close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

2716.Строительные машины (в вопросах и ответах).

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Пермский национальный исследовательский
политехнический университет»
C.И. Вахрушев
СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ
(В ВОПРОСАХ И ОТВЕТАХ)
Издание второе, переработанное
Утверждено
Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
Издательство
Пермского национального исследовательского
политехнического университета
2012
УДК 69.002.5
ББК 38.6-5
В26
Рецензенты:
д-р техн. наук, профессор А.Б. Пономарёв
(Пермский национальный исследовательский
политехнический университет);
канд. техн. наук, доцент О.А. Косолапов
(Пермский военный институт
внутренних войск МВД РФ)
Вахрушев, С.И.
Строительные машины (в вопросах и ответах): учеб. поВ26
собие. – 2-е изд., перераб. / С.И. Вахрушев. – Пермь: Изд-во
Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2012. – 276 с.
ISBN 978-5-398-00733-6
Изложены общие сведения о строительных машинах как средствах механизации строительства, их приводах, рабочих органах и ходовом оборудовании. Рассмотрено назначение каждого вида машин, рациональные области их применения, описаны принципы построения
и рабочие процессы, приведены схемы классификации и индексации
строительных машин, формулы для расчета производительности.
Соответствует ФГОС ВПО направления подготовки 270800.62
«Строительство» по дисциплине «Строительные машины и оборудование». Предназначено для систематизации и углубления знаний студентов в ходе изучения дисциплины и подготовки к экзаменам.
УДК 69.002.5
ББК 38.6-5
ISBN 978-5-398-00733-6
© ПНИПУ, 2012
ОГЛАВЛЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О МАШИНАХ.
ТРЕБОВАНИЯ К СТРОИТЕЛЬНЫМ МАШИНАМ.............................9
1. Что такое машина? .............................................................................. 9
2. Какие материалы используются для изготовления
деталей машин?................................................................................... 9
3. Какие требования предъявляются к строительным машинам?.... 10
4. По каким классификационным признакам различаются
строительные машины?.................................................................... 11
5. Что представляет собой единая система индексации
строительных машин? ...................................................................... 12
6. Какова роль строительных машин в механизации
и автоматизации технологических процессов
в промышленном и гражданском строительстве? ......................... 20
7. Что используется в качестве силового оборудования
строительных машин? ...................................................................... 20
8. Каков принцип действия гидравлического привода? .................... 21
9. Что представляют собой механические передачи
и где они используются? .................................................................. 25
10. Из каких элементов состоит канатная передача? ......................... 27
11. Что представляют собой грузозахватные приспособления? ...... 30
12. Какова роль полиспастов в грузоподъемных машинах? ............ 32
13. Каковы виды и основные параметры ходового оборудования
строительных машин? ...................................................................... 33
14. Каковы конструктивные особенности гидрообъемных
трансмиссий?..................................................................................... 35
15. Что представляют собой гидродинамические передачи
в трансмиссиях машин? ................................................................... 35
16. Каковы принципы построения систем управления
строительными машинами? ............................................................. 37
17. Каковы перспективы и направления автоматизации
систем управления строительными машинами
и технологическими процессами?................................................... 39
18. Каковы технико-экономические показатели
строительных машин? ...................................................................... 40
Контрольные вопросы по главе 1.................................................... 44
3
ГЛАВА 2. ТРАНСПОРТНЫЕ, ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ
И ПОГРУЗОЧНО-РАЗГРУЗОЧНЫЕ МАШИНЫ .............................. 46
19. Каковы основные параметры и характеристики
транспортных машин? ...................................................................... 46
20. Чем отличаются одноосные и двухосные тягачи как базовые
машины для навесного и прицепного оборудования?.................. 49
21. Что представляют собой специализированные
транспортные средства? ................................................................... 50
22. Каковы отличительные особенности транспортирующих
машин, их виды, назначение и области применения? .................. 53
23. Какие есть виды погрузочно-разгрузочных машин?
Их назначение и области применения. ........................................... 56
Контрольные вопросы по главе 2 .................................................... 63
ГЛАВА 3. ГРУЗОПОДЪЕМНЫЕ МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ.......... 64
24. Что представляют собой вспомогательные грузоподъемные
машины? ............................................................................................ 64
25. Каковы отличительные особенности строительных
подъемников, их типы и области применения? ............................ 66
26. Что представляют собой стреловые самоходные краны?
Их классификация и основные параметры ..................................... 71
27. Каковы конструктивные особенности специальных
самоходных кранов? ......................................................................... 80
28. Как оценивается сменная эксплуатационная
производительность и устойчивость самоходных кранов?.......... 83
29. Что представляют собой башенные краны?
Их классификация и основные параметры. .................................... 84
30. Что представляют собой краны пролетного типа?
Области их применения. .................................................................. 90
31. Какие приборы безопасности устанавливаются
на грузоподъемных кранах?............................................................. 92
32. В чем заключается техническое освидетельствование
грузоподъемных кранов? ................................................................. 93
33. Каков порядок периодического технического
освидетельствования грузоподъемных кранов?............................. 95
34. Как производятся отбор и выбраковка крюков
и стальных канатов? ......................................................................... 97
4
35. Каков порядок технического обслуживания
и эксплуатации грузоподъемных кранов? ...................................... 98
36. Как выбрать монтажный кран? .................................................... 100
37. Каковы основные характеристики башенных
и приставных кранов? .................................................................... 101
38. Каковы конструктивные особенности стреловых
самоходных кранов? ....................................................................... 102
Контрольные вопросы по главе 3 .................................................. 107
ГЛАВА 4. СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ ДЛЯ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ ......108
39. Каковы физико-механические свойства грунтов?...................... 108
40. Каковы классификационные признаки машин
для земляных работ?....................................................................... 109
41. В чем состоят особенности машин
для подготовительных работ?........................................................ 110
42. Каковы особенности принципа действия
землеройно-транспортных машин?............................................... 113
43. Каковы характеристики одноковшовых строительных
экскаваторов? Их классификация и области применения.......... 121
44. В чем заключаются особенности
траншейных экскаваторов?............................................................ 133
45. Каковы конструктивные особенности машин
для разработки мерзлых и прочных грунтов? .............................. 139
46. Каковы основные способы бестраншейной прокладки
коммуникаций? Оборудование и машины, применяемые
для этой цели................................................................................... 145
47. В чем заключается принцип действия
бурильно-крановых машин? .......................................................... 152
48. Какие существуют способы уплотнения грунтов,
дорожных оснований и покрытий? Оборудование
и машины, применяемые для этого............................................... 155
Контрольные вопросы по главе 4.................................................. 158
ГЛАВА 5. МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СВАЙНЫХ РАБОТ ...159
49. Что включает в себя технологический цикл
погружения свай?............................................................................ 159
5
50. Каковы принципы построения и функционирования
свайных молотов? ........................................................................... 160
51. Каковы технические характеристики вибропогружателей,
вибромолотов и шпунтовыдергивателей? ................................... 167
52. В чем заключаются отличительные особенности копров
и самоходных копровых установок? ............................................. 171
53. Каковы принципы построения и функционирования машин
и оборудования для устройства фундаментов
из буронабивных свай? В чем заключается
технологический цикл изготовления свай? .................................. 175
Контрольные вопросы по главе 5 .................................................. 177
ГЛАВА 6. МАШИНЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА БЕТОННЫХ РАБОТ...... 178
54. Каковы отличительные особенности машин
для приготовления бетонных и растворных смесей? ...................... 178
55. Чем характеризуются машины и оборудование
для транспортирования бетонных и растворных смесей?.......... 183
56. Как устроены машины для укладки и уплотнения
бетонных смесей? ........................................................................... 189
Контрольные вопросы по главе 6 .................................................. 192
ГЛАВА 7. МАШИНЫ ДЛЯ ОТДЕЛОЧНЫХ РАБОТ................................. 194
57. Какими машинами выполняются технологические
операции штукатурных работ? ...................................................... 194
58. Какие машины предназначены для малярных работ?
Особенности их функционирования. ............................................ 201
59. В чем заключаются особенности конструкции
и функционирования машин для устройства
и отделки полов? ............................................................................. 207
60. Каковы разновидности машин для устройства полов
из рулонных и плиточных материалов?........................................ 210
61. Каковы конструктивные особенности машин для устройства
и отделки монолитных покрытий полов? .................................... 213
62. Какие машины предназначены для кровельных работ? ........... 217
Контрольные вопросы по главе 7 .................................................. 221
6
ГЛАВА 8. РУЧНЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ ...................................222
63. Что представляет собой единая система индексации
ручных строительных машин? ...................................................... 222
64. По каким признакам классифицируются ручные машины,
в том числе электрические? ........................................................... 223
65. Каковы основные виды электрических сверлильных
ручных машин? ............................................................................... 224
66. Каковы особенности эксплуатации электрических
шлифовальных машин? .................................................................. 226
67. Каковы принципы построения и функционирования
электрических резьбозавертывающих машин?............................ 229
68. Для чего предназначены электрические ножницы?
Как они устроены?.......................................................................... 232
69. Как функционируют электрические машины ударного
и ударно-вращательного действия? .............................................. 235
70. Какие электрические машины предназначены
для обработки древесины? ............................................................. 242
71. Что представляют собой пневматические ручные машины? ... 247
72. Как устроены и функционируют пневматические
машины вращательного действия? ............................................... 248
73. Каково конструктивное исполнение пневматических машин
ударного действия?......................................................................... 252
74. Как производится выбор компрессора и расчет
воздухоподводящей сети?.............................................................. 253
75. Чем характеризуются ручные машины
с пиротехническим приводом? ...................................................... 254
Контрольные вопросы по главе 8.................................................. 255
ГЛАВА 9. ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ АВТОМАТИКИ
СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН ..............................................................257
76. Какова роль в системах автоматики датчиков
контроля и регулирования?............................................................ 257
77. Для чего в системах автоматики предназначены
усилители?....................................................................................... 260
78. Что представляют собой исполнительные устройства
в системах автоматики строительных машин? ........................... 263
Контрольные вопросы по главе 9.................................................. 266
7
ГЛАВА 10. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ
И РЕМОНТУ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН...................................... 267
79. Как обеспечивается допуск обслуживающего персонала
к эксплуатации строительных машин? ......................................... 267
80. Что включает в себя система технического обслуживания
и ремонта строительных машин? .................................................. 268
81. Какова сущность организации ТО и ремонта
строительных машин? .................................................................... 269
82. По каким показателям оценивается надежность
строительных машин? .................................................................... 270
83. Что включает в себя организация безопасной
эксплуатации строительных машин? ............................................ 271
Контрольные вопросы по главе 10 ................................................ 272
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .............................................................................. 274
8
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О МАШИНАХ.
ТРЕБОВАНИЯ К СТРОИТЕЛЬНЫМ МАШИНАМ
1. Что такое машина?
Машина представляет собой устройство, совершающее полезную работу с преобразованием одного вида энергии в другой. Она
состоит из ряда механизмов различного назначения, объединенных
общим корпусом, рамой или станиной. Механизмы включают в себя
узлы в виде законченных сборочных единиц, представляющих собой
совместно работающие детали. Деталь является частью машины, изготовленной в основном из однородного по наименованию и марке
материала без использования сборочных операций. Детали подразделяют на простые (заклепка, штифт, шпонка); сложные (распределительный вал, корпус редуктора и двигателя); общего (болты, валы,
зубчатые колеса) и специального назначения (крюки кранов, корпуса ковшей экскаваторов, поршни насосов).
2. Какие материалы используются
для изготовления деталей машин?
Основными материалами для изготовления деталей машин являются стали, чугуны, цветные металлы и сплавы. Стали применяют
углеродистые (детали машин и металлические конструкции) и легированные (ответственные детали), а чугуны – серые (блоки, канатоведущие шкивы, корпуса редукторов), белые (тормозные колодки,
отвалы бульдозеров, наконечники зубьев экскаваторов) и ковкие.
Цветные металлы, такие как: медь, цинк, свинец, олово, алюминий
и другие, используют в основном в сплавах: бронзах, латунях, баббитах, силуминах и пр. Основное достоинство этих сплавов – сравнительно небольшая масса, коррозионная стойкость, хорошие антифрикционные и технологические свойства, электропроводность. Широко используются в строительных машинах и неметаллические материалы: резина (шины, амортизаторы, ремни),
9
кожа (манжеты, прокладки, ремни), графит (токосъемные щетки,
смазка трущихся поверхностей), асбест, металлокерамика и различные виды пластмасс.
3. Какие требования предъявляются
к строительным машинам?
Основные требования, предъявляемые к строительным машинам: надежность, стандартизация и унификация, безопасность, технологичность, транспортабельность, а также экологические, эстетические, эргономические и экономические.
Надежность – общее свойство машины сохранять свою работоспособность во времени, включает в себя такие понятия, как безотказность, ремонтопригодность и сохраняемость.
Работоспособность – состояние машины, при котором она
способна выполнять заданные функции и сохранять значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией.
Безотказность – свойство машины непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки. Отказ – нарушение работоспособности машины. Все виды
отказов делятся на две группы: А – из-за нарушения элементов (поломки, деформации, износ, обрыв проводов, короткое замыкание
и т.п.); Б – вследствие нарушения качеств функционирования (нарушения регулировок, засорение гидравлической системы).
Долговечность – свойство машины сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной
системе технического обслуживания (ТО) и ремонтов.
Ремонтопригодность – приспособленность машины к предупреждению, обнаружению и устранению причин повреждений (отказов) путем проведения ТО и ремонтов.
Сохраняемость – свойство машины сохранять исправное состояние и работоспособность в течение срока хранения или после
транспортирования.
10
Стандартность – соответствие определенных деталей, сборочных единиц и параметров машин при проектировании, изготовлении и эксплуатации обязательным нормам – стандартам.
Экономические требования характеризуются ценой и экономическим эффектом, определяемыми на стадиях проектирования, подготовки производства, изготовления, испытаний и эксплуатации при
соответствующем увеличении производительности, снижении массы
машин, стоимости перерабатываемой продукции и улучшении качества выполняемых работ.
Требованиям безопасности должны соответствовать конструкции машины, меры и средства защиты людей, работающих на машине и рядом с ней при эксплуатации, монтаже, ремонте, хранении,
транспортировании, в зонах возможной опасности, в том числе в
аварийных и послеаварийных ситуациях, от механических, тепловых, электрических воздействий, ядовитых и взрывчатых паров,
шумов, радиоактивных излучений и т.п.
4. По каким классификационным признакам
различаются строительные машины?
По назначению (технологическому признаку) машины делят на
транспортные, транспортирующие, погрузочно-разгрузочные, грузоподъемные, для земляных работ, для свайных работ, для переработки и сортировки каменных материалов, для приготовления,
транспортировки, укладки и уплотнения бетонных и растворных
смесей, для уплотнения грунтов, для ремонта и содержания дорог,
для отдельных работ, ручные машины.
По режиму работы (принципу действия) различают машины
периодического (цикличного) действия, выполняющие работу путем
периодического многократного повторения одних и тех же чередующихся рабочих и холостых операций с цикличной выдачей продукции (бульдозеры, одноковшовые экскаваторы, скреперы), и машины непрерывного действия, выдающие или транспортирующие
продукцию непрерывным потоком (многоковшовые экскаваторы).
Имеются машины и комбинированного действия (шагающие экс11
каваторы, экскаваторы поперечного копания для формирования откосов каналов и др.).
По степени подвижности машины делят на переносные, стационарные и передвижные.
По типу ходового оборудования различают машины на гусеничном, пневмоколесном, рельсовом ходу, шагающие и комбинированные.
По виду силового оборудования машины подразделяют на работающие от электрических двигателей и двигателей внутренного сгорания.
По системам управления машины делят на механические (рукоятки и педали, приводящие в действие системы рычагов), гидравлические (безнасосные и насосные), пневматические, электрические
и комбинированные (электрогидравлические, гидромеханические,
пневмоэлектрические и т.п.).
5. Что представляет собой единая система
индексации строительных машин?
На все выпускаемые в нашей стране строительные машины
распространяется единая система индексации, в соответствии с которой каждой машине разработчиком присваивается индекс (марка),
содержащий буквенное и цифровое обозначение. Основные буквы
индекса, располагаемые перед цифрами, обозначают вид машины.
Например, буквенная часть индекса одноковшовых строительных
экскаваторов содержит буквы ЭО, экскаваторов траншейных роторных – ЭТР, цепных – ЭТЦ, землеройно-транспортных машин – ДЗ,
машин для подготовительных работ и разработки мерзлых грунтов –
ДП, машин для уплотнения грунтов и дорожных покрытий – ДУ,
кранов стреловых самоходных – КС, строительных башенных кранов – КБ, оборудования для погружения свай – СП, бурильных и бурильно-крановых машин – БМ, машин для отделочных работ – СО,
лебедок – ТЛ, погрузчиков многоковшовых – ТМ, одноковшовых –
ТО, подъемников – ТП, конвейеров и питателей – ТК, машин для
12
уборки и очистки городов – КО, ручных машин электрических – ИЭ,
пневматических – ИП, вибраторов – ИВ и т.п.
Цифровая часть индекса означает техническую характеристику
машины. После цифровой части в индекс могут быть включены дополнительные буквы, обозначающие порядковую модернизацию
машины, вид ее специального исполнения и т.п.
Грузоподъемное оборудование является составной частью технологического оборудования и предназначено для выполнения погрузочно-разгрузочных, монтажно-демонтажных работ в строительстве. Грузоподъемное оборудование (рис. 1) включает в себя грузоподъемные машины (ГПМ) и грузозахватные приспособления (ГЗП).
Рис. 1. Состав грузоподъемного оборудования
Структурная схема индексации стреловых самоходных кранов
представлена на рис. 2. Первые две буквы индекса КС обозначают
кран стреловой самоходный. Четыре последующие основные цифры
13
индекса последовательно обозначают: размерную группу (грузоподъемность в тоннах) крана, тип ходового устройства, способ подвесок
стрелового оборудования и порядковый номер данной модели крана.
Рис. 2. Система индексации стреловых самоходных кранов
Десять размерных групп кранов обозначаются соответственно
цифрами с 1-й по 10-ю. Тип ходового устройства указывается цифрами с 1-й по 9-ю, причем цифра 1 обозначает гусеничное устройство (Г), 2 – гусеничное уширенное (ГУ), 3 – пневмоколесное (П), 4 –
специальное шасси автомобильного типа (СШ), 5 – шасси стандартного грузового автомобиля (А), 6 – шасси серийного трактора (Тр),
7 – прицепное ходовое устройство (Пр), 8, 9 – резерв.
Способ подвески стрелового оборудования указывается цифрами 6 и 7, обозначающими соответственно гибкую или жесткую подвеску. Последняя цифра индекса (от 1 до 9) обозначает номер модели крана. Следующая после цифрового индекса дополнительная буква (А, Б, В и т.д.) обозначает порядковую модернизацию данного
крана, последующие буквы (ХЛ, Т или ТВ) – вид специального кли14
матического исполнения машины: ХЛ – северное, Т – тропическое,
ТВ – для работы во влажных тропиках.
Например, индекс КС-4561АХЛ обозначает: кран стреловой
самоходный, 4-й размерной группы (грузоподъемность 16 т), на
стандартном шасси грузового автомобиля, с гибкой подвеской стрелового оборудования, первая модель, прошедшая первую модернизацию, в северном исполнении.
Рис. 3. Башенные краны
Строительные башенные краны изображены на рис. 3. Система
индексации строительных башенных кранов представлена на рис. 4.
В индекс башенного крана входят буквенные и цифровые обозначения.
15
Буквы перед цифрами обозначают: КБ – кран башенный, КБМ – кран
башенный модульной системы, КБР – кран башенный для ремонта зданий, КБГ – кран башенный для гидротехнического строительства.
Рис. 4. Система индексации башенных кранов
Цифры индекса последовательно обозначают: первая цифра – номер размерной группы, в том числе соответствующий номинальному
грузовому моменту, последующие две цифры – порядковый номер базовой модели. После точки указывается порядковый номер исполнения
крана (0–9), который может отличаться от базовой модели длиной
стрелы, высотой подъема, грузоподъемностью. В обозначении базовых
моделей номер исполнения 0 обычно не ставится. Буквы (А, Б, В…),
стоящие в индексе после цифр, обозначают очередную модернизацию
(изменение конструкции без изменения основных параметров) и климатическое исполнение крана (ХЛ – для холодного, Т – тропического и
ТВ – тропического влажного климата).
Например, индекс крана КБ-405.1А расшифровывается так:
кран башенный, 4-й размерной группы, с поворотной башней, первое исполнение, первая модернизация, для умеренного климата.
16
Однако краны, выпущенные заводами Минстройдормаша до
внедрения действующей индексации, а также краны, выпускаемые
другими заводами, не имеют единой системы индексации. Например, индекс крана МКС-10-20 обозначает: мобильный складывающийся кран грузоподъемностью 10 т и вылетом 20 м.
Одноковшовый универсальный экскаватор представлен на рис. 5.
Рис. 5. Одноковшовый универсальный экскаватор
Система индексации одноковшовых универсальных экскаваторов представлена на рис. 6. Буквы ЭО означают, что экскаватор одноковшовый универсальный. Четыре основные цифры индекса последовательно означают: размерную группу машины, тип ходового
устройства, конструктивное исполнение рабочего оборудования
(вид подвески) и порядковый номер данной модели. Восемь размерных групп экскаваторов обозначаются цифрами с 1-й по 8-ю. Размер
экскаватора характеризуют масса машины и мощность основного
двигателя, а также геометрическая вместимость основного ковша.
Тип ходового устройства указывается цифрами с 1-й по 9-ю: 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 –
17
прицепное ходовое устройство, 8, 9 – резерв. Конструктивное исполнение рабочего оборудования указывается цифрами: 1 – с гибкой
подвеской; 2 – с жесткой подвеской; 3 – телескопическое. Последняя
цифра индекса означает порядковый номер модели экскаватора.
Первая из дополнительных букв после цифрового индекса (А, Б, В
и т.д.) означает порядковую модернизацию данной машины, а последующие – вид специального климатического исполнения (С или ХЛ –
северное, Т – тропическое, ТВ – для работ во влажных тропиках).
Например, индекс ЭО-5123ХЛ расшифровывается так: экскаватор одноковшовый универсальный, 5-й размерной группы, на гусеничном ходовом устройстве, с жесткой подвеской рабочего оборудования, третья модель в северном исполнении.
Рис. 6. Структура индексов одноковшовых
универсальных экскаваторов
18
Вместимость основных ковшей экскаваторов:
− 2-й размерной группы – 0,25…0,28 м3;
− 3-й размерной группы – 0,40…0,65 м3;
− 4-й размерной группы – 0,65…1,00 м3;
− 5-й размерной группы – 1,00…1,60 м3;
− 6-й размерной группы – 1,60…2,50 м3;
− 7-й размерной группы – 2,50…4,00 м3.
Траншейный экскаватор представлен на рис. 7. Система индексации траншейных экскаваторов представлена на рис. 8.
Рис. 7. Траншейный экскаватор
Рис. 8. Система индексации траншейных экскаваторов
19
Первые две буквы ЭТ означают экскаватор траншейный, а третья – тип рабочего органа (Ц – цепной, Р – роторный). Первые две
цифры индекса обозначают наибольшую глубину отрываемой траншеи, третья – порядковый номер модели. Первая из дополнительных
букв после цифрового индекса (А, Б, В и т.д.) означает порядковую
модернизацию машины, последующие – вид специального климатического исполнения (ХЛ – северное, Т – тропическое, ТВ – для работы во влажных тропиках).
Например, индекс ЭТЦ-252А обозначает: экскаватор траншейный цепной, глубина копания 25 дм, вторая модель, прошедшая первую модернизацию.
6. Какова роль строительных машин в механизации
и автоматизации технологических процессов
в промышленном и гражданском строительстве?
В настоящее время в городском строительстве используется огромный парк строительных машин и оборудования (около 600 тыс.
ед.), позволяющий комплексно механизировать основные работы на
всех стадиях строительного производства. Одним из ведущих факторов в решении задач сохранения себестоимости и сроков строительства, повышения производительности труда и общей эффективности строительного производства является комплексная механизация строительно-монтажных работ. Широкому внедрению комплексной механизации и автоматизации в строительное производство способствует насыщение строительства необходимым количеством высокопроизводительных машин, освоение производства
ряда новых типов машин, расширение технологических возможностей средств механизации и совершенствование организации их эффективного использования.
7. Что используется в качестве
силового оборудования строительных машин?
В качестве основного силового оборудования строительных
машин применяют электродвигатели переменного и постоянного то20
ка с питанием от внешней силовой сети и двигатели внутреннего
сгорания, не зависящие от внешних источников энергии.
Электродвигатели приводят в действие переносные (ручные),
передвижные и стационарные машины, длительное время работающие на одном месте (башенные, козловые и мостовые краны, смесительные установки, конвейеры, насосные установки и т.п.). Электродвигатели преобразуют электрическую энергию в механическую.
Они характеризуются постоянной готовностью к работе, простотой
пуска, управления и реверсирования, сравнительно небольшими габаритами и массой. Основной их недостаток – зависимость от внешних источников энергии.
Двигатели внутреннего сгорания применяют в основном в самоходных строительных машинах. Их достоинствами являются независимость от внешних источников энергии, высокая экономичность, небольшой вес, приходящийся на единицу мощности, постоянная готовность к работе. По виду потребляемого топлива и способу его воспламенения различают карбюраторные двигатели, работающие на бензине или газе с воспламенением топливовоздушной
смеси, приготовленной в карбюраторе, электрической искрой, и дизельные двигатели, работающие на дизельном топливе с воспламенением топливовоздушной смеси в результате ее нагрева при сжатии в цилиндрах. Дизели получили преимущественное распространение, так как они экономичнее карбюраторов в 1,3…1,5 раза, имеют
более высокий КПД (на 30…40 %) и способны работать на более дешевом топливе. К недостаткам двигателя внутреннего сгорания относятся:
невозможность реверсирования и пуска под нагрузкой, сравнительно
небольшой диапазон непосредственного регулирования скорости
и крутящего момента, большая чувствительность к перегрузкам, сложность пуска при низких температурах, сравнительно малый срок службы (3000…4000 ч), высокая стоимость эксплуатации.
8. Каков принцип действия гидравлического привода?
Гидравлический привод применяется в большинстве современных строительных машин (экскаваторов, кранов, подъемников, по21
грузчиков, бульдозеров, скреперов и др.) для передачи мощности от
основного двигателя к рабочему органу и исполнительным механизмам, а также в системе управления машинами.
Принцип действия основан на преобразовании механической
энергии приводного двигателя в потенциальную энергию давления
рабочей жидкости в гидропередаче (гидронасос – гидродвигатель)
и последующем преобразовании в механическую энергию выходного звена исполнительного механизма (рис. 9).
Рис. 9. Структурная схема объемного гидропривода
В гидроприводе, называемом объемным (рис. 10), или статическим, используется энергия практически несжимаемой рабочей жидкости (минеральное масло), нагнетаемой гидравлическими насосами.
Рис. 10. Принципиальная схема объемного гидропривода
22
Рис. 11. Шестеренный односекционный насос
Основными достоинствами гидропривода являются: высокий
КПД, экономичность, удобство управления и реверсирования, способность обеспечивать большие передаточные числа, бесступенчатое независимое регулирование в широком диапазоне скоростей исполнительных механизмов, простота преобразования вращательного
движения в поступательное, предохранение двигателя и механизмов
от перегрузок, компактность конструкции и надежность в работе.
Гидропривод включает в себя следующие основные элементы: насосы (рис. 11, 12), баки с рабочей жидкостью, гидродвигатели поступательного (гидроцилиндры) (рис. 13) и вращательного
(гидромоторы) (рис. 14) действия, гидрораспределители потоков
рабочей жидкости от насосов к гидроцилиндрам или гидромоторам, а также регулирующие устройства, фильтры и соединительные трубопроводы.
Рис. 12. Принципиальные схемы поршневых насосов
23
Рис. 13. Гидравлические цилиндры
Рис. 14. Радиально-поршневой
гидромотор
В гидродвигателях давление рабочей жидкости, создаваемое
насосом, преобразуется в поступательное движение поршня со штоком или во вращательное движение ротора, связанных с рабочим органом.
24
9. Что представляют собой механические передачи
и где они используются?
Механические передачи представляют собой систему механизмов для передачи энергии от двигателя к исполнительным органам
машины с изменением скоростей крутящих моментов, направления
и вида двигателя. В строительных машинах наиболее распространены передачи вращательного движения, одни из которых используют
трение (фрикционные и ременные), а другие – зацепление (зубчатые,
червячные, цепные и винтовые). В каждой передаче вал, передающий мощность, называется ведущим (входным), а воспринимающий
ее – ведомым (выходным).
Передачи могут выполняться с постоянным и переменным (регулируемым) передаточным числом, определяемым как отношение
частоты вращения одного вала к частоте вращения другого. Различают понижающие (редукторные) передачи и повышающие (мультипликаторные).
Редуктором называют механизм, предназначенный для уменьшения частоты вращения выходного вала по сравнению с входным,
увеличения крутящего момента и состоящий из одной или нескольких механических передач, помещенных в общем закрытом корпусе
(рис. 15).
Фрикционные передачи (рис. 16) работают за счет сил трения,
возникающих в месте контакта цилиндрических, конических и клиновых катков при их взаимном прижатии друг к другу с усилием.
Ременные передачи (рис. 17) состоят из ведущего и ведомого шкивов, расположенных на определенном расстоянии друг от друга и охватываемых между собой одним или несколькими бесконечными ремнями.
Зубчатые передачи (рис. 18) в общем случае состоят из двух
зубчатых колес, находящихся в заземлении. Ведущее, обычно
меньшее, колесо называется шестерней, а ведомое большое – колесом. По взаимному расположению колес зубчатые передачи подразделяют на передачи с внутренним и внешним зацеплением. По расположению геометрических осей валов, на которых установлены
зубчатые колеса, различают передачи: с параллельными осями – ци25
линдрические зубчатые колеса; с пересекающимися под углом 90°
осями – конические и червячные (рис. 19) передачи.
Рис. 15. Кинематические схемы редукторов
Рис. 16. Фрикционные передачи
Рис. 17. Ременные передачи
26
Рис. 18. Зубчатые передачи
Рис. 19. Червячная передача
Рис. 20. Планетарная передача
Передачи, включающие в себя зубчатые цилиндрические колеса с перемещающимися осями, называют планетарными (рис. 20).
10. Из каких элементов состоит канатная передача?
Канатная передача состоит из канатов, блоков, барабана и полиспаста. Канаты представляют собой гибкие грузовые и тяговые
органы, предназначенные для передачи усилий при подъеме и перемещении грузов.
По назначению стальные канаты делят на грузолюдские (ГЛ)
и грузовые (Г). Их изготовляют из высокопрочной светлой или
оцинкованной (группы С, Ж, ОЖ) проволоки диаметром 0,2…3 мм
27
высшей (В), первой (I), второй (II) марок, предел прочности которых
при растяжении составляет 1200…2600 МПа. Канаты бывают одинарной и двойной свивки. Канаты одинарной свивки (рис. 21) изготовляют из отдельных проволок, свитых по спирали в пряди. Эти
канаты применяют только для расчалок и оттяжек. Канаты двойной
свивки (рис. 22) получают навивкой на органический (о.с.) или металлический (м.с.) сердечник предварительно свитых проволочных
прядей. Органические сердечники канатов изготовляют из пеньковой веревки.
Рис. 21. Канат одинарной
свивки
Рис. 22. Канат двойной свивки
28
Направление свивки проволок в прядях и прядей в канате бывает левое (Л) и правое (не обозначается). Если проволоки в пряди
и пряди в канате имеют одно направление свивки, то такая конструкция называется канатом односторонней свивки (О) (см. рис. 22).
У этих канатов проволоки в пряди и в соседних прядях касаются
других проволок по линиям с линейными касаниями (ЛК). Пряди,
в свою очередь, могут иметь одинаковый диаметр проволок по слоям пряди (ЛК-О), проволоки двух разных диаметров в верхнем слое
пряди (ЛК-Р), проволоки разного и одинакового диаметров в отдельных слоях пряди (ЛК-РО) или заполняющие проволоки меньшего диаметра, располагаемые между двумя слоями проволок (ЛК-З).
Конструкцию, в которой
проволоки в пряди свиты противоположно направлению свивки
прядей в канате, называют канатом крестовой свивки (не обозначается) (рис. 23). В этих канатах пряди свиты из проволок
Рис. 23. Канат крестовой свивки
одинакового диаметра, которые
имеют между собой точечное
касание (ТК). Они более прочны, меньше раскручиваются под нагрузкой и чаще применяются при подвеске груза на одной ветви каната (в стропах и траверсах). В случае, если грузозахватный орган
подвешен на двух и более ветвях каната, используют канаты двойной односторонней свивки типа ЛК с шестью прядями, каждая из
которых имеет от 19 до 37 проволок.
Конструкция канатов имеет индекс, включающий в себя буквенные и цифровые обозначения. Так, индекс 6×19(1+6+6/6)+1о.с.
показывает, что канат имеет 6 прядей по 19 проволок в каждой
и один органический сердечник.
Цифры в скобках обозначают, что в центре каждой пряди размещена одна проволока, вокруг которой во втором слое расположены 6 проволок, а в наружном слое 6 проволок одного и 6 другого
диаметров 6/6.
29
Тип и диаметр каната dк выбирают по ГОСТу по разрывному
усилию каната Fр, которое зависит от максимального натяжения каната Fmax и коэффициента запаса его прочности K (табл. 1):
Fр ≥ FmaxK.
Таблица 1
Значения диаметров dк стальных канатов в зависимости
от предела прочности σВ проволок
dк, мм
8,6
10,5
13,0
14,5
16,0
17,5
Значения σВ, МПа
1570
1670
1770
Разрывное усилие Fр, кН
44,95
47,9
48,85
66,15
70,45
71,80
100,0
106,5
108,5
120,5
128,0
130,0
152,0
162,0
165,0
181,5
193,0
196,0
dк, мм
19,5
21,0
23,0
25,0
26,5
28,0
Значения σВ, МПа
1570
1670
1770
Разрывное усилие Fр, кН
224,0
238,5
242,5
267,5
284,0
289,5
315,0
334,5
341,0
366,0
389,0
396,0
410,0
436,0
444,0
467,0
497,0
506,5
11. Что представляют собой
грузозахватные приспособления?
Стальные канаты соединяют с узлами машин и поднимаемым
грузом различными способами.
Петли (рис. 24) образуют на концах каната, они являются основным видом соединения каната с элементами грузозахватных приспособлений. В целях предохранения каната от резких перегибов
и перетирания внутри петли устанавливают металлический коуш.
Рис. 24. Петли
30
Крюки (рис. 25) служат для подвешивания штучных грузов
и специальных захватных приспособлений к канатам, они могут
быть однорогие и двурогие.
Рис. 25. Крюки
Канатные стропы (рис. 26) служат для подвешивания грузов
к крюкам и петлям, стропы разделяют на кольцевые универсальные,
прямые облегченные, имеющие петли с двух сторон или с одной
стороны петлю, а с другой – крюк или кольцо, а также многоветвевые, включающие в себя от 2 до 8 одинарных стропов.
Рис. 26. Стропы
Траверсы (рис. 27) служат для подъема и перемещения крупногабаритных и длинномерных грузов, предохраняют конструкции от
сжимающих усилий, возникающих в конструкциях грузов при применении многоветвевых (наклонных) стропов.
31
Рис. 27. Траверсы
Условное обозначение канатов строительных машин записывается в паспорте машины. Крюки и петли должны иметь клеймо завода-изготовителя и паспорт, в котором приводится их полная техническая характеристика.
12. Какова роль полиспастов
в грузоподъемных машинах?
Полиспаст представляет собой систему подвижных (перемещающихся в пространстве) и неподвижных блочных обойм, огибаемых по определенной системе одним общим канатом.
Подвижная обойма имеет крюк или петлю для захвата груза,
неподвижная крепится к элементу конструкции. Полиспасты применяют для выигрыша в силе (редукторные полиспасты) или в скорости (мультипликаторные полиспасты). В строительных машинах
наибольшее применение получили редукторные полиспасты,
уменьшающие натяжения каната, грузовой момент и передаточное
число механизма привода при соответствующем проигрыше в скорости подъема груза. Мультипликаторные полиспасты используют
реже, в основном в гидравлических подъемниках, погрузчиках, механизмах выдвижения телескопических стрел кранов, экскаваторов.
По количеству ветвей каната, навиваемых на барабан и определяющих тип полиспаста, различают одинарные и сдвоенные полиспасты. Основной характеристикой полиспаста является его крат32
ность Uп. Ее определяют как отношение числа ветвей каната, на которых подвешен груз, к числу ветвей каната, наматываемых на барабан.
Длина каната L одинарного полиспаста, наматываемого на барабан, при высоте подъема груза h и кратности полиспаста Uп рассчитывается по формуле
L = Uп h.
Рис. 28. Полиспасты
Применение силовых полиспастов позволяет уменьшить диаметр каната, а следовательно, диаметры блоков и барабанов, снизить
передаточное число редуктора, уменьшить габариты и массу машины. Однако при этом увеличивается длина каната, канатоемкость
барабана и потери мощности на трение.
13. Каковы виды и основные параметры
ходового оборудования строительных машин?
Ходовое оборудование предназначено для передачи на опорную поверхность (грунт, дорожное покрытие, рельсы) веса машины
и внешних нагрузок, действующих на нее при работе, а также для
передвижения и стопорения машины. Оно включает гусеничное,
пневмоколесное, гусенично-колесное или рельсовое ходовое устройство и механизмы для его привода.
Каждое ходовое устройство состоит из движителя и подвески.
Движитель находится в постоянном контакте (сцеплении) с опорной
33
поверхностью и обеспечивает поступательное движение машины.
Самоходные строительные машины монтируют на базе серийных
грузовых автомобилей, колесных и гусеничных тракторов, пневмоколесных тягачей и специальных гусеничных и пневмоколесных
шасси с приводом от общей трансмиссии машины или от индивидуальных электрических и гидравлических двигателей.
Рис. 29. Гусеничное ходовое оборудование
Пневмоколесное ходовое оборудование обеспечивает машинам
маневренность, мобильность, высокие скорости (до 60…70 км/ч)
и плавность хода. У большинства строительных машин все колеса –
ведущие.
Гусеничное ходовое оборудование (рис. 29) характеризуется хорошим сцеплением с грунтом, высокой тяговой способностью, большой опорной поверхностью, низким удельным давлением на грунт
(0,04…0,1 МПа), определяющими в комплексе его высокую проходимость. Недостатки гусеничного оборудования – тихоходность (не
более 10…12 км/ч), сравнительно большая масса (30…40 % от массы машины), сложность конструкции. Для транспортирования оборудования с одного объекта на другой применяют пневмоколесные
прицепы-тяжеловозы (трайлеры).
34
Рис. 30. Рельсовое ходовое оборудование
Рельсовое ходовое оборудование (рис. 30) имеют башенные,
козловые, мостовые и специальные стреловые самоходные краны,
электротали – тельферы, сваебойные установки и др. Оно характеризуется простотой конструкции, небольшими сопротивлениями передвижения, а также малыми маневренностью и скоростью передвижения.
14. Каковы конструктивные особенности
гидрообъемных трансмиссий?
Гидрообъемные трансмиссии включают в себя низкомоментный гидромотор в качестве привода ведущих колес через систему
передач и валов, а также индивидуальные гидромоторы на каждое
колесо от приводных ступичных блоков, встроенных в ступицу каждого колеса (мотор-колеса) и включающих в себя гидромотор, планетарный редуктор и тормоз.
Скорость машины с мотор-колесами можно плавно регулировать в широком диапазоне в зависимости от дорожных условий
и действующих на нее нагрузок. Каждое мотор-колесо может быть
поворотным, за счет чего улучшается маневренность машины.
Гидрообъемные трансмиссии применяются в тихоходных машинах.
15. Что представляют собой гидродинамические
передачи в трансмиссиях машин?
Гидродинамические передачи представляют собой гидромуфту
(рис. 31, а) или гидротрансформатор (рис. 31, б), которые устанавли35
ваются между основными двигателем и трансмиссией машины. Принцип действия таких передач основан на гидродинамической (т.е. через
жидкость) связи между их ведущими и ведомыми элементами.
Гидромуфта включает в себя ведущее насосное и ведомое турбинное колеса со спиральными лопастями, которые установлены соответственно на ведущем и ведомом валах и разделены между собой
небольшим зазором. Колеса заключены в кожух, заполненный маслом (рабочей жидкостью). При вращении ведущего вала лопасти насосного колеса сбрасывают рабочую жидкость на лопасти турбинного колеса, заставляя его вращаться в том же направлении. С лопаток
турбинного колеса рабочая жидкость возвращается в насосное колесо, образуя замкнутый круг. Гидромуфты характеризуются примерным равенством крутящих моментов на ведущем и ведомом валах
и надежно предохраняют двигатель машины от перегрузок.
а
б
Рис. 31. Гидродинамические передачи:
а – гидромуфта; б – гидротрансформатор
Гидротрансформатор помимо насосного и турбинного колес
имеет промежуточное направляющее неподвижное колесо (реактор).
Реактор воспринимает разность крутящих моментов насосного
и турбинного колес и обеспечивает получение реактивного момента,
воздействующего на турбинное колесо. Таким образом, на выходной
вал гидротрансформатора действуют два момента – крутящий момент приводного вала, передаваемый через поток жидкости, и реактивный момент, в сумме превышающие момент на приводном валу.
При уменьшении частоты вращения турбинного колеса с увеличением внешней нагрузки автоматически повышается реактивный и, следовательно, суммарный крутящий момент на выходном валу.
36
Отношение максимального крутящего момента к моменту двигателя, называемое коэффициентом трансформации, составляет
2,5…3,5. Применение гидротрансформаторов позволяет предохранять двигатели и трансмиссии машин от перегрузок, улучшить эксплуатационные качества машин, автоматизировать их работу и повысить производительность.
16. Каковы принципы построения систем
управления строительными машинами?
Системы управления строительными машинами по конструктивным признакам разделяют на механические, гидравлические,
пневматические, электрические и смешанные (комбинированные).
Механическая система обеспечивает связь руки или ноги машиниста с муфтами и тормозами через рычаги и тяги. Однако у нее
есть существенные недостатки:
− необходимость приложения значительных мускульных усилий машиниста к рычагам и педалям;
− быстрая утомляемость машиниста, ведущая к снижению
производительности машины;
− необходимость частых смазок и регулировок шарнирных соединений тяг и рычагов.
