Министерство  образования и науки Украины 

Приднепровская  государственная академия строительства  и архитектуры 

Кафедра строительных и дорожных машин 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По курсу  «Строительная техника»

з/к № 10010 
 
 
 
 

Исполнил:        Ст. гр. IV-1Д

                                                            Буденчук В.Э. 

Проверил:        Пантелеенко В.И. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

г. Днепропетровск

2011

1.Теоретическая часть 

     Вопрос  №1. Нарисуйте схему, опишите строение и принцип работы винтового конвеера, укажите границы его применения и приведите техническую характеристику. Как вычисляется продуктивность? 
 

       

     Винтовые конвееры иначе называют шнеками. Применяют их для транспортировки цемента, гравия, песка, шлака, мокрой глины, бетонной смеси на расстояние 30-40 м. под углом до 20⁰. В отдельных случаях их используют и для вертикального транспортирования. Винтовой конвейер представляет собой винт, заключенный в кожух. При вращении винта материал перемещается вдоль его оси. Работают такие конвейеры при определенной окружной скорости винтов, которая выбирается в зависимости от коэффициента трения между материалом и винтом. Качество работы конвейера зависит от заполнения желоба: при слишком большом заполнении трение между материалом и винтом будет очень велико и может произойти закупорка желоба, при недостаточном заполнении не достигается возможная производительность. Производительность винтовых конвейеров зависит от средней площади сечения потока материала в желобе и скорости его перемещения вдоль оси. Эти величины зависят от диаметра желоба, шага и частоты вращения винта, его конструкции и свойств материала.

     Величина  средней площади сечения потока

     F=

, м²,

     Где С-коэффициент, учитывающий изменение  средней площади сечения потока при работе с уклоном (при горизонтальном расположении конвейера С=1, при уклоне 20⁰ С=0,65), ɛ - коэффициент заполнения (0,8-0,85).

     Скорость  перемещения материала вдоль  оси 

     

ʋ=Sвn/60, м/с,

     Где, Sв - шаг винта; n-частота вращения винта, об/мин.

     Следовательно производительность

     

Sвn/60 γ, т/ч

     Шаг винта равен диаметру или 0,8 диаметра винта. Диаметры винтов стандартизированы 0,15-0,6 м. при выборе винта необходимо, чтобы шаг винта был в 12 раз больше среднего размера кусков сортированного материала и в 4 раза больше максимального размера кусков рядового материала.

      
Вопрос №2.Укажите основные виды оборудования для выполнения свайных работ, приведите схемы и примеры их использования. 

     Для свайных работ в настоящее время применяют дизель-молоты, вибропогружатели и вибромолоты, реже паровоздушные молоты.

     Дизель-молот  

      Ударная часть молота при совершении рабочего хода сжимает заключенный  в цилиндре воздух, значительно повышая  его температуру; подаваемая в этот период в цилиндр горючая смесь взрывается и отбрасывает цилиндр вверх, совершая холостой ход, при дальнейшем падении ударной части рабочий цикл повторяется. Для подтаскивания и установки свай на место заглубления, для установки молота на сваю, направления молота к свае при забивке, а также для перемещения сваебойного агрегата на строительной площадке служат копры. В зависимости от назначения копры подразделяются на копры для забивки вертикальных свай, поворотные для забивки свай при различных способах погружения и краны-копры, смонтированные на кране с гусеничным передвижением или на одноковшовом экскаваторе.

     Трубчатый дизель-молот 

      В трубчатом дизель-молоте цилиндр устанавливается на верхнюю часть сваи. В цилиндре вверх-вниз движется баба, играющая роль одновременно поршня и бойка. При движении бабы вниз происходит сжатие находящегося в цилиндре воздуха вместе с подаваемым топливом. Одновременно с ударом бабы по концу сваи воспламеняется сжатая топливо-воздушная смесь, часть энергии расширяющихся газов добавляется к энергии удара, забивая сваю глубже. Остальная часть энергии газов расходуется на подъем бабы вверх. Вблизи верхней точки открываются выпускные клапаны, через которые продукты сгорания выходят в атмосферу, а также впускные, через которые снаружи засасывается чистый воздух. Исчерпавшая энергию подъема баба под действием своего веса начинает движение вниз, и цикл повторяется. 
 

