.п.); в изготовлении железобетонных, металлических, деревянных и других строительных элементов заводским способом; на погрузке, разгрузке и транспортировке материалов и строительных конструкций; в технологических процессах возведения зданий и сооружений, строительстве дорог, подземных коммуникаций, объектов гидротехнического, энергетического и других видов строительства - от работ освоения строительных площадок и нулевого цикла до завершающих стадий отделочных и т.п. работ. Строительные машины являются также средствами механизации ремонтных и восстановительных работ.

1. Виды механизации. Номенклатура строительных машин. ТЭП

В современном строительстве применяется большое количество разнообразных машин и механизмов, различающихся между собой конструктивным исполнением механизмов и рабочих органов, размерами и мощностью силовой установки.

По производственному (технологическому) признаку все строительные машины и механизмы могут быть разделены на следующие основные группы: машина строительный трактор экскаватор

1) грузоподъемные (кран, таль, домкрат)

2) транспортирующие (конвейеры, электрические платформенные тележки)

3) погрузочно-разгрузочные (экскаваторы, башенные краны)

4) для подготовительных и вспомогательных работ(экскаваторы, бульдозеры)

5) для земляных работ (многоковшовые и одноковшовые экскаваторы)

6) бурильные (бурильно-крановые машины)

7) сваебойные

8) дробильно-сортировочные;

9) смесительные;

10) машины для транспортирования бетонных смесей и растворов; ' 11) машины для укладки и уплотнения бетонной смеси;

12) дорожные; - 13) отделочные; 14) механизированный инструмент.

Технико-экономические показатели:

1. Производительность;

2. Мощность рабочего оборудования;

3. Металлоемкость

4. Энергоемкость

5. Простота конструкции и управления;

6. Надежность эксплуатации;

7. Количество и квалификация обслуживающего персонала;

8. Трудоемкость монтажа и демонтажа;

9. Мобильность самоходных машин;

10. Безопасность обслуживания;

11. Потребление эксплуатационных материалов;

12. Стоимость машин;

13. Себестоимость единицы продукции (работы) машины;

14. Габаритные размеры.

2. Функциональный и конструктивный состав строительных машин

Несмотря на большое разнообразие применяемых в строительстве машин, в каждой из них можно выделить следующие части:

1. Основную раму, на которой монтируются остальные части машин;

2. Рабочее оборудование, непосредственно выполняющие производительные операции;

3. Силовое оборудование, приводящее в движение рабочее и ходовое оборудование;

4. Трансмиссии, служащую для передачи энергии от силового оборудования к рабочему и ходовому;

5. Механизмы и приборы управления работой машины в целом или отдельных ее узлов - их включения, регулирования и контроля их работ с помощью автоматических и других средств;

6. Ходовое оборудование передвижных машин.



Силовым оборудованием строительных машин служат электродвигатели, двигатели внутреннего сгорания и комбинированные системы, включающие, например, двигатели внутреннего сгорания и работающий от него генератор, питающий током электродвигатели.

Передача (трансмиссия) энергии от силового оборудования к рабочему и ходовому осуществляется различными способами: механическим - посредством передач; гидравлическим; пневматическим, электрическим.

Ходовое устройство ходовых строительных машин бывает колесным (рельсовым, безрельсовым), гусеничным, шагающим (у некоторых крупных экскаваторов).

Система управления строительных машин обслуживает работу силового, рабочего. Ходового оборудования и узлы трансмиссии. Подробно трансмиссионным устройствам системы управления могут быть механическими, а также смешанными. В системах: электрической, пневматической и смешанных широко применяется автоматизация управления машиной и ее отдельных узлов.

3. Назначение приводов. Виды приводов. Состав и рабочий процесс

В приводе машин в качестве силового оборудования используют двигатели внутреннего сгорания, электро-, гидро и пневмодвигатели, гидро и пневмоцилиндры. Ручной привод применяется крайне редко. В зависимости от вида силового оборудования привод машины называют электрическим, гидравлическим, пневматическим. Возможно также использование механического привода, когда от одного двигателя внутреннего сгорания (ДВС) получают движение все механизмы, связанные с ним трансмиссией. В качестве двигателей используют дизельные и карбюраторные. Достоинством этого типа привода является постоянная готовность к работе, возможность регулирования скорости работы механизма. Недостаток -- исключен запуск ДВС под нагрузкой, что приводит к необходимости установки фрикционных муфт, отключающих двигатель от механизма при пуске, а также необходимость установки реверсивных устройств, так как ДВС имеет постоянное направление вращения вала.