Обычно механическая система управления используется как
вспомогательная – для управления механизмами, не принимающими
участия в выполнении рабочего процесса.
Рис. 32. Гидравлическое безнасосное управление
37
В гидравлической системе управления рычаги заменены исполнительными гидроцилиндрами одно- и двустороннего действия, создающими необходимое усилие включения муфт, тормозов и других
механизмов.
Различают насосную и безнасосную (рис. 32) системы управления. В насосной системе рабочая жидкость подается под давлением
в исполнительный гидроцилиндр от насоса через распределитель,
которым управляет машинист, т.е. точно так же, как в силовом гидроприводе. В безнасосной системе давление рабочей жидкости в исполнительном гидроцилиндре одностороннего действия создается
перемещением поршня гидроцилиндра-преобразователя, на который
через рычаг или педаль воздействует машинист.
Пневматическая система управления (рис. 33) отличается от
гидравлической насосной тем, что в ней вместо жидкости используется сжатый до 0,7…0,8 МПа в компрессоре воздух. По сравнению
с гидравлической пневматическая система управления обеспечивает
более высокую плавность включения.
Рис. 33. Пневматическое управление
Основные ее недостатки – сравнительно большие размеры исполнительных органов из-за низкого давления в системе и возможность замерзания конденсата, содержащегося в сжатом воздухе.
Электрическая система управления применяется в машинах
с индивидуальным электрическим приводом механизмов и обеспечивает пуск и останов электродвигателей, регулирование частоты
вращения, реверсирование и т.д. В состав такой системы входят маг38
нитные пускатели, контроллеры, реле различных типов, автоматические выключатели, блокирующие устройства, тормозные электромагниты. Электрические системы управления надежны, просты
и удобны в эксплуатации, обеспечивают дистанционное управление
механизмами и всей машиной в целом, создают возможность автоматизации работы машин.
С целью частичной или полной автоматизации управления машинами применяют комбинированные системы – гидропневматические, гидроэлектрические, гидропневмоэлектрические и др.
17. Каковы перспективы и направления автоматизации
систем управления строительными машинами
и технологическими процессами?
Автоматизация строительных и дорожных машин ведется в основном по трем направлениям: управление пространственным положением рабочих органов машин, оптимизация наиболее энергоемких режимов работы машин и создание на основе лазерной техники
комплексной автоматизированной системы управления технологическими процессами в строительстве.
Первое направление автоматизации – повышение планирующих
свойств машин для получения заданных профиля и уклона поверхности, так как эти виды работ требуют значительных затрат времени
и трудоемкости, а невыполнение требований существенно снижает качество работ, вызывает перерасход материалов. Автономные системы
обеспечивают контроль положения рабочих органов относительно вертикали с помощью бортовых датчиков, обычно маятникового типа.
Второе направление – автоматизация наиболее энергоемких
технологических процессов, позволяющих максимально использовать тяговые возможности машин, снизить расход топлива, износ
ходовой части, облегчить труд машиниста.
Третье направление автоматизации машин является наиболее
прогрессивным и нацелено на совершенствование технологии и организации строительных работ путем создания на базе лазерной
и микропроцессорной техники комплексной системы дистанционного программного или автоматического управления машинами.
39
18. Каковы технико-экономические показатели
строительных машин?
При выборе машин для производства строительных работ определенного вида и объема за основу принимают их технико-эксплуатационные и технико-экономические показатели, при сопоставлении
которых находят оптимальные типоразмеры и количество машин
для выполнения требуемых технологических операций.
Основным технико-эксплуатационным показателем строительных машин является их производительность.
Производительность определяется количеством продукции, выраженным в определенных единицах измерения (тонна, кубометр, квадратный метр, метр и др.), которую машина вырабатывает, перерабатывает или перемещает за единицу времени – час, смену, месяц или год.
Различают три категории производительности машин: конструктивную, техническую и эксплуатационную.
Конструктивная производительность Пк – это максимально
возможная производительность машины, полученная за один час
непрерывной при расчетных условиях работы, скоростях рабочих
движений, нагрузках на рабочий орган с учетом конструктивных
свойств машины и высокой квалификации машиниста.
Для машины периодического действия
Пк = qn или Пк = qnρ,
где q – расчетное количество материала, вырабатываемого машиной
за один цикл работы, м 3 или т;
n – расчетное число циклов работы машины в час, n =
3600
;
Tц
Тц – расчетная продолжительность цикла, с;
ρ – плотность материала, т/м3.
Для машин непрерывного действия при перемещении насыпных материалов сплошным непрерывным потоком
40
Пк = 3600АU или Пк = 3600АUρ,
где А – расчетная площадь поперечного сечения потока материала,
неизменная на всем пути перемещения, м2;
U – расчетная скорость движения потока, м/с.
Техническая производительность Пт – максимально возможная
производительность машины, которая может быть достигнута в конкретных производственных условиях данным типом машины с учетом конструктивных свойств и технического состояния машины,
высокой квалификации машиниста и наиболее совершенной организации выполняемого машиной технологического процесса за один
час непрерывной работы.
Пт = ПкKу,
где Kу – коэффициент, учитывающий конкретные условия работы
машины.
Так, конкретными условиями работы одноковшовых экскаваторов являются категория разрабатываемого грунта, высота (глубина)
забоя, требуемый угол поворота рабочего оборудования в плане, условия разгрузки ковша (в отвал или в транспортные средства).
Эксплуатационная производительность определяется реальными условиями использования машины с учетом неизбежных перерывов в ее работе, квалификации машиниста и может быть часовой, сменной, месячной и годовой.
Часовая эксплуатационная производительность
Пэ.ч = Пт Kв.смKм,
где Kв.см – коэффициент использования машины по времени и в течение смены, учитывающий перерывы на техническое обслуживание и ремонт машины, смену рабочего оборудования, передвижку
машины по территории объекта, потери времени по метеорологическим условиям, отдых машиниста и др.
K в.см =
Т см – Σtn
,
Т см
41
где Тсм – продолжительность смены, ч;
Σtn – суммарное время перерывов в работе машины за смену, ч;
Kм – коэффициент, учитывающий квалификацию машиниста
и качество управления, Kм = 0,85…0,95.
Сменная эксплуатационная производительность
Пэ.см = ТсмПэ.ч.
Годовая эксплуатационная производительность
Пэ.год = 365Пэ.смKв.годKсм,
где Kв.год – коэффициент использования машины по времени в течение года;
365 – tв – tрем – tпр
Т
K в.год = год =
,
365
365
где Тгод – количество дней работы машины в году;
tв – количество выходных и праздничных дней;
tрем – количество дней, необходимое для выполнения текущего,
среднего и капитального ремонтов;
tпр – продолжительность простоев организационных и по метеорологическим причинам;
Kсм – коэффициент сменности.
Экономическая эффективность от использования в строительстве новой машины определяется как разность приведенных затрат
на выработку единицы продукции по сравниваемым эталонному
и принятому вариантам. При сравнении вариантов в качестве эталона рассматривают лучшие отечественные строительные машины,
а также лучшие образцы зарубежной техники, эксплуатируемой
в нашей стране.
В общем виде приведенные затраты (руб.)
Зп = Сгод + ЕнК,
где Сгод – расчетная себестоимость годового объема продукции машины, руб.;
42
К – единовременные капитальные вложения на создание машины, руб.;
Ен – нормативный коэффициент эффективности капитальных
вложений, устанавливаемый соответствующими методиками.
Эффективность новой машины оценивается также по сроку ее
окупаемости:
К
То =
,
Эг
где Эг – годовая экономия от внедрения новой машины.
Основными технико-экономическими показателями, позволяющими сравнивать качество различных машин одного назначения, являются удельные металлоемкость и энергоемкость, стоимость
единицы продукции и выработка на одного рабочего.
Стоимость единицы продукции определяется как отношение
стоимости машино-смены к сменной эксплуатационной производительности машины. Выработка продукции на одного рабочего
Вуд =
П э.см
,
nр
где nр – количество рабочих, обслуживающих машину.
Удельные металлоемкость и энергоемкость машины представляют собой соответственно отношение массы машины и мощности
установленных на ней двигателей к единице часовой технической
производительности или к ее главному параметру (вместимости рабочего органа, грузоподъемности, грузовому моменту и т.п.).
Степень механизации строительно-монтажных работ оценивается уровнем комплексной механизации, механовооруженностью
и энерговооруженностью строительства.
Уровень комплексной механизации характеризуется процентным отношением объема строительно-монтажных работ, осуществленных комплексно-механизированным способом, к общему объему
строительно-монтажных работ в натуральном выражении, выполненных на строительной площадке:
43
У к.м =
Р к.м
100,
Ро
где Рк.м – объем работ, выполненный средствами комплексной механизации;
Ро – общий объем выполненных работ.
Механовооруженность строительства – отношение стоимости
машинного парка строительной организации к стоимости строительно-монтажных работ (%), выполняемых в течение года,
Мс =
См
100,
Со
где См – балансовая стоимость средств механизации, тыс. руб.;
Со – годовой объем строительно-монтажных работ, тыс. руб.
Механовооруженность труда определяют отношением балансовой стоимости средств механизации к среднесписочному числу
рабочих, занятых на данном строительстве,
Мт =
См
,
nр.сп
где nр.сп – среднесписочное число рабочих.
Энерговооруженность строительства – отношение суммарной мощности двигателей машинного парка строительства к среднесписочному числу рабочих,
Эс =
ΣР дв
nр.сп
,
где ΣРдв – суммарная мощность двигателей машин, кВт.
Контрольные вопросы по главе 1
1. Дать определение работоспособности строительной машины.
2. Чем характеризуется структура строительной машины?
3. Что представляет собой червячная передача?
44
4. Дать определение полиспаста.
5. Что такое кратность полиспаста?
6. Чем отличается канат односторонней свивки от каната крестовой свивки?
7. Дать определение гидропередачи.
8. Что такое производительность строительной машины?
9. Перечислить категории производительности строительных
машин.
10. Дать определение комплексной механизации строительства.
45
ГЛАВА 2. ТРАНСПОРТНЫЕ, ТРАНСПОРТИРУЮЩИЕ
И ПОГРУЗОЧНО-РАЗГРУЗОЧНЫЕ МАШИНЫ
19. Каковы основные параметры
и характеристики транспортных машин?
Выбор типа транспортных средств определяется характером
и количеством перемещаемых грузов, дальностью перевозок, состоянием дорог и временем, отведенным на их доставку. В состав
транспортных машин входят грузовые автомобили и колесные тягачи, прицепные и полуприцепные специализированные или общего
назначения транспортные средства.
Грузовые автомобили (рис. 34) обладают сравнительно большой скоростью передвижения (до 80 км/ч), маневренностью, малым
радиусом поворота, могут преодолевать крутые подъемы и спуски,
приспособлены для работы с прицепами, полуприцепами общего
и специального назначения, а также могут быть оснащены погрузочно-разгрузочными механизмами. Грузовые автомобили массового производства имеют единую конструктивную схему и состоят из
трех основных частей: двигателя, шасси и кузова для груза. Грузоподъемность отечественных автомобилей 0,8…14 т. Грузовые автомобили обозначают колесной формулой А × Б, где А – общее количество колес, Б – число ведущих колес, причем сдвоенные скаты
задних мостов считают за одно колесо.
Кроме того, на базе стандартных шасси с укороченными базой
и задним свесом рамы промышленностью выпускаются автомобильные тягачи седельного типа, работающие в сцепе с одно- и двухосными полуприцепами. Применение автомобильных тягачей седельного типа с полуприцепами позволяет лучше использовать мощность двигателя и значительно увеличить грузоподъемность автомобиля. Седельные автотягачи способны работать с гружеными полуприцепами массой 4…25 т.
На грузовых автомобилях применяют двигатели внутреннего
сгорания – карбюраторные и дизели (наиболее распространены).
46
Шасси состоит из гидромеханической или механической трансмиссии (силовой передачи), ходовой части и механизмов управления
машиной.
В трансмиссии автомобилей, работающих с автономным погрузочно-разгрузочным оборудованием, самосвальными прицепами
и полуприцепами, а также используемых в качестве базы строительных машин, дополнительно включена коробка отбора мощности для
привода насосов гидросистемы подъемных механизмов и навесного
рабочего оборудования. Ходовая часть автомобиля состоит из несущей рамы, на которую монтируются все агрегаты, кузов и кабина
водителя, переднего и заднего мостов с пневмоколесами и упругой
подвески, соединяющей несущую раму с мостами. Механизмы
управления объединены в две независимые системы: рулевую
и тормозную.
Рис. 34. Грузовые автомобили общего
назначения: 1 – двигатель; 2 – кузов; 3 –
шасси; 4 – седельно-сцепное устройство
47
Тракторы применяют для транспортирования на прицепах
строительных грузов и оборудования по грунтовым и временным
дорогам, вне дорог, в стесненных условиях, а также для передвижения и работы навесных и прицепных строительных машин.
Рис. 35. Гусеничные тракторы
По конструкции ходового оборудования различают гусеничные
(рис. 35) и колесные тракторы. Главным параметром тракторов является максимальное тяговое усилие на крюке, по величине которого их относят к различным классам тяги.
Пневмоколесные тракторы (рис. 36) обладают сравнительно
большими (до 40 км/ч) скоростями передвижения, высокой мобильностью и маневренностью. Сравнительно высокое удельное давление на грунт (0,2…0,4 МПа) снижает проходимость машин. Мощность их двигателей составляет 47… 220 кВт.
Рис. 36. Пневмоколесные тракторы
Гусеничные тракторы характеризуются значительным тяговым
усилием на крюке (не менее 30 кН), надежным сцеплением гусеничного хода с грунтом, малым удельным давлением на грунт
(0,02…0,06 МПа) и высокой проходимостью. Их скорость не превышает 12 км/ч. Мощность двигателей гусеничных тракторов
55…600 кВт.
48
20. Чем отличаются одноосные
и двухосные тягачи как базовые машины
для навесного и прицепного оборудования?
Пневмоколесные тягачи предназначены для работы с различными видами сменного навесного и прицепного строительного оборудования. Различают одно- и двухосные тягачи, на которых применяют дизели, и два вида трансмиссий – механическую и гидромеханическую.
Рис. 37. Различные виды сменного оборудования одноосных и двухосных
тягачей: 1 – скрепер; 2 – землевозная тележка; 3 – кран; 4 – цистерна
для цемента или жидкостей; 5 – трайлер; 6 – кран-трубоукладчик;
7 – траншеекопатель; 8 – корчеватель; 9 – бульдозер; 10 – рыхлитель;
11 – погрузчик
49
Одноосный пневмоколесный тягач состоит из двигателя,
трансмиссии и двух ведущих управляемых колес. Самостоятельно
передвигаться или стоять на двух колесах без полуприцепного рабочего оборудования одноосный тягач не может. Управление сцепом
тягач–полуприцеп осуществляется путем поворота на 90° вправовлево относительно полуприцепа с помощью гидроцилиндров двустороннего действия.
Двухосный тягач в отличие от одноосного имеет возможность
самостоятельно перемещаться без прицепа, работать в агрегате
с двухосными прицепами при незначительных затратах времени на
их смену. Двухосные четырехколесные тягачи имеют один или два
ведущих моста и шарнирно сочлененную раму. Схема поворота
шарнирно-сочлененной рамы такая же, как и у пневмоколесного
трактора, например «Кировец». В конструкциях двухосных тягачей
применяют гидро- и электромеханические трансмиссии с моторколесами. Все агрегаты привода, отбора мощности и трансмиссии
ходовой части тягачей унифицированы и могут быть использованы
для различных модификаций машин той же или смежной мощности.
Мощность дизеля тягача составляет до 880 кВт.
В зависимости от сменного оборудования одноосные и двухосные тягачи могут использоваться в качестве: скрепера, землевозной
тележки, крана, цистерн для цемента или жидкостей, трайлера, крана-трубоукладчика, траншеекопателя, корчевателя, бульдозера, рыхлителя и погрузчика (рис. 37).
21. Что представляют собой
специализированные транспортные средства?
Специализированные транспортные средства приспособлены
для перевозки одного или нескольких однородных грузов, отличающихся специфическими условиями транспортировки, и оборудованы различными приспособлениями и устройствами, которые
обеспечивают сохранность и качество доставляемых на строительные объекты грузов, комплексную механизацию погрузочно-разгрузочных работ.
50
Рис. 38. Автомобили-самосвалы
Рис. 39. Контейнеровоз
Рис. 40. Панелевозы
51
Рис. 41. Автопоезд для перевозки труб: 1 – седельный тягач;
2 – гидравлические разгрузочные механизмы; 3 – металлические
предохранительные щиты; 4 – трубы; 5 – полуприцеп-трубовоз;
6 – откидные опоры; 7 – телескопические гидроцилиндры;
8 – грузовой захват; 9 – телескопическая стрела
Современные специализированные транспортные средства для
строительства выпускаются в соответствии с утвержденным Госстроем «Типажом специализированных автотранспортных средств
для строительства» и предназначены для перевозки грунта, сыпучих
и глыбообразных грузов (самосвалы (рис. 38)), жидких и полужидких (битумовозы, известковозы, бетоно- и растворовозы), порошкообразных (цементовозы), мелкоштучных и тарных грузов (контейнеровозы (рис. 39)), железобетонных конструкций (панелевозы (рис. 40)),
длинномерных грузов (трубовозы (рис. 41), металловозы, лесовозы,
фермовозы (рис. 42), плитовозы, балковозы, блоковозы, сантехкабиновозы (рис. 43)), технологического оборудования и строительных
машин (трайлеры, тяжеловозы).
52
Рис. 42. Автопоезд-фермовоз: 1 – ручная лебедка; 2 – рама полуприцепа;
3 – ферма; 4 – двухосная задняя управляемая тележка; 5 – передняя
передвижная опора
Рис. 43. Сантехкабиновоз
Применение специализированного транспорта способствует повышению эффективности и качества строительства, позволяет снизить себестоимость перевозок, свести к минимуму потери строительных материалов и полуфабрикатов, а также повреждения строительных изделий и конструкций, которые весьма значительны при
использовании транспортных средств общего назначения.
22. Каковы отличительные особенности
транспортирующих машин, их виды,
назначение и области применения?
В качестве транспортирующих машин широкое распространение получили ленточные конвейеры. Они предназначены для перемещения непрерывным потоком в горизонтальном или наклонном
(под углом до 20°) направлениях сыпучих (песка, земли, цемента),
мелкокусковых (щебня, гравия и др.) и мелкоштучных (кирпича,
блоков, плитки и др.) материалов, а также растворов, бетонной смеси при температуре окружающего воздуха –40…+40 °С и температуре транспортируемых материалов не выше +60 °С.
53
Рис. 44. Передвижной ленточный конвейер: а – общий вид; б –
кинематическая схема; в – расположение ленты на роликоопорах;
г – кинематическая схема электроприводного мотор-барабана: 1 –
дышло; 2 – натяжной барабан; 3 – винтовое натяжное устройство;
4 – загрузочная воронка; 5 – конечный выключатель; 6 – ручная червячная
лебедка; 7 – транспортирующая прорезиненная гладкая лента; 8 – несущая
рама; 9 – канатный полиспаст; 10 – верхние желобчатые роликоопоры;
11, 19 – кожухи; 12 – электроприводной мотор-барабан; 13 – очистные
скребки; 14 – нижние плоские роликоопоры; 15 – подвижная опора шасси;
16 – ходовые пневмоколеса; 17 – неподвижная опора шасси; 18 –
переносной пульт управления; 20 – цапфа редуктора; 21 – зубчатый обод;
22 – основание барабана; 23 – электродвигатель; 24 – кабельная втулка;
25 – зубчатая пара; 26 – промежуточный вал; 27 – выходная шестерня
54
Передвижные ленточные конвейеры (рис. 44) имеют пневмоколесное шасси и применяются на рассредоточенных объектах с малыми
объемами работ. В пределах строительной площадки передвижные
конвейеры перемещают обычно вручную, а с объекта на объект транспортируют без разборки с опущенной на минимальную высоту рамой
на буксире к любому транспортному средству. Наибольшая скорость
буксирования конвейеров 15 км/ч. Рабочие поверхности лент выполняют гладкими и рифлеными – с шевронными выступами. Конвейеры
с рифлеными лентами имеют повышенные (до 35°) углы наклона
и большую высоту выгрузки. Скорость движения лент 1,6…1,7 м/с.
Высота разгрузки передвижных конвейеров с гладкой лентой длиной 6 м составляет 1,5…2,6 м, длиной 10 м – 1,8…3,9 м, длиной 14 м
– 2,2…5,1 м. Производительность конвейеров 100…112 т/ч.
Стационарные ленточные конвейеры применяют на объектах
с большими объемами работ. Рамы стационарных конвейеров собирают из типовых взаимозаменяемых секций – звеньев длиной 2,5 м.
Конструктивная производительность ленточного конвейера при
перемещении насыпных материалов (м3/ч)
Пк = 3600SU,
где S – площадь поперечного сечения насыпного материала на ленте, м2
(при средних значениях угла наклона конвейера с гладкой лентой
S = 0,05b 2 и с желобчатой лентой S = 0,11b 2 на трехроликовых опорах; b – ширина ленты);
U – скорость движения ленты, м/с.
Производительность конвейера, транспортирующего штучные
грузы (т/ч),
U
П к = 3,6m ,
L
где m – масса отдельного груза, кг;
L – расстояние между центрами грузов.
Тяговым и грузонесущим органом ленточных конвейеров служит прорезиненная гладкая бесконечная лента, огибающая два кон55
цевых барабана – приводной и натяжной. Расчетную длину конвейеров измеряют по центрам концевых барабанов. Строительные конвейеры выполняют передвижными длиной 5…14 м и звеньевыми
сборно-разборными длиной 40…80 м. Ширина ленты передвижных
конвейеров 400…500 мм, звеньевых – 650 мм. Лента приводится
в движение силой трения, возникающей между ней и поверхностью
приводного барабана. Необходимое давление ленты на барабан
обеспечивается ее натяжением при перемещении неприводного (натяжного) барабана винтовым натяжным устройством. Рабочая (груженая) ветвь ленты конвейера поддерживается с помощью опор,
крайние ролики которых установлены под углом α = 20…30° и придают ленте желобчатую форму. Такая форма обеспечивает возможность транспортирования сыпучих грузов, исключая их ссыпание,
и способствует повышению производительности конвейера.
23. Какие есть виды погрузочно-разгрузочных машин?
Их назначение и области применения
Строительные погрузчики представляют собой универсальные
машины, предназначенные для выполнения погрузочно-разгрузочных работ с различными видами грузов (сыпучими, кусковыми,
штучными, пакетированными, длинномерными и т.п.), перемещения
грузов на сравнительно небольшие расстояния, землеройно-погрузочных, монтажных и вспомогательных работ. Универсальность погрузчиков обеспечивается наличием широкой номенклатуры быстросъемных сменных рабочих органов – ковшей различных типов
и вместимости, вилочных, челюстных и монтажных захватов, крановых безблочных стрел, навесных рыхлителей, буров и др.
Различают погрузчики периодического действия – одноковшовые и вилочные, а также непрерывного действия – многоковшовые.
Одноковшовые и вилочные погрузчики выполняют циклично повторяемые операции по загрузке рабочего органа, транспортированию
и разгрузке груза раздельно и последовательно. У многоковшовых
погрузчиков наполнение и разгрузка рабочего органа осуществляется непрерывно и одновременно.
56
Одноковшовые погрузчики классифицируются по различным
классификационным признакам:
а) по типу ходового устройства – гусеничные, пневмоколесные и полугусеничные;
б) по расположению рабочего органа относительно двигателя –
с передним и задним расположением;
в) по способу разгрузки рабочего органа – с полуповоротным,
комбинированным, перекидным и фронтальным погрузочным оборудованием.
В городском строительстве наиболее распространены фронтальные универсальные погрузчики на пневмоходу.
Фронтальные погрузчики (рис. 45) базируются на гусеничных,
колесных шасси и тракторах и обеспечивают разгрузку ковша вперед (со стороны разработки материала) на любой отметке в пределах
заданной высоты. Ходовое оборудование колесных погрузчиков
имеет обычно все (четыре) ведущие колеса, а их опорная рама может быть жесткой и шарнирно-сочлененной.
Рис. 45. Фронтальный погрузчик: 1 – кабина оператора; 2 – силовая
установка; 3 – редуктор отбора мощности; 4 – унифицированные ведущие
мосты; 5 – шарнирно-сочлененная рама; 6 – гидроцилиндры подъема
и опускания стрелы; 7 – стрела; 8 – ковш; 9 – коромысло; 10 – гидроцилиндр
поворота ковша; 11 – тяги
57
Рис. 46. Сменное рабочее и навесное оборудование одноковшовых
погрузчиков: 1 – ковш для скальных пород с зубьями; 2 – ковш без зубьев
с прямолинейной режущей кромкой; 3 – то же, с V-образной режущей
кромкой; 4 – скелетный ковш; 5 – грузовые вилы; 6 – бульдозерный отвал;
7 – плужный снегоочиститель; 8 – захват для столбов и свай; 9 – ковш
с принудительной разгрузкой; 10 – двухчелюстной ковш; 11 – захват для
длинномеров; 12 – ковш для распределения бетона; 13 – захват для пакетов;
14 – кран; 15 – экскаватор; 16 – рыхлитель; 17 – роторный снегоочиститель;
18 – кусторез; 19 – корчеватель-собиратель; 20 – асфальтовзламыватель
Погрузчики с шарнирно-сочлененной рамой обладают хорошей
мобильностью, маневренностью и наиболее эффективно используются в стесненных условиях. Шарнирно-сочлененная рама состоит
из двух полурам, угол поворота в плане которых может достигать
±40°. Рабочее оборудование погрузчика включает в себя: ковш вместимостью 1,0 м3, рычажную систему, состоящую из стрелы, коро58
мысла и тяг, и гидросистему привода. Сменное рабочее и навесное
оборудование одноковшовых погрузчиков (рис. 46) может включать
в себя: ковш для скальных пород с зубьями, ковш без зубьев с прямолинейной режущей кромкой, ковш с объемнообразной режущей
кромкой, скелетный ковш, грузовые вилы, бульдозерный отвал, плужный снегоочиститель, кран, экскаватор, рыхлитель, роторный снегоочиститель, кусторез, корчеватель-собиратель, асфальтовзламыватель.
Малогабаритные универсальные погрузчики (рис. 47, 48) монтируются на самоходном шасси с бортовым поворотом и предназначены для выполнения в особо стесненных условиях строительства
трудоемких, малообъемных земляных, погрузочно-разгрузочных,
подготовительных, вспомогательных и специальных работ. Малогабаритные погрузчики способны совершать бортовой разворот на
месте на 180° с загруженным ковшом при ширине рабочей зоны 4 м.
Максимальная производительность погрузчиков (20…35 м3/ч) достигается при наибольшей дальности транспортировки до 25…30 м.
Рис. 47. Малогабаритный универсальный погрузчик:
1 – суппорт; 2 – стрела; 3 – гидроцилиндры поворота
суппорта с рабочим органом; 4 – рычаги; 5 – тяги; 6 –
гидроцилиндры подъема-опускания стрелы; 7 – полупорталы
Гидравлическая система малогабаритного погрузчика состоит
из двух гидросистем: привода ходовой части и привода рабочего
оборудования. Привод колес ходовой части осуществляется двумя
59
автономными бортовыми передачами с приводом от индивидуальных реверсивных гидромоторов. Каждая бортовая передача состоит
из редуктора привода, редукторов ступиц колес, задней оси и постоянно замкнутого дискового тормоза с гидравлическим управлением.
Питание гидромоторов ходовой части осуществляется от двух реверсивных регулируемых гидронасосов. Питание гидродвигателей
рабочего оборудования осуществляется от нерегулируемого гидронасоса. В свою очередь гидронасосы ходовой части и рабочего оборудования приводятся в действие от дизеля погрузчика.
Рис. 48. Сменные рабочие органы малогабаритных погрузчиков:
1 – грузовые вилы; 2 – грузовая безблочная стрела; 3 – обратная
лопата экскаватора; 4 – гидробур; 5 – дорожная щетка; 6 – гидромолот
Малогабаритные погрузчики имеют вместимость основного погрузочного ковша 0,24…0,3 м3, экскаваторного ковша – 0,04…0,063 м3,
грузоподъемность грузовой стрелы 0,5 т.
Эксплуатационная производительность одноковшовых погрузчиков (м3/ч):
60
– при работе с сыпучими и кусковыми грузами
Пэ =
3600qK н K в
,
tц
где q – вместимость ковша, м 3 ;
Kн – коэффициент наполнения ковша (Kн = 0,5…1,25);
Kв – средний коэффициент использования погрузчика по времени;
tц – продолжительность полного цикла, с;
– при работе со штучными грузами
Пэ =
3,6mK г K в
,
tц
где m – масса поднимаемого груза, кг;
Kг – коэффициент использования погрузчика по грузоподъемности (Kг = 0,6…0,8).
Вилочные универсальные погрузчики (автопогрузчики) (рис. 49)
применяют для погрузочно-разгрузочных работ, транспортирования
на небольшие расстояния и штабелирования штучных и пакетированных грузов на открытых площадках и дорогах с твердым покрытием. Автопогрузчики имеют единую конструктивную схему, унифицированы и оснащаются комплектом сменных рабочих органов:
вилами и специальными захватами для погрузки-разгрузки, перемещения и складирования всевозможных штучных, тарных и длинномерных грузов, ковшами для насыпных и кусковых грузов, грузовыми стрелами для подъема грузов на небольшую высоту и монтажа
различных строительных конструкций и оборудования.
Автопогрузчики с передним расположением грузоподъемника
имеют грузоподъемность 2…12 т и обеспечивают подъем груза со
скоростью до 8…15 м/мин на высоту 4…6 м при оборудовании вилами и ковшом и на высоту до 5,1…7,2 м при оборудовании безблочной стрелой. Максимальная скорость движения автопогрузчиков с грузом 6…15 км/ч, без груза – до 45 км/ч.
61
Рис. 49. Автопогрузчик: 1 – сменный рабочий орган; 2 – передние ведущие
двухскатные колеса; 3 – фронтальный гидравлический грузоподъемник;
4 – ДВС; 5 – противовес; 6 – задние управляемые односкатные колеса;
7 – грузовые цепи; 8 – звездочки; 9 – основная рама; 10, 11 – гидроцилиндры;
12 – выдвижная рама; 13 – подъемная каретка
Многоковшовые строительные погрузчики (рис. 50) применяются для механической погрузки в транспортные средства сыпучих
и мелкокусковых материалов (песка, гравия, щебня, шлака), а также
для засыпки траншей, для обвалования площадок и др. Они имеют
пневмоколесный и гусеничный ход и разрабатывают материал ротором, подгребающими дисками или лапами, многоковшовым конвейером с подгребающими шнеками.
Рис. 50. Погрузчик непрерывного действия: 1 – самоходное
пневмоколесное шасси; 2 – отвал; 3 – подгребающий винтовой
(шнековый) питатель; 4 – наклонный цепной ковшовый конвейер;
5 – поворотный в двух плоскостях ленточный разгрузочный конвейер
62
Главным параметром многоковшовых погрузчиков является
техническая производительность (м3/ч). В строительстве наиболее
распространены пневмоколесные погрузчики с ковшовым конвейером и подгребающими шнеками. Производительность многоковшовых пог-рузчиков 80…250 м3/ч, высота погрузки 2,4…4,2 м.
Тенденции развития строительных погрузчиков включают:
− улучшение технико-экономических и эргономических показателей;
− повышение энергонасыщенности, тягово-сцепных качеств
и напорных усилий, маневренности, надежности ходового и погрузочного оборудования;
− расширение номенклатуры сменных рабочих органов;
− увеличение параметров рабочего оборудования;
− дальнейшее совершенствование систем гидропривода.
Контрольные вопросы по главе 2
1. Написать уравнение эксплуатационной производительности
ленточного конвейера.
2. Перечислить главный и основные параметры универсального
малогабаритного погрузчика.
3. Дать определение проходимости специализированных транспортных средств.
4. Каковы достоинства и недостатки гусеничного ходового устройства?
5. На каких ходовых устройствах базируются фронтальные одноковшовые погрузчики?
6. Перечислить области применения вилочных универсальных
автопогрузчиков.
7. Каковы принципы построения многоковшовых погрузчиков?
8. Перечислить сменное рабочее оборудование универсальных
малогабаритных погрузчиков.
9. Чем определяется выбор типа транспортных средств для перевозки строительных материалов?
10. Каковы основные тенденции развития современных строительных погрузчиков?
63
ГЛАВА 3. ГРУЗОПОДЪЕМНЫЕ МАШИНЫ
И ОБОРУДОВАНИЕ
24. Что представляют собой вспомогательные
грузоподъемные машины?
В городском строительстве широко применяют грузоподъемные машины, предназначенные для подъема груза, удержания его на
требуемой высоте, плавного опускания, а также для перемещения
груза на относительно небольшие расстояния.
По характеру рабочих движений грузоподъемные машины разделяют на три основные группы.
Машины первой группы обеспечивают только вертикальное,
горизонтальное или наклонное прямолинейное перемещение груза
(домкраты, лебедки, подъемники с жестким грузонесущим органом).
Домкраты (рис. 51) представляют собой переносные грузоподъемные механизмы незначительных размеров и веса. По конструкции
домкраты делятся на реечные, винтовые и гидравлические, с ручным
и электрическим, гидравлическим и пневматическим приводом.
Строительные лебедки (рис. 52) представляют собой грузоподъемные механизмы, предназначенные для подъема или перемещения грузов на строительно-монтажных, ремонтных и погрузочноразгрузочных работах с помощью каната, навиваемого на барабан
или протягиваемого через рычажной механизм. Главным параметром является тяговое усилие каната (кН).
Машины второй группы кроме вертикального подъема и опускания перемещают груз по монорельсу (электротали, подъемники
с выдвижным грузонесущим органом).
Тали представляют собой компактные грузоподъемные устройства, подвешиваемые на опорах. Они применяются при выполнении
монтажных, ремонтных и такелажных работ. По типу привода различают ручные (рис. 53) и электрические (рис. 54) тали. Ручные тали
по конструкции делятся на шестеренные и червячные с ручным приводом от рычажно-кранового механизма или от бесконечной цепи.
64
Рис. 51. Домкраты: а – винтовой; б – реечный; в – гидравлический; 1 –
грузовая головка с рифленой поверхностью; 2 – рукоять; 3 – стальной винт;
4 – бронзовая или чугунная гайка; 5, 12 – храповые колеса; 6 –
двусторонняя собачка; 7 – литой или сварной корпус; 8 – грузовая
поворотная головка; 9 – односторонняя зубчатая рейка; 10 – зубчатая
передача; 11 – собачка; 13 – рукоять; 14 – металлический корпус; 15 – лапа
для подъема низкорасположенных грузов; 16 – поршень; 17 – рабочий
цилиндр; 18 – сливной кран; 19 – нагнетательный клапан; 20 – цилиндр;
21 – плунжер с уплотняющей манжетой; 22 – приводная рукоять; 23 – бак;
24 – всасывающий клапан
Рис. 52. Ручная лебедка: 1 – ведущий вал; 2 – храповое колесо; 3 –
собачка; 4 – промежуточные валы; 5, 6, 9, 11 – зубчатые колеса; 7 – ось;
8 – боковины; 10 – дисковый тормоз; 12 – приводные рукояти; 13 –
блок-шестерня; 14 – гладкий барабан; 15 – стяжные болты
65
Рис. 53. Ручная червячная таль:
1 – подвижная крюковая обойма;
2 – грузовая цепь; 3 – дисковый
грузоупорный тормоз; 4 – грузовая
звездочка; 5 – червячное колесо;
6 – корпус; 7 – крюк; 8 – тяговая
звездочка; 9 – червяк; 10 –
звездочка; 11 – бесконечная цепь
Рис. 54. Электроталь: 1 – ходовая
тележка; 2 – монорельс; 3 –
быстроходный
вал;
4
–
электромагнитный
дисковый
тормоз; 5 – пружина; 6 –
электромагниты; 7 – редуктор; 8 –
крюковая обойма; 9 – канат; 10 –
барабан; 11 – электродвигатель
Машины третьей группы обеспечивают подъем (опускание) и перемещение груза в любую точку обслуживаемой площадки. Это краны.
25. Каковы отличительные особенности
строительных подъемников, их типы
и области применения?
Строительные подъемники предназначены для подъема (опускания) в грузонесущих органах строительных грузов и людей на
этажи и крыши зданий и сооружений при выполнении строительно66
монтажных, отделочных и ремонтных работ. Грузонесущие органы
строительных подъемников (клеть, кабина, платформа, ковш, крюк,
бункер, бадья, захваты и др.) движутся, как правило, по вертикальным жестким направляющим.
Подъемники не имеют единой системы
индексации. Строительные подъемники
классифицируют по различным классификационным признакам:
а) по назначению – грузовые, предназначенные только для транспортировки грузов, и грузопассажирские – для транспортирования грузов и людей;
б) по способу установки – передвижные (самоходные и несамоходные) (рис. 55),
способные перемещаться относительно здания в процессе работы, и стационарные, которые могут быть приставными, прикрепляемыми к зданию, и свободностоящими,
без крепления к зданию;
в) по конструкции направляющих грузонесущего органа – с подвесными (гибкими) и жесткими направляющими.
Главным параметром подъемников является грузоподъемность – максимально
допустимая масса груза, поднимаемая подъРис. 55. Передвижной
емником.
подъемник: 1 – стрела;
2 – люлька
К основным параметрам подъемников
также относятся:
– наибольшая высота подъема груза;
– скорость подъема и опускания груза;
– величина перемещения груза по горизонтали;
– установленная мощность, производительность;
– конструктивная и общая масса подъемника;
– для передвижных подъемников – колея и база.
67
Подъемники с жесткими направляющими бывают мачтовыми
(рис. 56), скиповыми и шахтными. Шахтные подъемники применяют
для возведения кирпичных труб высотой до 120 м.
а
б
Рис. 56. Мачтовые строительные подъемники: а – грузовой; б –
грузопассажирский; 1 – грузонесущий орган; 2 – платформа; 3 – опорная
рама; 4 – реверсивная грузовая лебедка; 5 – пневмошины; 6 – винтовые
опоры; 7 – вертикальная мачта; 8 – приводной механизм; 9 – оголовок;
10 – гусек; 11 – основание; 12 – стяжка; 13 – каркас здания
68
Мачтовые подъемники наиболее распространены в городском
строительстве и предназначены для подъема и поэтажной подачи через
оконные и дверные проемы зданий различных строительных материалов и деталей при санитарно-технических, отделочных, ремонтных
и других работах. Различают грузовые (см. рис. 56, а) и грузопассажирские (см. рис. 56, б) мачтовые подъемники. Управление подъемниками
осуществляется машинистом с пульта управления.
Мачтовый подъемник состоит из опорной рамы, вертикальной
направляющей мачты, подъемной грузовой платформы или кабины,
механизма подъема платформы, органов управления и предохранительных устройств. В механизмах подъема используются реверсивные лебедки с электроприводом.
Эксплуатационная производительность строительных подъемников (т/ч)
Пэ = nGKг Kв,
где G – номинальная грузоподъемность, т;
Kг – коэффициент использования подъемника по грузоподъемности, Kг = 0,6…0,8;
Kв – коэффициент использования подъемника по времени,
Kв = 0,5…0,9;
n – количество циклов в час,
n=
3600
,
tц
где tц – продолжительность одного цикла, с,
tц = tм + tр,
где tм – машинное время, затрачиваемое на вертикальное и горизонтальное перемещение грузонесущего органа, с;
tр – время, затрачиваемое на ручные операции – погрузку и разгрузку, с.
Грузоподъемность грузопассажирских подъемников составляет
1000 кг, а грузовых мачтовых подъемников с канатным механизмом
подъема – 500 кг, с реечным механизмом – 600…800 кг, высота
69
подъема груза с канатным механизмом до 75 м, с реечным механизмом – 150 м, скорость подъема до 0,7 м/с.
Кроме того, в городском строительстве широко применяются
автомобильные гидравлические подъемники, самоподъемные вышки, люльки (рис. 57) и подмости (рис. 58).
Рис. 57. Самоподъемная подвесная люлька: 1 – ловители;
2 – ручные или реверсивные лебедки; 3 – электрооборудование;
4 – огороженная площадка
Рис. 58. Передвижные самоподъемные подмости: 1 – опорная рама;
2 – гидропривод; 3 – винтовые опоры; 4 – рычажное устройство;
5 – телескопические гидроцилиндры; 6 – рабочая площадка
70
а
б
в
г
д
е
Рис. 59. Телескопические вышки и гидравлические подъемники: а –
телескопический подъемник; б – рычажный подъемник; в – рычажношарнирный подъемник; г –
телескопический шарнирный
автогидроподъемник; д – телескопический рычажно-шарнирный
автогидроподъемник; е – автомобильный гидравлический подъемник
Телескопические вышки (рис. 59) имеют высоту подъема 12…26 м
при грузоподъемности люльки 0,15…0,35 т, а автомобильные подъемники – высоту подъема до 37 м при грузоподъемности до 0,4 т.
26. Что представляют собой стреловые самоходные
краны? Их классификация и основные параметры
Стреловые самоходные краны представляют собой стреловое
или башенно-стреловое крановое оборудование, смонтированное на
самоходном гусеничном или пневмоколесном шасси.
Широкое распространение стреловых самоходных кранов обусловлено следующими достоинствами: автономностью привода,
большой грузоподъемностью (до 250 т), способностью передвигаться вместе с грузом, высокими маневренностью и мобильностью,
широким диапазоном параметров, возможностью работы с различными видами сменного рабочего оборудования.
Стреловые самоходные краны общего назначения (рис. 60)
классифицируют:
а) по грузоподъемности – легкие (10 т), средние (10…25 т)
и тяжелые (более 25 т);
71
б) по типу ходового устройства – автомобильные, тракторные,
пневмоколесные и гусеничные;
в) по количеству и расположению силовых установок – с одной
силовой установкой на ходовом устройстве, с одной силовой установкой на поворотной части и с двумя силовыми установками;
г) по типу привода – с механическим, электрическим и гидравлическим приводами;
д) по конструкции стрелы – со стрелой неизменяемой длины,
с выдвижной и телескопической стрелами;
е) по способу подвески стрелы – с гибкой (на канатных полиспастах) и жесткой (с помощью гидроцилиндров) подвеской.