     Штанговый дизель-молот

     Поршневой блок состоит из цилиндрического полого поршня с компрессионными кольцами и основания. В центре днища поршня укреплена распылительная форсунка, соединенная топливопроводом с плунжерным топливным насосом высокого давления (до 50 МПа). Питание насоса осуществляется из топливного резервуара. Основание поршневого блока опирается на шарнирную опору, состоящую из сферической пяты и наголовника. В теле основания закреплены нижние концы направляющих штанг, верхние концы штанг соединены траверсой. По штангам перемещается массивный ударный цилиндр со сферической камерой сгорания в донной части. На внешней поверхности цилиндра укреплен штырь (выступающий стержень) , приводящий в действие топливный насос при падении ударной части вниз. Подъем ударной части в верхнее крайнее положение перед запуском молота в работу осуществляется подвижным захватом-«кошкой», подвешенным к канату 8 лебедки копра.

     При опускании «кошки» вниз крюк автоматически зацепляется за валик в углублении отливки цилиндра. «Кошку» и сцепленную с ней ударную часть поднимают лебедкой копра в крайнее верхнее положение. Затем, воздействуя вручную (через канат) на рычаг сброса, разъединяют «кошку» и ударный цилиндр, последний под действием собственной массы падает вниз на неподвижный поршень. При надвижении цилиндра на поршень воздух, находящийся во внутренней ролости цилиндра, сжимается (в 25—28 раз) и температура его резко повышается (до 600°С). При нажатии штыря цилиндра на приводной рычаг топливного насоса дизельное топливо по топливопроводу подается к форсунке и распыляется в камере сгорания, смешиваясь с горячим воздухом. При дальнейшем движении цилиндра вниз горячая смесь самовоспламеняется, и в то же мгновение цилиндр наносит удар по шарнирной опоре, наголовник которой надет на головку сваи. Расширяющиеся продукты сгорания смеси (газы) выталкивают ударную часть вверх и выходят в атмосферу. Поднимающийся рабочий цилиндр быстро теряет скорость, под действием собственного веса начинает опять падать вниз, и цикл повторяется. Дизель-молот работает автоматически до выключения топливного, насоса.

     Высокочастотный вибропогружатель

     

     Вибропогружатели применяют для погружения свай в слабых водонасыщенных несвязных или малосвязных грунтах. Действие их основано на вибрации, которая передается грунту вокруг сваи. Высокочастотные вибропогружатели с частотой 1300...1500 кол/мин применяют для погружения более легких свай. 

     Низкочастотный  вибропогружатель

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Низкочастотные создают 300...700 колебаний в минуту, имеют общую массу 4,5...9 т и могут развивать усилие 160...480 кН. Применяются низкочастотные вибропогружатели для погружения тяжелых железобетонных свай-оболочек и шпунтовых рядов.  

      
Вопрос №3. Приведите схему, опишите строение и принцип работы бетононасосов. Как рассчитывается продуктивность бетононасоса? 

     Бетононасосы  обеспечивают перемещение бетона по трубам на сравнительно небольшое расстояние в пределах строительной площадки. Применяются поршневые и пневматические бетононасосы.

     

     Поршневой бетононасос

     принцип действия поршневого бетононасоса заключается  в следующем.

     Поступающая в приемный бункер 6 бетонная смесь  подвергается непрерывному перемешиванию лопастями 5 для того, чтобы сохранить ее однородность и предупредить расслоение. Из бункера смесь при помощи побудителя 7 поступает через всасывающий клапан 8 в цилиндр 11 насоса. Поршень 12 насоса совершает возвратно – поступательное движение при помощи кривошипно-шатунного механизма, коленчатый вал 2 которого приводится во вращение от основного электродвигателя 13 бетононасоса. При всасывающем движении поршня клапан 8 открывается а клапан 9 закрывается. При нагнетательном движении клапан 8 закрывается, а клапан 9 открывается. Во время всасывающего движения поршня бетонная смесь поступает в полость цилиндра, а во время нагнетательного движения выталкивается в трубопровод 10. Побудитель 7 приводится во вращение от коленчатого вала насоса через цепную передачу 14, а смеситель, как правило имеет собственный двигатель 15. 