Широко применяется также дизель-электрический привод, в котором отдельные механизмы имеют свои индивидуальные электродвигатели, питающиеся от общей дизель-генераторной установки. Он отличается отсутствием фрикционных муфт, простотой управления, но громоздок и имеет повышенную массу.

В путевых прицепных машинах первых выпусков был использован пневматический привод: сжатый воздух от компрессора локомотива поступал к силовым пневмоцилиндрам и пневмодвигателям. Такой привод отличался простотой конструкции и обслуживания, а также дешевизной, но имел недостатки. Прежде всего машина не была автономна, она могла работать только при наличии локомотива. Из-за небольшого давления воздуха в системе (0,5--0,6 МПа) для получения больших усилий требовались пневмоцилиндры больших диаметров.

Некоторые механизмы (гидродомкраты, рихтовщики, разгонщики) приводятся в действие от ручного привода. При их использовании требованиями техники безопасности ограничено среднее усилие рабочего на рукоять механизма. Так, при непрерывной работе оно не должно превышать 80--100 Н, при периодичной работе с частыми перерывами -- 150--160 Н, при кратковременной (до 5 мин) -- 200 Н, при редкой -- 400 Н.

В последнее время на путевых машинах широкое применение получает гидравлический привод, или гидропривод. Этот вид привода весьма перспективен, он практически вытесняет пневмо и электроприводы и поэтому целесообразно рассмотреть его более подробно.

4. Редукторы, коробки передач, тормоза, муфты сцепления, гидротрансформаторы, гидроцилиндры

Редуктор (механический) -- механизм, передающий и преобразующий крутящий момент, с одной или более механическими передачами. Основные характеристики редуктора -- КПД, передаточное отношение, передаваемая мощность, максимальные угловые скорости валов , количество ведущих и ведомых валов, тип и количество передач и ступеней.

Обычно редуктором называют устройство, преобразующее высокую угловую скорость вращения входного вала в более низкую на выходном валу, повышая при этом вращающий момент. Редуктор, который преобразует низкую угловую скорость в более высокую обычно называют мультипликатором. Редуктор, который преобразует высокую угловую скорость в более низкую обычно называют демультипликатором. (Рис. 2.)

Коробка передач (коробка перемены передач, коробка переключения передач, коробка скоростей, КП, КПП) -- агрегат (как правило -- шестерёнчатый) различных промышленных механизмов (например, станков) и трансмиссий[1] механических транспортных средств.

КП транспортных средств предназначена для изменения частоты и крутящего момента на ведущих колесах в более широких пределах, чем это может обеспечить двигатель транспортного средства. Как правило, это относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), которые имеют недостаточную приспособляемость. Транспортные средства с паровыми или электрическими (трамвай, троллейбус) двигателями, имеющими высокую приспособляемость и гиперболическую (у паровых) и параболическую (у электродвигателей постоянного тока) тяговую характеристику обычно выполняются без КП. Также КП обеспечивает возможность движения транспортного средства задним ходом и длительного отключения двигателя от движителя при пуске двигателя и работе его на стоянках. (Рис. 3)

Основная система. На современные грузовые автомобили устанавливается основная тормозная система, которая состоит из тормозных механизмов и тормозного гидропривода ("гидрожидкости").

Тогда, кода вы нажимаете на педаль тормоза, в гидроприводе основной тормозной системы появляется избыточное давление жидкости, именно оно и обеспечивает срабатывание тормозных «колесных» механизмов.

Тормозной привод. В состав гидропривода основной тормозной системы грузовика входят:

Регулятор, который следит за давлением в тормозных механизмах.

Главный тормозной цилиндр, без вакуумного усилителя или с его присутствием

Трубопровод, имеющий диаметр 5-9 мм, или как его еще называют - рабочий контур.

Все тормозные механизмы, которые устанавливают на современные грузовые автомобили, правильно будет зазывать колодочными. В свою очередь их можно разделить, по названиям "пар трения" на такие как: колодочно-барабанные (барабанные) и колодочно-дисковые (дисковые).