Рис. 60. Общее устройство автомобильного крана: 1 – ходовое
устройство; 2 – опорная рама; 3 – выносные опоры; 4 – поворотная
платформа; 5 – основные механизмы крана; 6 – стреловое
оборудование; 7 – кабина машиниста
Основные типоразмеры и параметры (рис. 61) современных
стреловых самоходных кранов, а также технические требования
к ним регламентированы ГОСТ 22827–85 «Краны стреловые самоходные общего назначения. Технические условия». В соответствии
72
с этим стандартом предусмотрен выпуск десяти размерных групп
стреловых самоходных кранов грузоподъемностью 4; 6,3; 10; 16; 25;
40; 63; 100; 160 и 250 т.
Различают стреловые самоходные краны общего назначения
для строительно-монтажных и погрузочно-разгрузочных работ широкого профиля и специальные для выполнения технологических
операций определенного типа (краны-трубоукладчики, железнодорожные и плавучие краны).
Рис. 61. Основные параметры стреловых самоходных кранов: 1 –
ходовое устройство; 2 – опорно-поворотное устройство; 3 – поворотная
платформа; 4 – механизм изменения вылета стрелы; 5 – сменное рабочее
оборудование L-вылет; А1 – вылет от ребра опрокидывания при работе
без выносных опор; А2 – вылет от ребра опрокидывания при работе
на выносных опорах; Н – высота подъема крюка; h – глубина опускания
крюка
73
Каждый стреловой самоходный кран состоит из следующих основных частей: ходового устройства, поворотной платформы (с размещенными на ней силовой установкой, узлами привода, механизмами
и кабиной машиниста с пультом управления), опорно-поворотного устройства и сменного рабочего оборудования (рис. 62).
Рис. 62. Сменное рабочее оборудование
стреловых самоходных кранов
74
Исполнительными механизмами кранов являются механизмы
подъема груза, изменения вылета стрелы (крюка), вращения поворотной платформы и передвижения крана. Стреловые самоходные
краны могут осуществлять следующие рабочие операции: подъем
и опускание груза, изменение наклона угла стрелы при изменении
вылета, поворот стрелы в плане на 360°, выдвижение телескопической стрелы с грузом, передвижение крана с грузом. Отдельные
операции могут быть совмещены, например, подъем груза или стрелы с поворотом стрелы в плане.
Грузоподъемность G – главный параметр стреловых самоходных кранов. К основным параметрам этих кранов относятся следующие:
− вылет стрелы L – расстояние от оси вращения поворотной
части крана до центра зева крюка;
− вылет стрелы от ребра опрокидывания – расстояние от ребра
опрокидывания до центра зева крюка;
− высота подъема крюка H – расстояние от уровня стоянки
крана до центра зева крюка, находящегося в крайнем верхнем положении;
− глубина опускания крюка h – расстояние от уровня стоянки
крана до центра зева крюка, находящегося в крайнем нижнем рабочем положении;
− скорость подъема и опускания груза;
− частота вращения поворотной части крана;
− скорость телескопирования (движения секций телескопических стрел относительно основной секции при изменении длины);
− транспортная скорость крана;
− колея крана K – расстояние между вертикальными осями,
проходящими через середины опорных поверхностей ходового устройства;
− база крана B – расстояние между вертикальными осями передних и задних колес;
– минимальный радиус поворота крана Rmin;
75
− мощностные и массово-геометрические параметры.
Автомобильные стреловые краны могут быть с механическим
приводом (рис. 65) грузоподъемностью 6,3 т, дизель-электрическим
приводом (рис. 66) грузоподъемностью до 40 т, а также на специальных и короткобазовых шасси (рис. 63, 67).
Рис. 63. Кран на шасси автомобильного типа
Рис. 64. Пневмоколесные краны
76
Автомобильные краны (рис. 64, 65) – стреловые полноповоротные краны, смонтированные на стандартных шасси грузовых автомобилей нормальной и повышенной проходимости.
а
б
Рис. 65. Автокран с механическим приводом: а – общий вид; б –
кинематическая схема; 1 – гидронасос; 2 – коробка отбора мощности; 3 –
промежуточный редуктор; 4 – зубчатый венец; 5 – поворотная шестерня;
6 – поворотный механизм; 7 – реверсивно-распределительный механизм; 8 –
грузовая лебедка; 9 – ленточные нормально замкнутые тормоза; 10 –
стреловая лебедка
Автокраны обладают довольно большой грузоподъемностью
(до 40 т), высокими скоростями передвижения (до 70…80 км/ч), хорошей маневренностью и мобильностью. Они могут производить
следующие рабочие операции: подъем и опускание груза; изменение
77
угла наклона стрелы; поворот стрелы на 360° в плане; изменение
длины телескопической стрелы; передвижение с грузом.
Рис. 66. Кинематическая схема автокрана с дизель-электрическим
приводом: 1 – коробка передач; 2 – коробка отбора мощности; 3 –
генератор; 4 – колодочные тормоза; 5 – редукторы; 6 – поворотная
шестерня; 7 – зубчатый венец опорно-поворотного устройства; 8 –
барабаны лебедок
Гусеничные стреловые самоходные краны (рис. 68) монтируют
на базе специальных двухгусеничных шасси, обеспечивающих за
счет большой опорной поверхности гусениц высокие проходимость
и устойчивость машин. Такие краны имеют дизель-электрический
привод и отличаются от пневмоколесных кранов в основном конструкцией ходового устройства, способны работать без выносных
78
опор, передвигаться с грузом и могут применяться на объектах
с большими объемами строительно-монтажных и погрузочно-разгрузочных работ.
а
б
в
Рис. 67. Кран на короткобазном шасси: а – общий вид; б – схема крана
в рабочем положении; в – графики грузоподъемности (главный подъем);
1 – крюковая подвеска; 2 – гидроцилиндр; 3 – грузовой полиспаст; 4 –
выдвижные секции трехсекционной телескопической стрелы; 5 – основная
секция трехсекционной телескопической стрелы; 6 – опорно-поворотное
устройство; 7 – кабина машиниста; 8 – поворотная часть; 9 – главная
грузовая лебедка; 10 – вспомогательная грузовая лебедка; 11 – противовес;
12 – дизельный двигатель; 13 – выносные гидроуправляемые опоры;
14 – шасси
79
Промышленность серийно выпускает гусеничные краны грузоподъемностью 16; 25; 40; 63; 100 и 160 т, которые оснащаются стреловым и башенно-стреловым оборудованием и могут работать как
от собственного дизель-электрического агрегата, так и от внешней
сети трехфазного тока напряжением 380 В, частотой 50 Гц.
Рис. 68. Гусеничный кран
Гусеничные краны (рис. 70) имеют небольшие транспортные
скорости (до 1,0 км/ч), поэтому их перевозят с объекта на объект на
трайлерах.
Самоходные шасси снабжены следующими приборами безопасности: выключателями подъема крюковых подвесок и сматывания канатов с барабанов, указателями вылета стрелы и грузоподъемности.
27. Каковы конструктивные особенности
специальных самоходных кранов?
Специальные стреловые краны на рельсовом ходу (рис. 69) подразделяют на железнодорожные (установленные на железнодорожных платформах), стреловые и башенно-стреловые с использованием сборочных единиц гусеничных кранов и стреловые на базе башенных рельсовых кранов.
80
Рис. 69. Специальные рельсовые краны
Стреловые краны нулевого цикла предназначены для выполнения строительно-монтажных работ при возведении нулевых циклов
зданий в жилищном и гражданском строительстве. В конструкциях
кранов нулевого цикла широко использованы унифицированные узлы и механизмы серийно выпускаемых башенных кранов. Грузоподъемность кранов 5…32 т, вылет крюка 7…37 м, высота подъема
крюка 4,8…32 м, скорость плавной посадки груза 1,3…2,5 м/мин,
глубина опускания груза не менее 5 м.
81
Краны-трубоукладчики представляют собой специальные самоходные гусеничные и колесные машины с боковой стрелой, которые являются основными грузоподъемными средствами на строительстве трубопроводов. Основные рабочие движения трубоукладчика: подъем и опускание груза, передвижение крана вместе с грузом, изменение вылета стрелы с грузом. Кроме основного грузоподъемного оборудования краны-трубоукладчики могут быть оснащены бульдозерным, рыхлительным, бурильно-крановым и сваебойным оборудованием. С помощью трубоукладчика с соответствующим навесным оборудованием можно срезать, планировать
и перемещать грунт, засыпать траншеи, рыхлить мерзлые грунты,
бурить шпуры и скважины, сооружать свайные основания трубопроводов, зданий и сооружений.
Рис. 70. Гусеничные краны-трубоукладчики: 1 – стрела; 2 – контргруз;
3 – устройство для откидывания контргруза; 4 – лебедка; 5 – базовый
трактор; 6 – грузовая стрела; 7 – подвесная обойма; 8 – крюковая
подвеска; 9 – гидроцилиндры двойного действия; 10 – рама;
11 – полиспаст; 12 – стреловая лебедка
Индекс трубоукладчиков состоит из буквенной и цифровой
частей. Например, индексом ТГ-124А обозначен трубоукладчик грузоподъемностью 12 т, четвертой модели, прошедший первую модернизацию.
82
28. Как оценивается сменная эксплуатационная
производительность и устойчивость
самоходных кранов?
Сменная эксплуатационная производительность кранов
Пэ = tсмGnKгKв,
где tсм – продолжительность смены, ч;
G – грузоподъемность крана, т;
n – количество циклов, совершаемых краном за один час рабо3600
;
ты; n =
Tц
Kг – коэффициент использования крана по грузоподъемности;
Kв – коэффициент использования крана по времени в течение
смены.
Устойчивость передвижных кранов против опрокидывания
обеспечивается их собственной массой и проверяется по правилам
Госгортехнадзора в рабочем и нерабочем состояниях. Различают
грузовую и собственную устойчивость.
Показателем степени устойчивости является коэффициент запаса поперечной устойчивости
K з.п.у =
Мв
≥ 1,15,
Мо
где Мв – восстанавливающий момент, создаваемый массой всех частей крана с учетом ветровых нагрузок и инерционных сил, а также
с учетом влияния уклона площадки;
Мо – опрокидывающий момент, создаваемый массой рабочего
груза.
Определение опрокидывающего и восстанавливающего моментов производится относительно ребра опрокидывания (точек касания опорных домкратов с подпятниками опор).
83
29. Что представляют собой башенные краны?
Их классификация и основные параметры
Строительные 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.
Рабочими движениями башенных кранов являются подъем
и опускание груза, изменение вылета стрелы с грузом, поворот стрелы в плане на 360°, передвижение самоходного крана по рельсам.
Все башенные краны снабжены многодвигательным электроприводом с питанием от сети переменного тока напряжением 220/380 В.
Классификация башенных кранов осуществляется по различным признакам:
по конструкции башен – краны с поворотной и неповоротной
башнями, т.е. с поворотной башней и с поворотным оголовком;
по типу стрел – краны с подъемной (маневровой) (рис. 71, а);
балочной (рис. 71, б) и шарнирно-сочлененной стрелами (рис. 71, в).
по способу установки (рис. 72) – краны передвижные, стационарные и самоподъемные.
а
б
Рис. 71. Стрелы башенных кранов
84
в
Рис. 72. Способы установки башенных кранов
К основным параметрам (рис. 73) башенных кранов относятся:
− вылет стрелы L – расстояние по горизонтали от оси вращения
поворотной части крана до вертикальной оси крюковой подвески;
− грузоподъемность G – наибольшая допустимая для соответствующего вылета стрелы масса груза;
− высота подъема груза H и глубина опускания h;
− база В – расстояние между вертикальными осями передних
и задних колес, ведущими или ведомыми звездочками гусениц или
ходовыми тележками, установленными на одном рельсе;
− колея K – расстояние между продольными осями, проходящими через середину опорных поверхностей ходового устройства
крана;
− частота вращения n поворотной части крана при максимальном вылете с грузом на крюке;
85
− наименьший радиус закругления R оси внутреннего рельса на
криволинейном участке подкранового пути;
− конструктивная масса Mк – масса крана без балласта, противовеса и съемных устройств;
− 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.
а
б
Рис. 73. Типы и параметры башенных кранов: а – с поворотной башней;
б – с поворотным оголовком; 1 – опорно-поворотное устройство;
2 – поворотная платформа; 3 – стреловая лебедка; 4 – противовес;
5 – стреловой полиспаст; 6 – распорка; 7 – оголовок; 8 – стреловой расчал;
9 – стрела; 10 – крюковая подвеска; 11 – башня; 12 – грузовая лебедка;
13 – ходовая рама; 14 – ходовые тележки; 15 – противовесная консоль;
16 – тележечная лебедка; 17 – грузовая тележка; 18 – монтажная стойка;
19 – плиты балласта
В настоящее время промышленность серийно выпускает башенные строительные краны серии КБ 3…6-й размерных групп
с грузовым моментом от 100 до 400 т·м.
86
Краны 3-й размерной группы максимальной грузоподъемностью 8 т снабжены подъемной и балочной с грузовой тележкой
стрелами и применяются при возведении жилых, административных
и промышленных зданий высотой до девяти этажей.
Рис. 74. Кран КБ 4-й размерной группы с поворотной башней
и подъемной стрелой: 1 – ходовая кольцевая рама коробчатого сечения;
2 – поворотная платформа; 3 – противовес; 4 – телескопические
подкосы; 5 – стреловой канат; 6 – грузовой канат; 7 – головка; 8 –
расчал; 9 – стрела; 10 – крюковая подвеска; 11 – канатные тяги; 12 –
кабина машиниста; 13 – башня; 14 – портал; 15 – однорядное роликовое
опорно-поворотное устройство; 16 – балансирная двухколесная тележка
87
Краны 4-й размерной группы (рис. 74) максимальной грузоподъемностью 8…10 т оборудованы подъемными стрелами (прямыми и с гуськом), балочными стрелами с грузовой тележкой и предназначены для выполнения строительно-монтажных работ зданий высотой до 12…16 этажей.
Краны 5-й размерной группы максимальной грузоподъемностью 10 т предназначены для механизации строительства крупнопанельных жилых зданий, а также уникальных зданий культурнобытового предназначения высотой до 75 м. Они оборудованы балочной стрелой, устанавливаемой горизонтально и под углом 30o.
Рис. 75. Кран КБ 6-й размерной группы с неповоротной башней и
горизонтальной балочной стрелой: 1 – противовес; 2 – противовесная
консоль; 3 – оттяжка консоли, поворотный оголовок; 5 – кабина
управления; 6 – оттяжка стрелы; 7 – стрела; 8 – грузовая тележка; 9 –
крюковая подвеска; 10 – башня; 11 – подъемник для машиниста; 12 –
подкосы; 13 – плиты балласта; 14 – ходовая рама; 15 – ходовые тележки;
16 – монтажная стойка; 17 – опорно-поворотное устройство; 18 –
приспособления для монтажа и демонтажа настенных опор
88
Краны 6-й размерной группы (рис. 75) оборудованы балочной
стрелой с грузовой тележкой и предназначены для возведения жилых, общественных и промышленных зданий высотой от 12 до 40 м из
объемных и тяжелых элементов массой 2,5…25 т.
а
б
Рис. 76. Грузовые тележки башенных кранов: а – с жесткими катками;
б – с балансирными катками; 1 – сварная рама; 2 – блоки грузового
каната; 3 – опорные катки; 4 – грузовой канат
Рис. 77. Грузовые полиспасты башенных кранов: 1 – крюк;
2 – щеки; 3 – блоки; 4 – траверса; 5 – предохранительный замок
89
Башенные краны состоят из стрелы, башни, опорной части,
опорно-поворотного устройства, противовеса, стреловых канатов,
грузовой тележки (рис. 76, 77), лебедок и механизма передвижения.
Монтаж современных мобильных, а также тяжелых и высотных
кранов осуществляется собственными механизмами с участием одного и иногда двух стреловых самоходных кранов необходимой грузоподъемности.
Для подъема и опускания верхней части крана при монтаже
и демонтаже секций башни служит монтажная стойка, состоящая из
собственно стойки, лебедки, площадок, обойм полиспаста, блока
и катушки. При монтаже или демонтаже стойка крепится на секциях
башни в специальных кронштейнах. Стойка состоит из трехгранной
формы, имеющей внизу портал, в котором располагается лебедка.
В настоящее время готовится выпуск башенных кранов нового
поколения – кранов модульной системы КБМ с грузовым моментом
от 100 до 400 т·м и числом исполнений от 21 до 47.
Все башенные краны оборудуются приборами безопасности.
К ним относятся ограничители крайних положений всех видов движения, расположенные перед упорами: передвижения крана, грузовой и контргрузовой тележек, угла наклона стрелы, поворота, высоты подъема, выдвижения башни и др. Для защиты кранов от перегрузки при подъеме груза на определенных вылетах применяют ограничители грузоподъемности.
30. Что представляют собой краны пролетного типа?
Области их применения
Козловые краны применяют в городском строительстве для выполнения погрузо-разгрузочных работ на складских территориях заводов и комбинатов строительных изделий и конструкций, для предварительной сборки конструкций и основных монтажных работ на
строительстве эстакад, путепроводов, мостов и метрополитена (при
открытом способе строительства), а также монтажа зданий и технологического оборудования.
90
Козловой кран (рис. 78) состоит из моста, установленного на
двух опорах. Опоры крана посредством тележек соединены с ходовыми колесами. По мосту, в свою очередь, перемещается грузовая
тележка или электроталь. В верхней части одной из опор или к форме моста крепится кабина управления.
Рис. 78. Козловой кран: 1 – ходовые колеса; 2 – пространственная опора;
3 – мост; 4 – электроталь; 5 – плоская опора; 6 – грузовая тележка;
7 – реверсивные грузовые лебедки; 8 – грузовой полиспаст; 9 – траверса;
10 – лебедка передвижения тележки
91
К основным параметрам козловых кранов относятся грузоподъемность G как основного, так и вспомогательного механизмов подъема груза, пролет крана L1, длина хода грузовой тележки L, высота
подъема крюка Н и база крана B – расстояние между шарнирами ходовых тележек, установленных на одном рельсе.
Механизм передвижения козловых кранов устанавливают на
ходовой раме портала. Краны обычно имеют от 8 до 24 ходовых колес, половина из которых – приводные. В зависимости от параметров, места установки и продолжительности работы козловых кранов
применяют подкрановые пути.
31. Какие приборы безопасности устанавливаются
на грузоподъемных кранах?
«Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных
кранов» [10] определяют обязательную установку на кранах приборов
и устройств, обеспечивающих их безопасную эксплуатацию.
Приборы и устройства безопасности, применяемые в грузоподъемных кранах, можно разбить на три группы: указатели, ограничители и сигнализаторы.
Указатели показывают машинисту текущее значение контролируемого параметра, например грузоподъемности крана при определенном вылете стрелы или угла наклона крановой установки. Указатель грузоподъемности и вылета размещен на стреле в поле зрения
крановщика-машиниста, а указатель крена – на реле ходовой части.
Ограничители автоматически выключают механизм (или группу механизмов) крана при нарушении условий безопасности эксплуатации. Например, если масса поднимаемого груза на 10 % превышает допустимую грузоподъемность, то ограничитель грузоподъемности, подсоединенный к цепям управления краном, отключает
механизм подъема груза.
На автомобильных стреловых кранах устанавливаются ограничители: грузоподъемности, высоты подъема крюка, подъема стрелы,
натяжения грузового каната в походном положении стрелы крана,
сматывания каната и др. Конструкция ограничителей позволяет во92
зобновить работу отключенного механизма (или группы механизмов) для возвращения крана в безопасное положение.
Сигнализаторы сигнализируют о наступлении опасной ситуации. Например, автомобильные стреловые краны оборудуются: сигнализаторами опасного напряжения – приборами, которые звуковым
сигналом предупреждают машиниста о приближении стрелы крана к
проводам электрической сети или линии электропередач; сигнализаторами крена, включающими световой сигнал оповещения о наклоне
крана больше допустимого (1,5о на выносных опорах); сигнализаторами запретной зоны, сигнализирующими о приближении к границе
установленной рабочей зоны крана.
32. В чем заключается техническое
освидетельствование грузоподъемных кранов?
Техническое освидетельствование проводится с целью определения соответствия состояния крана и уровня его обслуживания
требованиям «Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов» [10] и эксплутационной документации.
Установлены следующие виды технического освидетельствования: первичное, периодическое и внеочередное (рис.79).
Первичное техническое освидетельствование выполняется после изготовления крана на заводе-изготовителе или после монтажа
на месте эксплуатации.
Периодическое техническое освидетельствование выполняется
в процессе эксплуатации и содержит полное и частичное техническое освидетельствование. Полное освидетельствование проводится
не реже одного раза в три года и включает в себя: осмотр крана,
проверку в работе, статическое испытание, динамическое испытание. Частичное освидетельствование выполняется не реже одного
раза в год. В него входит осмотр крана, проверка в работе.
Внеочередное техническое освидетельствование проводится:
после монтажа, вызванного установкой крана на новом месте; ремонта металлических конструкций; замены стрелового оборудования; капитального ремонта; замены механизма подъема груза
93
и стрелы; замены крюка или крюковой подвески в целом; реконструкции, приводящей к повышению и перераспределению нагрузок в
узлах и рабочих элементах крана либо уменьшающей грузовую и
собственную устойчивость крана.
Техническое
освидетельствование
грузоподъемных кранов
Первичное (после
изготовления)
Полное (не реже
1 раза в 3 года)
– осмотр
– проверка
в работе
– статическое
испытание
– динамическое
испытание
Периодическое
(при эксплуатации)
Внеочередное
(после ремонта)
Частичное
(не реже 1 раза
в год)
– осмотр
– проверка
в работе
Рис. 79. Виды технического освидетельствования грузоподъемных кранов
Результаты технического освидетельствования крана заносятся в его паспорт. Конкретное содержание операций технического освидетельствования зависит от типа грузоподъемного крана, определяется «Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов» [10] и устанавливается организацией, проектировавшей кран.
94
33. Каков порядок периодического технического
освидетельствования грузоподъемных кранов?
Осмотр крана. Перед осмотром крана проверяют наличие и содержание технической документации (паспорта, инструкции по эксплуатации, актов, сертификатов и т.д.). Осмотр крана производят на
месте проведения испытаний без разборки сборочных единиц.
Внешним осмотром определяют: соответствие крана технической
документации; качество выполнения сборочных работ; наличие
пломб на сборочных единицах, подлежащих пломбированию; укомплектованность крана запасными частями, инструментом; наличие
предупредительных надписей, знаков, фирменных табличек на сборочных единицах; наличие на кране надписей, указывающих грузоподъемность, регистрационный номер и дату назначения очередного
освидетельствования; наличие на стреле крана надписи «Не стой под
стрелой» и др.
Затем осматривают и проверяют: соединения металлоконструкций, секций стрелы и элементов ее подвески (канатов, растяжек,
блоков и т.п.); металлоконструкцию и сварные швы ходовой рамы
и поворотной платформы (отсутствие трещин, деформаций и утончения стенок вследствие коррозии, ослабление крепежных болтов,
гаек); исправность выносных опор (выдвижных балок, домкратов),
стабилизаторов, упоров и буферных устройств; состояние противовеса и надежность его крепления к поворотной платформе; наличие
и исправность приборов и устройств безопасности (указателя грузоподъемности, указателя крена, ограничителей вылета стрелы и грузоподъемности, сигнализаторов).
Проверка в работе. Эта операция технического освидетельствования крана выполняется на холостом ходу, без груза на крюке.
При этом опробуют все движения механизмов крана, проверяют работоспособность приводного двигателя, насосов, гидромоторов,
гидротолкателей, тормозных устройств. Опробование движений механизмов крана производят сначала раздельно, а затем совмещая их
в различных комбинациях. Одновременно проверяют:
95
а) в системе управления – отсутствие заеданий в рычажных передачах, легкость и правильность включения и выключения муфты
и тормозов;
б) в двигателе – отсутствие шума и нагрева подшипников;
в) в механизме подъема – легкость включения фрикционных
муфт, работу тормозов, чувствительность управления;
г) в зубчатых передачах механизмов – правильность зацепления.
Кроме того, проверяют работу ограничителей высоты подъема
стрелы, крюковой подвески, указателя крена, сигнализатора отвесного напряжения и других приборов безопасности. Особенно тщательно контролируют работу ограничителя грузоподъемности и вылета стрелы.
Дефекты и неисправности, выявленные при осмотре и проверке
в работе, должны быть устранены до начала статического и динамического испытаний.
Статическое испытание. Цель статического испытания заключается в проверке прочности и грузовой устойчивости крана. Производится при отключенном ограничителе грузоподъемности нагрузкой, на 25 % превышающей номинальную грузоподъемность.
Для испытаний грузоподъемного крана выбирается горизонтальная площадка с хорошо утрамбованным грунтом или асфальтовым покрытием. Положение и вылет стрелы должны соответствовать наиболее нагруженному состоянию механизмов, металлоконструкций, канатов и наименьшей грузовой устойчивости крана (стрела
перпендикулярна продольной оси массы, вылет – максимальный,
обеспечивающий наибольшую грузоподъемность).
В ходе статических испытаний груз поднимают на высоту
100…200 мм и выдерживают на весу в течение 10 мин, одновременно производят внешний осмотр крана. Если за это время груз не
опустился на землю и не произошло отрыва от земли двух опор относительно ребра опрокидывания крана или не образовались трещины, деформации и другие повреждения, считается, что кран выдержал испытание. В дальнейшем грузоподъемный кран, выдержавший
статическое испытание, подвергается динамическому испытанию.
96
Динамическое испытание. Цель динамического испытания состоит в проверке действия механизмов грузоподъемного крана и их
тормозов. Производится грузом, на 10 % превышающим грузоподъемность. При этом ограничитель грузоподъемности должен быть отключен. Испытание производится путем многократного повторения
операций подъема и опускания груза, вращения поворотной части.
34. Как производятся отбор и выбраковка крюков
и стальных канатов?
При осмотре крюка проверяют наличие клейма заводаизготовителя с указанием грузоподъемности, устанавливают отсутствие трещин на поверхности зева и хвостовика крюка, а также износ зева крюка, который не должен превышать 10 % от первоначальной высоты сечения. Кроме того, в процессе эксплуатации грузозахватные приспособления подвергаются периодическому осмотру лицом, на которое возложено их обслуживание. Установлена следующая периодичность осмотра: траверсы – через 6 месяцев; другие
грузозахватные приспособления – через 1 месяц; стропы – через
10 дней. Результаты осмотра заносятся в журнал учета и осмотра
грузозахватных приспособлений.
При осмотре канатов их состояние определяется по количеству
обрывов проволок на одном шаге свивки в соответствии с «Нормами
браковки стальных канатов» [10]. Для определения шага свивки на
поверхности каната между прядями наносят метку и от нее вдоль
каната отсчитывают столько прядей, сколько их имеется в сечении.
Полученная длина является шагом свивки. Кроме того, у канатов
односторонней свивки направления свивки проволок в пряди и прядей в канате совпадают, а у канатов крестовой свивки направления
свивки проволок в пряди и прядей в канате противоположны.
Нормы браковки стальных канатов по числу обрывов проволок
на длине одного шага свивки представлены в табл. 2.
97
Таблица 2
Нормы браковки стальных канатов
Число Конструкции Тип ГОСТ Группа классификации (режима)
несуканатов по свивмеханизма
щих
ИСО и госуки
прово- дарственным
Ml, М2, М3 и М4 M5, М6, М7 и М8
лок в
стандартам
Кресто- Одно- Кресто- Однонаружвая
сторонвая
сторонных
свивка
няя
свивка
няя
прядях
свивка
свивка
на участке длиной
6d 30d 6d 30d 6d 30d 6d 30d
6×7(6/1)
6×7(1+6)+
ЛК-О 3066–
4
80 2 4
1
2
8
2 4
n ≤ 50 +1×7 (1+6)
6×7(1+6)+1о.с. ЛК-О 3069–
80
8×6(0+6)+9о.с. ЛК-О 3097–
80
6×19(9/9/1)*
51 ≤ n ≤ 6×19(1+9+9)+ ЛК-О 3077–
6 12 3 6
80 3 6
2
3
≤ 75 +1о.с.
6×19(1+9+9)+ ЛК-О 3081–
+7х
80
7(1+6)*
ЛК-О 7681– 4 8
2
4
8 16 4 8
76 ≤ n ≤ 18×7(1+6)+
80
≤ 100 +1о.с.
35. Каков порядок технического обслуживания
и эксплуатации грузоподъемных кранов?
Работоспособность и исправность кранов на протяжении всего срока службы обеспечивается мероприятиями, предусмотренными системой технического обслуживания и ремонта кранов
(ГОСТ 25646–83).
98
Согласно нормативно-технической документации заводовизготовителей для грузоподъемных кранов установлены четыре вида
технического обслуживания:
1) ежемесячное обслуживание;
2) техническое обслуживание № 1;
3) техническое обслуживание № 2;
4) сезонное обслуживание.
Техническое обслуживание – комплекс работ по поддержанию
исправности и работоспособности кранов в период их использования, хранения и транспортирования.
Ежемесячное обслуживание предназначено для общего контроля технического состояния крана. Оно включает в себя: осмотр
составных частей; дозаправку систем и смазки; контроль работы силовой установки во всех режимах; проверку состояния грузового каната и его крепления; осмотр уровня рабочей жидкости в гидросистеме, проверку надежности и безопасности электрооборудования,
приборов и устройств безопасности; очистку и мойку крана.
Техническое обслуживание № 1 (ТО-1) выполняется с целью
снижения интенсивности изнашивания деталей, выявления и предупреждения отказов и неисправностей. Оно предусматривает выполнение всех работ ежемесячного обслуживания, а также проверку состояния металлоконструкций, работоспособности секций стрелы,
надежности крепления несущих сборочных единиц к основным частям, состояния зубчатых и карданных передач, исправности электрои гидрооборудования, герметичности трубопроводов, исправности
канатов и приборов безопасности, работоспособности электрических
цепей и систем управления. ТО-1 выполняется через каждые
100 машино-часов наработки.
Техническое обслуживание № 2 (ТО-2) включает в себя работы,
предусмотренные ТО-1, и дополнительно проверку муфт, червячных
и зубчатых передач редукторов, подшипников, болтовых и шпоночных соединений, замену фрикционных накладок тормозов, набивку
сальников. ТО-2 имеет целью снижение интенсивности износа деталей, выявление и предупреждение отказов. Кроме того, ТО-2 преду99
сматривает очистку внутренних частей электродвигателей от пыли
и грязи, проверку электрической и механической защиты электрооборудования, токосъемников и наружной изоляции, заземляющего
устройства. Проверяется состояние подкрановых путей. Для самоходных грузоподъемных кранов предусматривается замена масла
в картерах и гидросистеме, промывание распределителей и фильтров,
регулирование приборов безопасности, проверка работы осветительных приборов. ТО-2 выполняется через каждые 500 машино-часов.
Сезонное обслуживание предназначено для подготовки грузоподъемного крана к эксплуатации в холодное или теплое время года.
Проведение сезонного обслуживания совмещается обычно с ТО-2,
ближайшим по сроку выполнения к наступлению соответствующего
периода эксплуатации.
36. Как выбрать монтажный кран?
Монтаж строительных конструкций осуществляют монтажным комплектом, в состав которого входят ведущая машина
(монтажный кран или другие монтажные механизмы), вспомогательные машины (погрузочно-разгрузочные и транспортные машины) и технологическое оборудование (грузозахватные устройства, кондукторы, устройства для временного закрепления, выверки и др.). Необходимое количество вспомогательных средств
механизации и технологической оснастки определяют исходя из
эксплуатационной производительности крана.
При выборе кранов руководствуются их параметрическими, детерминированными и свободными характеристиками.
Параметрические характеристики учитывают максимальную
массу элементов, максимальное удаление монтируемых элементов
от оси вращения крана и высоту подъема.
К детерминированным относятся соответствия параметров
кранов технологическим ограничениям при производстве монтажных работ, по точности установки элементов, по дорожным и габаритным условиям строительной площадки.
100
Свободные характеристики включают в себя организационные
ограничения по темпу монтажа, производительности кранов, дальности их перебазирования. Выполнение этих требований влияет на
технико-экономические показатели процесса монтажа.
Выбор монтажного комплекта определяется методом ведения
работ, так как он влияет на параметрические требования к машинам
и на технико-экономические показатели их работы. В общем виде
выбор крана осуществляется по параметрическому соответствию
требованию объекта, соответствию по технологическим ограничениям и окончательной оценке по результатам технико-экономического расчета с учетом организационных факторов.
Выбор монтажного крана по параметрическим характеристикам
(техническим параметрам) начинают с уточнения следующих данных:
массы монтируемых элементов, монтажной оснастки и грузозахватных
устройств; габаритов и проектных положений элементов в монтируемом здании. На основании этих данных выбирают группу элементов,
характеризующихся максимальными монтажными параметрами, для
которых определяют минимальные требуемые параметры крана.
Требуемая грузоподъемность крана
Qк = mэ+ mос+ mгр,
где Qк – требуемая минимальная грузоподъемность крана, т;
mэ – масса монтируемого элемента, т;
mос – масса монтажной оснастки, т;
mгр – масса грузозахватных устройств, т.
37. Каковы основные характеристики башенных
и приставных кранов?
Высоту подъема грузового крюка над уровнем стоянки крана
(рис. 80, а) определяют по формуле
Hк = h0 + hз + hэ + hст,
где h0 – превышение низа монтируемого элемента над уровнем стоянки башенного крана, м;
101
hз – запас по высоте, требующийся по условиям безопасности
монтажа для заводки конструкции к месту установки или переноса
через ранее смонтированные конструкции (0,3…0,6 м), м;
hэ – высота (или толщина) элемента в монтажном положении, м;
hст – высота строповки в рабочем положении от верха монтируемого элемента до крюка крана, м.
Вылет стрелы крана (крюка крана)
a
Lк = + b + c,
2
где a – ширина подкранового пути, м;
b – расстояние от оси головки подкранового рельса до ближайшей выступающей части здания, м;
с – расстояние от центра тяжести монтируемого элемента до
выступающей части здания со стороны крана, м.
38. Каковы конструктивные особенности
стреловых самоходных кранов?
Для стреловых самоходных кранов (на автомобильном, пневмоколесном и гусеничном ходу) определяют высоту подъема крюка
Hк, длину стрелы Lс и вылет крюка Lк.
Высоту подъема крюка Hк определяют так же, как для башенных кранов.
Длина стрелы крана без гуська (рис. 80, б)
Lс =
H 0 – hс b + 2S
,
+
sin α 2cos α
где H0 – сумма превышения монтажного горизонта, м;
hс – превышение шарнира пяты стрелы над уровнем стоянки
крана, м;
b – ширина (длина) монтируемого элемента, м;
α – угол наклона стрелы к горизонту;
S – расстояние от края монтируемого элемента до оси стрелы,
S ≥ 1,5 м.
102
Наименьшая длина стрелы крана обеспечивается при наклоне
ее оси под углом α :
tgα =
2( H 0 − hc )
.
b + 2S
По длине стрелы находят вылет крюка
Lк = Lс cos α + d,
где d – расстояние от оси поворота крана до оси опоры стрелы,
d ≈ 1,5 м.
Помимо определения вылета крюка следует проверить также
достаточность размера грузового полиспаста при окончательном
выборе крана
 ( b + 2S ) 
hп = 
 sin α – hст ,
 cos α 
где hст – высота строповки, м.
Полученное значение необходимо сравнить с длиной грузового
полиспаста выбираемого крана (обычно hп = 1,5 … 5,0 м).
Для стреловых кранов, оборудованных гуськом (рис. 80, в), наименьшая допустимая длина стрелы при β = 0
Lс =
H – hс
,
sin α
где Н – превышение оси вращения гуська над уровнем стоянки крана, м.
Вылет стрелы с гуськом
Lс.г =
H – hс
L
+ г + d,
tgα cosβ
где β – угол наклона гуська к горизонту;
Lг – длина гуська (от оси опоры до оси грузового блока), м.
Рассмотренный способ определения вылета крюка справедлив
при условии передвижения крана вдоль фронта монтажа элементов.
103
Однако это не единственный случай определения вылета стрелы
стрелового самоходного крана. Если же будет осуществляться монтаж ряда параллельно укладываемых элементов с одной стоянки
краном, стоящим против средних элементов этого ряда (это часто
имеет место при монтаже плит перекрытий одноэтажных промышленных зданий, когда кран перемещается по оси пролета), то для укладки удаленных от оси пролета элементов придется поворачивать
стрелу крана в горизонтальной плоскости на угол γ (рис. 80, г).
а
б
Рис. 80. К определению технических параметров: а – башенного крана;
б – стрелового крана без гуська; в – то же, с гуськом; г – то же, без гуська
с поворотом в плане; д – грузовая характеристика: 1 – основной подъем
(крюк стрелы); 2 – вспомогательный подъем (крюк гуська) (см. также с. 105)
104
в
г
д
Рис. 80. Окончание (см. с. 104)
105
При повороте будут изменяться вылет крюка, длина и угол наклона стрелы (обозначим его αγ), а также высота подъема крюка.
Используя ранее полученные значения, определяют угол поворота стрелы
D
tgγ = ,
Lк
где D – горизонтальная проекция расстояния от оси пролета до центра монтируемого элемента, м.
Получив значение угла γ, определяют проекцию длины стрелы
Lсγ =
Lк
– d.
cosγ
Так как разность H – hс остается неизменной, можно определить tg α γ по формуле
tgα γ =
H – hс + hп
,
Lсγ
где α γ – угол наклона стрелы при повороте на угол γ.
Зная величину угла α γ , определяют минимальную длину стрелы крана для монтажа крайнего элемента
Lγ =
Lсγ
cosα γ
.
Вылет крюка Lкγ получают, прибавляя к проекции длины стрелы
величину d:
Lкγ = Lсγ + d .
После выявления необходимых технических параметров по
таблицам или графикам взаимозависимых кривых грузоподъемности, вылета и высоты подъема крюка крана (рис.80, д), приведенных в справочной литературе, определяют соответствующие
марки кранов.
106
Если окажется возможным осуществлять монтаж конструкций
кранами нескольких марок и даже типов, то находят экономическую
эффективность использования подобранных кранов в условиях данного строительства. Экономическую эффективность использования
того или иного типа крана (или комплекта кранов) определяют путем сравнения технико-экономических показателей, основными из
которых являются продолжительность монтажа, трудоемкость монтажа и стоимость монтажных работ на единицу конструкции.
Указанные показатели характеризуют конструктивные особенности кранов (производительность, число обслуживающего персонала и др.), степень охвата краном монтажных работ и использования его по времени и грузоподъемности, производительность труда
рабочих, эксплуатационные затраты на транспортирование, монтаж
и демонтаж, а также расход электроэнергии, топлива, горючего, смазочных материалов и прочее.
Контрольные вопросы по главе 3
1. Перечислить основные виды простейших грузоподъемных
машин.
2. В чем существенное отличие строительных подъемников от
строительных кранов?
3. Показать графически грузовую характеристику стреловых
кранов.
4. Дать определение вылета стрелы крана.
5. Чем характеризуется поперечная грузовая устойчивость стрелового крана?
6. Что является главным параметром стрелового самоходного
крана?
7. Перечислить главный и основные параметры башенных кранов.
8. В чем заключается порядок отбора и выбраковки крюков
и стальных канатов?
9. Перечислить периодичность и порядок технического освидетельствования грузоподъемных кранов?
10. Какова последовательность выбора монтажных кранов?
107
ГЛАВА 4. СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ ДЛЯ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ
39. Каковы физико-механические свойства грунтов?
Физико-механические свойства грунтов определяются следующими параметрами:
гранулометрическим составом – процентным соотношением
по массе частиц различной крупности;
плотностью – отношением массы к единице объема (для большинства грунтов 1,5…2 т/м3);
пористостью – отношением объема пор к общему объему
грунта, %;
влажностью – количеством воды, содержащейся в порах
грунта, %;
связностью – способностью грунта сопротивляться разделению
на отдельные частицы под действием внешних нагрузок;
разрыхляемостью – свойством разрабатываемого грунта увеличиваться в объеме при постоянстве собственной массы, которая выражается коэффициентом разрыхления (Kр = 1,1…1,4);
углом естественного откоса – углом у основания конуса, который образуется при отсыпании разрыхленного грунта с некоторой
высоты;
пластичностью – способностью грунта деформироваться под
действием внешних сил и сохранять полученную форму после снятия нагрузки;
сжимаемостью – свойством грунтов уменьшаться в объеме
под действием внешней нагрузки;
прочностью – способностью грунта сопротивляться разрушению под действием внешних нагрузок;
сопротивлением сдвигу – сцеплением частиц грунта между собой;
коэффициентами трения грунта о сталь (0,55…0,65) и грунта
по грунту (0,3…0,5);
абразивностью – способностью грунта (породы) интенсивно
изнашивать (истирать) взаимодействующие с ним рабочие органы
машин;
108
липкостью – способностью глинистого грунта прилипать к поверхности рабочих органов.
40. Каковы классификационные признаки машин
для земляных работ?
Машины для земляных работ классифицируются по различным
признакам (рис. 81, 82).
Рис. 81. Классификация машин для земляных работ
по различным признакам
109
Рис. 82. Классификация экскаваторов
Кроме того, в составе машин для земляных работ используются
бурильно-крановые машины и машины для уплотнения грунтов, дорожных оснований и покрытий. Широко распространены экскаваторы как на колесном, так и на гусеничном ходу, а также неполноповоротные экскаваторы со сменным рабочим оборудованием, малогабаритные экскаваторы, мини- и микроэкскаваторы.
41. В чем состоят особенности машин
для подготовительных работ?
Для выполнения подготовительных работ применяют кусторезы, корчеватели-собиратели и рыхлители, оборудование для понижения уровня грунтовых вод и открытого водоотлива.
Кусторезы (рис. 83, а) предназначены для расчистки заросших
кустарником и мелколесьем площадей под застройку и представляют собой навесное оборудование с гидравлическим управлением на
гусеничных тракторах. Основным рабочим органом кустореза служит клинообразный отвал, снабженный в нижней части сменными
гладкими или пилообразными ножами. Впереди отвала, имеющего
110
в плане вид треугольника, установлен носовой лист для раскалывания пней и раздвигания сваленных деревьев. Производительность
кусторезов с пассивным рабочим органом 11 000…14 000 м2/ч при
средней скорости движения машины 3…4 км/ч.