     

     Поршневой бетононасос с  гидравлическим приводом.

     Поршневой бетононасос с гидравлическим приводом состоит из установленных под  расходным бункером 1 двух рабочих цилиндров 3 и 7, снабженных двумя шиберными затворами – всасывающим 2 и нагнетательным 8. Рабочие цилиндры поочередно засасывают бетонную смесь из приемного бункера и через тройник 9 нагнетают ее в бетоновод. В зависимости от положения шиберных затворов 2 и 8 бетонная смесь засасывается поршнем 5 в один из рабочих цилиндров, из другого в это время нагнетается в бетоновод. После окончания цикла из первого цилиндра из бетонная смесь нагнетается в бетоновод, во второй – засасывается из приемного бункера. Поршни 5  рабочих цилиндров 3 и 7, а также шиберные затворы 2 и 8 приводятся в движение гидроцилиндрами, работающими от гидронасоса и управляемые специальным гидрораспределителем. 

     

     Пневматический  бетононасос

     Установка для пневмотранспорта бетона представляет собой нагнетатель (резервуар) 5, загружаемый  бетоном через воронку 3. После загрузки закрывается конусный затвор 4 и в резервуар по трубопроводу 1 подается сжатый воздух с давлением 5-6 кг/ см². Под действием сжатого воздуха бетонная смесь поступает в бетоновод 7 и перемещается к месту выгрузки. Для побуждения выхода бетона в бетоновод и предотвращения образования пробок в резервуаре установлен  направляющий конус 2 с соплами 6, через которые подается воздух, воздействующий на бетонную смесь в месте ее выхода из резервуара. В конце бетоновода устанавливается разгрузочный бункер – успокоитель, обеспечивающий спокойный выход бетона из бетоновода и отделение от него воздуха, насыщающего бетон в процессе перемещения. Пневматическая установка подает бетон порциями и поэтому в любой момент может прекратить работу при несложной очистке бетоновода.

     Техническая производительность бетононасоса, являющегося  машиной цикличного действия,

     П_техн.=3600V_н/1000Т_ц , м³/час,

     Где V_н – полезная емкость нагнетателя, л;

           Т_ц – продолжительность цикла подачи бетона, сек.

     В свою очередь

     Т_ц=L/v_ср+t, сек.

     Где L-длина бетоновода, м;

           t-время на разгрузку и загрузку смеси, сек;

           v_ср-средняя скорость движения бетонной смеси по бетоноводу, м/сек.

     2. Расчетная часть

     Задача № 1. Расчет продуктивности бульдозера

 

     Исходные  данные:

     Масса бульдозера 29200 кг;

     Мощность двигателя N_дв=240 кВт.;

     Скорость  передвижения вперед V_вп=2,5 км/ч;

     Скорость  передвижения назад V_наз=5 км/ч;

     Ширина  отвала В=4860 мм;

     Высота  отвала H=1300 мм;

     Длина перемещения L_пер=60 м;

     Грунт-суглинок;

     Плотность грунта =1700 кг/м³;

     Коэффициент разрыхленности К_разр=1,3;

     1. Определение тягового усилия  по мощности двигателя:

     Т_сц

Т_N  

     T_N-тяговое усилие при заданной скорости:

     T_N=

, кН; 

     где: = КПД = 0,8, U - скорость перемещения машины, м/с

     T_N=

, кН; 

     2. Определение силы тяги по сцеплению:

     Т_сц=G_сц

, кН; 

     где: G_сц - сцепной вес бульдозера

     j_сц-коэффициент сцепления j_сц=0,9 

     G_сц=G_б.м+G_р.о= (4200+25000) *9,8=286,16 кН;

     Т_сц=286,16

0,9=257,54 кН;

     Т_сц> T_N >

 

     3. Определение суммарного сопротивления:

     

=W₁+W₂+W₃+W₄+W₅; 

     а) Сопротивление резанию.

     W₁=k

В h; 

     где: k - коэффициент удельного сопротивления грунта резанию

     k=150кПа

     В - ширина отвала.

     h - толщина срезаемого пласта

     h=0,09

h_отв=0,09 1300=117 (мм) =0,177 (м)

     W₁=150

4,86 0,177=129,03 кН. 