Тормозные механизмы.

Дисковые тормоза могут быть с неподвижным и подвижным суппортом. В нашей стране большую популярность возымели механизмы с подвижным суппортом, так как основным их преимуществом является то, что они исключают неравномерный износ колодок. Еще одной из особенностей тормозных механизмов с подвижным суппортом, является то, что расстояние от колесного диска до его внешнего габарита меняется, это зависит от износа колодок. Если на автомобиль установить не штатное колесо, то не исключено что оно может задевать суппорт, после того как поменяются тормозные колодки. Эффект того, что колодки самоподводятся достигается манжетным поршнем (существуют и более сложные способы подвода колодок).

Если оценивать конструктивные особенности, то дисковые тормоза являются более эффективными, чем их барабанные собратья. Они могут выдерживать большую силу трения и работать при более высоких температурах. Чтобы тепло лучше отводилось от рабочей зоны, зачастую используют вентилируемые диски. Если толщину диска увеличить, то между поверхностями трения появляется ребро жесткости, это и будет принудительно остужать тормоза. А центробежная сила, которая возникает при вращении колеса, не будет давать колодкам сильно перегреваться.

Сцепление -- механизм, работа которого основана на действии силы трения скольжения (фрикционная муфта); предназначен для передачи крутящего момента.Обычно термин «сцепление» относится к компоненту трансмиссии транспортного средства, предназначенному для подключения или отключения соединения двигателя внутреннего сгорания с коробкой передач. Изобретение сцепления приписывают Карлу Бенцу. (Рис. 5.)

Сцепление служит для временного разобщения коленчатого вала двигателя с силовой передачей автомобиля, что необходимо при переключении шестерён в коробке передач и при торможении автомобиля вплоть до полной его остановки. Кроме того, сцепление даёт возможность плавно (без рывков) трогать автомобиль с места.

Гидротрансформатор (турботрансформатор) или конвертор крутящего момента (англ. torque converter) -- устройство, служащее для передачи и преобразования крутящего момента от двигателя внутреннего сгорания к коробке передач, и позволяющее бесступенчато изменять крутящий момент и частоту вращения, передаваемые на ведомые валы. Чаще всего используется с АКПП или вариаторами. (Рис. 4)

Гидроцилиндры

В качестве исполнительных механизмов (гидродвигателей) применяются силовые цилиндры, служащие для осуществления возвратно-поступательных прямолинейных и поворотных перемещений исполнительных механизмов. Гидроцилиндры подразделяются на поршневые, плунжерные мембранные и сильф. (Рис. 1.)

Рис. 1.Рис. 2.



Рис. 3. Рис. 4.

Рис. 5.

5. Конструктивная и кинематическая схемы автомобиля, пневмоколесного гусеничного трактора

Гусеничные тракторы оснащают дизелями, гидромеханическими и электромеханическими Расположение двигателя может быть передним (рис. 2.3, а), средним и задним (рис. 2.3, о). Наибольшее распространение получили гусеничные тракторы с передним расположением двигателя и механическими трансмиссиями. Трансмиссия служит для передачи крутящего момента от вала двигателя к ведущим звездочкам гусеничных лент (гусениц), плавного трогания и остановки машины, изменения тягового усилия трактора в соответствии с условиями движения, изменения скорости и направления его движения, а также привода рабочего оборудования.

Рис. 1. Гусеничные тракторы механическими, трансмиссиями.