а
б
в
Рис. 83. Машины для подготовительных работ: а – кусторез; б – корчевательсобиратель; в – рыхлитель; 1 – носовой лист; 2 – клинообразный отвал;
3 – защитное ограждение; 4, 9–11, 14, 17 – гидроцилиндры; 5 –
универсальная подковообразная толкающая рама; 6 – гладкие или
пилообразные ножи; 7 – задний корчеватель; 8 – балка подвески; 12 –
износостойкие сменные зубья; 13 – толкающая рама; 15 – бульдозерное
оборудование; 16 – гидроцилиндр бульдозера; 18 – тяга; 19 – рабочая
балка; 20 – наконечник; 21 – сменный зуб; 22 – нижняя рама
111
Корчеватели-собиратели (рис. 83, б) применяют для извлечения (корчевания) из грунта камней массой до 3 т, пней диаметром до
0,45 м, корневых систем, сплошной корчевки кустарника и мелколесья, транспортирования на близкое расстояние толканием пней,
камней, кустарника и поваленных деревьев, а также погрузки камней и крупных пней на транспортные средства. Корчеватели-собиратели навешивают на гусеничные тракторы мощностью 50…390 кВт.
Часовая производительность при корчевании пней составляет до
45…55 шт. срезанных деревьев, выкорчеванных пней и кустарника –
до 2500…4000 м2.
Рыхлители (рис. 83, в) оснащаются одно- и трехзубовым навесным рыхлительным оборудованием заднего расположения с гидравлическим управлением.
Главным параметром бульдозеров-рыхлителей является тяговый класс базового трактора (10, 25, 35, 50 и 75) мощностью
118…636 кВт. Рабочий орган рыхлителя состоит из несущей рамы,
зубьев, подвески и гидроцилиндров управления. Наименьшая глубина рыхления за один проход должна на 20…30 % превышать толщину стружки грунта, разрабатываемого землеройно-транспортными машинами, в комплексе с которыми работает рыхлитель.
Эксплуатационная производительность навесного рыхлителя (м3/ч)
П э = 3600V
Kв
,
Тц
где V – объем грунта, разрыхленного за цикл, м3;
Kв – коэффициент использования машины по времени;
Тц – продолжительность цикла, с.
Объем грунта, разрыхленного за цикл (м3),
V = Вhсрl,
где В – средняя ширина полосы рыхления, зависящая от числа, шага
и толщины зубьев, угла развала (15…60°) и коэффициента перекрытия (0,75…0,8) резов, м;
112
hср – средняя глубина рыхления в данных грунтовых условиях, м;
l – длина пути рыхления, м.
При челночной схеме работы рыхлителя
В В
Т ц = + + tc + to ,
vр vх
где vр и vх – скорости движения машины соответственно при рыхлении и холостом (обратном) ходе, м/с;
tc – время на переключение передачи (tc ≈ 5с);
tо – время на опускание рыхлителя (tо = 2…3 с).
42. Каковы особенности принципа действия
землеройно-транспортных машин?
Землеройно-транспортными называют машины с ножевым рабочим органом, выполняющие одновременно послойное отделение
от массива и перемещение грунта к месту укладки при своем поступательном движении. К этой группе машин относятся: бульдозеры,
скреперы, автогрейдеры, грейдеры.
Бульдозеры представляют собой навесное оборудование
(рис. 84, 85) на базовом гусеничном или колесном тракторе, включающее в себя отвал с ножами, толкающее устройство в виде брусьев или рамы и систему управления отвалом.
Главный параметр бульдозеров – тяговый класс базового трактора (тягача). Бульдозеры применяют для послойной разработки
и перемещения грунтов I…IV категорий, а также предварительно
разрыхленных скальных и мерзлых грунтов. С их помощью производят планировку строительных площадок, возведение насыпей,
разработку выемок и котлованов, нарезку террас на косогорах, копание траншей под фундаменты и коммуникации, засыпку рвов и ям.
К основным параметрам бульдозерного оборудования относятся высота без козырька H и длина отвала B, радиус кривизны отвала
R, основной угол резания δ, задний угол отвала α, угол заострения
ножей β, угол перекоса (крена) отвала ε, угол поворота отвала в плане γ, высота подъема отвала над опорной поверхностью h1 и глубина
опускания отвала ниже опорной поверхности h2.
113
б
а
в
Рис. 84. Схемы устройств и основные параметры бульдозеров: а –
с поворотным отвалом; б – с неповоротным отвалом; в – поперечный
перекос отвала; Т – напорное усилие на режущей кромке; Р – вертикальное
усилие на режущей кромке; 1 – отвал; 2, 3– гидроцилиндры; 4 –
толкающие брусья; 5 – толкающая рама; 6 – боковые толкатели; 7 –
центральный шаровой шарнир
Рис. 85. Сменные рабочие органы бульдозера: 1, 2, 3 – уширители
отвала; 4 – задние рыхлительные зубья; 5 – кирка; 6 – ножи для разработки
мерзлых грунтов; 7 – надставка для рытья канав; 8 – гидроуправляемый
откосник-планировщик; 9 – передние и задние лыжи; 10 – грузовые
вилы; 11 – подъемный крюк
114
Эксплуатационная производительность бульдозера при резании
и перемещении грунта (м³/ч)
Пэ =
3600Vгр K у K н K в
Тц
,
где Vгр – геометрический объем призмы волочения грунта впереди
отвала, м³,
Vгр =
ВH 2 K п
,
2tgϕ·K p
где В и Н – длина и высота отвала, м;
Kп – коэффициент, учитывающий потери грунта при транспортировке (Kп = 1 – 0,005lп);
φ – угол естественного откоса грунта в движении (φ = 35…45°);
Kр – коэффициент разрыхления грунта (Kр = 1,1…1,3);
Kу – коэффициент, учитывающий влияние уклона местности на
производительность (при работе на подъемах от 5 до 15° Kу = 0,4…0,67,
а при работе на уклонах от 5 до 15° Kу = 1,35…2,25);
Kн – коэффициент наполнения геометрического объема призмы
волочения грунтом (Kн = 0,85…1,05);
Kв – коэффициент использования бульдозера по времени (Kв =
= 0,8…0,9);
Тц – продолжительность цикла, с,
Тц =
lр
vр
+
lп lо
+ + tп ,
vп vо
где lр, lп и lо – длины соответственно участков резанья, перемещения
грунта и обратного хода бульдозера,
lo = lp + lп или lo =
Vгр
А
,
где А – площадь срезаемого слоя грунта, м², А = Bh (h – средняя
толщина срезаемого слоя);
115
vр, vп и vо – скорости бульдозера при резании, перемещении
грунта и обратном ходе, м/с;
tп – время на переключение передач в течение цикла (tп =
= 15…20 с).
Эксплуатационная производительность бульдозера с поворотным отвалом при планировочных работах
Пэ =
3600l ( Bsinγ – 0,5 ) K в
,
l

n  + tп 
v

где l – длина планируемого участка, м;
γ – угол установки отвала в плане, град;
0,5 – величина перекрытия проходов, м;
n – количество проходов по одному месту;
v – скорость движения бульдозера, м/с.
Скрепер является самоходной (рис. 86) или прицепной землеройно-транспортной машиной, рабочим органом которой служит
ковш на пневмоколесах, снабженный в нижней части ножами для
срезания слоя грунта. Скреперы предназначены для послойного копания, транспортирования, послойной отсыпки, разравнивания
и частичного уплотнения грунтов I…IV категорий при инженерной
подготовке территории под застройку, планировке кварталов, возведении насыпей, разработке широких траншей и выемок под различные сооружения и искусственные водоемы.
Главным параметром скреперов является геометрическая вместимость ковша (м³), на основе которой построен типоразмерный ряд этих
машин: до 5, от 5 до 15 и свыше 15 м³ вместимости ковша.
Значения удельных сопротивлений резанию σр для машин с ножевым рабочим органом представлены в табл. 3.
Рабочий процесс (рис. 87) скрепера состоит из следующих последовательно выполняемых операций: резание грунта и наполнение
ковша, транспортирование грунта в ковше к месту укладки, выгрузка и укладка грунта, обратный (холостой) ход машины в забой.
116
Рис. 86. Самоходный скрепер: 1 – гидроцилиндры; 2 – сменные
двухлезвийные ножи; 3 – тяговая П-образная рама; 4 – шарниры; 5 –
ковш; 6 – пара гидроцилиндров; 7 – колеса; 8 – буферное устройство;
9 – пара гидроцилиндров; 10 – выдвижная задняя стенка; 11 – заслонка;
12 – пара гидроцилиндров; 13 – хобот; 14 – седельно-сцепное устройство;
15 – одноосный тягач
Таблица 3
Значения удельных сопротивлений грунта резанию
в зависимости от характеристик грунта
Наименование
грунта
Песок рыхлый,
сухой
Песок влажный,
супесь, суглинок
разрыхленный
Суглинок, средний
и мелкий гравий,
легкая глина
Глина,
плотный суглинок
Тяжелая глина,
сланцы, суглинок
со щебнем, гравием
Катего- ПлотКоэффициУдельное
рия
ность
ент разрых- сопротивление грунгрунта грунта ρ, ления грун- та резанию σр, кПа
т/м³
та Kр
нож
ковш
бульдозера скрепера
I
1,2…1,6
1,05…1,1
10…30
20…40
I
1,4…1,7
1,1…1,2
20…40
50…100
II
1,5…1,8
1,15…1,25
60…80
90…180
III
1,6…1,9
1,2…1,3
100…160 160…300
IV
1,9…2,0
1,25…1,3
150…250 300…400
117
Экономически эффективна транспортировка грунта самоходными скреперами на расстояние до 5000 м. Чаще всего используют
самоходные скреперы с ковшами вместимостью 4,5; 8,3; 15 и 25 м³.
а
б
в
Рис. 87. Операции рабочего цикла самоходного скрепера: а – набор
грунта; б – транспортировка грунта; в – разгрузка ковша; 1 – бульдозертолкач; 2 – ковш; 3 – подвижная заслонка; 4 – укладываемый грунт;
5 – задняя стенка ковша
Эксплуатационная производительность скрепера в плотном теле (м³/ч)
nqK н K в
Пэ =
,
Kр
где n – число циклов в час ( n =
3600
);
Тц
q – вместимость ковша скрепера, м³;
Kн – коэффициент наполнения ковша грунтом (Kн = 0,6…1,2);
Kв – коэффициент использования машины по времени (Kв =
= 0,8…0,9);
Kр – коэффициент разрыхления грунта в ковше скрепера (Kр =
= 1,1…1,3).
118
Тц =
lз lт lрз lп.х
+ + +
+ tп + 2tпов ,
vз vт vрз vп.х
где lз, lт, lрз, lп.х – длины участков соответственно набора грунта (заполнения ковша), транспортировки грунта, разгрузки ковша, порожнего хода скрепера, м;
vз, vт, vрз, vп.х – скорости скрепера соответственно при заполнении
ковша, транспортировке грунта, разгрузке и порожнем ходе, м/с;
tп – время на переключение передач тягача;
tпов – время на один поворот (tпов = 15…20 с).
Длина участка набора грунта
Lз =
qK н
,
K р bh
где b – ширина срезаемой полосы, м;
h – толщина срезаемого слоя грунта, м.
Набор грунта скрепером производится на участках длиной
5…15 м.
Самоходные грейдеры (автогрейдеры) (рис. 88) представляют
собой самоходные планировочно-профилировочные машины, основным рабочим органом которых служит полноповоротный грейдерный отвал с ножами, установленный под углом к продольной оси
автогрейдера и размещенный между передним и задним мостами
пневмоколесного ходового оборудования. При движении автогрейдера ножи срезают грунт и отвал сдвигает его в сторону.
Автогрейдеры применяют для планировочных и профилировочных работ при строительстве дорог, сооружении невысоких насыпей и профильных выемок, отрыве дорожного корыта и распределении в нем каменных материалов, зачистке дна котлованов, планировке территорий, засыпке траншей, ям, канав, рвов, а также для
очистки дорог, строительных площадок, городских магистралей от
снега в зимнее время.
119
а
в
б
г
Рис. 88. Автогрейдер среднего типа: а – общий вид; б – схема поворота
отвала в плане; в – схема бокового наклона колес; г – схема бокового
выноса отвала; 1 – кирковщик; 2, 5, 6, 9, 14 – гидроцилиндры; 3 –
двигатель; 4 – кабина водителя; 7 – тяговая рама; 8 – основная рама;
10 – бульдозерный отвал; 11 – управляемые пневмоколеса; 12 –
поворотный круг; 13 – отвал; 15 – задний четырехколесный мост;
16 – парные колеса
Автогрейдеры используют только на грунтах I…III категорий.
Процесс работы автогрейдера состоит из последовательных проходов, при которых осуществляется резание грунта, его перемещение,
разравнивание и планировка поверхности сооружения.
Кроме основного рабочего органа автогрейдеры могут быть оснащены дополнительными сменными рабочими органами – бульдозерным отвалом, установленным спереди машины, удлинителем
грейдерного отвала для увеличения ширины захвата, откосниками,
укрепляемыми на отвале для планирования откосов насыпей, кирковщиком, установленным как спереди, так и сзади машины для
взламывания дорожных покрытий и рыхления плотных грунтов.
Эксплуатационная производительность автогрейдера при резании и перемещении грунта (м³/ч)
120
Пэ =
3600 BlhK в
,
(tр + tп )n
где В – ширина захвата отвала, м;
l – длина участка, м;
h – толщина срезаемой стружки;
Kв – коэффициент использования машины по времени;
tр – время, затрачиваемое на один проход, с;
tп – время, затрачиваемое на один поворот, с;
n – количество проходов по одному участку.
43. Каковы характеристики одноковшовых
строительных экскаваторов?
Их классификация и области применения
Одноковшовые экскаваторы периодического (цикличного) действия (рис. 89, 90) с основным рабочим органом в виде ковша определенной вместимости представляют собой самоходные землеройные машины, предназначенные для копания и перемещения грунта. Одноковшовые экскаваторы осуществляют работу отдельными многократно повторяющимися циклами, в течение которых операции копания и перемещения грунта выполняются раздельно и последовательно.
Рис. 89. Гидравлический экскаватор с составной стрелой
и обратной лопатой: 1 – корневая составляющая стрелы;
2 – ригель; 3 – удлиняющая составляющая стрелы;
4 – проушины
121
а
б
Рис. 90. Полноповоротные гидравлические одноковшовые экскаваторы:
а – пневмоколесный; б – гусеничный; 1 – бульдозерный отвал; 2, 4 –
ведущий мост; 3 – нижняя рама; 5 – откидные опоры; 6 – поворотная
часть; 7 – опорно-поворотное устройство; 8 – стойки-пилоны; 9, 19 –
проушины; 10 – стрела; 11, 12 – гидроцилиндры; 13 – ковш; 14 – рукоять;
15 – кабина машиниста; 16 – гусеничная тележка; 17 – подрезные зубья;
18 – коромысло; 20 – тяга
122
По назначению одноковшовые экскаваторы делятся:
− на строительные универсальные для земляных и погрузочноразгрузочных работ в строительстве;
− карьерные для разработки карьеров строительных материалов, рудных и угольных месторождений;
− вскрышные для разработки полезных ископаемых открытым
способом.
Одноковшовые строительные экскаваторы классифицируются
по следующим признакам:
по типу ходового устройства – на гусеничном и пневмоколесном шасси;
по типу привода – с одномоторным и многомоторным приводом;
по исполнению опорно-поворотного устройства – полноповоротные и неполноповоротные (угол поворота рабочего оборудования в плане ограничен 270°);
по способу подвески рабочего оборудования – с гибкой подвеской на канатных полиспастах и жесткой подвеской с помощью гидроцилиндров;
по виду исполнения рабочего оборудования – с шарнирнорычажным и телескопическим рабочим оборудованием.
Строительные одноковшовые экскаваторы предназначены для
земляных работ в грунтах I…IV категорий и оснащены ковшами
вместимостью 0,25…2,5 м³. С помощью унифицированного сменного рабочего оборудования (до 40 видов) они могут выполнять также
погрузочно-разгрузочные, монтажные, сваебойные, планировочные,
зачистные и другие работы.
Экскаваторы с гибкой подвеской рабочего оборудования представляют собой полноповоротные машины с одномоторным и многомоторным приводом как на колесном, так и на гусеничном ходу.
Основными видами сменного рабочего оборудования являются прямая и обратная лопаты, драглайн, грейфер, кран.
Экскаватор с рабочим оборудованием прямой лопаты (рис. 91, а)
разрабатывает грунт в забое, расположенном выше уровня стоянки
машины.
123
Экскаватор с оборудованием обратной лопаты (рис. 91, б)
предназначается для рытья траншей и небольших котлованов, расположенных ниже уровня его стоянки.
Экскаватор с оборудованием драглайна (рис. 91, в) разрабатывает грунт ниже уровня своей стоянки и применяется для рытья котлованов, водоемов и траншей, а также для разработки различных
выемок под водой.
Экскаватор-кран (рис. 91, г) используют на различных монтажных и погрузочно-разгрузочных работах.
Экскаватор с грейферным оборудованием (рис. 91, д) применяют при погрузке и выгрузке сыпучих и мелкокусковых материалов,
очистке траншей и котлованов от обрушившегося грунта и снега,
для рытья колодцев и узких глубоких котлованов в легких грунтах,
а также для рытья траншей под водой.
б
а
в
г
д
Рис. 91. Основные виды сменного рабочего оборудования строительных
экскаваторов с механическим приводом: а – прямая лопата; б – обратная
лопата; в – драглайн; г – крановое оборудование; д – грейферное
оборудование
Экскаваторы с гидравлическим приводом (рис. 92) представляют собой многомоторные полно- и неполноповоротные машины
с жесткой подвеской рабочего оборудования, у которых для передачи мощности от двигателя к рабочим механизмам используется гидравлический объемный привод.
124
а
б
в
Рис. 92. Гидравлический одноковшовый экскаватор с рабочим
оборудованием: а – прямая лопата; б – неповоротный ковш; в – челюстной
ковш; 1 – стрела; 2, 4, 6, 8, 9, 16 – гидроцилиндры; 3 – рукоять; 5 – ковш;
7 – проушина; 10 – тяга; 11 – шарнир; 12 – рычаг; 13 – откидывающееся
днище; 14 – цепь; 15 – подпружиненная щеколда; 17 – днище; 18 – корпус
Различают гидравлические экскаваторы с шарнирно-рычажным
и телескопическим рабочим оборудованием, для удержания и приведения в действие которого используют жесткие связи – гидравлические цилиндры. Основными рабочими движениями для шарнирнорычажного оборудования являются: изменение угла наклона стрелы,
поворот рукояти с ковшом относительно стрелы и поворот ковша
относительно рукояти, а для телескопического – выдвижение и втягивание телескопической стрелы.
В качестве сменных рабочих органов гидравлических экскаваторов (рис. 93) при выполнении обычных земляных работ используют: ковш обратных 1–3 и прямых 4 лопат различной вместимости;
ковш для дренажных работ 5 и рытья узких траншей 6; ковш с зубьями и со сплошной режущей кромкой для планировочных 7 и зачистных работ 8; двухчелюстные грейферы для рытья траншей и котлованов 9 и погрузки крупнокусковых материалов и камней 10; по125
грузочные ковши большой вместимости для погрузочных работ 11–13;
бульдозерные отвалы для засыпки ям 14; захваты для погрузки труб и
бревен 15; крановую подвеску для различных грузоподъемных и монтажных работ 16; многозубые 17 и однозубые 18 рыхлители для рыхления мерзлых и плотных грунтов и взламывания асфальтовых покрытий; пневматические, гидравлические 19 и гидропневматические 20
молоты многоцелевого назначения со сменными рабочими инструментами для разрушения скальных и мерзлых грунтов, железобетонных
конструкций, кирпичной кладки и фундаментов, дорожных покрытий,
дробления негабаритных горных пород, трамбования грунтов, погружения свай и шпунта; бурами для бурения шпуров и скважин.
Рис. 93. Сменные рабочие органы гидравлических экскаваторов
В комплект оборудования обратной лопаты (рис. 94) входят:
стрела, рукоять, поворотный ковш и гидроцилиндры подъема стрелы, поворота рукояти и ковша. Копание грунта производят поворотом ковша относительно рукояти и поворотом рукояти относительно
стрелы. Копание можно осуществлять только поворотом ковша относительно неподвижной рукояти, что позволяет вести работы
126
в стесненных условиях, а также в непосредственной близости от
подземных коммуникаций. Поворотом ковша производят не только
копание, но и выгрузку грунта, а также зачистку основания забоя.
Толщину срезаемой при копании стружки регулируют путем подъема или опускания стрелы.
Рис. 94. Рабочее оборудование обратной лопаты: 1 – стрела; 2, 3, 8 –
гидроцилиндры; 4 – поворотный ковш; 5 – рукоять; 6 – удлиняющая
часть стрелы; 7 – тяга; 9 – промежуточная вставка
Прямая лопата (рис. 95) с поворотным ковшом широко применяется для разработки грунта как выше (преимущественно), так
и ниже уровня стоянки машины, а также для погрузочных работ.
Погрузчик (рис. 96) применяют для погрузки сыпучих и мелкокусковых материалов выше стоянки экскаватора, разработки
и погрузки в транспортные средства (или отсыпки в отвал) грунтов I…II категорий, а также планировочных работ на уровне стоянки машины. Вместимость ковша погрузчика в 1,5…2 раза
больше вместимости ковша обратной лопаты, что значительно
повышает производительность экскаватора при использовании
его на погрузочных работах.
127
Рис. 95. Рабочее оборудование прямой лопаты:
1 – стрела; 2 – рукоять; 3 – ковш; 4–6 – гидроцилиндры
Рис. 96. Рабочее оборудование погрузчика: 1 – стрела;
2, 5, 7 – гидроцилиндры; 3 – ковш; 4 – рукоять; 6 – ковш
128
Грейфер (рис. 97) применяют для рытья котлованов, траншей,
колодцев и при погрузочно-разгрузочных работах. Особенно эффективно использование такого оборудования при копании глубоких
выемок, а также в стесненных условиях. Грейферное оборудование
на напорной штанге применяют для разработки узких и глубоких
(до 20 м) траншей с вертикальными стенками в грунтах I…IV категорий с каменистыми включениями при возведении подземных сооружений способом «стена в грунте».
Рис. 97. Рабочее оборудование грейфера: 1 – стрела; 2, 5, 7 –
гидроцилиндры; 3 – рукоять; 4 – механизм поворота ковша
в плане; 6 – двухчелюстной грейферный ковш
129
Гидравлические молоты (рис. 98) навешиваются на экскаватор
вместо ковша обратной лопаты и соединяются с рукоятью посредством быстротечного крепления. По принципу работы гидромолоты
аналогичны паровоздушным. В гидромолотах двойного действия
подъем ударной части (холостой ход) осуществляется под давлением рабочей жидкости, а разгон ее вниз при рабочем ходе – под действием собственного веса и энергии рабочей жидкости или сжатого
газа, накопленной во время холостого хода в гидравлическом или
пневматическом аккумуляторе. Гидравлические молоты развивают
частоту ударов 2,2…5 Гц, имеют массу ударной части 100…600 кг,
рабочее давление в гидросистеме 10…16 МПа.
Рис. 98. Рабочее оборудование гидромолота: 1 – стрела;
2, 3, 6 – гидроцилиндры; 4 – рукоять; 5 – гидромолот
Неполноповоротные гидравлические универсальные экскаваторы (рис. 99) с шарнирно-рычажным рабочим оборудованием монтируются на базе серийных пневмоколесных тракторов.
130
Рис. 99. Неполноповоротный гидравлический экскаватор: 1 –
неповоротный бульдозерный отвал; 2, 5–7, 12, 16 – гидроцилиндры;
3 – базовый трактор; 4 – поворотная колонна; 8 – тяги; 9 – ковш;
10 – рукоять; 11 – стрела; 13 – выносные опоры; 14 – звездочка; 15 –
втулочно-роликовая цепь; 17 – усиленная рама
Они представляют собой мобильные универсальные малогабаритные землеройные машины с экскаваторным, погрузочным
и бульдозерным оборудованием для выполнения земляных (в грунтах I…III категорий) и погрузочных работ небольших объемов на
рассредоточенных объектах. Наиболее эффективно такие экскаваторы применяются в стесненных городских условиях.
Экскаваторы с телескопическим рабочим оборудованием (экскаваторы-планировщики) (рис. 100) представляют собой полнои неполноповоротные машины с телескопической стрелой на пневмоколесном и гусеничном ходовом устройстве, основным рабочим
движением которых является выдвижение и втягивание телескопической стрелы при копании, планировании и трансформировании
грунта в ковше после экскавации. Эти машины разрабатывают грунты I…IV категорий и характеризуются малой габаритной высотой,
что позволяет эффективно использовать их в стесненных условиях
131
городской застройки, в труднодоступных местах и закрытых помещениях, в частности для разработки грунта под мостами, на участках пересечения коммуникаций, для зачистки дна и вертикальных
стенок траншей и котлованов, подсыпки и разравнивания грунта под
полы, фундаменты и подпольные каналы, засыпки пазух фундаментов и траншей.
Рис. 100. Экскаватор с телескопическим рабочим оборудованием: 1, 3, 5,
7 – гидроцилиндры; 2 – наружная секция телескопической стрелы; 4 –
выдвижная внутренняя секция телескопической стрелы; 6 – сменный
рабочий орган
Техническая производительность одноковшового экскаватора (м³)
Пт =
nqK н
,
Kр
где n – количество циклов за час работы, n =
3600
;
Тц
q – вместимость ковша, м³;
Kн – коэффициент наполнения ковша (Kн = 1,0…1,3);
Kр – коэффициент разрыхления грунта (Kр = 1,15…1,4).
132
Продолжительность одного рабочего цикла при совмещении
отдельных операций
Т ц = tк + tп.в + tв + tп.з ,
где tк, tп.в, tв, tп.з – соответственно продолжительность копания, поворота на выгрузку, выгрузки и поворота в забой, с.
Эксплуатационная производительность (м³/смена, м³/мес., м³/год)
Пэ = Пт tр Kв,
где tр – длительность периода работы, ч;
Kв – коэффициент использования машины по времени.
44. В чем заключаются особенности
траншейных экскаваторов?
Траншейные экскаваторы применяют на строительстве линейных подземных коммуникаций открытым способом для рытья траншей прямоугольного и трапецеидального профиля под газо-, нефте-,
водо- и продуктопроводы, канализационные и теплофикационные
системы, кабельные линии связи и электроснабжения, а также рытья
траншей под протяженные ленточные фундаменты зданий и сооружений. Они представляют собой самоходные землеройные машины
непрерывного действия с многоковшовым или бесковшовым (скребковым) рабочим органом, которые при своем поступательном перемещении разрабатывают сзади себя за один проход траншею определенной глубины, ширины и профиля с одновременной транспортировкой грунта в сторону от траншеи.
Производительность траншейных экскаваторов, постоянно передвигающихся во время работы и отделяющих грунт от массива
с помощью группы непрерывно движущихся по замкнутому контуру
ковшей или скребков, в 2…2,5 раза выше, чем одноковшовых машин при более высоком качестве работ и меньших энергозатратах на
1 м³ разработанного грунта. Главным параметром экскаваторов является номинальная глубина отрываемой траншеи.
133
Каждый траншейный экскаватор состоит из трех основных частей: базового пневмоколесного или гусеничного тягача, обеспечивающего поступательное движение (подачу) машины; рабочего оборудования, включающего в себя рабочий орган для копания траншей
и поперечное (к продольной оси движения машины) отвальное устройство для эвакуации разработанного грунта в отвал или транспортные средства; вспомогательного оборудования для подъемаопускания рабочего органа и отвального устройства.
Траншейные экскаваторы классифицируют по следующим признакам:
по типу рабочего органа – цепные (ЭТЦ) и роторные (ЭТР)
(рис. 101);
по способу соединения рабочего оборудования с базовым тягачом – с навесным и полуприцепным рабочим оборудованием;
по типу ходового устройства базового тягача – гусеничные
и пневмоколесные.
Рис. 101. Роторный экскаватор ЭТР-134: 1 – базовый трактор; 2, 8 –
редукторы; 3 – механизм подъема-опускания рабочего оборудования; 4 –
калориферы; 5, 9 – рамы; 6 – штанга; 7 – гидромотор; 10 – зачистное
устройство; 11 – ротор; 12 – зуб; 13 – опора ротора
134
а
б
в
Рис. 102. Скребковый одноцепной экскаватор: а – общий вид; б –
рабочий орган; в – схема эвакуации грунта; 1 – гидравлический
подъемный механизм; 2 – приводной вал; 3 – дополнительная рама; 4 –
наклонная рама; 5 – сменный консольный зачистной башмак; 6 –
однорядная втулочно-роликовая цепь; 7 – шнеки винтового конвейера;
8 – трехступенчатый редуктор; 9 – гидромеханический ходоуменьшитель;
10 – базовый трактор; 11 – ковш; 12 – ведущая звездочка; 13 – ролики;
14 – ведомая звездочка; 15 – винтовое натяжное устройство; 16 –
сменные скребки; 17–19 – сменные резцы
135
Скребковые одноцепные экскаваторы (рис. 102) предназначены
для рытья траншей прямоугольного профиля глубиной до 1,6 м
и шириной 0,2…0,4 м в однородных без каменистых включений
грунтах I…III категорий под укладку кабелей и трубопроводов малых диаметров и представляют собой унифицированное навесное
оборудование на серийные пневмоколесные тракторы. Наиболее
эффективно они используются при выполнении рассредоточенных
земляных работ небольших объемов на предварительно спланированных площадках. Одноцепные экскаваторы оснащают также поворотными и неповоротными гидроуправляемыми бульдозерными
отвалами для несложных планировочных работ и засыпки траншей
после укладки в них коммуникаций.
Рис. 103. Скребковый двухцепной экскаватор: 1 – гидроцилиндры; 2 –
рычаги; 3 – ленточный конвейер; 4 – ведущие звездочки; 5 – замкнутые
пластинчатые цепи; 6 – ковши; 7 – наклонная рама; 8 – натяжные
звездочки; 9 – промежуточные ролики; 10 – режущие элементы
скребкового типа; 11 – транспортирующие заслонки; 12 – активные
цепные откосообразователи; 13 – ленточный конвейер; 14 – качающийся
балансирный рычаг
136
Скребковые двухцепные экскаваторы (рис. 103) представляют
собой установленное на гусеничном тракторе навесное землеройное
оборудование в виде наклонного двухцепного скребкового рабочего
органа для разработки грунта и отвального ленточного конвейера
для эвакуации грунта в сторону от траншеи.
Они предназначены для рытья траншей прямоугольного и трапецеидального профиля глубиной до 40 м, шириной по дну 0,8 и 1,1 м
и шириной по верху до 2,8 м в талых грунтах I…III категорий с каменистыми включениями размером до 200 мм.
Эксплуатационная производительность цепных траншейных
экскаваторов со скребковым рабочим органом (м³/ч)
Пэ =
3600bhvK н K в
,
Kр
где b – ширина скребка, м;
h – высота скребка, м;
v – скорость движения скребковой цепи, м/с;
Kн – коэффициент наполнения экскавационных емкостей (Kн =
= 0,35…0,75);
Kв – коэффициент использования машины по времени (Kв =
= 0,5...0,65);
Kр – коэффициент разрыхления грунта в процессе разработки
(Kр = 1,1…1,5).
Основными недостатками вышеперечисленных ЭТЦ являются
довольно высокая энергоемкость процесса копания, низкая долговечность цепей, работающих в абразивной среде, и сравнительно невысокая производительность.
Роторные траншейные экскаваторы (рис. 104) представляют
собой навесное или полуприцепное к переоборудованному трактору
землеройное оборудование и предназначены для разработки траншей прямоугольного и трапецеидального профиля в однородных
немерзлых грунтах I…IV категорий, не содержащих крупных каменистых включений (до 300 мм), а также в мерзлых грунтах при глубине промерзания верхнего слоя до 1,1…1,5 м.
137
Рис. 104. Роторный траншейный экскаватор: 1 – гусеничный тягач; 2, 3 –
гидроцилиндры; 4 – пластинчатые цепи; 5 – цепи; 6 – сбрасываемый
грунт; 7 – поперечный двухсекционный ленточный конвейер; 8 –
ролики; 9 – тяги; 10 – зачистной башмак; 11 – ковши; 12 – ротор
В трансмиссию тягача включен гидромеханический ходоуменьшитель для бесступенчатого регулирования рабочих скоростей движения машины при копании траншей. Наибольшее распространение
получили гусеничные траншейные экскаваторы с комбинированным
приводом.
Эксплуатационная производительность роторных траншейных
экскаваторов по выносной способности (м³/ч)
Пэ =
3,6 nmqK н K в
,
Kр
где n – частота вращения ротора, 1/с;
m – количество ковшей;
q – вместимость ковша, л;
Kн – коэффициент наполнения (Kн = 0,9…1,1);
138
Kв – коэффициент использования машины по времени (Kв =
= 0,7…0,85);
Kр – коэффициент разрыхления грунта (Kр = 1,1…1,4).
45. Каковы конструктивные особенности машин
для разработки мерзлых и прочных грунтов?
Мерзлые грунты по сравнению с немерзлыми (талыми) характеризуются значительно большей сопротивляемостью разрушению
(в 15...20 раз) и абразивностью (в 100…150 раз), трудоемкостью
и стоимостью разработки.
Машины для разработки мерзлых грунтов условно подразделяют на две группы:
− машины для подготовки (предварительного рыхления, нарезания на блоки) мерзлых грунтов и последующей окончательной
разработки взаимодействующими с ними в комплексе землеройными машинами;
− машины, самостоятельно выполняющие весь комплекс разработки до заданной отметки и эвакуации мерзлого грунта из забоя.
К первой группе относятся навесные рыхлители на тракторах,
машины ударного действия для рыхления грунта ударными импульсами, машины безударного действия для отрыва грунта от массива,
баровые и дискофрезерные машины для нарезания щелей в мерзлых
грунтах.
Ко второй группе относятся землеройно-фрезерные машины,
траншейные цепные и роторные экскаваторы, рабочие органы и скоростные режимы которых приспособлены для разработки мерзлых
грунтов с промерзанием на всю глубину траншеи.
Машины ударного действия (рис. 105) воздействуют на разрушаемую среду (мерзлый грунт, твердое дорожное покрытие, фундамент) ударными импульсами свободно падающих или забиваемых
рабочих органов. Самым распространенным видом свободно падающих рабочих органов является клин-молот конусообразной, пирамидальной и клиновидной форм массой 0,5…4,0 т.
139
Забивание рабочего органа в грунт может осуществляться: свободно падающим грузом, подвешенным на канате подъемной лебедки базовой машины и движущимся относительно направляющей;
дизель-молотами и вибромолотами; гидравлическими, пневматическими и гидропневматическими молотами, используемыми в качестве сменного рабочего оборудования одноковшовых строительных
экскаваторов.
а
б
в
Рис. 105. Рабочие органы машин ударного действия: а – с ненаправленными
ударами: 1 – крановая стрела; 2 – подъемный канат; 3 – клин-молот; б – то
же, с направленными: 4 – амортизирующие элементы; 5 – жесткие
направляющие; в – с забиваемым клином: 5 – направляющая; 6 – свободно
падающий груз
Гидро- и пневмомолоты в настоящее время являются самым
распространенным и эффективным оборудованием для разрушения
мерзлых грунтов ударной нагрузкой. Однако при работе машин
ударного действия возникают динамические нагрузки, вредно воздействующие как на базовую машину, так и на расположенные поблизости сооружения и коммуникации.
Кроме того, в стесненных условиях сложившейся застройки
при работе вблизи зданий и подземных коммуникаций широко применяют гидравлические экскаваторы с рыхлительным и захватноклещевым рабочим оборудованием, которое разрушает мерзлый
грунт безударным методом отрыва его от массива.
Оборудование захватно-клещевого типа (рис. 106) навешивается на гусеничные гидравлические экскаваторы и предназначено для
140
рыхления мерзлых грунтов, взламывания асфальтобетонных дорожных покрытий, разборки старых зданий, снятия и укладки дорожных
плит, труб, установки колодцев, погрузки негабаритов и т.п. Это
оборудование, выпускаемое в двух исполнениях (с одно- и трезубым
рыхлителем-захватом), устанавливают вместо ковша и рукояти обратной лопаты. Разработка грунта осуществляется при перемещении
рукояти клыком-рыхлителем к экскаватору или поворотом клыка
в обе стороны относительно рукояти гидроцилиндрами, работающими от гидросистемы машины.
а
б
Рис. 106. Оборудование захватно-клещевого типа: а – с однозубным;
б – с трехзубным рыхлителями; 1 – рукоять; 2 – пара гидроцилиндров;
3 – гидроцилиндр; 4 – ковш прямой или обратной лопаты; 5 –
двуплечный рычаг; 6 – двусторонний клык-рыхлитель; 7 – передние
зубья; 8 – задние зубья; 9 – сварная рама; 10 – сменные боковые зубья;
11 – сменные центральные зубья
Для разрушения больших объемов мерзлого грунта (например,
при прокладке линейных коммуникаций открытым способом) используют высокопроизводительные землерезные и землеройнофрезерные машины.
Землерезные машины (рис. 107) применяют для нарезания щелей шириной до 0,3 м в однородных, мерзлых и трудноразрабаты141
ваемых немерзлых прочных грунтах. Они представляют собой баровое, цепное и дискофрезерное рабочее оборудование. Баровые рабочие органы – цепные бары от угольных врубовых машин или комбайнов в виде бесконечной цепи с резцами, обегающей плоскую раму с приводкой и натяжкой звездочками. Барами прорезают вертикальные продольные щели в однородных мерзлых грунтах на глубину до 2,0 м шириной 0,14 м. Ими могут оборудоваться цепные
траншейные экскаваторы. Барами прорезают массив мерзлого грунта на отдельные блоки массой 5…10 т, которые удаляют из забоя
лебедками и кранами.
Главный параметр землерезных машин – максимальная глубина
прорезаемой щели.
Основными достоинствами цепных и баровых землерезных
машин являются простота конструкции, удобство в эксплуатации,
небольшая металлоемкость, достаточно высокая (до 70 м3/ч) производительность, а недостатками – большие затраты мощности (до
60 % от всей потребляемой) на измельчение грунта и преодоление
трения в цепях, низкая долговечность рабочего органа, работающего
в абразивной среде.
Рис. 107. Однобаровая щелерезная машина: 1 – базовый трактор;
2 – механизмы привода; 3 – механизны заглебления; 4 – цепной
рабочий орган
Дисковые щелерезные (дискофрезерные) машины (рис. 108) нарезают в мерзлых грунтах щели шириной 80…120 мм на глубину до
142
1…2 м с помощью одного или двух оснащенных резцами дисков
(роторов) диаметром до 3 м. Эти машины применяют для рытья узких траншей прямоугольного профиля под кабели электропередач
и связи, трубопроводов малых диаметров, а также вскрытия асфальтовых дорожных покрытий. Дисковая щелерезная машина предназначена
для рытья траншей и щелей шириной 0,28 м и глубиной до 1,3 м
в мерзлых и плотных грунтах. Привод рабочего органа может быть механическим и гидравлическим. Скорость резания составляет 2…3 м/с.
Рис. 108. Дисковая щелерезная машина: 1 – кабина; 2 – раздаточная
коробка; 3 – гидроцилиндры; 4, 8 – рамы; 5 – телескопическая тяга; 6 –
высокомоментный гидромотор; 7 – зубчатый редуктор; 9 – зубчатый
венец; 10 – зачистное устройство; 11 – зубодержатели; 12 – зубья; 13 –
диск; 14 – опора рамы; 15 – плужки; 16 – выходная шестерня
Особенностью этих машин является то, что рабочий орган
не имеет специального оборудования для транспортирования разработанного грунта. Вынесенный зубьями на поверхность грунт отодвигается в обе стороны от бровки траншеи плужками рамы и располагается валиком вдоль отрываемой траншеи.
143
Основные достоинства дискофрезерных машин по сравнению
с баровыми и цепными – пониженная энергоемкость процесса резания за счет малого количества трущихся поверхностей ротора, а основные недостатки – высокая металлоемкость и ограниченная глубина копания, составляющая примерно 0,5 диаметра ротора.
Эксплуатационную производительность щеленарезных машин
определяют по объему разрушенного грунта (м3/ч)
П э = hHBvK в ,
где h – количество одновременно нарезаемых щелей;
H, B – глубина и ширина прорезаемой щели, м;
v – рабочая скорость движения машины, м/с;
Kв – коэффициент использования машины по времени.
Землеройно-фрезерные машины (рис. 109) применяют для послойной разработки (фрезерования) мерзлых грунтов и твердых пород при выполнении планировочных работ, отрывке корыт под
внутриквартальные дороги, трамвайные и подкрановые пути, а также разрушения асфальтобетонных покрытий с последующей экскавацией разрушенных материалов бульдозерным отвалом.
Рис. 109. Землеройно-фрезерная машина: 1 – бульдозерный отвал; 2 –
противовес; 3 – базовый трактор; 4 – ходоуменьшитель; 5 – редуктор
отбора мощьности; 6 – предохранительная муфта предельного момента;
7 – цепные передачи; 8 – бортовые редукторы; 9 – поперечная балка;
10 – привод фрезы; 11 – нижняя рама; 12 – гидроцилиндры
144
Главным параметром землеройно-фрезерных машин является
ширина фрезеруемой за один проход полосы.
Рабочий орган землеройно-фрезерной машины – фреза диаметром 900…1020 мм, представляющая собой горизонтальный полый
вал с приваренными перпендикулярно его оси кронштейнами, которые оснащены сменными режущими наконечниками (клыками) износостойкой твердосплавной наплавкой.
Современные землеройно-фрезерные машины за один проход
обрабатывают полосу грунта шириной 2,6…3,4 м при глубине фрезерования до 0,25…0,35 м.
После каждого прохода фрезой разрушенный грунт убирается
бульдозерным отвалом, производительность при разработке мерзлого грунта составляет 140…400 м3/ч. Основным недостатком землеройно-фрезерных машин является интенсивный абразивный износ
режущих элементов.
46. Каковы основные способы бестраншейной
прокладки коммуникаций? Оборудование
и машины, применяемые для этой цели
К наиболее распространенным бестраншейным способам прокладки коммуникаций относятся: горизонтальное механическое бурение, прокол и продавливание, щитовая проходка.
Способом горизонтального бурения (рис. 110) прокладывают
под автомобильными и железными дорогами трубопроводы и защитные футляры для размещения в них рабочих трубопроводов, кабелей и других коммуникаций.