     б) Сопротивление призмы волочения.

     W₂=0,5

g g m₂ sina; 

     где: m₂ - сопротивление грунта по грунту. m₂=0,6

      - угол естественного откоса грунта =45°. 

     W₂=0,5

1700 9,8 0,6 0.81=33,25 кН; 

     в) Сопротивление перемещения призмы вверх по отвалу

     W₃=0,5

В Н² g g cos²a_р m₁; 

     где: m₁ - сопротивление грунта по отвалу m₁=0,9

     a_р-угол резания a_р=55^о 

     W₃=0,5

1.3² 4,86 1700 cos²55 0,9 9,8=20,32 кН. 

     г) Сопротивление трения ножа отвала о  грунт.

     P_зат - удельное сопротивление от затупления, зависящее от ширины площадки и категории грунта

     W₄= P_зат

B,

     W₄=1000*4,86=4,86 кН

     д) W₅=G_бул

f 

     f - Коэффициент сопротивления качения, f=0,06

     W₅= 286,16

0,06=17,2

     

=129,03+33,25+20,32+4,86+17,2= 204,66 кН

     Т_сц> T_N >

     257,54 >246,8>204,66 кН 

     Условие тягового расчета выполняется.

     4. Определение запаса тягового  усилия по сцепному весу

     Т^’_сц=Т_сц- (W₂+W₃+W₄+W₅)

     Т^’_сц=257,54 - (33,25+20,32+4,86+17,2) =181,9 кН 

     5. Запас тягового усилия по мощности  двигателя:

     Т^’_маш=Т_N- (W₂+W₃+W₄+W₅)

     Т^’_маш=246,8- (33,25+20,32+4,86+17,2) =171,17кН 

     6. Определение толщины стружки:

     а) в начале набора грунта

     h₁=Т^’_м /В*К=171,17/4,86*150=0,23м 

     б) в конце набора грунта

     h₂=Т^’’ /В*К, Т^’’= Т_N- (W₄+W₅) = 246,8- (4,86+17,2) =224,74кН

     h₂=224,74/4,86*150=0,31 м 

     7. Определение фактического объема  грунта призмы:

     V_пр=0,5*Н²*В / tg φ=l₁*В*h_ср 

     l₁ - длина участка набора грунта

     l₁ =0,5*Н²/ tg φ* h_ср=0,5*1,3²/1*0,27=3,13м

     V_пр=3,13*4,86*0,27=4,11 м³ 

     5. Выбираем скорости движения на  участках:

     V_н = 2.5 км/ч - при наборе, V_тр =4,5 км/ч - при транспортировании

     V_зад= 7 км/ч - при движении задним ходом 

     6. Определение продолжительности  цикла:

     T_ц=t₁+ t₂+ t₃+ t₄ 

     а) продолжительность набора грунта

     t₁=3,6*l_1/V_н=3,6*3,13 /2.5=4,5 с 

     б) время транспортировки

     t₂=3,6*l_тр / V_тр=3,6*60 /4.5=48 с 

     в) время движения задним ходом

     t₃=3,6* (l₁+l_тр) / V_зад=3,6* (3,13+60) /7=32,5 с 

     г) время дополнительное (переключение скоростей, поворот и т.д.)

     t₄=30…40 с, принимаем t₄=30 с

     t_ц=4,5+48+32,5+30=115 с 

     7. Определение числа циклов за  час работы:

     n=3600 / t_н= 3600 / 115=31,3 ≈31 цикла 

     8. Определение технической производительности  бульдозера:

     П_Т= (0,5*Н²*В / tg φ) *ψ*n*К_кв* (1/К_р) 

     Ψ - коэффициент потерь грунта на боковые  валки, Ψ = 0,75

     К_р - коэффициент разрыхления грунта, К_р=1,3

     П_Т= (0,5*1.3²*4.86/1) *0,75*31*0.9* (1/1,3) =66,1 м³/ч 

     9. Эксплутационная производительность:

     П_Э= П_Т*К_В*К_КВ

     К_В - коэффициент использования машины по времени, К_В=0,85

     К_КВ - коэффициент учитывающий квалификацию, К_КВ=0,9

     П_Э=66,1*0,85*0,9=50,6 м³/ч

 
 

     Задача  №2. Определение основних параметров ленточного конвеера  

     Конвеер ленточный : лента плоская, L = 100; материал – щебень; производительность П =130м³/час (382 т/час); угол наклона α = 15ْ

     Ширина  конвеерной ленты

     В =

,

     где : V- скорость движения ленты, м/с; принимаем В = 0,5м ( ί = 3÷9 ).  