Рис. 2. Схемы механических трансмиссий гусеничных тракторов

Рис. 2.5. Пневмоколесные тракторы

Пневмоколесные тракторы оснащаются дизелями, механическими и гидромеханическими трансмиссиями. По типу системы поворота различают тракторы с передними управляемыми колесами (рис. 2.5, а), со всеми управляемыми колесами и с шарнирно сочлененной рамой (рис, 2.5, о). Наиболее распространены пневмоколесные тракторы с дизелями, механической трансмиссией и передними управляемыми колесами. Размещение, назначение и устройство основных узлов пневмоко-лесного трактора с механической трансмиссией и передними управляемыми колесами примерно такие же (за исключением рабочего оборудования), как у рассмотренного выше автомобиля. Пневмоколесные тракторы с шарнирно сочлененной («ломающейся» в плане) рамой обладают высокой маневренностью, малым радиусом поворота и применяются для работы в стесненных условиях. Рама такого трактора (см. рис. 2.5, в) состоит из двух полурам -- передней и задней, соединенных между собой универсальным шарниром. Маневрирование машины производится путем поворота передней полурамы относительно задней вокруг вертикальной оси шарнира на угол до 40° в плане от продольной оси машины с помощью двух гидроцилиндров двустороннего действия. Каждая из полурам опирается на ведущий мост с управляемыми колесами. Трансмиссия тракторов с шарнирно сочлененной рамой -- механическая и гидромеханическая.

6. Одноковшовый пневмоколесный погрузчик фронтального типа

Растущий объем погрузочно-разгрузочных работ вызывает необходимость установления рационального состава парка погрузочных машин и транспортных средств. Важную роль в механизации погрузочных работ играют одноковшовые погрузчики, представляющие собой самоходные погрузочно-транспортные и землеройно-транспортные машины цикличного действия



Рис. 1. Основные типы одноковшовых погрузчиков:

а -- фронтальный малогабаритный пневмоколесный погрузчик с вертикальной грузоподъемной рамой; б -- фронтальный погрузчикна базе пневмоколесного трактора общего назначения; в -- то же промышленного назначения; г -- фронтальный погрузчик на базе пневмоколесного шасси с жесткой рамой; д -- фронтальный погрузчик на пнев-моколесном шасси с шарнирно-сочлененной рамой; е -- погрузчик пневмоколесный комбинированного типа с разгрузкой вперед и назад; ж -- погрузчик пневмоколесный полуповоротного типа; з -- фронтальный погрузчик на гусеничном тракторе общего назначения; и -- погрузчик с разгрузкой назад на гусеничном тракторе общего назначения

Одноковшовые фронтальные погрузчики на пневмоколесном и гусеничном ходу используют на различных погрузочно-разгрузочных работах (при оборудовании их соответствующими рабочими органами). Сменными рабочими органами одноковшовых погрузчиков (помимо различных типов ковшей и емкостей) могут быть захваты, крановые и безблочные стрелы, рыхлители и другое вспомогательное оборудование. По типу разгрузки различают погрузчики: фронтальные, полуповоротные, с разгрузкой назад (через себя) и полноповоротные. Основные типы одноковшовых погрузчиков представлены на рис. Т18. Широкое распространение получили фронтальные погрузчики с разгрузкой ковша вперед (рис. 118, г, д, з). Они обеспечивают также разгрузку вбок с помощью дополнительных гидроцилиндров. Полуповоротные погрузчики (рис. 118, ж) разгружают ковш вперед и в стороны на угол до 90° в обе стороны от продольной оси машины. Комбинированные фронтальные погрузчики (рис. 118, е) разгружают ковш вперед и назад (через себя), но ввиду сложной конструкции они не получили широкого распространения. Фронтальные погрузчики на пневмоколесном ходу имеют хорошую маневренность, высокую производительность и могут работать в стесненных условиях (на небольших строительных площадках, складах и пр.). Транспортная скорость (до 40--45 км/ч) позволяет эффективно использовать погрузчики на рассредоточенных объектах (пунктах грузопереработки) или рассредоточенных объектах работ в пределах одной строительной площадки.

7. Рыхлитель на базе гусеничного трактора для рыхления грунта

Бульдозеры-рыхлители оснащаются одно- и трезубым навесным рыхлительным оборудованием заднего расположения с гидравлическим управлением. Рыхлительное оборудование навешивают на гусеничные бульдозеры с тягачами классов 10, 25, 35, 50 и 75 мощностью 118...636 кВт.

Главным параметром бульдозеров-рыхлителей является тяговый класс базового трактора.

Крепление рыхлителей осуществляется к остову базового трактора или к корпусу его заднего моста. Технические характеристики бульдозеров-рыхлителей приведены в табл. 1 и 2.