Установки горизонтального бурения осуществляют непрерывное механическое бурение фрезерной головкой горизонтальной
скважины, совмещенное с одновременной прокладкой в ней защитной трубы-кожуха, через которую затем протаскивается рабочий
трубопровод несколько меньшего диаметра. Эти установки обеспечивают прокладку в грунтах I…IV категорий труб-кожухов под трубопроводы диаметром 325…1420 мм при максимальной длине прокладки 40…60 м.
145
Установка горизонтального бурения состоит из двигателя внутреннего сгорания, механической или гидромеханической трансмиссии, тяговой лебедки, трубы-кожуха и шнека с буровой фрезерной
головкой для разработки горизонтальной скважины.
Рис. 110. Установка горизонтального бурения типа УГБ: 1 – буровая
фрезерная головка; 2 – якорь; 3 – обойма тягового полиспаста; 4 –
канатный полиспаст; 5 – неподвижная рама; 6 – общая рама; 7 – тяговая
лебедка; 8 – двигатель внутреннего сгорания; 9 – кран-трубоукладчик;
10 – механическая или гидромеханическая трансмиссия; 11 – сменные
стяжные хомуты; 12 – трубы-кожуха; 13 – шнек; 14 – направляющие
тележки
Сухая транспортировка разработанного грунта из забоя
в траншею осуществляется винтовым конвейером, состоящим из
трубы-кожуха, внутри которой помещен шнек, не имеющий промежуточных опор. Длина конвейера соответствует протяженности
перехода. Буровая головка обеспечивает бурение скважины
большего (на 30…50 мм) диаметра по сравнению с наружным
диаметром прокладываемой трубы-кожуха, что позволяет значительно уменьшить лобовое сопротивление подаче установки в забой.
146
При прокладке труб способом прокола образование скважины
осуществляется за счет радикального вытеснения и уплотнения
грунта (без его разработки) прокладываемой трубой, пневмопробойником или раскатчиком грунта. Различают прокол механический
(статический) и вибропрокол.
При механическом проколе вдавливаемой в грунт трубе сообщается поступательное движение от продавливающего устройства
или же она протаскивается через готовую скважину, полученную
с помощью пневмопробойника или раскатчика грунта. В качестве
продавливающих устройств при механическом проколе обычно используют насосно-домкратные установки.
Механический прокол применяют для прокладки трубопроводов
различного назначения диаметром до 426 мм в глинистых и суглинистых грунтах, при максимальной протяженности проходок до
40…60 м.
Вибропрокол (рис. 111) применяют при прокладке трубопроводов в песчаных, супесчаных и водонасыщенных грунтах, в которых
нельзя получить устойчивую горизонтальную скважину. Сущность
вибропрокола заключается в том, что прокладываемой трубе (или ее
наконечнику) одновременно с усилием подачи сообщаются направленные вдоль ее оси колебания, резко уменьшающие (в 8…10 раз)
трение между грунтом и внедряемой в него трубой. В качестве возбудителей продольно-направленных колебаний используются вибраторы направленного действия и вибромолоты, которые кроме вибрации сообщают прокладываемой трубе ударные импульсы. Вибропроколом прокладывают трубы диаметром до 426 мм на длину до
25…50 м.
Пневматические пробойники (рис. 112, 113) широко используют для бестраншейной прокладки подземных коммуникаций под
действующими автомобильными и железными дорогами, трамвайными путями, улицами и площадями, зданиями и сооружениями,
а также для изготовления набивных свай, глубинного уплотнения
грунтов. Они представляют собой самодвижущиеся машины ударного действия и предназначены для проходки в грунтах I…III кате147
горий сквозных и глухих горизонтальных, вертикальных и наклонных скважин с уплотненными гладкими стенками и забивания
в грунт стальных труб.
Рис. 111. Установка для вибропрокола: 1 – конусный инвентарный
наконечник; 2 – тяговая реверсивная лебедка; 3 – анкерная рама; 4 –
секционные направляющие; 5 – пригрузочный полиспаст; 6 – вибромолот;
7 – приводной электродвигатель; 8 – прокладываемая труба; 9 –
пригрузочный полиспаст; 10 – наголовник вибромолота; 11 – ударник;
12 – дебелансы; 13 – наковальня; 14 – пружинная подвеска
Главным параметром пневмопробойников для проходки скважин является наружный диаметр корпуса, т.е. диаметр проходимой
в грунте скважины, а у пневмопробойников для забивания в грунт
труб – максимальный наружный диаметр забиваемой трубы.
Рис. 112. Пневматический пробойник для проходки скважин
148
Рис. 113. Пневмопробойник для забивания труб: 1 – наковальня; 2 –
цилиндрический корпус; 3 – массивный ударник; 4 – золотниковое
воздухораспределительное устройство; 5 – гибкий рукав
Каждый пневмопробойник состоит из цилиндрического корпуса с наковальней, массивного ударника, золотникового воздухораспределительного устройства и гибкого рукава для подвода сжатого
воздуха от компрессора. Под действием сжатого воздуха, попеременно пропускаемого золотником в полости прямого и обратного
ходов, ударник совершает возвратно-поступательное движение и наносит удары по наковальне корпуса, продвигая машину вперед. Возврат
пробойника назад по пробитой скважине осуществляется изменением
направления ударов с помощью реверсивного механизма.
Предусмотрен выпуск пневмопробойников для проходки скважин с наружным диаметром (без уширителя) 40; 50; 63; 80; 100; 125;
160 и 200 мм, для забивания труб – с максимальным диаметром забиваемых труб 400; 630; 800; 1000; 1250 и 1600 мм.
Машины для раскатки скважин в грунте (рис. 114). Все большее распространение получают грунтопроходные машины безударного действия с самозавинчивающимся рабочим органом для раскатки в грунте горизонтальных, вертикальных и наклонных скважин, который называется раскатчиком грунта.
Грунтопроходная установка для раскатки скважин состоит из
привода (мотор-редуктора или гидромотора) и жестко соединенного
с его выходным валом рабочего органа. Последний представляет собой консольный эксцентриковый вал, на шейках которого установлены свободно вращающиеся конические катки. Машины для рас149
катки скважин экологически безопасны, бесшумны в работе, не передают динамические нагрузки на строительные конструкции и действующие коммуникации, не оказывают вредного воздействия на
обслуживающий персонал. Установка комплектуется набором раскатчиков диаметром 50, 80, 140, 200 и 230 мм и обеспечивает проходку горизонтальных скважин до 50 м.
а
б
Рис. 114. Машина для раскатки скважин: а – принципиальная схема; б –
схема разворота катков; 1 – формируемая скважина; 2 – привод; 3 –
эксцентриковый вал; 4 – свободно вращающиеся конические катки
Способом продавливания (рис. 115) прокладывают в грунтах
I…III категорий стальные трубопроводы диаметром 529…1720 мм,
а также сборные железобетонные коллекторы и туннели различного
назначения на длину до 60…80 м. При продавливании трубопровод
(футляр) вдавливают в массив грунта открытым концом, снабженным кольцевым ножом, а грунт, поступающий внутрь головного
звена, разрабатывают и удаляют через прокладываемый трубопровод ручным или механизированным способом. В качестве продавливающих устройств применяют насосно-домкратные установки, состоящие из четного количества однотипных домкратов грузоподъемностью 170…500 т каждый с ходом штоков 1150…1600 мм. Уси150
лия от домкратов передаются прокладываемой трубе через задний ее
торец с помощью стальной нажимной рамы (траверсы) или стального нажимного кольца, которые предназначены для равномерного
распределения давления по периметру торца трубопровода.
Производительность установок для проходок способом продавливания зависит от физико-механических свойств грунта, диаметра
и протяженности трубопровода, мощности домкратов, скорости хода
их штоков, а также от способа разработки и удаления грунта и составляет в среднем 0,5…1,5 м/ч.
Рис. 115. Установка для прокладки трубопроводов продавливанием
с механизированной разработкой грунта: 1 – ножевая секция; 2 – ковш; 3 –
система рычагов; 4 – тяговый канат; 5 – торец прокладываемого звена
трубопровода; 6 – канат; 7, 9 – траверса; 8 – нажимные патрубки; 10 –
двухбарабанная лебедка; 11 – насосная станция; 12 – опорный башмак,
13 – гидравлические домкраты; 14 – основная рама; 15 – направляющая
рама
151
Способ щитовой проходки применяют при строительстве на
глубине 8…10 м и более магистральных канализационных и водосточных коллекторов, а также туннелей, в которых прокладывают
одновременно трубопроводы и кабели различного назначения.
Наибольшее распространение получили цилиндрические щиты,
внутренний диаметр которых выбирается в соответствии с требуемым наружным диаметром сооружаемого коллектора или туннеля.
Под защитой щита производится разработка грунта, нагрузка его
в транспортные средства и устройство обделки подземного сооружения. Щит вдавливается в грунт по оси проходки гидравлическими
домкратами, расположенными по его периметру. Опорой для гидродомкратов служит обделка сооружения. Разработка грунта, поступающего внутрь щита, производится в головной его части, а сооружение обделки – в хвостовой.
Эвакуация грунта на поверхность и подача материалов (элементов сборной обделки, цемента и т.д.) к щиту производится средствами горизонтального внутритуннельного (двухосные тележки со
съемными кузовами, вагонетки, тележки-блоковозки, электрокары)
и вертикального (клетьевые подъемники, стреловые краны и др.)
транспорта.
Наибольшее распространение получили цилиндрические проходческие механизированные щиты с роторным рабочим органом со
спиральными лопатками. Скорость проходки туннеля механизированными щитами составляет 3…7 м в смену.
47. В чем заключается принцип действия
бурильно-крановых машин?
Самоходные бурильно-крановые машины широко применяют
в городском строительстве при устройстве свайных оснований зданий и сооружений, опор мостов, трубопроводов, линий электроснабжения и связи, колодцев, ограждений, а также при обустройстве
дорог. Они представляют собой совместно действующее бурильное
и специальное крановое оборудование, смонтированное на шасси
серийных автомобилей и тракторов, привод которого осуществляет152
ся от двигателя базовой машины или самостоятельной силовой установки. Бурильным оборудованием производят механическое вращательное бурение вертикальных и наклонных скважин в талых и
сезонно промерзающих грунтах, а специальным крановым оборудованием устанавливают в пробуренные скважины сваи, столбы, железобетонные опоры, блоки колодезных облицовок и другие элементы.
В качестве сменного бурильного инструмента (рис. 116) бурильно-крановых машин используются лопатные, кольцевые и шнековые буры, закрепляемые на конце бурильной штанги, которой сообщается крутящий момент и усилие подачи. Бурение скважин осуществляется при вращении бурильного инструмента с одновременным его движением вниз. В процессе бурения скважина необходимой глубины образуется за несколько повторяющихся циклов, каждый из которых включает в себя последовательно выполняемые
операции бурения, подъема бурильного инструмента на дневную
поверхность, его разгрузку и возврат в забой.
Бурильно-крановые машины классифицируют по следующим
признакам:
а) по типу базовой машины – автомобильные и тракторные;
б) по принципу действия бурильного оборудования – цикличного и непрерывного действия;
в) по типу привода бурильного и кранового оборудования –
с механическим, гидравлическим и гидромеханическим приводом;
г) по виду исполнения бурильно-кранового оборудования – совмещенное на одной мачте и раздельное (бурильное оборудование
смонтировано на мачте, крановое – на стреле);
д) по возможности поворота рабочего оборудования в плане –
неповоротные и поворотные машины;
е) по расположению рабочего оборудования на базовом шасси –
с задним и боковым расположением у неповоротных машин, на поворотной платформе – у поворотных.
Главный параметр бурильно-крановых машин – максимальная
глубина разбуриваемой скважины. К основным параметрам относят-
153
ся: диаметр бурения, угол бурения, грузоподъемность кранового
оборудования.
а
б
в
Рис. 116. Буры бурильно-крановых машин: а – лопастной: 1 – корпус; 2 –
заслонка; 3 – резцедержатели; 4 – направляющая; 5 – сменные резцы;
6 – забурник; б – шнековый: 7 – резцы; 8 – сменная бурильная головка;
9 – трубчатый остов; 10 – транспортирующие грунт спирали; 11 –
хвостовик; в – кольцевой: 12 – корпус; 13 – винтовые лопасти; 14 –
кулачки; 15 – резцы; 16 – отклоняющиеся планки
Неповоротная бурильно-крановая машина на базе автомобиля
предназначена для бурения в талых и сезонного промерзания грунтах I…IV категорий скважин диаметром 0,36…0,8 м на глубину до 3 м.
Производительность неповоротных бурильно-крановых машин
3,6…4,5 опор/ч, максимальная глубина бурения 2,0…3,0 м, угол бурения 62…105о, диаметр бурения 0,36…0,6 м, грузоподъемность
кранового оборудования 1,25 т, максимальная длина устанавливаемых столбов, свай, опор и других элементов 10…12 м.
Бурильно-крановая машина (рис. 117) с поворотным в плане
рабочим оборудованием смонтирована на шасси автомобиля и предназначена для бурения скважин диаметром 0,63 м на глубину до
15 м в талых и мерзлых грунтах.
154
Рис. 117. Неповоротная бурильно-крановая машина: 1 – базовый
автомобиль; 2 – гидроцилиндр; 3 – бурильная мачта; 4 – крюковая
обойма; 5 – вращатель; 6 – лопастной бур; 7 – забурник; 8 – гидродомкрат;
9 – карданный вал; 10 – раздаточная коробка; 11 – коробка отбора
мощности
При бурении скважин бурильно-крановые машины опираются
на выносные опоры – гидродомкраты.
48. Какие существуют способы уплотнения грунтов,
дорожных оснований и покрытий? Оборудование
и машины, применяемые для этого
Для искусственного уплотнения грунтов, гравийно-щебеночных оснований и асфальтобетонных смесей при сооружении земляного полотна оснований и покрытий городских дорог, площадей
и улиц применяют много различных машин, осуществляющих уплотнение укаткой, трамбовкой и вибрацией (рис. 118).
При укатке уплотнение происходит под статическим действием массы катка, перекатывающегося по уплотняемой поверхности.
При трамбовании уплотнение грунта достигается динамическим
155
воздействием падающего на уплотняемый материал груза. При вибрационном уплотнении вибрирующая масса сообщает колебательные движения частицам материала, в результате чего он получает
большую подвижность и уплотняется.
Укатка производится прицепными, полуприцепными и самоходными катками. Прицепные кулачковые катки предназначены для
послойного уплотнения связных и комковатых грунтов и имеют рабочие органы в виде кулачков специальной формы, прикрепленных
к съемным бандажам, надетым на полый барабан, заполняемый балластом (обычно песком). Пневмоколесные катки осуществляют уплотнение смонтированными в один ряд на одной или двух осях
пневмоколесами, пригруженными балластом.
Рис. 118. Схемы машин для уплотнения грунтов и дорожных покрытий:
1 – полый барабан; 2 – прицепные кулачковые катки; 3 – балласт; 4 –
пневмоколеса; 7 – рама ДВС; 8 – клиноременная передача; 9 –
пустотелый вальц прицепного катка; 10 – подъемный канат; 11 – плиты
массой 1…1,5 т; 12 – чугунные плиты; 13 – направляющие штанги; 14 –
поддон; 15 – двухдебалансные вибраторы направленного действия
156
Трамбование производится трамбующими машинами цикличного и непрерывного действия. Цикличное уплотнение грунта обеспечивается плитами массой 1…1,5 т, подвешенными на стропах к
подъемному канату экскаватора-драглайна или стрелового самоходного крана. Плиты поднимают грузовой лебедкой на высоту 1…2 м
и сбрасывают на уплотняемый грунт. Трамбующие машины цикличного действия применяют в основном для работы в стесненных
условиях на объектах с небольшими объемами работ. Для уплотнения грунтов на объектах с широким фронтом работ используют самоходные трамбующие машины непрерывного действия на базе гусеничных тракторов с ходоуменьшителями. Рабочим органом таких
машин являются две чугунные плиты массой 1,3…1,4 т, перемещающиеся по направляющим штангам. При движении трактора на
пониженных скоростях (80…200 м/ч) плиты автоматически поочередно падают после подъема на высоту 1,1…1,3 м на поверхность
грунта и уплотняют полосу шириной, равной захвату обеих плит.
Вибрационное уплотнение производится прицепными и самоходными вибрационными катками. Под действием вибрации значительно снижаются силы трения и сцепления между частицами уплотняемого материала. Внутри пустотелого вальца применяется
мощный вибратор направленных колебаний, приводимый в действие
от установленного на раме катка двигателя внутреннего сгорания
через клиноременную передачу. Общая масса прицепных виброкатков составляет 3,6…12 т. В самоходных виброкатках привод вибраторов механический и гидравлический. Масса самоходных виброкатков до 18 т, вынуждающая сила 20…50 кН. Они уплотняют полосу шириной до 1,5 м при скорости рабочего хода 6…10 км/ч.
Эксплуатационная производительность уплотняющих машин
непрерывного действия (м2/ч)
Пэ =
( В − b ) v ⋅1000h K
в,
n
где В – ширина полосы уплотнения, м;
b – ширина перекрытия смежных полос уплотнения (b = 0,1 м);
157
v – средняя рабочая скорость движения машины, км/ч;
h – толщина слоя уплотнения, м;
n – необходимое число проходов по одному месту;
Kв – коэффициент использования машины по времени (Kв=
= 0,8...0,85).
Контрольные вопросы по главе 4
1. Перечислить физико-механические свойства грунтов.
2. В чем заключается сущность уплотнения грунта?
3. Назвать состав землеройно-транспортных машин.
4. Написать уравнение эксплуатационной производительности
бульдозера.
5. Перечислить состав машин для разработки мерзлых и прочных грунтов.
6. Каковы способы бестраншейной прокладки коммуникаций?
7. Что является главным параметром для одноковшовых строительных экскаваторов?
8. Написать уравнение эксплуатационной производительности
роторного траншейного экскаватора.
9. Назвать главный и основные параметры бурильно-крановых
машин.
10. От чего зависит время цикла работы автогрейдера и скрепера?
158
ГЛАВА 5. МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ
ДЛЯ СВАЙНЫХ РАБОТ
49. Что включает в себя технологический цикл
погружения свай?
При устройстве свайных фундаментов зданий и сооружений
различного назначения применяют два вида свай: забивные железобетонные и металлические заводской готовности, а также буронабивные железобетонные сваи, устройство которых осуществляется
в вертикальных и крутонаклонных скважинах непосредственно на
месте производства работ. Кроме того, при возведении водозащитных ограждений котлованов, колодцев и траншей используют металлический и железобетонный шпунт. Для погружения готовых
свай и шпунта применяют сваепогружающие агрегаты, копры и копровое оборудование со свайными погружателями ударного, вибрационного, виброударного, вдавливающего и вибровдавливающего
действия и для завинчивания свай. Некоторые виды оборудования
используют также для извлечения из грунта ранее погруженных
элементов (сваевыдергиватели).
Рис. 119. Классификация свайных погружателей
159
Технологический цикл погружения готовых свай включает в себя
операции захвата и установки свай в проектное положение, погружения
свай сваепогружателем в грунт до проектной отметки, перемещения
сваебойной установки к месту погружения очередной сваи.
Сваепогружатели разнообразны по конструкции, виду потребляемой энергии, принципу работы (рис. 119). В городском строительстве наибольшее распространение получили сваепогружатели
ударного действия, к которым относятся свайные молоты.
50. Каковы принципы построения
и функционирования свайных молотов?
Свайные молоты состоят из массивной ударной части, движущейся возвратно-поступательно относительно направляющей конструкции в виде цилиндра (трубы), поршня со штоком, штанг и т.п.
Ударная часть молота наносит чередующиеся удары по головке сваи
и погружает сваю в грунт. Направляющая часть молота снабжена
устройством для закрепления и центрирования молота на свае.
Рабочий цикл молота включает в себя два хода – холостой
(подъем ударной части в крайнее верхнее положение) и рабочий
(ускоренное движение ударной части вниз и удар по свае). По роду
привода свайные молоты разделяются на механические (применяются редко), паровоздушные, дизельные и гидравлические. Основными параметрами свайных молотов являются масса ударной части,
наибольшая энергия одного удара, наибольшая высота подъема
ударной части, частота ударов в минуту.
Паровоздушные молоты приводятся в действие энергией пара
или сжатого до 0,5…0,7 МПа воздуха. Различают молоты простого
одностороннего действия, у которых энергия привода используется
только для подъема ударной части, совершающей затем рабочий ход
под действием собственного веса, и молоты двустороннего действия, энергия привода которых сообщает ударной части также дополнительное ускорение при рабочем ходе, в результате чего увеличивается энергия удара и сокращается продолжительность рабочего
цикла.
160
Ударной частью паровоздушных молотов простого действия
служит чугунный корпус массой 1250...6000 кг, направляющей частью – поршень со штоком, опирающимся на головку сваи. Такие
молоты несложны по конструкции, просты и надежны в эксплуатации, но вследствие малой производительности (не более 30 ударов
в минуту) применяются сравнительно редко.
Наиболее распространены автоматически работающие паровоздушные молоты двустороннего действия с частотой ударов по свае
до 100...300 в минуту и массой ударной части до 2250 кг. Основными узлами паровоздушного молота двустороннего действия являются неподвижный закрытый корпус, подвижный поршень со штоком
и массивным бойком (ударная часть) и автоматическое парораспределительное устройство.
Паровоздушные молоты (рис. 120) устанавливают на копре или
подвешивают к крюку стрелового самоходного крана. Их можно использовать для забивки как вертикальных, так и наклонных свай,
а также для выполнения свайных работ под водой. Основной недостаток паровоздушных молотов – их зависимость от компрессорных
установок или парообразователей.
Энергетически автономные мобильные дизель-молоты применяют на объектах городского строительства. Они представляют собой прямодействующие двигатели внутреннего сгорания, работающие по принципу двухтактного дизеля.
По типу направляющих для ударной части дизель-молоты делятся на трубчатые и штанговые. У трубчатого дизель-молота направляющей ударной части в виде массивного подвижного поршня
служит труба, а у штангового – 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 и подъемно-сбрасывающего устройства
(«кошки»), предназначенного для подъема и опускания молота и
прикрепленного к канату лебедки копровой установки. Различают
легкие (масса ударной части до 600 кг), средние (до 1800 кг) и тяжелые (свыше 2500 кг) дизель-молоты.
161
Рис. 120. Паровоздушный молот двойного действия: 1 – поршень;
2 – паровой цилиндр; 3 – золотник; 4 – автоматическое
парораспределительное устройство; 5 – подвижный поршень со штоком;
6 – направляющий цилиндр; 7 – ударная плита; 8 – массивный боек
Работа трубчатого дизель-молота осуществляется в следующей
последовательности. Перед пуском молота ударная часть (поршень
с компрессионными кольцами) поднимается «кошкой», подвешенной на канате лебедки копра, в крайнее верхнее положение, после
162
чего происходит автоматическое распределение «кошки» и поршня
с ударной частью (положение I). При свободном падении вниз по
направляющей трубе поршень нажимает на приводной рычаг топливного насоса, который подает дозу топлива в сферическую выточку шабота, по которому наносит удар поршень (положение II). При
дальнейшем движении вниз поршень перекрывает отверстия всасывающих выхлопных патрубков и сжимает воздух в рабочем цилиндре (в 25–28 раз), значительно повышая его температуру (до 600 оС).
В конце процесса сжатия головка поршня наносит удар по шаботу,
чем обеспечивается погружение сваи в грунт и распыление топлива
в кольцевую камеру сгорания, при этом горячая смесь самовоспламеняется (положение III). Часть энергии расширяющихся продуктов
сгорания – газов (максимальное давление сгорания 7…8 МПа) передается на сваю, производя ее дополнительное (после механического
удара) погружение, а другая часть энергии расходуется на подброс
поршня вверх на высоту до 3 м (положение IV). Достигнув крайнего
верхнего положения, ударная часть с поршнем начинает свободно
падать вниз, рабочий цикл повторяется, и в дальнейшем молот работает автоматически до полного погружения сваи.
Таким образом, в течение первого такта цикла работы трубчатого дизель-молота происходит продувка цилиндра, сжатие воздуха,
впрыск и разбрызгивание топлива, а в течение второго такта – самовоспламенение горячей смеси топлива с воздухом и расширение
продуктов сгорания, выхлоп отработанных газов в атмосферу и засасывание в цилиндр свежего воздуха.
Высокая эффективность трубчатых дизель-молотов достигается
вследствие воздействия на сваю последовательно двух ударов – механического и газодинамического. Высота подскока ударной части
дизель-молотов регулируется путем изменения количества впрыскиваемого насосом топлива, что позволяет изменять величину энергии
удара в зависимости от типа свай и плотности грунта.
Трубчатые дизель-молоты (рис. 121) более эффективны, чем
штанговые, так как при равной массе ударной части могут забивать
более тяжелые (в 2…3 раза) сваи за один и тот же отрезок времени.
163
Они предназначены для забивки в грунт железобетонных свай массой 1,2…10 т и могут работать при температуре окружающего воздуха
от –40 до +40 оС. При этом развивают энергию удара 40…160 кДж при
высоте подброса ударной части 3 м и степени сжатия 15. Число ударов в минуту – 42.
Рис. 121. Последовательность работы трубчатого дизель-молота: 1 –
шабот; 2 – всасывающие выхлопные патрубки; 3 – направляющая
труба; 4 – поршень; 5 – пусковое устройство; 6 – канат; 7 – приводной
рычаг; 9 – сменный рабочий цилиндр; 10 – камера сгорания бака; 11 –
топливный бак
164
Однако общий недостаток дизель-молотов – сравнительно небольшая мощность для забивки свай, так как много энергии расходуется на сжатие воздуха (50…60 %).
Конструктивной особенностью трубчатых дизель-молотов является применение водяной системы охлаждения, кольцевой камеры сгорания типа «Тор», выполненной в корпусе шабота, и принудительной
смазки. Промышленность выпускает пять моделей однотипных трубчатых дизель-молотов, различающихся между собой массой ударной
части, которая составляет 1250, 1800, 2500, 3500 и 5000 кг.
Гидравлические свайные молоты (рис. 122) по конструкции
и принципу действия аналогичны навесным гидропневматическим
молотам экскаваторов, но обладают значительно большими массой
ударной части и энергией единичного удара. Гидравлические молоты просты в эксплуатации, имеют высокий КПД (0,55…0,6), экологически безопасны, их пусковые качества не зависят от условий забивки свай. Энергию удара для эффективной забивки свай в различных грунтовых условиях можно регулировать в широком диапазоне.
В качестве приводного двигателя в гидравлических свайных молотах используются гидронасос и гидропневматический аккумулятор.
В соответствии с перспективным типоразмерным рядом свайных
гидромолотов предусмотрен выпуск молотов с массой ударной части 500…7500 кг и энергией единичного удара 15…75 кДж.
Энергия удара свайных молотов одностороннего действия (паровоздушных, гидравлических и дизель-молотов), Дж,
E = GHη,
а молотов двустороннего действия
E = (G + pS)Hη,
где G – сила тяжести ударной части, H;
H – величина рабочего хода ударной части, м;
p – давление рабочей жидкости, сжатого воздуха или пара, Па;
S – рабочая площадь поршня, м2;
η – КПД молота.
165
Рис. 122. Принципиальная схема свайного гидромолота: 1 – ролик; 2 –
направляющая; 3 – канат; 4 – гидромолот; 5 – гидрораспределитель; 6 –
насос; 7 – гидропневмоаккумулятор; 8 – золотник гидрораспределителя;
9 – боек; 10 – ударная часть; 11 – наголовник; 12 – демпфер; 13 – свая;
А, Б, В, а, б, в, г – полости
Для паровоздушных молотов η = 0,85…0,9; для штанговых дизель-молотов η = 0,35…0,4; для трубчатых дизель-молотов η =
= 0,6…0,65; для гидравлических молотов η = 0,55…0,65.
Эффективность погружения сваи в грунт зависит от соотношения
масс сваи mс и ударной части молота mм, частоты ударов молота nм
166
и скорости соударения vс ударной части молота с шаботом. Практически установлена необходимость соблюдения следующих условий:
m
1) 0,5 ≤ с ≤ 2,5;
mм
2) vс ≤ 6 м/с;
3) nм ≥ 30 мин –1.
При невыполнении условия первого, т.е. если
mс
> 2,5, эффекmм
тивность погружения сваи резко снижается. При невыполнении условия второго, т.е. если vс > 6 м/с, большая часть энергии удара затрачивается на разрушение наголовника и головки сваи. При невыполнении условия третьего, т.е. если nм < 30 мин–1, свая успевает
полностью остановиться и молоту приходится дополнительно преодолевать инерцию неподвижной сваи.
51. Каковы технические характеристики
вибропогружателей, вибромолотов
и шпунтовыдергивателей?
Вибропогружатели (рис. 123) сообщают погружаемым в грунт
(или извлекаемым из него) элементам (свае, шпунту, трубе) направленные вдоль их оси колебания определенной частоты и амплитуды,
благодаря чему резко снижается коэффициент трения между грунтом и поверхностью внедряемого (извлекаемого) элемента.
Составными частями вибропогружателя являются электродвигатель, вибровозбудитель и наголовник. Жесткое соединение вибропогружателя с погружаемым элементом обеспечивается сменным
наголовником с механическим или гидравлическим захватом.
Главным параметром вибропогружателей является установленная мощность электродвигателей. К основным параметрам относятся вынуждающая сила, статический момент дебалансов, амплитуда
и частота колебаний.
Различают низкочастотные (n ≤ 10 Гц) и высокочастотные
(n ≥16,6 Гц) вибропогружатели.
167
а
б
Рис. 123. Принципиальные схемы: а – низкочастотного; б –
высокочастотного вибропогружателей: 1 – приводной электродвигатель;
2 – промежуточная шестерня; 3 – синхронизирующая цилиндрическая
шестерня; 4 – направляющие ролики; 5 – наголовник; 6 – сваи; 7 –
дебалансы; 8 – подвеска; 9 – приводной электродвигатель; 10 –
вертикальная цепная передача; 11 – горизонтальная цепная передача;
12 – конический редуктор; 13 – вибратор амортизирующих пружин; 14 –
вибратор; 15 – подпружинные пригрузочные плиты
Низкочастотные вибропогружатели используют для погружения в однородные слабые грунты массивных железобетонных оболочек и свай длиной до 12 м. Они характеризуются значительной
амплитудой колебаний, сравнительно большими статическими моментами дебалансов, вынуждающей силой и общей массой, малой
частотой колебаний.
Высокочастотные вибропогружатели применяют для погружения в малосвязные грунты элементов с малым лобовым сопротивлением: шпунта, труб и профильного металла длиной до 20 м.
168
Вибропогружатели в 2,5…3 раза производительнее паровоздушных и дизельных молотов. Они удобны в управлении и не разрушают погружаемые элементы. Основными их недостатками являются непригодность для погружения свай (шпунта) в связные маловлажные грунты и сравнительно небольшой срок службы электродвигателей. Вибромолоты (рис. 124) сообщают погружаемым элементам как вибрационные, так и ударные импульсы и обеспечивают
эффективное погружение в плотные грунты металлического шпунта
длиной до 13 м, металлических свай и труб длиной до 20 м. Конструктивно вибромолоты отличаются от вибропогружателей только
наличием ударной части, нижней плиты с наковальней и направляющих элементов с пружинами. При вращении дебалансов
вибровозбудителя ударник наносит частые (до 24 Гц) удары по наковальне, установленной свободно на нижней плите молота и передающей удары непосредственно погружаемому элементу.
Рис. 124. Принципиальная схема вибромолота: 1 – вибровозбудитель;
2 – дебалансы; 3 – ударник; 4 – нижняя плита; 5 – наковальня; 6 –
рабочие пружины; 7 – наголовник
Режим работы вибромолота (энергию и частоту ударов) регулируют в процессе его работы путем изменения зазора между ударником и наковальней.
Главный и основные параметры вибромолотов те же, что и у
вибропогружателей. Кроме того, они характеризуются энергией и
частотой ударов.
169
Вибромолоты имеют суммарную мощность электродвигателей
14…80 кВт, максимальную вынуждающую силу 112…180 кН, частоту ударов 8…12 Гц. Вибромолоты, как и вибропогружатели, работают в комплексе с копром или стреловым самоходным краном соответствующей грузоподъемности.
Рис. 125. Принципиальная схема шпунтовыдергивателя: 1 – подвеска;
2 – виброизолятор; 3 – вибровозбудитель с бойком; 4 – вибровозбудитель;
5 – пружины; 6 – рама; 7 – клиновый захват; 8 – направляющие; 9 –
клинья; 10 – наковальня
Шпунтовыдергиватели (рис. 125) предназначены для извлечения из грунта ранее погруженных металлических свай, труб и шпун170
та длиной 10…20 м. Наибольшее распространение получили шпунтовыдергиватели виброударного действия, работающие по принципу
вибромолотов. Они оснащаются клиновыми и гидравлическими наголовниками и эксплуатируются совместно со стреловыми самоходными кранами, экскаваторами-кранами и копровыми установками.
Шпунтовыдергиватели имеют суммарную мощность электродвигателей 15…44 кВт, энергию удара 0,74…2,85 кДж, частоту ударов 8…16 Гц.
Конструктивно шпунтовыдергиватели отличаются от рассмотренных выше вибропогружателей и вибромолотов наличием виброизоляторов, служащих для гашения динамических нагрузок на грузоподъемное устройство, возникающих при работе вибровозбудителя.
52. В чем заключаются отличительные особенности
копров и самоходных копровых установок?
Свайные молоты, вибропогружатели, вибромолоты являются
сменным рабочим оборудованием копров и самоходных копровых
установок, предназначенных для подтаскивания и установки сваи
под требуемым углом наклона в заданной точке погружения, для установки сваепогружателя на сваю, направления сваепогружателя
и сваи при погружении, а также перемещения копрового агрегата
в зоне производства работ.
Основными параметрами копров и копровых установок являются:
− грузоподъемность G (наибольшая суммарная масса подвешенной сваи, наголовника и сваепогружателя);
− высота мачты Н (расстояние от опорной плоскости копра до
оси верхнего грузового блока);
− вылет мачты L (расстояние от оси вращения поворотной
платформы копра до вертикальной оси погружаемой сваи);
− продольный установочный наклон мачты α (угол между продольной осью мачты и вертикалью в продольной плоскости симметрии копра);
171
− поперечный установочный наклон β (угол между продольной
осью мачты и вертикалью в поперечной плоскости симметрии копра);
− колея К ходового устройства копра;
− общая масса m копра с противовесом.
Копры (рис. 126) выполняются передвижными на рельсовом ходовом устройстве и безрельсовыми и могут быть следующих типов:
а
б
в
Рис. 126. Схемы копровых установок на рельсовом ходу: а – установка
мостового типа; б – универсальный поворотный рельсовый копер;
в – установка на кране нулевого цикла
172
а) универсальные – имеющие на полноповоротной платформе
оборудование для погружения свай с изменяемым вылетом, продольным и поперечным рабочим наклоном копровой мачты для погружения вертикальных и наклонных свай;
б) полууниверсальные – имеющие на полноповоротной платформе оборудование для погружения вертикальных свай или обеспечивающие только рабочий наклон копровой мачты для погружения наклонных свай;
в) простые – для погружения вертикальных свай, не имеющие
механизмов поворота платформы, изменения вылета и рабочего наклона копровой мачты.
В конструкциях копров, передвигающихся по рельсовому пути,
используются сборочные единицы и механизмы строительных башенных кранов и кранов для нулевого цикла. Мачты копров составлены из нескольких унифицированных секций, что позволяет при
необходимости менять их длину.
а
б
Рис. 127. Навесные копровые установки:
а – на базе трактора; б – на базе экскаватора
173
Самоходные копровые установки (рис. 127) представляют собой навесное и сменное копровое оборудование, смонтированное на
гусеничных тракторах, экскаваторах, грузовых автомобилях. Копровое оборудование навешивается сбоку или сзади базовой машины.
Наибольшее распространение в городском строительстве получили тракторные копровые установки с фронтальной (задней) навеской копрового оборудования для погружения свай длиной до 8 м. Установка состоит из трактора, двухсекционной мачты с направляющим
для дизель-молота, поворотной рамы, гидросистемы выравнивания
мачты, гидрополиспастов подъема молота и сваи, устройства для установки сваи и гидропривода. Гидроцилиндры копрового оборудования обслуживаются гидросистемой базовой машины.
Рис. 128. Гидравлический копер
Самоходный гидравлический копер (рис. 128) базируется на
гидравлическом экскаваторе, на котором вместо экскавационного
оборудования смонтирована решетчатая стрела с гидроцилиндрами
174
подъема и опускания. На стрелу навешена копровая мачта с оголовком и нижней опорой. Установка копровой мачты в заданное положение обеспечивается гидроцилиндром. На копровой мачте смонтированы: грузовая лебедка, крюковая подвеска, лебедка перемещения
гидромолота, шнековый бур с приводом для бурения лидерных
скважин под сваи в прочных и мерзлых грунтах.
53. Каковы принципы построения и функционирования
машин и оборудования для устройства фундаментов
из буронабивных свай? В чем заключается технологический цикл изготовления свай?
В городском строительстве все шире применяются основания
и фундаменты из буронабивных свай, устройство которых при
сложившихся условиях застройки исключает деформацию элементов несущих конструкций зданий и сооружений, расположенных поблизости от места производства работ, также от их работы
нет шума. Фундаменты из набивных свай имеют большую несущую способность, чем фундаменты из забивных свай. Буронабивные сваи изготавливаются диаметром 600…1200 мм при глубине
заложения до 20…30 м и способны воспринимать сосредоточенные нагрузки до 30…1000 т на сваю. Их широко применяют
в фундаментах опор мостов и несущих конструкций каркасных
зданий и сооружений.
Технологический цикл изготовления буронабивных свай включает в себя операции бурения ствола скважины под будущую сваю,
изготовление и установку каркаса сваи, бетонирование ствола скважины. Защиту стенок скважин от возможного обрушения при проходке в неустойчивых грунтах осуществляют обычно с помощью
обсадных неизвлекаемых или инвентарных извлекаемых труб,
а также избыточным давлением глинистого раствора или воды. Наиболее трудоемкой и продолжительной (55…60 % общего времени
цикла) технологической операцией является бурение ствола скважины, которое осуществляется с помощью специальных (бурильных)
175
машин или навесного бурильного оборудования, смонтированного
на базе одноковшовых экскаваторов с гидравлическим и механическим приводом.
Навесное бурильное оборудование к экскаватору унифицировано с бурильным оборудованием бурильно-крановой машины
(см. гл. 4) и предназначено для бурения вертикальных и крутонаклонных скважин диаметром 0,36…0,63 м на глубину до 15 м под
свайные фундаменты в немерзлых, сезонномерзлых и вечномерзлых
грунтах, содержащих до 45 % гравийно-галечниковых включений
с фракциями до 50 мм в поперечнике.
В состав бурильного оборудования входят: двухсекционная
бурильная мачта, гидроцилиндры изменения угла наклона мачты,
механизмы вращения и рабочей подачи бура, спускоподъемный
механизм, телескопическая бурильная штанга, сменный бурильный инструмент и гидрооборудование. Для привода всех механизмов бурильного оборудования используется насосная станция.
В комплект бурильного инструмента входят основной ковшовый
и шнековый буры, грейфер, ударное бурильное долото, бурильный расширитель, вставки и обечайки, комплект обсадных труб.
Обсадное оборудование предназначено для придания обсадным
трубам качательных движений при их погружении, а также извлечении труб из грунта.
Для устройства скважин без выемки грунта с уплотнением его
в стенки скважин эффективно используются раскатывающие и спиральные винтовые снаряды (см. гл. 4), устанавливаемые вместо
грейфера (рис. 129). При винтовом продавливании расширение
скважины до заданного диаметра происходит путем непрерывного
уплотнения грунта под действием радиально направленных сил,
создаваемых спиралевидным снарядом.
Раскатывающие снаряды формируют скважину диаметром до 1 м
на глубину до 10 м, а спиралевидные снаряды – диаметром до 0,8 м
на глубину до 14 м. С помощью грейфера проходят скважины диаметром 0,65…1,0 м на глубину до 15…20 м.
176
Рис. 129. Схема спиралевидного снаряда: 1 – верхняя коническая часть;
2 – корпус; 3 – средняя цилиндрическая часть; 4 – нижняя лидирующая
часть; 5 – наконечник
Контрольные вопросы по главе 5
1. Что включает технологический цикл погружения готовых свай?
2. Перечислить свайные погружатели ударного действия.
3. В чем заключаются достоинства и недостатки свайных погружателей вибрационного действия?
4. Что включает в себя рабочий цикл свайного молота?
5. Написать уравнение энергии удара свайных молотов одностороннего действия?
6. Дать определение отказа сваи.
7. Перечислить главный и основные параметры вибромолотов.
8. Каков технологический процесс погружения свай сваевдавливающим оборудованием?
9. Написать уравнение для расчета производительности копровой установки.
10. Перечислить технологический цикл изготовления буронабивных свай.
177
ГЛАВА 6. МАШИНЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА
БЕТОННЫХ РАБОТ
54. Каковы отличительные особенности машин
для приготовления бетонных и растворных смесей?
Бетонные и растворные смеси приготовляют путем механического перемешивания их компонентов в смесительных машинах –
бетоно- и растворосмесителях. Качество смеси определяется точностью дозировки компонентов и равномерностью их распределения
между собой по всему объему смеси.
Технологический процесс приготовления смесей включает
в себя последовательно выполняемые операции: загрузку отдозированных компонентов (вяжущих, заполнителей и воды) в смесительную
машину, перемешивание компонентов и выгрузку готовой смеси.
Смесители классифицируют по трем основным признакам:
По характеру работы различают смесительные машины периодического (цикличного) и непрерывного действия. В смесителях
цикличного действия перемешивание компонентов и выдача готовой
смеси осуществляется отдельными порциями, в смесителях непрерывного действия – одновременно и непрерывно. Главным параметром смесительных машин (рис. 130) цикличного действия является
объем готового замеса (л), выданный за один цикл работы, а смесителей непрерывного действия – объем готовой продукции (м3), выдаваемой машиной за 1 ч работы.
По принципу смешивания компонентов различают машины со
смешиванием при свободном падении материалов (гравитационные)
и с принудительным смешиванием (принудительного действия).
Гравитационный смеситель вращается относительно горизонтальной
или наклонной (под углом до 15о) оси барабана с лопастями на внутренней поверхности вращающегося барабана. В смесителях с принудительным смешиванием компоненты смеси принудительно перемешиваются в неподвижном барабане или чаще с гори178
зонтальными, наклонными или вертикальными лопастными валами,
вращающимися внутри смесительной емкости.