     Мощность  для перемещения материала

     N = N₁+ N₂+ N₃= 6,112+29,66+3=38,77 кВт,

     где:  N₁ – мощность, необходимая для перемещения груза по горизонтали,

     N₁=0,00016ПL=0,00016·382·100=6,112кВт,

     N₂ – мощность, необходимая для перемещения груза по вертикали, кВт.

     N₂=0,003ПН=0,003·382·25,88=29,66кВт

     Н – высота подъема груза, м

     Н=L·sinα=100·sin15^˚ = 100·0,2588= 25,88м,

     N₃ – мощность на преодоление потерь в роликоопорах и барабанах

     N₃ = 0,03·L·B·V= 0,03·100·0,5·2=3 кВт.

     Тяговое усилие в приводном барабане

     Fт = 102N/V = 102·38,77/2=1977,27даН, 

     Максимальное  натяжение ленты

     S_max= Fт·e^μα/( e^μα-1)= 1977,27·1,87/(1,87-1)=4251даН, 

     где:μ – коэффициент трения между лентой и барабаном;

     μ =0,2;

     α – угол обхвата лентой барабана; α = 180°.

     Количество  прокладок 

     ί=Smax\B·p=4251/0,5·500=17,004≈18

     Диаметр приводного барабана

     Дб.п.=(120÷150) · ί=150·18=2700мм 

     Диаметр натяжного барабана

     Дб.н.=100·  ί=100·18=1800мм

     Длина барабанов

     L_б=В+0,1М=0,5+0,1=0,6М. 

     Число оборотов барабанов:

     - приводного

     nб.п.=60· V/П·Дб.н.=60· 2/3,14· 2,7=14,15 об/мин;

     - натяжного

     nб.н.=60· V/П·Дб.н.=60· 2/3,14· 1,8=21,23 об/мин. 

     Задача  №3. Расчет основных параметров механической лебедки 

     Лебедка механическая зубчато-фрикционная: режим работы – тяжелый (М5); масса груза – Q=5000кг; число оборотов ротора двигателя n=750 об/мин; высота подъема груза Н =25м; кратность полиспаста ί=5. 

     Коэффициент полезного действия полиспаста

     ηп =(1-ηб^ί) ·ηб/(1-ηб) ·ί=(1-0,93⁵) ·0,98/(1-0,98) ·5=0,98,

     где: ηб – КПД блока, ηб=0,98;

     ί – кратность полиспаста; ί=5. 

     Тяговое усилие в канате, навиваемого на барабан

     Smax = Q·q/Z· ηп=5000·9,81/3·0,98=16683,7н,

     где: Z – число ветвей, удерживающих груз; Z=3;

     Q – масса груза;  Q = 1500кг. 

     Разрывное усилие

     Fp≥ Smax· Zp=16683,7·4,5=75077 н,

     где: Zp – коэффициент использования канатов; для тяжелого режима работы Zp=4,5

     Выбираем  канат грузовой диаметром dк=13,5мм с разрывным усилием Sp=90650 н с пределом прочности 160 МПа. 

     Минимальный диаметр грузового барабана

     Дб≥h₁· dк=18·13,5=243мм,

     где: h₁ – коэффициент выбора диаметров барабана; для тяжелого режима работы h₁=18.

     Принимаем Дб =260мм. 
 
 

     Задача  № 4 Определение основных параметров щековой дробилки 

     Щековая дробилка с простым движением  щеки: дробимый материал – гранит; ρ=3000кг/м³; предел прочности материала σ=180 МПа; модуль упругости материала Е=60·10³ МПа; минимальная разгрузочная щель е=30 мм; ход подвижной щеки S=15 мм.