Бульдозеры-рыхлители применяют для предварительного послойного рыхления и перемещения плотных каменистых, мерзлых и скальных грунтов при устройстве строительных площадок, рытье котлованов и широких траншеи, а также для взламывания дорожных покрытий. Разрушение грунтов и пород происходит при поступательном движении машины и одновременном принудительном заглублении зубьев рабочего органа до заданной отметки. В процессе рыхления массив грунта разделяется на куски (глыбы) таких размеров, которые удобны для последующей их эффективной разработки, погрузки и транспортирования другими машинами.

Рыхление производят параллельными резами по двум технологическим схемам: без разворотов у края площадки с возвратом машины в исходное положение задним ходом (челночная схема) и с поворотом рыхлителя в конце каждого прохода (продольно-поворотная схема). Челночная схема наиболее рациональна при малых объемах работ в стесненных условиях, продольно-поворотная - на участках большой протяженности. Максимальные величины глубины и ширины захвата рыхления, рабочих скоростей движения и число зубьев рыхлителя определятся тяговым классом базовой машины.

Бульдозер-рыхлитель (рис. 1) состоит из базового трактора 2, бульдозерного оборудования с отвалом 1 и рыхлительным оборудованием. Рыхлительное оборудование состоит из опорной рамы 3, жестко прикрепленной к заднем мосту базового трактора, тяги 4, рабочей балки 6 с жестко закрепленным сменным зубом 7, нижней рамы 8 и двух гидроцилиндров 5 управления рыхлителем. Зуб состоит из стойки, сменного литого наконечника 9 с износостойкой накладкой. В стойке имеются отверстия, позволяющие изменять вылет зуба относительно рабочей балки при изменении глубины рыхления. На зуб могут быть установлены уширители. Гидроцилиндры управления рыхлителем работают с гидросистемы базового трактора и обеспечивают опускание, принудительно заглубление и фиксацию зуба в определенном рабочем положении, а также его подъем при переводе в транспортное положение.



8. Бульдозер с поворотным отвалом на базе гусеничного трактора

Бульдозеры с поворотным отвалом могут устанавливаться на тракторах тягового класса до 35, но в основном базовыми машинами поворотных бульдозеров служат трактора тяговых классов 3; 4; 10 и 15.

Поворотное бульдозерное оборудование состоит из прямого отвала толкающей универсальной рамы, толкателей, раскосов и гидроцилиндров подъема-опускания отвала.

При продольном движении бульдозера с повернутым в плане отвалом грунт перемещается вбок по отвалу. Способность поворотных бульдозеров перемещать грунт в сторону определяет их широкое использование при засыпке каналов, рвов, траншей коммуникаций, а также очистки строительных площадок и дорог от снега. Гидравлическая система управления рабочим оборудованием обеспечивает с помощью гидроцилиндров подъем и принудительное опускание отвала, его плавающее и фиксированное положение с помощью гидроцилиндров, поворот отвала в плане (у поворотных бульдозеров) гидроцилиндрами, поперечный, двусторонний перекос (до 12°) отвала в вертикальной плоскости, регулировку угла резания ножей отвала (среднее значение 55°) путем поворота (наклона) отвала гидроцилиндрами вперед и назад относительно толкающего устройства.

Принудительное заглубление ножей отвала в грунт под действием гидроцилиндров, развивающих усилие ? 40 % веса тягача, позволяет бульдозерам с гидравлическим управлением разрабатывать прочные грунты, а возможность установки отвала в определенное фиксированное положение обеспечивает срезание слоя грунта заданной толщины. Поперечный перекос отвала повышает универсальность машины и ее эксплуатационные возможности на планировочных работах, облегчает разработку прочных и мерзлых грунтов и т. п.

9. Самоходный скрепер

Самоходный скрепер (рис. 1, а) представляет собой двухосную пневмоколесную машину, состоящую из одноосного тягача 15 и полуприцепного одноосного скреперного оборудования, соединенных между собой универсальным седельно-сцепным устройством 14. На тягаче смонтированы два гидроцилиндра 1 для его поворота относительно рабочего органа в плане. Седельно-сцепное устройство обеспечивает возможность относительного поворота тягача и скрепера в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Для толкания скрепера бульдозером-толкачом в процессе набора грунта имеется буферное устройство 8.