Рис. 130. Схемы перемешивания материалов в смесительных машинах
По способу установки смесители подразделяют на передвижные и стационарные.
Техническая производительность смесительных машин циклического действия (м3/ч)
Пт =
Vз n
,
1000
где Vз – объем готовой смеси в одном замесе, л, Vз = Vб K; Vб – вместимость смесительного барабана по загрузке составляющих, л; K – коэффициент выхода готовой смеси, для бетонной смеси K = 0,65…0,7,
для растворов K = 0,75… 0,85;
n – количество замесов, выдаваемых смесителем в течение 1 ч,
n=
3600
,
t1 + t2 + t3 + t4
где t1, t2, t3, t4 – продолжительность загрузки, смешивания, выгрузки
и возврата барабана в исходное положение.
Техническая производительность смесительных машин непрерывного действия с принудительным смешиванием (м3/ч)
179
Пт = 3600Sv,
где S – средняя площадь поперечного сечения потока смеси в корпуK πd 2
; Kн – коэффициент наполнения сечения
се смесителя, м2, S = н
4
корпуса смесителя, Kн = 0,28…0,34; d – диаметр лопастей смесителя, м;
v – скорость движения смеси в направлении продольной оси
корпуса смесителя, м/с, v = S΄h; S΄ – шаг лопастей, м; h – частота
вращения лопастного вала, с–1.
Цикличные смесители могут быть следующих типов:
БГ – бетоносмесители гравитационные;
БП – бетоносмесители принудительного действия;
РН – растворосмесители низкооборотные;
РВ – растворосмесители высокооборотные.
Передвижные гравитационные цикличные смесители имеют
объем готового замеса 65, 165 и 330 л и применяются в качестве самостоятельных машин для приготовления подвижных бетонных
смесей с крупностью заполнения до 70 мм и строительных растворов на объектах с небольшими и средними объемами работ. Смесители с объемом готового замеса 65 л выпускают на колесном ходу,
с объемом 165 и 330 л – на полозьях.
Кроме того, передвижные гравитационные бетоносмесители
(рис. 131, 132) с объемом готового замеса 165 и 330 л оборудованы ковшовым подъемником с индивидуальным приводом для загрузки предварительно отдозированных сухих компонентов смеси
в барабан и вододозирующим устройством для отмеривания дозы
воды в замес.
Цикличные бетоносмесители принудительного действия представляют собой роторные и роторно-планетарные машины с вертикально расположенными валами. Они предназначены для приготовления бетонной смеси.
Растворосмесители предназначены для приготовления строительных растворов (цементных, известковых, глиняных, гипсовых,
шлаковых и сложных) при выполнении каменных, изоляционных,
180
штукатурных, монтажных и кровельных работ. Они представляют
собой машины с принудительным смешиванием компонентов раствора в неподвижной емкости горизонтальным или вертикальным
лопастным валом (лопастные растворосмесители) или быстровращающимся лопастным ротором (турбулентные смесители). Передвижные растворосмесители имеют объем готового замеса 30, 65,
125 и 250 л, а стационарные – 400, 800 и 1200 л.
а
б
Рис. 131. Передвижной гравитационный смеситель с объемом готового
замеса 65 л: а – общий вид; б – кинематическая схема
а
б
Рис. 132. Передвижной гравитационный смеситель с объемом
готового замеса 165 л: а – общий вид; б – кинематическая схема
181
Передвижные малогабаритные растворосмесители цикличного
действия с объемом готового замеса 30 и 65 л применяют на объектах с небольшой потребностью в растворе (до 2,6… 3,0 м3/ч).
Турбулентный высокооборотный бетонорастворосмеситель
(рис. 133) с объемом готового замеса 65 л (по бетону) и 80 л (по раствору) предназначен для приготовления подвижных цементных
и известковых растворов, мастичных и эмульсионных смесей подвижностью 7 см и более, а также пластичных бетонных смесей с заполнителями крупностью до 30…40 мм.
а
б
Рис. 133. Турбулентный высокооборотный
бетонорастворосмеситель с объемом готового
замеса 65 л: а – общий вид; б – кинематическая схема
Принцип действия растворосмесителя заключается в следующем: при вращении ротор отбрасывает компоненты смеси к стенкам
бака с наклонными неподвижными лопастями, которые тормозят
182
движение смеси по окружности и направляют поток смеси вверх по
спирали к центру бака, откуда смесь под действием силы тяжести
возвращается к ротору и вновь вовлекается в движение.
Принцип действия передвижных смесителей непрерывного
действия заключается в следующем: сухая смесь загружается
в приемный бункер и шнеком-дозатором подается в смесительную камеру, где смешивается с водой, которая равномерно подается в емкость через систему дозирования для получения раствора
требуемой консистенции. Винтовые лопасти смесителя обеспечивают передвижение смеси вдоль оси смесительной камеры к выгрузочному окну.
55. Чем характеризуются машины и оборудование
для транспортирования бетонных
и растворных смесей?
Авторастворовозы (рис. 134) применяют для транспортирования качественных строительных растворов различной подвижности
(5…13 см) с механическим перемешиванием их в пути следования
и для порционной выдачи смеси на строительных объектах в приемные емкости растворонасосов, штукатурных агрегатов и станций,
промежуточные расходные бункера и бадьи. Перемешивание раствора в пути следования обеспечивается шнековыми или лопастными побудителями, порционная выдача раствора – шиберными отсекателями (заслонками). Побудители и отсекатели имеют гидравлический привод. Авторастворовозы оборудуются бортовым устройством промыва цистерны водой, подогреваемой выхлопными газами, что облегчает уход за цистерной и препятствует нарастанию
скелетного остатка на ее стенках. Они работают при температуре
окружающей среды от –20 до +40 оС. Главным параметром авторастворовозов является полезная вместимость цистерны, которая составляет 2,5…4,6 м3.
183
а
б
Рис. 134. Авторастворовоз: а – общий вид; б – цистерна с побудителем;
1 – цистерна; 2 – крышка; 3 – однолопастной побудитель; 4 – платформа;
5 – разгрузочное устройство; 6 – панель управления; 7 – шиберная
заслонка; 8 – гидрораспределитель; 9 – гидромотор; 10 – коробка отбора
мощности; 11 – двигатель базовой машины; 12 – лопастной вал; 13 –
стойки; 14 – лопасть; 15 – подшипники
Автобетоновозы (рис. 135) применяют для перевозки товарных
бетонных смесей на расстояние до 5…10 км. Рабочим органом автобетоновозов является опрокидной кузов каплеобразной формы с высокими бортами, наклоняемый назад гидроподъемником при разгрузке на угол до 90о. Автобетоновозы оборудуются устройствами
для промывки кузова, обогрева кузова выхлопными газами, встряхивания кузова при разгрузке.
Главным параметром автобетоновозов является полезная вместимость кузова (объем перевозимой бетонной смеси), которая составляет 2,5…4,0 м3. Грузоподъемность автобетоновозов 4,0…10 т,
продолжительность выгрузки бетонной смеси 1,5…2 мин.
184
Рис. 135. Автобетоновоз: 1 – шасси; 2 – крышка;
3 – кузов; 4 – гидродомкрат; 5 – опорная рама
Рабочий цикл по доставке смеси автобетоновозом включает
в себя следующие технологические операции:
− загрузку готовой смеси на заводе;
− закрывание кузова крышкой;
− транспортирование;
− выгрузку смеси путем опрокидывания кузова;
− очистку внутренней поверхности кузова;
− возврат кузова в исходное положение и поездку за новой
порцией смеси.
Автобетоносмесители (рис. 136) применяют для приготовления бетонной смеси в пути следования от питающих отдозированными сухими компонентами специализированных установок
к месту укладки, для приготовления бетонной смеси непосредственно на строительном объекте, а также транспортирования готовой качественной смеси с побуждением ее при перевозке. Они
представляют собой гравитационные реверсивные бетоносмесители с индивидуальным приводом, установленные на шасси грузовых автомобилей.
185
Рис. 136. Автобетоносмеситель: 1 – шасси; 2 – дозировочно-промывочный
бак; 3 – механизм вращения барабана; 4 – смесительный барабан; 5 –
загрузочная воронка; 6 – разгрузочная воронка; 7 – лоток; 8 – поворотное
устройство; 9 – рама; 10, 12 – рычаги; 11 – контрольно-измерительные
приборы
Главным параметром автобетоносмесителей является объем готового замеса (м3).
Автобетоносмесители работают при температуре окружающего
воздуха от –30 до +40 оС. Автобетоносмеситель объемом готового
замеса 4 м3 смонтирован на шасси автомобиля КамАЗ.
Автобетоносмеситель с гидравлическим приводом и объемом
готового запаса барабана 5 м3 отличается от автобетоносмесителя
с механическим приводом системой привода барабана и отбора
мощности, а также возможностью бесступенчатого регулирования
частоты вращения смесительного барабана в диапазоне 0…20 мин–1.
Техническая часовая производительность автобетоносмесителя
(м3/ч)
Пт =
60VK об K вых
,
Тц
где V – вместимость барабана, м3;
186
Kоб – коэффициент использования геометрического объема, определяемый отношением объема сухих составляющих, загружаемых
в барабан, к его геометрическому объему;
Kвых – коэффициент, характеризующий выход смеси и определяемый отношением ее объема к объему сухих составляющих; при
перевозке готовой бетонной смеси коэффициент Kвых принимают
равным единице;
Тц – продолжительность цикла автобетоносмесителя, мин,
Тц =
60 L ( vгр + vпор )
( vгр vпор ) + t з + t р + tп
,
где L – дальность транспортирования смеси, км;
v гр, vпор – скорость движения в груженом и порожнем состояниях, км/ч;
tз – продолжительность загрузки барабана сухими составляющими, мин;
tр и tп – продолжительность разгрузочных и прилавочных операций, мин.
Автобетононасосы (рис. 137) предназначены для подачи свежеприготовленной бетонной смеси с осадкой конуса 6…12 см в горизонтальном и вертикальном направлениях к месту укладки при
возведении сооружений из монолитного бетона и железобетона. Они
состоят из автошасси, бетононасоса с гидравлическим приводом
и шарнирно сочлененной стрелы с бетоновозом для распределения
бетонной смеси в зоне действия стрелы во всех ее пространственных
положениях.
Поршневой гидравлический бетононасос (рис. 138) состоит из
двух бетонотранспортных цилиндров, поршни которых получают
синхронное движение во взаимно противоположных направлениях
от индивидуальных рабочих гидроцилиндров, осуществляя попеременно такт всасывания смеси из приемной воронки и такт нагнетания ее в бетоновоз.
187
Рис. 137. Автобетононасос: 1 – шасси; 2 – опорно-поворотное устройство;
3 – поворотная колонна; 4 – распределительная стрела; 5, 7, 11 –
гидроцилиндры двустороннего действия; 6 – гидробак; 8 – бетононасос;
9 – бетоновод; 10 – бак для воды; 12 – компрессор; 13 – гибкий шланг;
14 – приемная воронка; 15 – рама
Рис. 138. Гидравлический поршневой бетононасос: 1 – бетоновод; 2 –
бетонораспределительное устройство; 3 – приемная воронка; 4 –
решетка; 5 – корпус; 6 – бетонотранспортные цилиндры; 7 – рукоятки; 8 –
резервуар; 9 – блок управления; 10, 12 – гидроцилиндры; 11 – лопастной
побудитель с приводом
188
Гидравлический привод обеспечивает более равномерное движение смеси в бетоновозе, предохраняет узлы насоса от перегрузок
и позволяет в широком диапазоне регулировать рабочее давление
и производительность машины. Диапазон регулирования объемной
подачи от 5 до 65 м3/ч при максимальной дальности подачи до 400 м
по горизонтали и до 80 м по вертикали.
Главным параметром автобетононасосов является объемная подача (производительность), м3/ч.
Техническая производительность поршневых бетононасосов
3
(м /ч)
П т = 3600 АlnK н ,
где А – площадь поперечного сечения поршня, м2;
l – длина хода поршня, м;
n – число двойных ходов поршня, с–1;
Kн – коэффициент наполнения смесью бетонотранспортного
цилиндра, Kн = 0,8 … 0,9.
56. Как устроены машины для укладки и уплотнения
бетонных смесей?
При укладке бетонную смесь уплотняют с целью вытеснения
содержащегося в ней воздуха и более компактного расположения
составляющих. Бетонную смесь уплотняют вибрированием, сообщая
ее частицам механические колебания, возбудителями которых являются вибраторы. Колебания в вибраторах создаются двумя способами: вращением закрепленной на валу неуравновешенной массы (дебаланса) или возвратно-поступательным движением перемещаемой
массы. Возвратно-поступательные движения массе сообщаются
электромагнитом (электромагнитные вибраторы).
В строительстве наибольшее распространение получили электрические и пневматические вибраторы с круговыми колебаниями.
Электрические вибраторы в индексе модели имеют буквенное обозначение НВ, пневматические – ВП. Цифровая часть индекса означает номер модели, а буквы после цифрового индекса – порядковую
189
модернизацию вибратора. Каждый вибратор характеризуется вынуждающей силой, статическим моментом дебалансов, частотой и амплитудой колебаний.
По способу воздействия на уплотняемую бетонную смесь различают поверхностные, наружные и глубинные вибраторы (рис. 139).
а
б
в
Рис. 139. Схемы вибраторов: а – поверхностные;
б – наружные; в – глубинные
Поверхностные электрические вибраторы передают колебания
уложенной массе бетона через корытообразную прямоугольную
площадку (площадочные вибраторы) или удлиненную балку-рейку
(виброрейки). В качестве вибровозбудителей поверхностных вибраторов применяют одновальные электрические дебалансные вибраторы общего назначения с круговыми колебаниями и встроенным
электродвигателем.
Вынуждающая сила при вращении дебалансов (Н)
F = Mω2,
где М – статический момент дебаланса, кг·см;
ω – угловая скорость вращения дебаланса, рад/с.
Причем статический момент
М = kme,
где k – общее число дебалансов вибратора;
m – масса дебаланса, кг;
e – эксцентриситет дебаланса, т.е. расстояние от центра тяжести
дебаланса до оси его вращения, см.
190
Амплитуда колебаний поверхностного вибратора
α=
М
,
mм + mв
где mм – масса частиц машины, приводимых в колебание и жестко
связанных с вибратором, кг;
mв – масса вибратора, кг.
В конструкциях поверхностных вибраторов используются мотор-вибраторы с электродвигателями постоянного тока напряжением 36…42 В, мощностью 0,26…0,6 кВт. Они развивают вынуждающую силу 2…9 кН при частоте колебаний 50 Гц. Вибраторы подключают к электрической сети переменного тока напряжением 220 В через
понижающий трансформатор.
Виброрейки применяют для разравнивания, уплотнения и предварительного заглаживания цементно-песчаных и бетонных стяжек,
а также мозаичных полимерцементных и полимербетонных полов.
Эксплуатационная производительность поверхностных вибраторов по объему уплотненной смеси (м3/ч)
Пэ =
3600 ShK в
,
t1 + t2
где S – рабочая площадь вибратора, м2;
h – толщина слоя, прорабатываемого вибратором, м;
t1 – продолжительность вибрирования с одной позиции, с;
t2 – продолжительность перестановки вибратора с одной позиции на другую, с;
Kв – коэффициент использования вибратора по времени (Kв =
= 0,75...0,85).
Наружные вибраторы передают колебания уплотняемой смеси
через опалубку или форму, к которым прикрепляются снаружи
с помощью специальных крепежных устройств. Такие вибраторы
применяют при бетонировании густоармированных и высоких монолитных сооружений, изготовлении различных элементов сборных
191
железобетонных конструкций – колон, балок. В качестве наружных
вибраторов используют электрические дебалансные вибраторы общего назначения с круговыми колебаниями, электрические маятниковые вибраторы с направленными колебаниями и пневматические
прикрепляемые вибраторы с планетарно-фрикционными вибровозбудителями.
Глубинные вибраторы имеют рабочий орган в виде цилиндрического вибронаконечника, погружаемого в уплотняемую смесь.
Наружный диаметр и длину вибронаконечника вибраторов подбирают такими, чтобы обеспечить ему беспрепятственное движение
в зазорах между арматурой. Глубинные вибраторы выпускают
с электрическим или пневматическим приводом. Они могут быть
ручными (обслуживаемыми оператором) и навесными (подвешиваться на крюк грузоподъемного устройства).
Вибровозбудитель электрических глубинных вибраторов может
приводиться в действие через гибкий вал от переносного и располагаемого на поверхности электропривода (вибраторы с гибким валом)
или от встроенного в вибронаконечник электрического или пневматического двигателя (вибраторы со встроенным двигателем). Глубинные вибраторы имеют дебалансные и планетарно-фрикционные
вибровозбудители.
Контрольные вопросы по главе 6
1. Дать определение дозатора.
2. Каковы классификационные признаки бетоносмесителей
и растворосмесителей?
3. Написать уравнение для определения эксплуатационной производительности гравитационного бетоносмесителя.
4. Написать уравнение для определения эксплуатационной производительности растворосмесителя принудительного действия.
5. В чем отличительная конструктивная особенность автобетоновоза и автобетоносмесителя?
192
6. Каков принцип действия глубинного вибратора для уплотнения бетонной смеси?
7. Написать уравнение технической часовой производительности автобетоносмесителя.
8. Что включает в себя технологический процесс приготовления
растворных и бетонных смесей?
9. Чем характеризуется качество приготовленной бетонной
и растворной смеси?
10. Написать уравнение эксплуатационной производительности
поверхностного вибратора по объему уплотненной смеси.
193
ГЛАВА 7. МАШИНЫ ДЛЯ ОТДЕЛОЧНЫХ РАБОТ
57. Какими машинами выполняются
технологические операции штукатурных работ?
Отделочные работы представляют собой комплекс строительных процессов по наружной и внутренней отделке зданий и сооружений с целью повышения их защитно-эксплуатационных и архитектурно-эстетических качеств. Эти работы являются наиболее
сложными и трудоемкими. В настоящее время их трудоемкость составляет около 25…30 % общих трудовых затрат, а стоимость –
15…18 % всей стоимости строительства. Причем около 30 % всех
строителей, участвующих в сооружении зданий, заняты отделочными работами.
К отделочным относятся штукатурные, облицовочные, малярные, обойные, стекольные и кровельные работы.
Номенклатура строительных машин постоянно расширяется
и имеет систему индексации, содержащей буквенное и цифровое
обозначения. Основные буквы индекса – СО, располагаемые перед
цифрами, обозначают вид машины – строительно-отделочная. Цифровая часть индекса обозначает порядковый номер разработки машины. После цифровой части в индексе машины могут быть дополнительные буквы, обозначающие порядковую модернизацию.
Штукатурные работы выполняют для выравнивания и декоративного оформления поверхностей строительных конструкций,
улучшения их санитарно-гигиенических качеств, а также уменьшения тепло-, звукопроводности и водопоглощения ограждающих конструкций, защиты их от атмосферных воздействий. Трудоемкость
штукатурных работ составляет 14…16 % общей трудоемкости возведения зданий и сооружений, а их стоимость достигает 8…10 %
общей стоимости строительно-монтажных работ. В современном
строительстве применяют два вида штукатурок – монолитную
и сборную сухую.
194
Все технологические операции по устройству монолитной штукатурки (приемка и подготовка раствора, процеживание и доведение
его до рабочей подвижности, транспортирование раствора к месту
производства работ, нанесение обрызга грунта и покрывочного слоя
и его затирка) комплексно механизированы путем применения мобильных передвижных штукатурных и штукатурно-смесительных
машин и агрегатов (при небольших объемах штукатурных работ),
высокопроизводительных передвижных штукатурных станций (при
больших объемах работ).
Штукатурные агрегаты и станции выполнены на базе растворонасосов различных типов и комплектуются раствороводами, форсунками и штукатурно-затирочными машинками.
Растворонасосы предназначены для транспортирования (перекачивания) строительных и штукатурных растворов подвижностью
от 5 см и более по резинотканевым и металлическим раствороводам
к месту производства работ, а также для нанесения на поверхности
штукатурных слоев, отделочных и изоляционных материалов с помощью форсунки или бескомпрессорного сопла.
Растворная смесь, перекачиваемая растворонасосами, должна
быть свежеприготовленной и перед поступлением в растворонасос
процеженной через сито с ячейками 3×3…5×5 мм. Принцип работы
растворонасосов основан на периодическом изменении объема их рабочей камеры, увеличивающегося при всасывании растворной смеси из
приемного бункера и уменьшающегося при воздействии на смесь вытеснителя, выталкивающего раствор в напорную магистраль.
По способу воздействия вытеснителя на перекачиваемый раствор
различают диафрагменные, поршневые и винтовые растворонасосы.
В диафрагменных растворонасосах перекачивание раствора
осуществляется при периодических деформациях плоской резиновой диафрагмы, давление которой передается от движущегося возвратно-поступательно плунжера через промежуточную жидкость.
Каждый диафрагменный растворонасос состоит из насосной части,
привода, кривошипно-шатунного механизма с плунжером, предохранительных устройств, пульта управления и тележки с ходовыми
195
колесами, на которой смонтированы все узлы растворонасоса. Раствор в рабочую камеру с диафрагмой и обратными клапанами поступает снизу вверх (т.е. противоточно) из приемного бункера
с процеживающим виброситом под действием вакуума, попеременно создаваемого при рабочем ходе плунжера. Возвратнопоступательное движение плунжеру сообщается от электродвигателя через клиноременную передачу, редуктор и кривошипношатунный механизм.
Промышленность выпускает растворонасосы производительностью 2,4 и 6 м3/ч. Основными недостатками диафрагменных насосов
являются недолговечность резиновой диафрагмы, снижение подачи
(производительности) насоса в результате неполного заполнения насосной камеры водой из-за ее утечек и испарения. Дальность подачи
растворонасоса при максимальном рабочем давлении 1,5 мПа составляет по горизонтали 100…200 м, по вертикали 20…40 м.
Поршневые растворонасосы применяют для перекачивания
растворов подвижностью не менее 5…7 см и крупностью фракции
не более 5…12 мм. Перекачивание раствора осуществляется движущимся возвратно-поступательно поршнем, непосредственно воздействующим на раствор и осуществляющим его всасывание и нагнетание. Поршневые растворонасосы характеризуются независимостью
подачи от развиваемого напора, хорошей всасывающей способностью и более высоким ресурсом цилиндропоршневой группы по
сравнению с резиновой диафрагмой.
Производительность (подача) однопоршневых насосов 2…4 м3/ч,
максимальное рабочее давление 1,5…3,5 мПа, дальность подачи по
горизонтали 60…250 м, по вертикали 30…60 м. Для работы при давлениях более 3,0 мПа применяют дифференциальные растворонасосы.
Дифференциальный растворонасос (рис. 140) обеспечивает высокую равномерность подачи раствора подвижностью не менее 5 см
за счет попеременной работы поршней, движущихся в двух параллельных цилиндрах – основном и компенсационном. Причем длина
хода основного поршня в два раза больше, чем у компенсационного.
Штоки этих поршней кинематически связаны через ролики с кулач196
ками торцевого типа, расположенными на общем валу. Вращение
валу с кулачками сообщается от электродвигателя через двухскоростную клиноременную передачу, редуктор и соединительную муфту. Растворонасос имеет двойную производительность (подачу)
2 и 4 м3/ч и перекачивает растворы на расстояние до 300 м по горизонтали и до 100 м по вертикали при максимальном рабочем давлении 4 мПа.
Рис. 140. Принципиальная схема дефференциального поршневого
растворонасоса: 1 – ролики; 2 – кулачки торцевого типа; 3 – штоки; 4 –
поршень; 5 – основной цилиндр; 6 – компенсационный цилиндр; 7 –
всасывающий клапан; 8 – нагнетательный клапан; 9 – нагнетательный
патрубок; 10 – компенсационный цилиндр; 11 – всасывающий поршень;
12 – шток; 13 – вал; 14 – ролики с кулачками торцевого типа; 15 –
кулачки торцевого типа; 16 – соединительная муфта
Техническая производительность (подача) поршневого растворонасоса (м3/ч)
П т = 900πd п2 Lп nп K н ,
где dп – диаметр поршня, м;
Lп – ход поршня, м;
nп – число двойных ходов поршня в секунду, равное частоте
вращения коленчатого вала привода, с–1;
Kн – коэффициент объемного наполнения, оценивающий потери
подачи растворонасоса.
197
Винтовые растворонасосы в отличие от поршневых не имеют
клапанов и применяются для перекачивания штукатурных растворов на
гипсовых вяжущих, гипсовых замазок, шпаклевок, паст, мастик и малярных составов различной вязкости. В качестве вытеснителя у таких
насосов используется винт, вращающийся в неподвижной обойме.
Винтовые насосы характеризуются высокой равномерностью
подачи, простотой конструкции и эксплуатации, компактностью
и малой массой. Они развивают рабочее давление до 2 мПа и обеспечивают дальность подачи материала до 100 м по горизонтали и до
60 м по вертикали.
Штукатурные форсунки предназначены для нанесения на отделываемую поверхность штукатурных растворных смесей подвижностью не менее 7 см с фракцией заполнителя не более 5 мм и устанавливаются на свободном конце растворовода.
Форсунки представляют собой устройство с жестким или эластичным наконечником (соплом) для дробления струи раствора на
отдельные мелкие частицы, придания ей необходимой формы и скорости в целях обеспечения плотного прилегания раствора к обрабатываемой поверхности. Форсунки изготовляют двух типов: ФШП –
пневматического действия и ФШМ – механического действия (бескомпрессорные). В форсунках пневматического действия раствор
дробится и выбрасывается из наконечника с большой скоростью
сжатым воздухом, подаваемым из компрессора под давлением
0,2…0,6 мПа. В форсунках механического действия дробление и нанесение раствора осуществляется за счет использования кинематической энергии потока раствора, поступающего в форсунку под давлением, создаваемым растворонасосом.
Наибольшее распространение получили форсунки пневматического действия, которыми наносят штукатурные растворы подвижностью от 7 см и более. Различают форсунки пневматического действия с кольцевой и центральной подачей сжатого воздуха.
Скорость движения растворной смеси на выходе из сопла форсунки
198
vр =
2∆Pф
ρр
,
где ∆Pф – перепад давления на входе и выходе из сопла форсунки,
Па, (∆Pф = 0,2…0,5 мПа);
ρ р – плотность раствора, кг/м3.
В форсунках механического действия применяют щелевые сопла, формирующие плоский факел. Форсунками наносят штукатурные растворные смеси подвижностью от 9 см и более. Их выпускают
двух видов – с регулируемой и нерегулируемой щелью (напором).
Штукатурные агрегаты, машины и установки предназначены
для приема (или приготовления), переработки (перемешивания), подачи и нанесения на подготовленные поверхности штукатурных растворов и отделочных составов с помощью форсунок, сопел и насадок. Различают агрегаты типа АШ (агрегат штукатурный), работающие только
с привозным готовым штукатурным раствором, и агрегаты типа АШС
(агрегат штукатурно-смесительный), в технологическую цепь которых
включен цикличный растворосмеситель для приготовления штукатурного раствора непосредственно на объекте или перемешивания готового товарного раствора.
Производительность машин и агрегатов определяется производительностью базового растворонасоса.
Машины и установки для торкретирования применяют при отделке помещений и сооружений, подвергающихся сильному увлажнению. Их поверхности покрывают водонепроницаемым защитным
слоем специальной торкретной штукатурки.
Торкретная штукатурка получается набрызгиванием (торкретированием) на поверхность цементно-песчаной и затворенной водой
растворной или мелкозернистой бетонной смеси под давлением через сопло или штукатурную форсунку. Смесь, вылетающая из сопла,
с силой ударяется о поверхность и покрывает ее плотным слоем, который после затвердевания приобретает водонепроницаемость и повышенную механическую прочность.
199
Различают сухое и мокрое торкретирование. При сухом торкретировании сухая торкретная смесь подается сжатым воздухом по
шлангу к соплу, где затворяется водой, подводимой к соплу по водяному шлангу. При мокром торкретировании к штукатурной форсунке пневматического или механического действия подается под
давлением готовая смесь. Струя смеси к торкретируемой поверхности направляется перпендикулярно. Во время работы сопло держат
на расстоянии около 1 м от обрабатываемой поверхности, перемещая его по спирали. Торкретирование производят в два, три или
четыре слоя толщиной по 10…20 мм, причем каждый последующий
слой наносят только после схватывания предыдущего. Кстати, с помощью этой же установки производят также подготовку поверхности, подлежащей торкретированию. Сначала поверхность тщательно очищают от грязи и наплывов бетона сухим песком, а затем
обдувают сжатым воздухом и промывают водой под давлением.
Штукатурные станции предназначены для осуществления высокопроизводительного комплексно-механизированного непрерывного процесса подачи и нанесения раствора. Основным параметром
станций является производительность установленных на них растворонасосов.
Рис. 141. Двухдисковая штукатурно-затирочная машина:
1 – наружный затирочный диск; 2 – внутренний затирочный
диск; 3 – двухступенчатый редуктор; 4 – электродвигатель
200
Ручные штукатурно-затирочные машины (рис. 141) применяют для выравнивания и затирки различных штукатурных и других
покрывочных составов, нанесенных на горизонтальные, наклонные
и вертикальные поверхности. Их выпускают однодисковыми
и двухдисковыми со встроенным электроприводом. У двухдисковой
машины равнодействующая моментов вращающихся наружного
и внутреннего дисков равна нулю, что делает машину устойчивой
и уменьшает нагрузку на руки оператора.
В целях улучшения качества затирки к машинам может подаваться вода, смачивающая затираемую поверхность. Затирка штукатурной поверхности затирочными машинами выполняется во время
процесса схватывания раствора, когда прочность покрывочного слоя
достигает 0,05…0,1 мПа. Производительность затирочных машин до
50 м2/ч.
58. Какие машины предназначены для малярных работ?
Особенности их функционирования
Малярные работы являются завершающим этапом всей отделки
зданий и сооружений и выполняются для придания им эстетического внешнего вида, оформления интерьера, увеличения их долговечности, создания нормальных санитарно-гигиенических условий эксплуатации внутренних помещений. К малярным относят также
обойные работы. Все основные технологические операции малярных и обойных работ в современном строительстве механизированы, однако их трудоемкость составляет около 10 % от общих трудовых затрат на строительно-монтажные работы.
Малярные работы непосредственно на строительном объекте
заключаются в подготовке поверхностей и их окрашивании. Для механизированного окрашивания различных поверхностей масляными,
синтетическими и водными составами широко применяют переносные и передвижные окрасочные агрегаты, работающие по принципу
распыления красочных составов. В таких агрегатах красочный состав из резервуара силой сжатого воздуха или с помощью насоса подается под давлением к распылительному устройству (соплу, фор201
сунке), дробящему состав на мельчайшие частицы и наносящему его
тонким слоем на окрашиваемую поверхность. Различают окрасочные агрегаты воздушного (пневматического) распыления, предназначенные для нанесения на поверхность шпаклевок, нитроэмалей,
масляных и клеевых красок, и механического (безвоздушного) распыления, используемые для нанесения на поверхность лакокрасочных материалов, водно-меловых, водно-известковых красочных составов.
Окрасочные агрегаты пневматического распыления разделяют
на переносные и передвижные (рис. 142).
а
б
Рис. 142. Окрасочные агрегаты пневматического
распыления: а – переносной; б – передвижной
Переносные окрасочные агрегаты применяют при малых объемах работ для окраски лакокрасочными материалами вязкостью
15…25 Ст по вискозиметру ВЗ-4 поверхностей в труднодоступных
местах. Агрегат состоит из переносного диафрагменного компрессо202
ра, пневматического пистолета – краскораспылителя, рукава – воздуховода и питающего кабеля.
Передвижные окрасочные агрегаты применяют для выполнения
окрасочных работ средних и больших объемов. В комплект агрегата
входят компрессор, красконагнетательный бак, ручной пневматический краскораспылитель и набор материальных и воздушных гибких
рукавов.
Универсальный пневматический краскораспылитель предназначен для распыления красочных составов вязкостью 30…35 Ст по
вискозиметру ВЗ-4 при выполнении больших и средних объемов работ и способен работать с красконагнетательным баком (рис. 143)
или со съемным наливным бачком.
Рис. 143. Красконагнетательный бак: 1 – корпус; 2 – сменная емкость; 3 –
накидные скобы; 4 – кран для сжатого воздуха; 5 – редуктор для подачи
воздуха и выдачи краски; 6 – манометр; 7 – рукоять привода смесителя;
8 – клапан сброса давления; 9 – загрузочное устройство; 10 – кран
для подачи краски; 11 – крышка; 12 – лопастной смеситель; 13 – фильтр
203
Способ пневматического распыления красочных составов имеет ряд недостатков: высокая степень туманообразования, приводящая к значительным потерям красочных материалов до 25…30 %
в окружающую среду, значительный расход растворителей для разведения красочных составов до рабочей консистенции.
Окрасочные агрегаты низкого давления для нанесения составов
нагретым воздухом используют турбовоздуходувки, вырабатывающие
в большом объеме сухой горячий воздух низкого (0,03…0,06 мПа) давления. Турбовоздуходувка представляет собой многоступенчатую
турбину (от 3до 6 ступеней), приводимую в действие электродвигателем и вырабатывающую от 0,5 до 2,5 м3/мин горячего воздуха (до
60 оС). В турбовоздуходувке за счет последовательного соединения
ступеней происходит многократное сжатие воздуха до низкого давления (0,03…0,06 мПа), при котором объем его уменьшается, а температура повышается. При этом воздух осушается на 60…70 %.
Турбовоздуходувка относится к классу турбинных компрессоров со
степенью сжатия 1,08.
Рис. 144. Крошкомет-распылитель: 1 – головка; 2 – трубка; 3 – расходный
бункер; 4 – рукоять; 5 – корпус; 6 – регулятор хода трубки; 7 – курок
204
Для нанесения декоративных жестких составов, содержащих
крошку, окрасочные агрегаты комплектуются крошкометомраспылителем (рис. 144).
Способ напыления красочных составов подогретым воздухом
низкого давления по сравнению с обычным способом пневматического распыления имеет следующие преимущества:
− возможность напыления красочных составов, шпаклевок
и грунтовок различной вязкости, в том числе высоковязких (до 200 Ст
по вискозиметру ВЗ-4);
− уменьшенный расход растворителя (на 30…40 %), сокращенную продолжительность сушки (на 20…30 %);
− меньшее количество слоев покрытия за счет увеличения их
толщины;
− более высокое качество отделки окрашиваемых поверхностей;
− возможность работы агрегатов при низких температурах окружающего воздуха;
− более высокую экономичность;
− меньшую опасность для здоровья обслуживающего персонала.
Окрасочные агрегаты высокого давления (рис. 145) применяют
для окраски поверхностей лаками, дисперсиями, масляными и полимерными красками вязкостью до 200…300 Ст по вискозиметру ВЗ-4.
Основным узлом таких агрегатов является насос высокого давления (до 30 мПа). Распыление красочного состава осуществляется
под высоким давлением без участия сжатого воздуха (безвоздушное
распыление) в результате резкого перепада давления краски при истечении ее в воздушную среду с большой (до 100 м/с) скоростью через сопло пистолета краскораспылителя.
По сравнению с пневматическим безвоздушный способ распыления красочных составов под высоким давлением способствует:
− снижению потерь лакокрасочных материалов за счет уменьшения туманообразования;
205
− повышению производительности труда и качества окраски,
получению высокой равномерности покрытия угловых поверхностей и кромок;
− уменьшению загрязненности и загазованности окружающей
среды и улучшению санитарно-гигиенических условий труда.
а
б
Рис. 145. Принципиальные схемы агрегатов высокого
давления: а – агрегат 7000НА; б – агрегат 7000Н-1
В России выпускаются по лицензии фирмы «Вагнер» (Швейцария) передвижные окрасочные агрегаты высокого давления 7000НА,
7000Н-1, «Финиш-207», «Финиш-211».
К недостаткам безвоздушного способа распыления красочных
составов относятся:
206
а) необходимость тщательной фильтрации лакокрасочных материалов;
б) невозможность в процессе работы изменять форму и размер
красочного факела;
в) трудность окраски поверхностей сложной конфигурации, узкой или решетчатой формы.
Агрегаты для окраски фасадов зданий предназначены для работы водными синтетическими красками вязкостью до 60 Ст по ВЗ-4.
Двухкамерный агрегат воздушного распыления состоит из двух
красконагнетательных баков вместимостью по 50 л, компрессора
производительностью 30 м3/ч, барабана для намотки воздушного
и материального рукавов, воздухораспределителя и пульта управления. Все механизмы агрегата смонтированы на раме одноосного
пневмоколесного шасси, снабженного четырьмя винтовыми домкратами – аутригерами и дышлом. Производительность агрегата при
двух малярных удочках составляет 500 м2/ч.
Передвижные малярные станции являются в настоящее время
основным и эффективным средством переработки, транспортировки
и нанесения малярных составов на объекты городского строительства с большими объемами малярных работ.
59. В чем заключаются особенности конструкции
и функционирования машин для устройства
и отделки полов?
Для механизации работ по обработке дощатых и паркетных полов используют строгальные и шлифовальные машины, передвигаемые на колесах по обрабатываемой поверхности оператором вручную. Отделку полов непосредственно у стен, на участках небольшой
площади и в труднодоступных местах осуществляют ручными электрическими рубанками.
Машина для строжки деревянных полов (рис. 146) состоит из
корпуса, ножевого барабана, электродвигателя, клиноременной передачи, узла управления, ходовых колес и вентилятора.
207
Основными параметрами строгальных машин являются глубина
и ширина строгания за один проход.
Эксплуатационная производительность строгальной машины
3
(м /с)
Пэ = ВНvп Kу Kв,
где В и Н – соответственно ширина и глубина строгания, м;
vп – скорость подачи рабочего органа, м/с;
Kу – коэффициент, учитывающий конкретные условия обработки древесины;
Kв – коэффициент, учитывающий время использования машины.
Рис. 146. Машина для строжки деревянных полов: 1 – передний ролик;
2 – ножевой барабан; 3 – корпус; 4 – винты; 5 – сухари; 6 – плоские
ножи; 7 – винт; 8 – электродвигатель; 9 – траверса; 10 – рукоятка
винтового механизма; 11 – кнопочный пост управления; 12 – гайка;
13 – узел управления; 14 – тяга; 15 – пружина; 16 – задние колеса
Паркетошлифовальные машины (рис. 147) предназначены для
шлифования паркетных и дощатых полов после строжки, а также
могут быть использованы при ремонте деревянных покрытий полов
для снятия мастики и старых лакокрасочных покрытий.
208
Рис. 147. Принципиальная схема паркетошлифовальной машины: 1 –
шлифовальный барабан; 2 – крышка; 3 – ограничительный ролик; 4, 8 –
клиноременные передачи; 5 – винт регулировки натяжения ремней; 6 –
платформа; 7 – электродвигатель; 9 – винтовой механизм; 10 – тяга; 11 –
фиксатор; 12 – рукоять; 13 – корпус барабана; 14 – колеса; 15 –
вентилятор; 16 – ходовые колеса
Различают два типа паркетошлифовальных машин: с барабанным рабочим органом – для шлифования больших открытых площадей полов; с дисковым рабочим органом – для шлифования небольших участков полов в труднодоступных местах (в нишах, узких проходах, в углах, вдоль стен, под радиаторами систем отопления).
На рабочих поверхностях барабанов и дисков крепят шлифовальные
шкурки на саржевой основе средней плотности с различными абразивными материалами. Шлифовальный барабан покрыт губчатой резиной, которая обеспечивает плотное прилегание шлифовальной
шкурки к обрабатываемой поверхности пола по всей ширине барабана. Концы шкурки заправляются в прорезь барабана и зажимаются
там двумя эксцентриковыми валиками.
Паркетное покрытие шлифуют за 2-3 прохода, заменяя шлифовальную шкурку. При первом проходе (грубое шлифование) используют шкурку зернистостью 24…36. Для второго прохода при чисто209
вом шлифовании применяют шлифовальные шкурки зернистостью
60…80. Все паркетошлифовальные машины оборудованы пылеотсасывающим устройством, состоящим из вентилятора, пылеотводной
трубы и пылесборника – съемного мешка из специальной ткани для
сбора отходов шлифования.
Производительность паркетошлифовальных машин 40…48 м2/ч,
ширина обрабатываемой полосы 200 мм, диаметр барабана 185 мм,
частота вращения 23…30 с–1.
60. Каковы разновидности машин для устройства
полов из рулонных и плиточных материалов?
При устройстве полов с покрытиями из рулонных материалов
выполняют подготовку поверхности оснований механизированным
способом (заглаживание бетонных оснований и их железнение,
окончательную затирку цементных стяжек), а затем продольную
прирезку кромок полотнищ линолеума, сварку полотнищ линолеума
и приклейку их к основанию с последующей прикаткой катками статического действия и виброкатками.
Двухдисковая машина для затирки цементных стяжек (рис. 148)
предназначена для окончательной затирки цементных стяжек под
укладку полов из синтетических ковров, линолеума, плитки ПХВ
и других материалов. Затирка осуществляется двумя дисками из древесно-стружечного материала, вращающимися в разные стороны
с частотой 9 с–1 от электродвигателя через редуктор. Противовращение дисков обеспечивает прямолинейное поступательное движение
машины. Во время работы машины в зону затирки по шлангу подводится вода, что облегчает затирку. За один проход машина шлифует полосу шириной 425 мм.
Сварку полотнищ линолеума с прирезанными друг к другу
кромками осуществляют тепловым и холодным методами. Тепловой
метод применяют для сварки полотнищ поливинилхлоридного линолеума, в котором содержится не менее 40 % по массе поливинилхлоридной смолы. При нагревании до температуры 200 oС такой материал переходит в вязкотекучее состояние, а при охлаждении осно210
ва затвердевает, приобретая первоначальную прочность. Холодный
метод сварки применяют для нетермопластичных линолеумов (релина, нитролинолеума), которые невозможно сваривать тепловым
методом. Холодная сварка заключается в склеивании торцов кромок
стыкуемых полотнищ линолеума специальными составами, обеспечивающими прочное клеевое соединение.
Рис. 148. Машина для затирки цементных стяжек:
1 – рукоятка управления; 2 – электродвигатель;
3 – редуктор; 4 – диски
Аппараты инфракрасного излучения, выполненные по единой
конструктивной схеме в виде нагревательного утюжка, обеспечивают непрерывный процесс тепловой сварки линолеума и перемещаются оператором вдоль стыка вручную.