Основным узлом скрепера является ковш 5 с двумя боковыми стенками и днищем, опирающийся на колеса 7. К подножевой плите ковша крепят сменные двухлезвийные ножи 2 - два боковых и средние. Ковш снабжен выдвижной задней стенкой 10для принудительной разгрузки, а в передней части - заслонкой Л, поднимающейся при наборе и выгрузке грунта. Заслонка служит для регулирования щели при загрузке ковша и закрывает ковш при транспортировании грунта. Ковш двумя шарнирами 4 соединен с тягой П-образной рамой 3, жестко соединенной с хоботом 13. Гидравлическая система управления рабочим оборудованием обеспечивает подъем-опускание ковша 5, заслонки 11, выдвижение задней стенки 10 и возврат ее в исходное положение с помощью трех пар гидроцилиндров 6, 9 и 12. Насосы гидросистемы рабочего оборудования приводятся в действие от коробки отбора мощности базового тягача. Раздельное управление гидроцилиндрами осуществляется золотниковым распределителем, установленным в кабине машиниста.

Скрепер

10. Одноковшовые экскаваторы

Экскаваторы представляют собой многомоторные машины с жесткой подвеской рабочего оборудования, у которых для передачи мощности от двигателя к рабочим механизмам используется гидравлический объемный привод. Параметры гидравлических экскаваторов регламентированы ГОСТ 30067-93 «Экскаваторы одноковшовые универсальные полноповоротные». По сравнению с механическими гидравлические экскаваторы имеют более широкую номенклатуру сменных рабочих органов, число которых постоянно растет, большее количество основных и вспомогательных движений рабочего оборудования, что значительно расширяет их технологические возможности и обеспечивает высокий уровень механизации земляных работ, особенно в стесненных условиях.

Гидравлический привод позволяет: значительно упростить кинематику трансмиссии и рабочего оборудования; расширить номенклатуру сменного рабочего оборудования; уменьшить габариты машины; рационально совмещать рабочие операции; максимально использовать мощность силовой установки; повысить мобильность и универсальность машин и улучшить качество выполняемых работ, сообщать сменным рабочим органам движения, позволяющие выполнять земляные работы в труднодоступных местах; обеспечивать плавность движения и точную ориентацию рабочего органа; реализовать большие (в 1,5...2 раза) усилия копания; повысить производительность машин в среднем на 30...35 %; улучшить условия труда машиниста.

Различают гидравлические экскаваторы с шарнирно-рычажным (рис. 1, а, б) и телескопическим (рис. 1, в) рабочим оборудованием, для удержания и приведения в действие которого, используют жесткие связи - гидравлические цилиндры. Основными рабочими движениями шарнирно-рычажного оборудования являются изменение угла наклона стрелы, поворот рукояти с ковшом относительно стрелы и поворот ковша относительно рукояти, телескопического - выдвижение-втягивание телескопической стрелы.



Рис. 1. Одноковшовые гидравлические полноповоротные экскаваторы с жесткой подвеской рабочего оборудования: 1 - опорно-поворотное устройство; 2 - пневмоколесное ходовое устройство; 3 - выносная опора; 4 - поворотная платформа; 5 - силовая установка; 6,8,9 - гидроцилиндры стрелы; 7 - стрела; 10 - рукоять; 11 - ковш обратной лопаты; 12 - бульдозерный отвал; 13 - кабина машиниста; 14 - гусеничное ходовое устройство; 15 - ковш прямой лопаты; 16 - телескопическая стрела

11. Земенаряд

Земснаряд -- судно технического флота, предназначенное для производства дноуглубительных работ и добычи нерудных строительных материалов.



12. 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.

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. Техническая характеристика серийных и перспективных бурильно-крановых машин «Стройдормаш» приведена в таблице.

13. Буровая машина для бурения скважин под буронабивные сваи

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.



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.

14. Копровая установка на базе гусеничного трактора с трубчатым дизельным молотом

Дизельные молоты представляют собой прямодействующие двигатели внутреннего сгорания, работающие по принципу двухтактного дизеля. Они получили преимущественное распространение в строительстве благодаря энергетической автономности, мобильности, простой и надежной конструкции и высокой производительности.

По типу направляющих для ударной части дизель-молоты делятся на штанговые и трубчатые. У трубчатого дизель-молота направляющей ударной части в виде массивного подвижного поршня служит неподвижная труба, у штангового направляющими ударной части в виде массивного подвижного цилиндра служат две штанги. Распыление дизельного топлива в камере сгорания у штанговых молотов - форсуночное, а у трубчатых - ударное.

Дизель-молоты подвешиваются к копровой стреле с помощью захватов подъемно-сбрасывающего устройства («кошки»), предназначенного для подъема и пуска молота и прикрепленного к канату лебедки копровой установки.

По массе ударной части различают легкие (масса ударной части до 600 кг), средние (до 1800 кг) и тяжелые (свыше 2500 кг) дизель-молоты.

Легкий дизель-молот СП-60 с подвижными штангами предназначен для забивки деревянных свай с помощью копра СП-1ЗБ. Дизель-молот СП-6Б применяют для забивки в грунт железобетонных и металлических свай с помощью копра грузоподъемностью не менее 9 т.

Дизель-молот СП (рис. 1) состоит из следующих основных узлов: поршневого блока 1 с шарнирной опорой, ударной части - подвижного рабочего цилиндра 3, двух направляющих штанг 4 с траверсой 6, механизма подачи топлива и захвата - «кошки» 5. Поршневой блок включает поршень 2 с компрессионными кольцами, отлитый заодно с основанием. В центре днища поршня установлена распылительная форсунка 12, соединенная топливопроводом 13 с плунжерным топливным насосом высокого давления (до 50 МПа), питающимся из топливного резервуара. Основание поршневого блока опирается на шарнирную опору, состоящую из сферической пяты 15 и наголовника 17, которые соединены серьгой 16 и пальцем 14. Шарнирная опора обеспечивает направление удара по центру сваи в случае некоторого несовпадения осей молота и сваи. В основании блока закреплены нижние концы направляющих штанг 4, верхние концы которых соединены траверсой 6.



Рис. 1. Штанговый дизель-молот СП

По штангам перемещается чугунный ударный цилиндр с камерой сгорания в донной части. На внешней поверхности цилиндра укреплен штырь (выступающий стержень) 8, воздействующий на рычаг 7 топливного насоса при падении ударной части вниз. Для управления топливным насосом при запуске молота в работу служит рычаг 9. Для запуска молота захват 5, подвешенный к канату лебедки копра, опускают вниз для обеспечения автоматического зацепления крюка «кошки» за валик 11 ударного цилиндра, после чего «кошку» и сцепленную с ней ударную часть поднимают лебедкой в верхнее крайнее положение. Далее поворотом вручную (через канат) рычага сброса 10 освобождают от «кошки» ударный цилиндр, который под действием собственного веса скользит по направляющим штангам вниз. При надвижении цилиндра на поршень 2 воздух, находящийся во внутренней полости цилиндра, сжимается (в 16...25 раз), а температура его резко повышается (до 600 °С). При нажатии штыря 8 цилиндра на приводной рычаг 7 топливного насоса дизельное топливо по топливопроводу 13 подается к форсунке 12 и распыляется в камере сгорания, смешиваясь с горячим воздухом. При дальнейшем движении цилиндра вниз горячая смесь самовоспламеняется, и в то же мгновение цилиндр наносит удар по шарнирной опоре, наголовник 17 которой надет на головку сваи. Расширяющиеся продукты сгорания смеси (газы) выталкивают ударную часть вверх и выходят в атмосферу. Поднимающийся рабочий цилиндр быстро теряет скорость, под действием собственного веса начинает опять падать вниз, и цикл повторяется. Дизель-молот работает автоматически до выключения топливного насоса.

15. Стреловой кран на шасси автомобиля

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.

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).

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.



Рис. 1. Автомобильный кран КС-2561 К-1: а - общий вид; б - кинематическая схема

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.

16. Стреловой кран на шасси автомобильного типа

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.

На рис. 1 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.

Рис. 1. Гидрокинематическая схема крана шестой размерной группы грузоподъемностью 40 т на специальном шасси автомобильного типа

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.

17. Башенные 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.

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.

Рис. 1. Типы и параметры башенных кранов: а - с поворотной башней; б - с неповоротной башней

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.

Рис. 2. Классификация башенных кранов по способу установки: а - стационарные; б - самоподъемные; в - передвижные

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.