Принцип работы аппарата состоит в нагревании до вязкотекучего состояния свариваемых кромок линолеума инфракрасными излучателями – галогенными лампами, создающими тепловой поток,
который направляется отражателями через продольную прорезь
формирующей пластины на свариваемые кромки.
Для наблюдения за ходом сварки в корпусе имеются смотровое
окно со стеклофильтром. Встроенный в корпус вентилятор служит
для обдува потоком воздуха формующей пластины и охлаждения
211
корпуса и ручек в процессе сварки. Регулятор напряжения поддерживает напряжение на заданном уровне, соответствующем типу свариваемого линолеума. Производительность аппарата 50...80 м2/ч, потребляемая мощность не более 2,0 кВт.
а
б
Рис. 149. Виброкатки: а – для прокатки линолеума; б – для втапливания
керамических плиток; 1 – роликовые опоры; 2 – плиты; 3 – вибратор; 4 –
рукоятки управления; 5 – переключатели
Виброкаток (рис. 149) служит для прикатывания свежеуложенного линолеума на клеевую или мастичную прослойку. Под воздействием вибрации осуществляется равномерное перераспределение
материала прослойки, удаление воздуха и плотное прижатие линолеума к поверхности основания. Виброкатки используют также для
втапливания керамических плиток в жесткий цементно-песчаный
раствор при устройстве плиточных полов и прикатке плиток из синтетических материалов.
Виброкаток для прикатки линолеума и синтетических плиток
состоит из вибратора с круговыми колебаниями и регулируемым
статическим моментом дебалансов, плиты, опирающейся на 12 роликов, объединенных в два ряда, и рукоятки управления.
Прикатка линолеума и синтетических плиток осуществляется
при медленном перемещении катка с вымоченным вибратором по
212
поверхности пола. Каток имеет ширину захвата 520 мм. Производительность катка – 150 м2/ч.
61. Каковы конструктивные особенности машин
для устройства и отделки монолитных
покрытий полов?
При устройстве цементно-песчаных и бетонных стяжек, бетонных и мозаичных полов для подачи и нанесения готовых жестких
цементно-бетонных смесей (осадка конуса 3…5 см) используют
специальные машины – пневмонагнетатели.
Для выравнивания, уплотнения и предварительного заглаживания стяжек и полов применяют электромеханические поверхностные
вибраторы – виброрейки и площадочный вибратор (при малых объемах работ), которые передвигают по уплотняемой поверхности
с помощью гибких тяг.
Виброрейки (рис. 150) однотипны по конструкции, максимально
унифицированы и различаются между собой шириной обрабатываемой полосы (1,5; 3,0 и 4,0 м), габаритами, массой и производительностью. Они обеспечивают проработку слоя бетонной смеси на глубину
до 150 мм и оснащаются одинаковыми мотор-вибраторами мощностью
0,25 кВт и регулируемой вынуждающей силой 2...5,6 кН.
Рис. 150. Схема виброрейки: 1 – передвижной шкаф; 2 – тросы-тяги;
3 – ручки управления; 4 – пустотелые рабочие профили; 5 – моторвибратор; 6 – основание; 7 – стяжки
213
Каждая виброрейка состоит из двух параллельных алюминиевых Z-образных в поперечном сечении пустотелых рабочих профилей, мотор-вибратора с регулируемым статическим моментом дебалансов, пусковой электроаппаратуры и органов управления. При работе виброрейку перемещают вручную на весу со скоростью
0,5...1,0 м/мин по кромкам смежных полос уложенной бетонной
смеси (раствора) или по направляющим (маячным) рейкам.
В целях заглаживания и железнения бетонных и цементнопесчаных полов используют универсальную машину. При устройстве и отделке монолитных бетонных полов методом вакуумирования
применяют вакуумный комплекс. Предварительную обработку (обдирку) бетонных полов осуществляют фрезерными машинами, а последующее чистовое шлифование поверхности пола – мозаичношлифовальными машинами: ручными (при небольших объемах работ) и самоходными (при больших объемах работ). Для последующей очистки обработанной мозаично-шлифовальными машинами
поверхности используют шламоуборочную машину.
Универсальная заглаживающая машина (рис. 151) укомплектована чугунным диском диаметром 880 мм для предварительного заглаживания и железнения бетонных и цементных полов, а также лопастным рабочим органом диаметром 800 мм для чистовой отделки
пола с тремя (четырьмя) металлическими заглаживающими лопастями, расположенными в одной плоскости соответственно под углом 120 (90о) друг к другу.
Привод рабочего органа состоит из двухскоростного электродвигателя, клиноременной передачи и червячного редуктора.
Вакуумный комплекс (рис. 152) предназначен для устройства
монолитных бетонных полов и их обработки методом вакуумирования. Сущность вакуумирования заключается в удалении избыточной
воды затворения в смеси с воздухом (воздушной смеси) из свежеуложенного и виброуплотненного слоя бетона под воздействием вакуума. Это приводит к повышению прочности вакуумированного
бетона по сравнению с обычным на 20…25 %, уменьшению усадки
и ускоренному затвердеванию бетона, увеличению водонепроницае214
мости, морозо- и износостойкости его поверхностного слоя, а также
позволяет производить окончательную обработку поверхности пола
заглаживающими машинами практически сразу же после завершения процесса вакуумирования.
Рис. 151. Универсальная заглаживающая машина: 1 – чугунный диск; 2 –
защитное ограждение; 3 – электродвигатель; 4 – клиноременная передача;
5 – червячный редуктор; 6 – складная рукоять; 7 – электропусковая
аппаратура; 8 – планшайба; 9 – ручки; 10 – ручная педаль; 11 –
заглаживающие лопасти
Рис. 152. Вакуумный комплекс для устройства монолитных бетонных
полов: 1 – набор виброреек; 2 – отсасывающие маты; 3 – комплект
шлангов; 4 – вакуумный агрегат; 5 – заглаживающие машины; 6 –
ванна для промывки фильтровально-дренажного слоя
215
Технологический процесс устройства чистых бетонных полов
с применением вакуумного комплекса осуществляется отдельными
и повторяющимися циклами, включающими в себя следующие последовательно выполняемые и взаимосвязанные операции:
− подготовку поверхности основания пола;
− прием и укладку бетонной смеси с осадкой конуса 9...11 см;
− уплотнение бетонной массы и выравнивание поверхности
пола виброрейками;
− вакуумирование уложенной бетонной смеси с помощью вакуумного агрегата;
− окончательную отделку поверхности пола универсальными
заглаживающими машинами.
Вакуумирование проводят водокольцевым вакуумным насосом
с приводным электродвигателем до разрежения 0,07...0,085 МПа.
Продолжительность процесса вакуумирования зависит от толщины
обрабатываемого слоя бетона, т.е. на 1 см толщины слоя затрачивается примерно 1,0...1,5 мин. Процесс вакуумирования считается законченным, если прекращается движение воды через прозрачный
участок трубопровода.
Рис. 153. Ручная мозаично-шлифовальная машина: 1 – шлифовальные
головки; 2 – пригрузы; 3 – электродвигатель; 4 – механизм пуска; 5 –
электрооборудование; 6 – рукоятки управления; 7 – колеса
216
Ручные мозаично-шлифовальные машины (рис. 153) предназначены для шлифования поверхностей монолитных бетонных и мозаичных полов.
Мозаично-шлифовальная машина может работать как с абразивными сегментами 6С9Д, так и с алмазными фрезами. Машина состоит из шлифовальной головки с двумя противовращающимися
траверсами, двух сменных грузов, электродвигателя, механизма
пуска под нагрузкой грузами, рукоятки управления и опорной оси
рамы с двумя обрезиненными колесами.
Рабочим органом машины служат противовращающиеся планшайбы, на каждой из которых в державках установлены по три абразивных сегмента, удерживаемых пружинами. Рабочий орган может
перемещаться в пазах кронштейнов относительно ходового устройства вертикально вниз по мере износа абразивов.
62. Какие машины предназначены
для кровельных работ?
В общем комплексе строительно-монтажных работ устройство
кровельных покрытий занимает одно из важнейших мест, их трудоемкость составляет 14…16 % общей трудоемкости возведения зданий, а стоимость 8…12 % общей стоимости зданий.
Различают кровли ковровые (многослойные) из рулонных материалов, а также мастичные (однослойные) из мастик и эмульсий
и штучные из листовых, плитных и других материалов.
Рулонные кровли разделяют на два вида:
1. Устраиваемые из рулонных материалов, для приклейки которых к основанию применяют заранее приготовленные горячие и холодные битумные мастики.
2. Устраиваемые из рулонных материалов с наплавленным в заводских условиях слоем битумной мастики.
Способ устройства кровель из рулонных материалов, приклеиваемых к основанию на битумных мастиках, называют мастичным,
а из наплавленных рулонных материалов – безмастичным.
217
Технологический цикл устройства рулонной кровли мастичным
способом включает в себя следующие операции:
− подготовку основания кровли;
− очистку рулонных материалов от защитной минеральной посыпки и их перемотку для устранения деформаций;
− подъем доставленных на объект материалов для устройства
кровли на основание крыши;
− устройство гидроизоляционного кровельного ковра.
Однако при этом способе устройства кровли довольно высока
доля ручного труда за счет приготовления и подачи горячих битумных мастик, а также сложен контроль за равномерной толщиной наносимого на основание кровли слоя битумной мастики, поэтому все
большее применение при устройстве гидроизоляционного кровельного ковра получают наплавляемые рулонные материалы. Это позволяет в 2…2,5 раза снизить затраты ручного труда и себестоимость кровельных работ, уменьшить расход битумных материалов.
Машина для сушки кровли и удаления наледи предназначена для
тепловой обработки поверхности и используется непосредственно
перед наклейкой гидроизоляционного ковра. Машина состоит из рамы с рукоятками и двумя колесами, бачка емкостью 30 л для дизельного топлива, форсунки, топливопровода с краном и кожуха –
отражателя пламени. Топливо к форсунке для распыления подается
из бачка по топливопроводу под действием сжатого воздуха, нагнетаемого в топливный бак насосом.
Производительность машины при сушке основания 25…30 м2/ч,
расход топлива 10…12 л/ч.
Технология устройства гидроизоляционного кровельного ковра
из наплавляемого рулонного материала заключается в доведении его
покровного мастичного слоя до клеящего состояния с одновременной раскаткой и последующей прикаткой укладываемой рулонной
ленты материала. Различают два способа наклейки наплавляемых
рулонных материалов – огневой (горячий), при котором покровный
битуминозный слой материала доводят до клеящего состояния пу218
тем разогрева до температуры 160…180 оС пламенем горелок,
а также безогневой (холодный) способ, при котором покровный битуминозный слой материала доводят до клеящего состояния путем
воздействия на него специальных растворителей – пластификаторов
(керосина, уайт-спирита и др.).
Машины для наклейки наплавляемых рулонных материалов огневым способом (рис. 154) – передвижные (самоходные или передвигаемые оператором вручную), работающие, как правило, на
сжиженном газе (пропан-бутане).
а
б
Рис. 154. Самоходная машина для наклейки наплавленного рубероида
огневым способом: а – общий вид; б – принципиальная схема; 1 –
шасси; 2 – электродвигатель; 3, 4 – колеса; 5 – прикатывающие катки;
6 – горелочный блок; 7 – блок горелок; 8 – газопровод; 9 – пульт
управления
219
Огневой способ устройства рулонной кровли не получил широкого распространения в связи с тем, что существующие средства его
механизации сложны по конструкции и не вполне удобны для эксплуатации. Способ неэкономичен: рассеивание тепловой энергии
достигает 60…70 %, кроме того, очень высока пожарная опасность.
В целях механизации процесса устройства гидроизоляционного
ковра из наплавляемых материалов безогневым способом на плоских крышах применяют передвижные машины и комплексномеханизированные установки (кровельные комплексы).
В кровельный комплекс входят: кровельная установка для укладки и наклейки наплавленного рубероида безогневым способом;
приспособление для питания из расходной емкости растворителем;
удочка для нанесения растворителя вручную на склеиваемые поверхности; каток для прикатки кровельного материала при устройстве
мест примыкания и водоводов; тележка грузоподъемностью 250 кг для
подвоза материалов и кровельные ножницы.
Производительность кровельной установки для укладки и наклейки наплавленного рулонного материала безогневым способом
150 м2/ч, масса 75 кг.
Холодный способ устройства рулонной кровли характеризуется
простотой технологии и механизации, а также пожаробезопасностью. При этом способе долговечность кровли на 25…30 % выше по
сравнению с горячим способом.
Основной недостаток холодного способа – понижение скорости
испарения растворителя из пластифицированного слоя при понижении температуры воздуха и ограничении его применения только
в диапазоне температур от +5 до +45 оС.
Машины для устройства безрулонной кровли (передвижные
станции) предназначены для налива или набрызга (по методу окрасочной технологии) механизированным способом гидроизоляционного слоя из кровлеобразующих битумно-полимерных или полимерных мастик. Технологический цикл нанесения безрулонной
кровли осуществляется непрерывно. Передвижная станция имеет
в своем составе лопастные смесители, насосы, компрессор и распы220
лительную форсунку, а в качестве мастичных материалов на полимерной основе используют кровелит или вентул.
Производительность передвижной станции около 800 м2/ч,
дальность подачи по вертикали до 50 м, а по горизонтали до 80 м.
Контрольные вопросы по главе 7
1. Что называется торкретированием?
2. В чем заключаются принципы построения и функционирования растворонасосов?
3. Как работает штукатурно-затирочная машина?
4. Написать уравнение технической производительности поршневого растворонасоса.
5. Что представляют собой окрасочные агрегаты пневматического распыления?
6. Перечислить области применения окрасочных агрегатов низкого и высокого давления.
7. Написать уравнение эксплуатационной производительности
электрорубанка.
8. При устройстве каких полов используют аппараты инфракрасного излучения?
9. Какова технология устройства кровли из рулонных материалов?
10. Что включает технологический цикл устройства безрулонной кровли?
221
ГЛАВА 8. РУЧНЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ
63. Что представляет собой единая система
индексации ручных строительных машин?
Единая система индексации ручных машин способствует упорядочению их выпуска и облегчает задачу обоснованного выбора
машин.
Ручной называют технологическую машину, снабженную
встроенным двигателем, при работе которой масса машины полностью или частично воспринимается руками оператора. Применение
ручных машин позволяет в 5…10 раз увеличить производительность
труда, а также повысить качество выполняемых технологических
операций.
Ручным машинам присваивается индекс, состоящий из буквенной и цифровой частей. По индексу можно оценить вид привода,
группу машины по назначению и ее конструктивные особенности.
Буквенная часть индекса характеризует вид привода ручных
машин: ИЭ – электрический, ИП – пневматический, ИГ – гидравлический и гидропневматический, ИД – моторизованный с двигателем
внутреннего сгорания. Для различных насадок, инструментальных
головок и вспомогательного оборудования независимо от вида привода установлен индекс ИК.
Цифровая часть индекса состоит из четырех цифр, первая из
которых обозначает номер группы, а вторая – номер подгруппы
классификационной таблицы. Две последние цифры индекса характеризуют регистрационный номер модели, причем каждой последующей вновь выпускаемой модели присваивается более высокий
номер.
Буквы после цифровой части индекса обозначают порядковую
модернизацию машины и вид ее специального исполнения. Все ручные машины разбиты на 10 групп по назначению, каждая из которых, в свою очередь, делится на 9 подгрупп в зависимости от конструктивных особенностей.
222
В качестве примера расшифруем индекс электрической ручной
шлифовальной машины ИЭ-2004Б:
ИЭ – вид привода (электрический);
2 – номер группы по классификационной таблице (машина
шлифовальная);
0 – номер подгруппы по виду исполнения (машина шлифовальная прямая);
04 – порядковый регистрационный номер машины;
Б – порядковая модернизация машины (вторая).
64. По каким признакам классифицируются
ручные машины, в том числе электрические?
Ручные машины классифицируют по следующим признакам:
а) по назначению – машины для обработки металлов, дерева
и камня, для сборочных, отделочных, монтажных, земляных и буровых работ;
б) по виду привода – электрические, пневматические, моторизованные (с приводом от двигателя внутреннего сгорания), гидравлические и пороховые машины;
в) по способу преобразования энергии питания – электромагнитные, механические, компрессионно-вакуумные, пружинные;
г) по исполнению и регулированию скорости – прямые (оси рабочего органа и привода параллельны или совпадают), угловые (оси
рабочего органа и привода расположены под углом), реверсивные
и нереверсивные, односкоростные и многоскоростные;
д) по характеру движения рабочего органа – машины с вращательным, возвратно-поступательным и сложным движением.
В настоящее время в строительстве на долю электрических
ручных машин приходится более 60 %, а на долю пневматических –
около 30 %. Многие виды ручных машин (машины для обработки
древесины – дисковые пилы, рубанки, долбежники, трамбовки для
уплотнения грунта, перфораторы и др.) выпускаются только с электрическим приводом.
223
Все ручные электрические машины по степени защиты оператора
от поражения электрическим током подразделяют на три класса:
класс I – машины с номинальным напряжением тока свыше 42 В,
у которых хотя бы одна металлическая деталь, доступная для прикосновения, отделена от частей, находящихся под напряжением,
только одной рабочей функциональной изоляцией;
класс II – ручные машины с номинальным напряжением свыше
42 В, у которых все металлические детали, доступные для прикосновения, отделены от частей, находящихся под напряжением, двойной
или усиленной изоляцией. Выпуск машин класса II составляет более
70 % от общего объема производства электрических ручных машин
в нашей стране;
класс III – ручные машины, работающие при низком, безопасном для человека напряжении до 42 В, получающие питание от автономного источника тока или от общей сети через преобразователь
тока или трансформатор.
Эксплуатация ручных электрических машин II и III классов допустима без применения средств индивидуальной защиты.
65. Каковы основные виды электрических
сверлильных ручных машин?
Отечественная промышленность выпускает прямые сверлильные ручные машины с однофазными коллекторными электродвигателями II класса защиты и трехфазными асинхронными электродвигателями III класса защиты. Они имеют единую принципиальную
схему и отличаются друг от друга диаметром сверла, конструктивным оформлением, габаритными размерами, массой, частотой вращения, типом и мощностью двигателя.
Сверлильные машины предназначены для сверления отверстий
диаметром 6…32 мм в различных материалах: металле, пластмассе,
древесине, бетоне, кирпиче, камне, древесно-стружечных плитах
и др. Изменение частоты вращения в двухскоростных сверлильных
машинах достигается изменением передаточного числа редуктора
с помощью механизма переключения скоростей.
224
В многоскоростных сверлильных машинах с электронным регулированием частота вращения шпинделя со сверлом изменяется
плавно, бесступенчато в зависимости от меняющейся нагрузки на
рабочем органе. Включение двигателя и плавное наращивание частоты вращения двигателя от нуля до желаемого значения осуществляется за счет плавного нажатия на курок выключателя.
Сверлильные машины с электронным регулированием частоты
вращения шпинделя со сверлом применяют для сверления отверстий
диаметром 6…14 мм. В состав комплекта сменных насадок входят:
− дисковые пилы для резания дерева, пластмасс, металлов
и плит сухой штукатурки;
− подкладные диски для шлифования и полирования различных поверхностей;
− торцевые шлифовальные головки;
− резцовые головки для вырезания круглых отверстий в гипсовых панелях;
− рубанки для строгания древесины;
− лобзики для выпиливания деталей из дерева;
− токарные насадки;
− точила для заточки режущего инструмента.
Электрические сверлильные машины, закрепленные в специальных штативах или на стойках, можно использовать как настольные
сверлильные станки, которые обеспечивают высокое качество
и точность сверлильных работ.
Электрические установки для сверления отверстий в железобетоне предназначены для сверления вертикальных, горизонтальных и наклонных отверстий алмазными кольцевыми сверлами диаметром 50...160 мм в железобетонных конструкциях при монтаже
различных коммуникаций.
Каждая установка представляет собой мобильную, компактную
сборно-разборную конструкцию, составными частями которой являются: основание с двумя колесами и откидными винтовыми опорами, направляющая колонка со сверлом, привод вращателя, рееч225
ный механизм подачи сверла, устройство для подачи воды в зону
сверления и аппаратура управления.
Глубина сверления вертикальных отверстий 200 мм, частота
вращения шпинделя 12,8 с–1, скорость сверления вертикальных отверстий 10…12 мм/мин.
66. Каковы особенности эксплуатации
электрических шлифовальных машин?
Электрические шлифовальные машины применяют для выполнения технологических операций при монтаже металлоконструкций,
на сварочных, отделочных, электромонтажных, арматурных и других работах.
Рабочим органом шлифовальных машин служат абразивные
круги различных геометрических форм и диаметров. По характеру
движения рабочего органа различают вращательные и плоскошлифовальные машины. У плоскошлифовальных машин рабочим органом являются одна или две платформы со шлифовальной шкуркой,
которые совершают орбитальное и плоскопараллельное движение
относительно обрабатываемой поверхности.
Главным параметром вращательных шлифовальных машин является диаметр абразивного круга.
Прямые шлифовальные машины (рис. 155), у которых оси рабочего органа параллельны или совпадают, применяют для очистки
металлоконструкций от коррозии, зачистки сварных швов, чугунного или сварного литья, шлифования различных металлических поверхностей, подготовки фасок под сварку и других работ.
Рис. 155. Прямая шлифовальная машина
226
В целях безопасной эксплуатации вращательных шлифовальных машин, во избежание разрушения абразивного круга недопустимо превышение частоты вращения шпинделя по сравнению с частотой, указанной на круге. Круги имеют различную зернистость
и твердость. Их правильный выбор во многом определяет производительность машин и качество обработки поверхностей.
Угловые шлифовальные машины (рис. 156), у которых оси рабочего органа и приводы расположены под углом 90°, предназначены для шлифования поверхностей металлических изделий и строительных конструкций, очистки металлоконструкций от коррозии
в труднодоступных местах, отделки бетонных и мозаичных полов,
а также для резания труб, листового металла, профильной и угловой
стали.
Рис. 156. Угловая шлифовальная машина
Каждая шлифовальная машина состоит из электродвигателя,
одноступенчатого редуктора, шпинделя в сборе, на котором крепится шлифовальный круг, корпуса из стеклонаполненного полиамида,
армированного алюминием защитного кожуха и виброизолированных рукояток. Причем прямые шлифовальные машины комплектуются плоскими шлифовальными кругами прямого профиля типа ПП
и плоскими кругами с выточкой типа ПВ, которые применяются при
плоском и круглом шлифовании, а также для различных зачистных
работ.
Угловые машины комплектуются чашечными цилиндрическими кругами типа ЧЦ и чашечными коническими кругами типа ЧК
также для шлифования и зачистных работ. Кроме того, в комплект
227
входят круги типа 5П, предназначенные для шлифования резьбы
и заточки многолезвийных инструментов, а также круги типа Д для
резки металла.
Угловые шлифовальные машины комплектуются кругами диаметром 80…125 мм. Рабочая скорость кругов 40 м/с, частота вращения шпинделя 55…65 с–1.
Шлифовальные машины с гибким валом (рис. 157) применяют
для шлифования и полирования различных поверхностей (металлических, цементных, гранитных, мраморных), зачистки сварных
швов, подгонки деталей при сборке, а также очистки металлоконструкций от коррозии.
Рис. 157. Шлифовальная машина с гибким валом
Ручные труборезы разработаны на базе угловых электрических
шлифовальных машин, в качестве режущего органа у которых предусмотрены армированные абразивные круги диаметром 180…230 мм.
Основные параметры труборезов – номинальный диаметр
и толщина стенки обрабатываемых труб. Резание труб труборезами
осуществляется двумя методами: врезанием и обкаткой – в зависимости от диаметра трубы. Метод врезания применяется для труб
диаметром не более 70 мм, диаметр абразивного круга 230 мм. Для
резки труб больших диаметров используют метод обкатки, при котором труборез вращают вокруг трубы, установив абразивный круг
перпендикулярно ее оси. Количество проходов при обкатке определяется толщиной стенки трубы.
228
67. Каковы принципы построения и функционирования
электрических резьбозавертывающих машин?
К этим машинам относят гайковерты и шуруповерты, широко
применяемые в строительстве при производстве строительно-монтажных, ремонтных, санитарно-технических, отделочных, электромонтажных и других работ.
Электрические гайковерты применяют для механизированной
сборки, затяжки и разборки резьбовых соединений при монтаже
и демонтаже строительных конструкций, трубопроводов, вентиляционных систем и оборудования. Рабочим органом гайковертов служит сменный наконечник с внутренним шестигранником (ключом),
надеваемый на гайку или головку болта. Кроме того, гайковерты
с шарнирным ключом предназначены для ведения сборочных работ
в стесненных и труднодоступных местах.
Затяжка резьбового соединения происходит при сообщении
ключу ударных импульсов от ударного механизма машины с определенной энергией и частотой. В зависимости от реализуемой частоты ударов различают редкоударные гайковерты с частотой ударов
до 3 с–1 и частоударные – с частотой ударов свыше 3 с–1.
Редкоударные гайковерты (рис. 158) предназначены для затяжки резьбовых соединений диаметром до 18…48 мм редкими мощными ударами одинаковой энергии, в 15…25 раз превышающей
энергию единичного удара частоударной машины. Составными частями гайковерта являются: корпус, электродвигатель с вентилятором, редуктор, ударно-вращательный механизм, специальная эксцентриковая муфта, рукоятка со вставными выключателем и переключателем направления вращения шпинделя. Главными параметрами редкоударных гайковертов являются энергия удара (Дж) и частота удара (с–1), момент затяжки (Н·м) и время затяжки (с).
Рис. 158. Электрический редкоударный гайковерт
229
Рис. 159. Электрический частоударный гайковерт: 1 – сменные головки;
2 – кулачки шпинделя; 3 – корпус; 4 – шарики; 5 – подпружинный
ударник; 6 – приводной вал; 7 – рабочая пружина; 8 – вспомогательный
выключатель; 9 – планетарный редуктор; 10 – электродвигатель; 11 –
элементы защиты; 12 – выключатель
Частоударные гайковерты (рис. 159) предназначены для завинчивания и затяжки неответственных резьбовых соединений общего назначения, а редкоударные – для тарированной затяжки (до
заданного момента) высокопрочных ответственных и средней прочности соединений, а также высокопрочных болтов.
Частоударные гайковерты предназначены для затяжки резьбовых соединений диаметром до 20 мм и развивают момент затяжки
до 125…320 Н·м. Удары наносятся периодически до выключения
двигателя. Процесс затяжки осуществляется за 110…200 ударов,
причем энергия изменяется от удара к удару. Продолжительность
затяжки составляет не более 5 с.
230
Частоударные гайковерты применяются для сборки соединений
с наибольшим диаметром резьбы 12…22 мм, развивают момент затяжки 125…250 Н·м при частоте вращения шпинделя 16…19 с–1
и потребляемой мощности 270…390 Вт. Масса машин 3,5…4,5 кг.
У редкоударных гайковертов меньше, чем у частоударных гайковертов аналогичного класса, мощность двигателя (на 15…35 %), габаритные размеры, масса машины (на 20…40 %), больше (в 2…3 раза)
КПД процесса затяжки. Уровень шума пониженный и практически
вибробезопасный.
Электрические шуруповерты (рис. 160) предназначены для завинчивания шурупов, винтов, болтов и гаек с диаметром резьбы до
6 мм при выполнении крепежных операций на облицовочных работах – монтаже внутренних перегородок зданий из плитных материалов, подвесных потолочных конструкций, а также при устройстве
полов с применением материалов и изделий из дерева.
Рис. 160. Принципиальная схема электрического шуруповерта: 1 – смена
рабочего инструмента; 2 – втулка; 3 – постоянный стержневой магнит;
4 – шпиндель; 5 – ведомая полумуфта; 6 – пружины; 7 – ведущая
полумуфта; 8 – редуктор; 9 – реверсивный электродвигатель; 10 –
выключатель; 11 – рукоятка; 12 – головка-ключ; 13 – крестовая отвертка;
14 – плоская отвертка
Главными параметрами шуруповертов являются максимальный
момент затяжки (Н·м) и время затяжки (с).
231
Конструктивное исполнение шуруповертов аналогично гайковертам за исключением редуктора, который может быть одно- или
двухступенчатым. Кроме того, шуруповерты имеют бесступенчатое
электронное регулирование частоты вращения электродвигателя,
а также регулирование реализуемого на шпинделе момента, что позволяет выбирать оптимальный режим работы машины при завинчивании винтов и шурупов различного диаметра и длины в материалы различной прочности.
Шуруповерты обеспечивают момент затяжки 10…15 Н·м, продолжительность затяжки 3…5 с и потребляют мощность 0,32 … 0,42 кВт.
68. Для чего предназначены электрические ножницы?
Как они устроены?
Электрические ножницы предназначены для резки и раскроя
листового металла, вырубки в нем отверстий и окон различной конфигурации, а также резки металлических профилей различной конфигурации.
Основным параметром ножниц является толщина разрезаемого
металла.
Ножевые ножницы (рис. 161) применяют для прямолинейной
и фасонной резки листового проката различных металлов толщиной до
3,5 мм. Режущий орган – подвижный и неподвижный однолезвийные
ножи, между которыми закладывается разрезаемый материал.
По принципу действия и конструкции режущего инструмента
различают ножницы ножевые, вырубные и прорезные. Все ножницы
имеют единую унифицированную конструкцию привода (двигатель,
редуктор) и кривошипно-шатунного механизма, различаются между
собой только типом режущего инструмента. Кривошипно-шатунный
механизм включает в себя эксцентриковый валик, вращающийся
в подшипниках, шатун и движущийся возвратно-поступательно ползун, к которому крепится подвижный нож или пуансон режущего
инструмента. Особенность ножевых ножниц заключается в том, что
резку можно начинать только с края материала. Число двойных хо-
232
дов ножниц 1060… 1350 в минуту, скорость резания 1,8…4,0 м/мин,
потребляемая мощность 0,45… 0,55 кВт.
Рис. 161. Ножевые ножницы: 1 – неподвижные однолезвиевые ножи;
2 – подвижный режущий нож; 3 – ползун; 4 – эксцентриковый валик; 5 –
подшипник; 6 – корпус; 7 – шатун; 8 – двухступенчатый цилиндрический
редуктор; 9 – рукоятка; 10 – устройство для подавления радиопомех; 11 –
выключатель; 12 – однофазный коллекторный двигатель; 13 – улитка
Вырубные ножницы (рис. 162), работающие по принципу долбления, применяют для прямолинейной и фасонной резки листового
и профильного (гофрированного) проката различных материалов
и металлов толщиной до 8 мм, а также для образования отверстий
любого контура в листах, вентиляционных коробах и трубах.
Вырубные ножницы отличаются от ножевых только режущими
органами в виде движущегося возвратно-поступательного пуансона
(пустотелого цилиндра) и неподвижной матрицы с держателем, ме233
жду которыми закладывается разрезаемый материал. При каждом
ходе пуансона вырубается элемент в виде сегмента. Резание такими
ножницами можно начинать как с края, так и с середины материала,
для чего в начальной точке реза предварительно просверливают отверстия для прохода матрицы. Ножницы вырубают в материале паз
шириной, равной диаметру пуансона.
Рис. 162. Вырубные ножницы: 1 – держатель; 2 – неподвижная
матрица; 3 – пустотелый цилиндр; 4 – ползун; 5 – эксцентриковый
валик; 6 – подшипник; 7 – корпус; 8 – шатун; 9 – двухступенчатый
цилиндрический редуктор
Число двойных ходов вырубных ножниц 600...2120 в минуту, скорость резания 1,0…2,0 м/мин, потребляемая мощность
0,45…1,9 кВт.
234
Рис. 163. Вырезные ножницы: 1 – держатель; 2 – подвижный нож; 3 –
ползун; 4 – эксцентриковый валик; 5 – подшипник; 6 – корпус; 7 –
шатун; 8 – двухступенчатый цилиндрический редуктор
Вырезные ножницы (рис. 163) применяют для резки металлических профилей различной конфигурации толщиной до 10 мм. Режущий инструмент таких ножниц состоит из подвижного ножа специальной формы, закрепленного на ползуне с помощью резьбового
хвостовика, и двух неподвижных ножей, закрепленных на держателе. Число двойных ходов вырезных ножниц 600…1200 в минуту,
скорость резания 1,5…1,8 м/мин, потребляемая мощность 1,5 кВт.
69. Как функционируют электрические машины
ударного и ударно-вращательного действия?
К машинам ударного действия относятся молотки, бетоноломы
и трамбовки, а к машинам ударно-вращательного действия – перфораторы. Эти машины широко используют при выполнении строи235
тельно-монтажных, ремонтных, санитарно-технических, отделочных, электромонтажных и дорожных работ.
Основными параметрами являются: энергия единичного удара
(Дж) и частота ударов (Гц). Все современные машины ударного,
ударно-вращательного действия вибро-, шумо- и электробезопасны.
Электрические и электромагнитные молотки предназначены
для пробивки проемов, ниш и отверстий; дробления канавок в перекрытиях, кирпичных и бетонных стенах при прокладке кабелей, газовых, водопроводных и канализационных труб; насечки и очистки
каменных, бетонных или кирпичных поверхностей при подготовке
их к оштукатуриванию; рыхления твердых слежавшихся, каменистых и мерзлых грунтов, взламывания дорожных покрытий; разрушения фундаментов при устройстве котлованов, колодцев, траншей
и ремонте коммуникаций.
В молотках используется энергия движущегося возвратнопоступательного бойка (ударника), наносящего с определенной частотой удары по хвостовику рабочего инструмента. Различают электрические (компрессионно-вакуумные) и электромагнитные (фугальные) молотки. В электрических молотках движение бойка
(ударника) обеспечивается последовательной работой поршня и воздушной подушки. В электромагнитном молотке боек движется возвратно-поступательно под воздействием переменного магнитного
поля линейного электромагнитного двигателя (соленоида). В электрических молотках сила отдачи гасится воздушной подушкой, а вот
вибробезопасность обеспечивается в основном введением в конструкцию машины инерционного преобразователя импульса сил отдачи в виде «тяжелого» буфера на пружине и подвески ударного узла
в корпусе на амортизаторах.
Электрические молотки состоят из электродвигателя с вентилятором, редуктором, кривошипно-шатунного механизма ствола
с компрессионно-вакуумным ударным механизмом, узла крепления
сменного рабочего инструмента (пики, зубила и др.), рукоятки
с курковым выключателем и боковой дополнительной рукоятки.
236
Электрический молоток работает следующим образом. При
движении поршня от бойка из нижней мертвой точки в полости цилиндра между торцом бойка и поршнем создается разряжение. Боек
в начальный момент из-за малой степени разряжения остается на
месте. Затем с увеличением разности давлений в верхней и нижней
частях бойка он начинает с нарастающей скоростью перемещаться
вверх за поршнем. Поршень замедляет движение, его скорость доходит до нуля, а скорость бойка по инерции продолжает нарастать.
При обратном движении поршня происходит сжатие воздушной подушки и возрастает давление между бойком и поршнем, в результате чего скорость бойка уменьшается до нуля, а затем под действием
сжатой воздушной подушки боек с нарастающей скоростью устремляется вниз и ударяет по хвостовику рабочего инструмента. В последующем рабочий цикл повторяется.
Электромагнитный молоток (рис. 164) состоит из пластмассового корпуса, ударного механизма с магнитопроводом, двумя магнитными катушками прямого и обратного хода, узла крепления рабочего инструмента и однофазного синхронного электродвигателя
с вентилятором. Боек осуществляет возвратно-поступательные движения по оси катушек в гильзе под воздействием переменного магнитного поля и наносит удары по хвостовику рабочего инструмента.
Энергия удара электромагнитного молотка 4,5 Дж, частота ударов 50 Гц, потребляемая мощность 0,6 кВт.
Электрические ломы предназначены для разрушения бетона,
железобетона, кирпичной кладки, асфальтобетона, каменистого
и мерзлого грунтов. Они аналогичны по конструкции электрическим
молоткам и отличаются от них энергией удара и мощностью приводного электродвигателя. Энергия удара ломом не менее 40 Дж,
частота ударов 19…20 Гц.
Электрические и электромагнитные перфораторы (рис. 165)
предназначены для прорезки отверстий и проемов в междуэтажных
перекрытиях и перегородках зданий при монтаже трубопроводов
и вентиляционных систем, для пробивки борозд (штроб) для скрытой проводки и очистки поверхностей в конструкциях искусствен237
ных и естественных строительных материалов, разрушения горных
пород, а также сверления отверстий в различных материалах, установки дюбелей, завинчивания винтов и шурупов, рубки металла, обработки дерева и других работ.
а
б
Рис. 164. Электромагнитный молоток: а – общий вид; б – принципиальная
схема; 1 – пика; 2 – ударник; 3 – рабочий инструмент; 4 – хвостовик; 5 –
магнитные катушки прямого хода; 6 – боек; 7 – пластмассовый корпус; 8 –
магнитные катушки обратного хода; 9 – массивный буфер; 10 –
пружина; 11 – эластичные амортизаторы; 12 – выключатель; 13 – задняя
рукоятка; 14 – однофазный асинхронный электродвигатель; 15 –
передняя рукоятка; 16 – трамбующий башмак; 17 – шлямбур; 18 –
зубило; 19 – наконечник шлямбура; 20 – наконечник пики
Перфораторы отличаются от молотков тем, что кроме ударного
узла имеют механизм вращения сменного рабочего инструмента –
бура, сверла, отвертки.
Для выполнения различных технологических операций перфораторы комплектуются сменными рабочими инструментами:
шнековыми бурами, буровыми коронками, пиками, ломами,
штробниками, бугардами, зубилами, сверлами различных типов
238
по металлу и дереву, зенкерами, топориками и стамесками для
обработки дерева, приспособлениями для забивки дюбелей, завинчивания винтов и шурупов.
Рис. 165. Компрессионно-вакуумный перфоратор: 1 – рабочий инструмент;
2 – механизм; 3 – фрикционная муфта предельного момента; 4 – боек;
5 – цилиндр; 6 – поршень; 7 – шатун; 8 – кривошип; 9 – однофазный
коллекторный электродвигатель; 10 – основная рукоятка; 11 –
выключатель; 12, 14, 16 – цилиндрические шестерни; 13 – конические
шестерни; 15 – переходник
Электрические перфораторы предназначены для работы
в ударном, ударно-вращательном и вращательном режимах, а также
в режиме винтоверта. Конструктивное исполнение электрического
перфоратора объединяет вышерассмотренные конструкции электрического молотка и электродрели. Особенностью является то, что при
работе в ударном и ударно-вращательном режимах перфоратор может автоматически переходить на холостой ход (безударный режим)
при прекращении нажатия на рукоятку и смещении рабочего инструмента вниз. При этом боек захватывается пружинами с кольцом
и фиксируется в этом положении.
Электрические перфораторы развивают энергию удара бойка
1,0…2,0 Дж при частоте ударов бойка 25…40 Гц и потребляемой
мощности 0,35…0,45 кВт. Диаметр пробуриваемых отверстий
8…16 мм, глубина бурения 100…200 мм, средняя скорость бурения 90…100 мм/мин.
239
Электромагнитный перфоратор (рис. 166) с энергией удара
2,5 Дж работает в трех режимах: ударном, ударно-вращательном
и вращательном. Конструктивное исполнение электромагнитного
перфоратора объединяет вышерассмотренные конструкции электрического молотка и электродрели.
Рис. 166. Электромагнитный перфоратор: 1 – рабочий инструмент; 2 –
пластмассовый корпус; 3 – муфта предельного момента; 4 – боек; 5 –
магнитная катушка; 6 – буфер; 7 – амортизатор; 8 – основная рукоятка;
9 – электродвигатель; 10 – редуктор
Энергия удара бойка электромагнитных перфораторов 2,5 Дж,
частота ударов 50 Гц, максимальный диаметр пробуриваемых отверстий до 80 мм.
Электрические трамбовки (рис. 167) представляют собой высокоманевренные малогабаритные уплотняющие машины, предназначенные для искусственного уплотнения связных и несвязных
грунтов в труднодоступных и стесненных местах, при засыпке
траншей после укладки подземных коммуникаций, утрамбовки
240
щебня, гравия, уплотнения бетонных смесей, а также при устройстве
грунтовых подсыпок и планировочных работ небольшого объема.
а
б
Рис. 167. Электрическая трамбовка: а – общий вид; б – принципиальная
схема; 1 – трамбующий башмак; 2 – цилиндры; 3 – нижняя оправка; 4 –
пружина; 5 – верхняя оправка; 6 – ступенчатый шток; 7 – ползун; 8 –
дебаланс; 9 – кривошипно-шатунный механизм; 10 – редуктор; 11 –
рукоятка управления; 12 – корпус
Электрическая трамбовка состоит из электродвигателя, редуктора, кривошипно-шатунного механизма с динамическими гасителями колебаний, ударного механизма пружинного типа, трамбующего башмака и амортизирующей рукоятки управления трамбовкой.
Размах колебаний трамбующего башмака составляет 0,03 м, частота
ударов 7…10 Гц.
Производительность электротрамбовки массой 80 кг составляет
15…22 м3/ч при толщине уплотняемого слоя грунта 0,3…0,4 м,
мощности электродвигателя 1,6 кВт.
241
70. Какие электрические машины предназначены
для обработки древесины?
Для обработки древесины при выполнении строительномонтажных и отделочных работ используют: деревообрабатывающие, распиловочные, строгальные машины, электрорубанки, дисковые пилы, электродолбежники и лобзики с электронным регулированием частоты двойных ходов рабочего органа.
Деревообрабатывающая машина (рис. 168) предназначена для
распиловки древесины вдоль и поперек волокон, строгания и фугования вдоль волокон, сверления и фрезерования древесины.
Она представляет собой компактное настольное переносное
устройство с набором сменных приспособлений для пиления, сверления, строгания и фрезерования.
Рис. 168. Деревообрабатывающая машина: 1 – пильный диск; 2 –
прямая плита; 3 – козырек; 4 – нож; 5 – направляющая линейка; 6 –
кронштейн; 7, 8 – направляющие стержни; 9 – барашковая гайка; 10 –
угловая плита
Составными частями машины являются: фугальный механизм,
прижимное приспособление для пиления и фрезерования, стол для
пиления и фрезерования, защитное приспособление. Машина обеспечивает наибольшую глубину пропила 45 мм, ширину строгания
за один проход 200 мм, наибольшую глубину строгания за один
проход 2 мм.
242
Распиловочная машина (рис. 169) применяется для распиловки
досок и брусков при устройстве дощатых полов и резки паркетных
планок при устройстве полов. Она укомплектована сменными пильными дисками с различным числом зубьев. Для распиловки брусков
и досок в продольном направлении применяют пильные диски
с числом зубьев 24, при поперечном – с числом 36. При распиловке
паркетных планок используют диски с числом зубьев 96. Машина
обеспечивает наибольшую глубину пропила древесины 60 мм.
Рис. 169. Распиловочная машина: 1 – направляющие стержни; 2 –
барашковые гайки; 3 – нож; 4 – каретка; 5 – пильный диск; 6 –
поворотный уголок; 7 – фиксатор; 8 – козырек; 9 – направляющая
планка; 10 – плита; 11 – направляющая
Максимальные габариты распиливаемого материала 200×20×5 мм.
Машина подключается к сети однофазного переменного тока напряжением 220 В, частотой 50 Гц.
Электрические дисковые пилы (рис. 170) предназначены для
продольной и поперечной распиловки досок и брусков толщиной до
65 мм при устройстве дощатых и паркетных полов, а также обрезки
крайних рядов штучного паркета под фризовый ряд. Дисковая ручная
пила используется для распиловки древесно-стружечных, асбестоцементных, цементно-стружечных плит, мрамора или фосфогипса.
Каждая дисковая пила состоит из однофазного коллекторного
электродвигателя с вентилятором, одноступенчатого цилиндрического редуктора, сменного пильного диска для продольной и поперечной распиловки материала (стального для древесины или абра243
зивного для камня), защитного кожуха, расклинивающего ножа,
опорной плиты с направляющими секторами, основной рукоятки
с выключателем и дополнительной рукоятки.
Рис. 170. Электрическая дисковая пила: 1 – электродвигатель; 2 –
рукоятка; 3 – защитный кожух; 4 – пильный диск; 5 – шпиндель; 6 –
болт; 7 – фланец; 8 – цилиндрический редуктор; 9 – опорная плита
Основными параметрами дисковых пил являются: глубина пропила, диаметр и частота вращения пильного диска.
Дисковые пилы с диаметром диска 200 мм обеспечивают глубину пропила 65…80 мм.
Электрические рубанки (рис. 171) предназначены для строгания
изделий из дерева и применяются на плотнично-опалубочных и столярных работах, а также при устройстве полов. Они осуществляют
прямое, угловое, фасонное и фальцевое строгание древесины при изготовлении деревянных конструкций и обеспечивают строгание
древесины вдоль и поперек волокон.
244
Рабочим органом электрорубанка является цилиндрическая
фреза с закрепленными в ее пазах двумя стальными плоскими двухлезвийными ножами. Ножи крепятся в пазах самостопорящимися
клиньями. Точное выставление ножей при установке осуществляется
двумя регулировочными винтами. Режущие кромки ножей равномерно
выступают за цилиндрическую поверхность фрезы на 2…3 мм и устанавливаются строго параллельно оси фрезы.
а
б
Рис. 171. Электрический рубанок: а – общий вид; б – принципиальная
схема; 1 – ручка; 2 – корпус; 3 – ременная передача; 4 – электродвигатель;
5 – двухполюсный выключатель; 6 – основная рукоятка; 7 – задняя
неподвижная лыжа; 8 – двухлезвийный нож; 9 – цилиндрическая фреза;
10 – передняя подвижная лыжа
Основные параметры электрорубанков – ширина и глубина
строгания за один проход.
Рубанки обеспечивают ширину строгания 75…100 мм при глубине строгания до 3 мм и оборудуются электродвигателями мощностью 0,6…1,15 кВт.
Электрические долбежники (рис. 172) предназначены для выборки в деревянных изделиях и конструкциях отверстий, пазов
и гнезд прямоугольной формы при выполнении столярных работ,
а также при устройстве дощатых и паркетных полов.
245
Долбежник состоит из однофазного коллекторного двигателя,
одноступенчатого цилиндрического редуктора, бесконечной долбежной фрезерной цепи с направляющей линейкой, рычажного механизма подачи и основания с зажимным приспособлением. Заглубление фрезерной цепи в обрабатываемый материал при долблении
паза осуществляется при равномерном нажатии на рукоять рычажного механизма подачи.
Рис. 172. Электрический долбежник: 1 – колонка с прижимами; 2 –
стопорные винты; 3 – двигатель; 4 – рычажный механизм подачи; 5 –
линейка; 6 – долбежная фрезерная цепь; 7 – основание; 8 – внешние
режущие звенья; 9 – внутренние скалывающие звенья
Основными параметрами долбежников являются размеры выбираемых пазов и скорость резания.
Электрические долбежники имеют максимальный размер выбираемых пазов 20×60×160 мм, скорость резания 0,1 м/с, мощность
электродвигателя до 1,1 кВт.
Эксплуатационная производительность деревообрабатывающих
машин (м3/с)
Пэ = ВНvпKуKв,
246
где В и Н – соответственно ширина и глубина пропила (для дисковой пилы и лобзика), гнезда (для долбежника), строгания или фрезерования (для ножевых барабанов фрез), м;
vп – скорость подачи рабочего органа, м/с;
Kу – коэффициент, учитывающий конкретные условия обработки древесины;
Kв – коэффициент использования машины по времени.
71. Что представляют собой пневматические
ручные машины?
Довольно широкое распространение при производстве строительно-монтажных, санитарно-технических и отделочных работ получили пневматические ручные машины, источником энергии которых служит атмосферный воздух, сжатый до давления 0,5…0,7 мПа
в компрессорах. По сравнению с электрическими пневматические
машины легче, портативнее, проще по конструкции, нечувствительны к перегрузкам, обладают большей удельной мощностью, более
надежны и безопасны в эксплуатации. Однако пневматические машины имеют низкий КПД (8…16 %) и расходуют электроэнергии в
среднем в 7…9 раз больше (поскольку для привода компрессора необходим двигатель большой мощности), а также требуют дополнительных эксплуатационных расходов на сооружение трубопроводов – воздуховодов с приборами для очистки воздуха и на обслуживание компрессорной установки.
По принципу действия различают вращательные, ударные
и ударно-вращательные пневмомашины. К вращательным пневмомашинам относятся сверлильные, шлифовальные, резьбонарезные,
пневмоножницы, пневмогайковерты, кинематика, назначение
и принцип действия которых такие же, как у электромашин с вращательным движением рабочего органа.
Для привода вращательных пневмомашин применяют поршневые, турбинные и ротационные пневмодвигатели. По сравнению
с поршневыми турбинные и ротационные двигатели проще по конструкции, портативны (на 1 кВт мощности двигателя приходится не
247
более 1 кг массы), быстроходны (до 330 с–1), легко реверсируются
и могут выдерживать значительные перегрузки. Турбинные двигатели, имеющие частоту вращения до 1670 с–1, применяют в высокоскоростных шлифовальных машинах с абразивными борголовками
диаметром до 30 мм.
Основной недостаток перечисленных пневмомашин – значительный шум при работе.
72. Как устроены и функционируют пневматические
машины вращательного действия?
Пневматические сверлильные ручные машины (рис. 173) выпускают прямыми и угловыми. Прямые сверлильные ручные машины имеют корпус пистолетного типа, и в их кинематическую схему
включен одно- или двухступенчатый планетарный редуктор. У угловых пневмомашин планетарный редуктор работает совместно
с конической передачей.
Рис. 173. Схема пневматической сверлильной машины: 1 – шпиндель; 2 –
корпус; 3 – одноступенчатый планетарный редуктор; 4 – нереверсивный
ротационный пневмодвигатель; 5 – канал; 6 – шариковый клапан; 7 –
пружина; 8 – рукоятка; 9 – толкатель; 10 – подпружиненный курок
Пневматические сверлильные ручные машины способны сверлить отверстия диаметром до 32 мм (по стали), имеют частоту вращения шпинделя (на холостом ходу) 6,6…33 с–1, мощность двигате248
ля 0,4…1,8 кВт, массу 1,7…8,0 кг. Расход сжатого воздуха при максимальной мощности составляет 0,9…1,2 м3/мин, рабочее давление
воздуха 0,5 мПа.
Шлифовальные пневмомашины (рис. 174) выполняют прямыми,
угловыми и торцевыми. Торцевую шлифовальную машину применяют в основном для шлифования и полирования металлических,
цементных, гранитных и мраморных поверхностей.
Рис. 174. Пневматическая торцевая шлифовальная машина: 1 – вал; 2 –
корпус; 3 – пневмодвигатель; 4 – центробежный шариковый регулятор;
5 – пусковое устройство; 6 – основная рукоятка; 7 – курок; 8 – защитный
кожух; 9 – шлифовальный круг
Прямые машины комплектуются кругами диаметром 63…150 мм,
торцевые и угловые – чашечными кругами диаметром 125…180 мм.
Частота вращения шпинделя пневмошлифовальных машин 75…200 с–1,
мощность давления 0,4…1,5 кВт при расходе сжатого воздуха
0,9…2,0 м3/мин.
Пневматические гайковерты имеют то же назначение, что и
электрогайковерты. Различают гайковерты частоударные – с частотой ударов 15…20 с–1 и редкоударные – с частотой ударов 2…3 с–1.
Каждый пневматический гайковерт состоит из реверсивного ротационного пневмодвигателя с глушителем, вибробезопасного ударно249
вращательного механизма, корпуса, рукоятки с пусковым устройством, механизма реверса с переключателем.
Рис. 175. Пневматический редкоударный гайковерт: 1 – ключ; 2 –
шпиндель, возвратная пружина; 4 – силовая пружина; 5, 6 – кулачки; 7 –
валик; 8 – ведомая часть; 9 – центробежные грузы; 10 – ведущая часть;
11 – пневмодвигатель; 12 – пластмассовая рукоятка; 13 – пусковое
устройство; 14 – механизм реверса; 15 – металлический корпус; 16 –
синхронизирующая втулка
Редкоударные пневмогайковерты (рис. 175) предназначены для
тарированной затяжки ответственных высокопрочных резьбовых
соединений диаметром 20…60 мм и развивают энергию удара
25…160 Дж. Их выпускают только прямыми. Прямые гайковерты
выполнены по безредукторной схеме, а в конструкцию угловых
пневмомашин включен одноступенчатый цилиндрический редуктор.
Частоударные пневмогайковерты обеспечивают сборку резьбовых соединений диаметром 14…36 мм за 4…10 с и развивают
наибольший момент затяжки 100…1600 Н·м. Их выпускают прямыми и угловыми.
250
Пневматические ножницы (рис. 176) предназначены для резки
листового металла при максимальной толщине 1,6…2,5 мм. Основным параметром ножниц является толщина разрезаемого металла.
По типу режущего инструмента они разделяются на ножевые и вырубные. Конструкция и принцип действия аналогичны вышерассмотренным электроножницам.
Рис. 176. Пневматические ножницы: 1 – улитка; 2 – неподвижный нож; 3 –
подвижный нож; 4 – держатель; 5 – траверса; 6 – ползун; 7 – водила; 8 –
корпус; 9 – планетарный одноступенчатый редуктор; 10 – вал ротора;
11 – пластмассовый корпус; 12 – ротационный пневмодвигатель; 13 –
пусковое устройство; 14 – рукоятка; 15 – пустотелый цилиндр-пуансон;
16 – матрица; 17 – держатель; 18 – шток
Производительность пневматических ножниц 1,6…1,8 м/мин,
число двойных ходов 25 с–1, расход сжатого воздуха составляет
0,8 м3/мин.
251
73. Каково конструктивное исполнение
пневматических машин ударного действия?
К ручным пневмомашинам ударного действия (рис. 177) относятся молотки различного назначения (отбойные, рубильные, клепальные) и ломы. Все эти машины аналогичны по конструкции,
и принцип их действия основан на преобразовании энергии сжатого
воздуха в механическую работу поршня-бойка, движущегося возвратно-поступательно в цилиндре ствола машины и наносящего периодические удары по хвостовику рабочего инструмента. Возвратно-поступательное движение поршня-бойка обеспечивается
с помощью воздухораспределительного устройства клапанного или
золотникового типа, приводимого в действие сжатым воздухом.
Современные пневмомолотки и ломы представляют собой комплексно виброзащищенные машины, у которых ударный узел отделен от корпуса, удерживаемого оператором, упругими элементами.
Рис. 177. Принципиальная схема пневматической машины ударного
действия: 1 – хвостовик рабочего инструмента; 2 – цилиндр ствола; 3 –
поршень-боек; 4 – воздухораспределительное устройство; А – камера
прямого хода поршня-бойка; Б – камера обратного хода поршня-бойка
252
Основными параметрами пневматических машин ударного действия являются энергия единичного удара и частота ударов.
Отбойные молотки применяют для рыхления твердых и мерзлых
грунтов при производстве земляных работ небольшого объема, для
пробивки углублений, борозд, отверстий и проемов в стенах и перекрытиях, а также для разборки бетонной кладки и дорожных покрытий.
Рубильные молотки предназначены для рубки металла, чеканки
швов, обрубки кромок под сварку, вырубки пазов и пробивки отверстий в металле толщиной до 16 мм, заделки стыков водопроводных
и канализационных чугунных труб, а при соответствующей замене
наконечника – для пробивки углублений, отверстий и проемов в перекрытиях, кирпичных и бетонных стенах, отделки плит из естественного камня, а также для клепки в горячем состоянии заклепок
диаметром до 12 мм и разборки заклепочных соединений.
Ломы пневматические применяют для разрушения фундаментов, вскрытия бетонных и асфальтобетонных дорожных покрытий,
пробивки углублений, отверстий и проемов в бетонных и железобетонных перекрытиях, для разборки твердых и мерзлых грунтов при
рытье котлованов, траншей и проходке туннелей.
Пневматические молотки характеризуются энергией единичного удара 14…42 Дж и расходуют 0,8…1,8 м3/мин воздуха при частоте ударов 17…38 Гц. Ломы обладают значительно большей энергией
удара (до 95 Дж) и более низкой частотой ударов (10…12 Гц).
74. Как производится выбор компрессора
и расчет воздухоподводящей сети?
Расчетная производительность компрессора (м3/с) для питания
группы пневмомашин определяется по формуле
n
П к = ∑ Qi K1K 2 ,
i=1
n
где ∑ Qi – суммарный расход воздуха машинами,
i =1
253
n
∑ Q i = Q 1C1 + Q 2C2 + ... + Q i Ci ;
i=1
Сi – количество однотипных пневмомашин;
K1 – коэффициент одновременности работы машин (K1 =
= 0,53…0,9);
K2 – коэффициент, учитывающий потери воздуха в магистралях, шлангах и машинах (K2 = 1,2…1,35).
Минимально допустимый диаметр питающего трубопровода
или шланга (мм)
d
= 88 5
2
Qэкв
Lэкв
,
∆р
где Qэкв – расход воздуха на заданном участке, м3/мин;
∆p – минимально допустимые потери давления, Па, ∆p =
= 0,1…0,15;
Lэкв – эквивалентная длина участка, м, Lэкв = lг + lм; lг – геометрическая длина участка, м; lм – длина участка, на которой обнаружены местные потери давления, м.
75. Чем характеризуются ручные машины
с пиротехническим приводом?
При производстве строительно-монтажных работ значительный
объем составляют операции крепления к строительным основаниям
различных строительных деталей, конструкций, оборудования и инженерных коммуникаций. Эти операции выполняются, как правило,
с применением ручных машин с пиротехническим приводом – пороховых монтажных пистолетов, принцип действия которых основан
на использовании энергии расширяющихся пороховых газов. Монтажные пистолеты выстреливают (забивают) в бетонные, кирпичные, шлако- и керамзитобетонные основания силой взрыва порохового заряда специальные крепежные детали – стальные дюбеля.
С помощью монтажных пистолетов производят крепление санитарно-технического и электротехнического оборудования, про254
кладку трубо- и воздуховодов, крепление гидро-, тепло- и звукоизоляционных материалов, монтаж внутренних стен и перегородок, выполнение отделочных работ, сборку металлоконструкций из деталей
небольшой толщины.
Применение монтажных пистолетов исключает трудоемкую
операцию по сверлению гнезд и отверстий в конструкциях, а также
позволяет сэкономить большое количество дорогостоящих твердосплавных сверл. Различают дюбеля-гвозди и дюбеля-винты. Дюбелями-гвоздями путем непосредственной «пристрелки» прикрепляют
к строительным основаниям несъемные детали и конструкции, изготовленные из металла, дерева и пластмасс. На дюбелях-винтах
с резьбовой головкой крепят гайками конструкции и детали, подлежащие периодическому демонтажу. Дюбеля изготавливаются из
хромистой стали и имеют высокую твердость. Для центровки и фиксирования в стволе пистолета дюбеля снабжают полиэтиленовыми
шайбами.
К работе с монтажными пистолетами допускаются лица, прошедшие специальное обучение и получившие соответствующее удостоверение. Пистолеты снабжены блокировкой, исключающей случайный выстрел в воздух.
Гарантийная долговечность пистолетов 25 000 выстрелов. Производительность до 50 выстрелов в час, масса (без принадлежностей) 4,6 кг.
Контрольные вопросы по главе 8
1. Дать определение ручной строительной машины.
2. На какие классы делятся ручные электрические машины по
степени защиты от электрического тока?
3. Расшифровать индекс отечественной ручной машины ИЭ2004Б.
4. Что является главным параметром вращательных шлифовальных машин?
255
5. Написать уравнение эксплуатационной производительности
деревообрабатывающих машин.
6. Для чего предназначены электрические и электромагнитные
перфораторы?
7. В чем заключается принцип действия электрических и электромагнитных молотков?
8. Что является главным параметром шуруповертов?
9. Приведите пример ручной машины с пиротехническим приводом.
10. Назовите области применения пневматических ломов.
256
ГЛАВА 9. ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ АВТОМАТИКИ
СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН
76. Какова роль в системах автоматики датчиков
контроля и регулирования?
Датчики (измерительные преобразователи) являются основным
средством измерения, преобразующим измеряемую или контролируемую физическую величину (давление, усилие, температуру) в
выходной, обычно электрический, сигнал, который в дальнейшем
регистрируется, обрабатывается и передается к исполнительному
механизму.
Датчики классифицируют по ряду признаков:
− по назначению – силовые, скоростные, температурные и др.;
− по принципу действия – механические, электрические, тепловые, акустические, оптические;
− по способу преобразования неэлектрических величин в электрические – активные (генераторные) и пассивные (параметрические).
Основные типы датчиков систем управления и контроля, используемых в строительных машинах и оборудовании представлены ниже.
Типы датчиков систем управления и контроля, используемых
в строительных машинах и оборудовании:
Измеряемые параметры
Механическая деформация
Частота
Температура
Давление
Влажность, состав газов
Звук (в том числе ультразвук)
Скорость
Ускорение
Волновое излучение
Свет
Тип датчика
Измеритель перемещения, датчик
давления, датчик массы
Допплеровский измеритель скорости
Термометр, датчик уровня охлаждающей
жидкости, пирометры излучения
Измеритель нагрузки, расходомер
Гигрометр, газовый сигнализатор
Эхолот, приборы и устройства неразрушающего контроля
Датчик скорости
Акселерометр
Радар, измеритель скорости
Фотодатчик, датчик света
257
В генераторных датчиках энергия входного сигнала преобразуется в электрическую энергию выходного сигнала. В параметрических датчиках под действием входного сигнала изменяется какойлибо собственный параметр датчика (емкость, сопротивление, индуктивность). Так как измерение одной и той же физической величины может выполняться с помощью различных датчиков, то их выбор должен обеспечить технические требования, предъявляемые
к разрабатываемой системе автоматики конструкцией и спецификой
эксплуатации строительной машины.
Рассмотрим основные разновидности датчиков, используемых
в строительных машинах и оборудовании. К наиболее простейшим
устройствам относятся конечные выключатели, ограничивающие
линейные и угловые перемещения механизма. Конечные выключатели наиболее широко используются в ограничителях грузоподъемных машин и кранах. В автоматических системах широко применяются и микропереключатели для включения и выключения механизмов реверса ручных и отделочных машин.
Из генераторных преобразователей наибольшее распространение имеют резистивные преобразователи неэлектрических величин,
действие которых основано на изменении омического сопротивления от воздействия изменяемой величины. К таким преобразователям относятся различные конструкции потенциометрических датчиков, преобразующих линейные и угловые перемещения в электрический сигнал. Они нашли применение в ограничителях грузоподъемности в зависимости от вылета стрелы грузоподъемных стреловых кранов.
При значительных изменениях давлений, а также для измерений деформаций в элементах конструкций и узлов машин используются тензометрические (рис. 178) и пьезоэлектрические преобразователи. Их работа основана на явлении тензометрического эффекта, т.е. на изменении электрического сопротивления чувствительного элемента от его деформации. Тензодатчики приклеиваются на поверхность детали, деформация которой измеряется, и с помощью соединительных проводов подключаются к измерительному электри258
ческому мосту. Схема подключения зависит от количества тензодатчиков и вида измеряемой деформации (растяжение, сжатие, изгиб
и кручение).
Рис. 178. Тензометрические преобразователи: 1 – фольга; 2 – плоская бумага;
3 – медные выводы; 4 – изоляционный материал
В параметрических датчиках, представляющих собой индуктивные и емкостные преобразователи, питание осуществляется от
переменного тока. Принцип работы этих преобразователей основан
на изменении реактивного сопротивления в зависимости от величины зазора между неподвижной и подвижной частями. Наибольшее
распространение получили преобразователи соленоидного типа.
Они используются для измерения небольших линейных и угловых
перемещений, деформаций и в управлении следящими системами.
Преобразователь состоит из магнитопровода с обмоткой и якоря, соединенного с рабочим органом строительной машины или ограничителя грузоподъемности кранов.
Тахогенераторы (рис. 179) представляют собой маломощные
(до 100 Вт) электрические машины переменного или постоянного
тока для преобразования скорости механического вращения в электрический сигнал. На выходе с тахогенераторов снимается напряжение, пропорциональное частоте вращения. Они используются в бурильно-крановых машинах.
259
Рис. 179. Тахогенераторы: 1 – статор; 2 – обмотка; 3 – ротор;
4 – постоянные магниты
К датчикам, используемым в строительных машинах и оборудовании, предъявляются особые требования из-за тяжелых условий
эксплуатации машин. Они должны выдерживать вибрационные
и ударные перегрузки, высокую влажность и широкий диапазон изменения температуры окружающей среды.
Одновременно элементы и системы автоматики в целом должны обладать водонепроницаемостью, пыле-, грязе-, влаго- и коррозионной стойкостью, помехоустойчивостью и надежностью в условиях воздействия паров масел, жидкого топлива и агрессивных примесей выхлопных газов.
77. Для чего в системах автоматики
предназначены усилители?
Усилители предназначены для увеличения (от вспомогательного источника питания) мощности сигнала на выходе измерительной
части системы автоматического управления.
Главными параметрами для усилителя в системе измерительной
цепи являются стабильность характеристики, большой частотный
диапазон и отсутствие искажения сигнала, а для выходного каскада
усиления – кроме этих, КПД и выходная мощность.
260
В строительных машинах используются гидравлические, механические, пневматические усилители, а в электрических схемах,
кроме того, электронные и электромагнитные.
Пневматические и гидравлические исполнительные механизмы,
использующие энергию сжатого газа (воздуха) и минеральных масел
(несжимаемой рабочей жидкости), делят на самостоятельные и на
работающие совместно с усилителями. Исполнительные механизмы,
объединенные с усилителями, имеют различные конструктивные
решения, часть из которых используется в строительных машинах.
Основным в таком приводе является регулирование скорости
движения штока, выполняемое с дроссельным или объемным регулированием. При управлении с дроссельным регулированием входным управляющим сигналом является величина перемещения золотниковой пары или открытие дросселя, а выходным – величина
перемещения поршня в гидроцилиндре. Гидро- и пневмопривод
обеспечивает объекту управления возвратно-поступательное или
вращательное движение. При управлении с объемным регулированием управляющими устройствами являются насосы переменной производительности, выполняющие функции усилительно-исполнительного механизма. При управлении с дроссельным регулированием используют золотниковые распределители или сопло-заслонку.
Электронные усилители по виду усиливаемого сигнала делятся
на усилители тока (переменного и постоянного) и напряжения, а по
числу каскадов – на одно- и многокаскадные. По принципу действия
электронные усилители классифицируют на усилители дискретного
(релейного) и аналогового действия. При этом в последние годы
осуществляется интенсивный переход от полупроводниковых схем
к интегральным схемам с микропроцессорами и микроЭВМ в контуре управления.
Основой микропроцессорного управления является модель реального процесса (рис. 180) при работе строительной машины. Она
содержит три основных компонента, к которым относятся модельное состояние (описывающее процесс работы в каждый момент времени), функция модификации состояний (переход от одного модель261
ного состояния к другому на основании сигналов датчиков) и функция
предсказания (устанавливающая требуемое модельное состояние
и формирующая набор команд на исполнительные органы).
Рис. 180. Основные компоненты микропроцессорной программы
управления машинами
Использование бортовых микропроцессорных систем в строительных машинах позволяет значительно улучшить качество и безопасность выполняемых работ, увеличить производительность, продолжительность работы машины в исправном состоянии (за счет оптимизации режимов всей машины и ее узлов и агрегатов, связанных
262
с расходом топлива и действующими нагрузками) и вести постоянный контроль за состоянием как отдельных узлов, так и всей машины в целом.
78. Что представляют собой исполнительные
устройства в системах автоматики
строительных машин?
Исполнительные устройства предназначены для преобразования управляющих (командных) сигналов в регулирующие воздействия на объект управления (рабочий орган строительной машины).
Практически все виды воздействий сводятся к механическому, т.е.
к изменению величины перемещения, усилия, скорости возвратнопоступательного или вращательного движения. Исполнительные
устройства являются последним звеном в цепи автоматического регулирования.
Наиболее распространены электрические исполнительные механизмы, они включают в себя электродвигатели и электромагнитный привод. В общем случае все эти механизмы состоят из электродвигателя, редуктора, тормоза, соединительных муфт, контрольнопусковой аппаратуры и специальных устройств для перемещения
рабочих органов. Они широко используются на башенных, козловых
и мостовых кранах, смесительных установках, конвейерах и насосных установках.
Двухпозиционный двигатель (рис. 181) состоит из однофазного
асинхронного электродвигателя и редуктора, которые расположены
в общем корпусе.
Поворот регулирующего органа (например секторной задвижки
бункера) на 180о осуществляется выходным валом редуктора через
муфту. Одновременно через шток с помощью кулачкового механизма производится возвратно-поступательное движение другого рабочего органа. Двухпозиционное регулирование обеспечивается выключателем.
263
Рис. 181. Двухпозиционный двигатель: 1 – редуктор; 2 –
однофазный асинхронный электродвигатель; 3 – корпус;
4 – выключатель; 5 – редуктор; 6 – шток; 7 – муфта
По характеру изменения положения выходного органа электродвигательные исполнительные механизмы могут быть постоянной
и переменной скорости, а также шаговыми.
Электромагнитный привод (рис. 182) используется для управления механизмами в гидро- и пневмоприводах, а также различными
вентилями и заслонками. Принцип работы этого привода состоит
в поступательном перемещении на величину L металлического якоря относительно электромагнитного вала катушки, расположенной
в корпусе. Различают электромагнитные приводы одно- и двустороннего действия. В первом исполнении возврат якоря в исходное
положение производится с помощью пружины, во втором – изменением направления управляющего сигнала.
Пневматические исполнительные механизмы выполняют мембранными, сильфонными и лопастными.
Мембранные устройства делят на беспружинные и пружинные.
Возвратно-поступательное движение штока осуществляется путем по264
дачи в подмембранную полость сжатого воздуха. При необходимости
совершать поворотные движения в прямоходных исполнительных механизмах шток соединяется с шарнирно-рычажной передачей.
Рис. 182. Электромагнитный управляющий
элемент: 1 – электромагнитный вал катушки;
2 – корпус; 3 – металлический якорь
Мембранные исполнительные механизмы применяют для
управления регулирующими органами с перемещением штока до
100 мм и допустимым давлением в рабочей полости до 400 кПа.
Сильфонные устройства применяют редко. Они состоят из подпружинного штока, перемещающегося вместе с герметичной гофрированной камерой за счет давления управляющего воздуха. Их используют в регулирующих органах с перемещениями только до
6 мм. Однако сильфонные устройства имеют ограниченное количество циклов.
В лопастных исполнительных устройствах прямоугольная лопасть перемещается внутри камеры за счет давления управляющего
воздуха, поступающего попеременно в одну или другую полость камеры. Эти устройства используют в исполнительных органах с углом поворота затвора на 60 или 90о.
Гидрораспределители управляют потоком рабочей жидкости,
подаваемой в гидравлические двигатели (гидроцилиндры или гид265
ромоторы), последовательностью их работы и обеспечивают отвод
отработавшей жидкости из сливных полостей в бак. Кроме того,
гидрораспределители реверсируют гидродвигатели рабочих органов
строительных машин и регулируют скорость. Они используются на
всех гидрофицированных строительных машинах (бульдозерах, автомобильных стреловых кранах, экскаваторах, автогрейдерах, скреперах, погрузчиках и др.).
Наиболее распространены золотниковые распределители,
управляющие потоком рабочей жидкости с помощью движущихся
возвратно-поступательно золотников. По числу присоединенных каналов золотниковые распределители делят на двух-, трех-, четырехходовые. Для управления гидродвигателями двустороннего действия
(гидроцилиндрами и гидродомкратами) применяют, как правило, четырехходовые распределители с четырьмя каналами (напор, слив
и два рабочих отвода). Например, для подъема и опускания отвалов
бульдозеров используют трехпозиционные четырехходовые гидрораспределители. Они же используются для выполнения различных
технологических операций гидрофицированными стреловыми кранами (вывешивание на опорах-аутригерах, подъем и выдвижение
телескопической стрелы, поворот платформы, опускание и подъем
груза).
Контрольные вопросы по главе 9
1. Для замера какого параметра используются акселерометры?
2. Назвать области применения тахогенераторов.
3. Назвать элементы автоматики гидравлических систем.
4. В чем принципиальная разница дроссельного и объемного
регулирования подачи гидропривода?
266
ГЛАВА 10. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ
И РЕМОНТУ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН
79. Как обеспечивается допуск обслуживающего
персонала к эксплуатации строительных машин?
Эксплуатация строительных машин – это комплекс мероприятий и технологических процессов, предусматривающих использование машин по назначению и поддержание их технических характеристик в заданных пределах согласно эксплуатационно-технической
документации.
Для эксплуатации строительных машин необходимо поддерживать их в постоянной исправности, обеспечивающей их применение
в установленные сроки в любых климатических условиях.
К эксплуатации строительных машин допускается персонал,
прошедший теоретическую подготовку по специальности, имеющий
практические навыки работы с техникой в объеме функциональных
обязанностей, прошедший аттестацию по мерам и правилам безопасности и медицинское обследование и сдавший зачет по знанию
техники и правил ее эксплуатации.
Экзамен на допуск к самостоятельной работе с техникой проводится при назначении на должность, смене специальности (должности), после длительных перерывов в работе и после дополнительной
подготовки в случае отстранения от должности.
Кроме того, лица, работающие на электроустановках, в зависимости от функциональных обязанностей должны иметь одну из пяти
групп по электробезопасности.
В состав комиссии для приема зачета назначаются высококвалифицированные специалисты по видам строительных машин, автомобильной технике, инспектор госгортехнадзора и техники безопасности, инспектор энергонадзора или лицо, имеющее V квалификационную группу по мерам и правилам электробезопасности.
267
80. Что включает в себя система технического
обслуживания и ремонта строительных машин?
Техническое обслуживание – это комплекс технологических
операций по поддержанию работоспособности машины при использовании по назначению, ожидании, хранении и транспортировании.
Техническое обслуживание предусматривает обязательный, периодически выполняемый по плану объем работ, заранее установленный для данного типа и модели машины.
В соответствии со строительными правилами (СНиП 111-1–76)
и нормативными документами предусматривается проведение ежесменного технического обслуживания (ЕО), периодического технического обслуживания (ТО), сезонного технического обслуживания
шасси (СО).
Ежесменное техническое обслуживание должно обеспечить
работоспособность машины на протяжении всей рабочей смены.
В состав этого вида обслуживания входят: смазка узлов и деталей
машины, подготовка ее к передаче при смене бригад, а также контрольный осмотр перед работой.
Периодическое техническое обслуживание выполняется через
установленные в эксплуатационной документации значения наработки или интервала времени. Этот вид обслуживания предупреждает интенсивность изнашивания сопряженных деталей машин за счет
проведения профилактических мероприятий. Для машин, смонтированных на базе автомобиля, предусмотрено проведение двух текущих
обслуживаний (ТО-1 и ТО-2), а для машин, смонтированных на базе
трактора, – трех технических обслуживаний (ТО-1, ТО-2 и ТО-3). В состав периодических ТО входят: внешний уход, диагностирование, крепежные и регулировочные работы, а также смазывание машины.
Сезонное техническое обслуживание проводят для подготовки
машин к осенне-зимней или весенне-летней эксплуатации, а также
перед их хранением. При сезонном обслуживании проводят замену
масел, топлива и охлаждающей жидкости при переходе к соответствующему периоду эксплуатации.
268
Ремонт – это комплекс технологических операций по восстановлению работоспособности машины и восстановлению ресурса
машины и ее составных частей.
В соответствии со строительными правилами (СНиП 111-1–76)
и нормативными документами предусматривается проведение плановых ремонтов: текущего (ТР) среднего (СР) и капитального (КР).
Текущий ремонт выполняют для обеспечения работоспособности машины. Он состоит из операций по восстановлению и замене
деталей и сборочных единиц при частичной разборке машины.
Средний ремонт выполняется только в специализированных
ремонтных мастерских.
Капитальный ремонт выполняют на ремонтных заводах и проводят для устранения неисправностей и восстановления полного или
близкого к полному ресурса машины, включая любые ее части.
Система технических обслуживаний и ремонтов строительной
машины разрабатывается на основе плана-графика периодичности
выполнения ТО и ремонтов в соответствии с эксплуатационнотехнической документацией.
81. Какова сущность организации ТО
и ремонта строительных машин?
Работы по техническому обслуживанию и ремонту строительных машин выполняют централизованно, а также частично централизованно и децентрализованно.
Централизованная форма технического обслуживания заключается в том, что все технические операции ТО и ремонта выполняют бригады рабочих высокой квалификации под руководством инженерно-технического персонала. Это наиболее прогрессивная форма обслуживания, при которой машинисты машин полностью освобождены от этих работ. Особенностью этой формы обслуживания
является специализация отдельных операций, что позволяет решить
следующие задачи: увеличить объем механизированных работ, повысить производительность работ и улучшить качество обслуживания за счет высокой квалификации рабочих.
269
Частично централизованная форма организации ТО характеризуется тем, что ежесменное обслуживание выполняют машинисты, а периодическое ТО и текущий ремонт – специализированные
бригады рабочих. Недостатками этой формы организации технического обслуживания являются снижение эффективности системы
планово-предупредительных работ, уменьшение рабочего времени
машины в результате ее простоя при ТО, значительное повышение
трудовых затрат на рабочие операции из-за немеханизированного их
выполнения, сложность осуществления должного контроля за качеством выполнения работ.
Децентрализованная форма ТО характеризуется тем, что все
виды работ выполняют машинисты машин своими силами. Специализированные бригады осуществляют лишь текущий ремонт машин.
Основной недостаток этой формы обслуживания строительных машин в том, что значительно увеличиваются простои машин.
Организацию ТО и ремонта строительных машин осуществляют эксплуатационные предприятия (управления механизации), в состав которых входят стационарные и передвижные мастерские. При
эксплуатации машин малой мобильности (экскаваторы, бульдозеры
и др.), рассредоточенных на значительном расстоянии друг от друга,
лучше использовать передвижные мастерские.
82. По каким показателям оценивается
надежность строительных машин?
Надежность характеризует общее свойство машины сохранять
свою работоспособность во времени и включает в себя такие понятия, как безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость.
Зависимость надежности от времени эксплуатации строительной машины имеет вид экспоненциальной кривой.
Все показатели надежности носят вероятностный статистический характер:
P(t) = e–λt,
270
где e – основание натурального логарифма;
λ – интенсивность отказов элемента машины;
t – время работы машины.
Работоспособность – это состояние машины, при котором она
способна выполнять заданные функции и сохранять значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией.
Безотказность – свойство машины непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки.
Отказ – нарушение работоспособности машины.
Ремонтопригодность – приспособленность машины к предупреждению, обнаружению и устранению причин повреждений (отказов) путем проведения ТО и ремонтов.
Сохраняемость – свойство машины сохранять исправное состояние и работоспособность в течение и после срока хранения
и транспортирования.
83. Что включает в себя организация безопасной
эксплуатации строительных машин?
Мероприятия по обеспечению безопасной эксплуатации строительных машин и оборудования проводятся с целью предупреждения аварийности и травматизма при работах на агрегатах.
Под безопасностью эксплуатации понимается исключение
опасного и вредного воздействия, возможного при их эксплуатации.
Одним из важнейших направлений деятельности по обеспечению безопасности является подготовка машинистов строительных
машин к выполнению работ, изучение технологии работ и соответствующих мер и правил безопасности. При этом подробно изучаются требования, установленные в эксплуатационных документах. Рассматриваются возможные аварийные ситуации и отрабатываются
действия по их предотвращению и ликвидации последствий.
При подготовке к проведению работ особое внимание уделяется проверке состояния объектов Госгортехнадзора. К ним относятся
271
различные грузоподъемные машины, страховочные пояса, сосуды
и баллоны, работающие под высоким давлением. Для объектов Госгортехнадзора установлены следующие виды технического освидетельствования: первичное, периодическое и внеочередное. Результаты технического освидетельствования отражаются в паспорте (формуляре) машины или объекта Госгортехнадзора и являются допуском к дальнейшей эксплуатации. Организация эксплуатации
электроустановок осуществляется в строгом соответствии с требованиями «Правил и мер безопасности при эксплуатации электроустановок».
Ряд опасных работ, в том числе работы на высоте, должны выполняться по письменным нарядам-допускам. Должностное лицо,
выдавшее наряд-допуск на проведение работ, несет ответственность
за необходимость и возможность производства работ, правильность
и полноту указанных в наряде-допуске мер безопасности, достаточную квалификацию лиц, назначенных руководителями и исполнителями работ.
Руководитель производства на строительстве перед началом
работ обязан лично убедиться, что обеспечены все условия безопасности, что машинисты строительных машин знают и выполнят на
практике требования безопасности.
Контрольные вопросы по главе 10
1. Перечислить виды технического обслуживания строительных
машин.
2. Дать определение ремонта. Какие бывают виды ремонта
строительных машин?
3. Когда и при каких условиях выполняется текущий ремонт
строительных машин?
4. В чем заключается особенность сезонного технического обслуживания строительных машин?
5. Что понимается под безопасной эксплуатацией строительной
машины?
272
6. Дать определение ремонтопригодности строительной машины.
7. В чем заключается централизованная форма технического
обслуживания строительных машин?
8. Чем характеризуется децентрализованная форма технического обслуживания строительных машин?
9. Когда и при каких условиях выполняется капитальный ремонт строительных машин?
10. Что включает периодическое техническое обслуживание
строительных машин?
273
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Вахрушев С.И. Грузоподъемное оборудование: учеб.-метод.
пособие / Перм. гос. техн. ун-т. – Пермь, 2003. – 40 с.
2. Строительные машины: учебник для вузов / Д.П. Волков
[и др.]. – М.: Высшая школа, 1988.– 520 с.
3. Гоберман Л.А. Основы теории, расчета и проектирования
строительных и дорожных машин: учебник. – М.: Машиностроение,
1988. – 464 с.
4. Добронравов С.С., Дронов В.Г. Строительные машины и основы автоматизации: учебник. – М.: Высшая школа, 2001. – 575 с.
5. Доценко А.И. Строительные машины и основы автоматизации: учебник. – М.: Высшая школа, 1995. – 400 с.
6. Епифанов С.П., Поляков В.И. Пневмоколесные и гусеничные
краны: учебник. – М.: Высшая школа, 1985. – 312 с.
7. Загороднюк В.П., Паршин Д.Я. Строительная робототехника. – М.: Стройиздат, 1990. – 272 с.
8. Зайцев Л.В., Полосин М.Д. Автомобильные стреловые краны:
учеб. пособие. – М.: Высшая школа, 1987. – 208 с.
9. Строительные машины и монтажное оборудование: учебник /
В.Д. Мартынов [и др.]. – М.: Машиностроение, 1990. – 352 с.
10. Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов / Госгортехнадзор РФ. – М.: Госкомитет по стандартам, 1996. – 185 с.
11. Сергеев Т.С. Надежность и долговечность подъемных канатов. – Киев: Машиностроение, 1988. – 240 с.
12. Справочник слесаря-монтажника технологического оборудования / под ред. П.П. Алексеенко. – М.: Машиностроение, 1990. –
704 с.
13. Справочник по кранам: в 2 т. / под ред. М.М. Гохберга. – М.:
Машиностроение, 1990. – 430 с.
14. Тормозные устройства башенных кранов: справочник. – М.:
Машиностроение, 1985. – 312 с.
274
15. Монтаж технологического оборудования: справочник
строителя / под ред. В.З. Маршева. – М.: Стройиздат, 1983. – 584 с.
16. Справочник молодого машиниста автомобильных, пневмоколесных и гусеничных кранов / под ред. М.Д. Полосина. – М.: Высшая школа, 1990. – 272 с.
17. Строительные машины: справочник / под ред. Э.Н. Кузина. –
М.: Машиностроение, 1992. – Т. 1. – 496 с.
18. Степанченко Э.П., Фалалеев П.П. Технологическое оборудование. – М.: Изд-во Министерства обороны, 1996. – 364 с.
19. Федосеев В.Н. Приборы и устройства безопасности грузоподъемных машин: справочник. – М.: Машиностроение, 1990. – 320 с.
20. Шишков Н.А. Надежность и безопасность грузоподъемных
машин. – М.: Недра, 1990. – 254 с.
275
Учебное издание
ВАХРУШЕВ Сергей Иванович
СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ
(В ВОПРОСАХ И ОТВЕТАХ)
Учебное пособие
Редактор и корректор В.В. Мальцева
Подписано в печать 10.01.12. Формат 60×90/16.
Усл. печ. л. 17,25.
Тираж 100 экз. Заказ № 231/2011.
Издательство
Пермского национального исследовательского
политехнического университета.
Адрес: 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, к. 113.
Тел. (342) 219-80-33.
276
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
999
Размер файла
22 564 Кб
Теги
вопросам, ответа, 2716, машина, строительная
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа