Интенсификация рабочих процессов ДСМ

 

Министерство  Образования Российской Федерации

 

 

Московский Автомобильно-дорожный

Государственный технический университет (МАДИ)                                                    

 

 

 

 

                                 

 

 

Кафедра Сервиса Дорожно-Строительных машин

                                     

 

 

 

 

 

 

 

 

Интенсификация  рабочих процессов ДСМ

 

 

 

 

 

 

 

 

Преподаватель:                                                                Дворковой В.Я.

 

 

Группа: 5мСМ

 

 

Студент:                                                                               Былеев С. В.

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва 2013

 

 

 

Оглавление

 

1. Введение_______________________________________________________3

2. Основные направления интенсификации механизации земляных работ в строительстве_________________________________________________________4

3. Повышение эффективности отдельных видов земляных работ

    3.1. Бульдозерные работы________________________________________5

    3.2.Рыхлительные_______________________________________________7

     3.3.Экскаваторные работы_______________________________________9

 

4. Заключение____________________________________________________11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Введение

 

    Научно-технический прогресс в строительстве осуществляется на основе внедрения в производство принципиально новой техники и материалов, прогрессивной технологии, выпуска машин и агрегатов большой единичной мощности и производительности, а также малых машин для механизации работ, выполняемых вручную.

Масштабы строительства  и необходимость внедрения передовой  технологии производства земляных работ  требуют конкретного решения задач по оснащению строек современными высокопроизводительными машинами и механизмами, поэтому в развитии народного хозяйства механизации земляных работ уделяется огромное внимание, что подтверждается быстрым ростом парка строительных машин в СССР. Однако повышение производительности труда в строительстве не может быть обеспечено только за счет увеличения количества землеройных машин, необходимы качественные изменения в парке машин и оборудования, принципиальное улучшение средств механизации строительства, ускорение замены устаревшей землеройной техники, увеличение единичной мощности машин, создание и внедрение новых орудий труда. Предусматривается совершенствование конструкций рабочих органов так называемого традиционного типа при минимальной их переделке, разработка новых машин и комплексов, обеспечивающих реализацию безотходной технологии производства работ, экономию энергетических, материальных, трудовых и экологических затрат при выполнении земляных работ на всех этапах промышленного, гражданского, дорожного, мостового и аэродромного строительства, что определяет комплекс вопросов, решение которых базируется на научном и производственном потенциалах машиностроения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Основные направления интенсификации механизации земляных работ в строительстве

   Анализ тенденций научно-технического прогресса и достижений технологии индустриального строительства у нас в стране и за рубежом позволяет выделить основные направления оптимизации конструкций землеройных машин, которые обусловлены прежде всего общими тенденциями развития машиностроения, требованиями научно-технической революции (НТР) и потребностями народного хозяйства страны.

Первое — совершенствование систем и комплексов машин. Это направление определяется решением проблем, связанных с интенсификацией строительства, на основе дальнейшего развития систем машин различного назначения, унификации, широкого использования методов модульного проектирования, ресурсосберегающих технологий и создания системы механизированного инструмента.

Оптимальные структуры  систем землеройных машин, типо-размерные ряды, унифицированные конструктивно размерно-подобные машины на базе модульного проектирования обеспечивают широкую специализацию и кооперацию производства. Возрастающие объемы земляных работ в отдаленных труднодоступных районах требуют развития специальных землеройных машин. Одной из важных задач является создание машин на основе использования ресурсосберегающих технологий и принципов свертывания ряда традиционных воздействий в одну операцию.

Второе — повышение эффективности и интенсификации рабочих органов землеройных машин. В целях существенного улучшения производственно-технологических качеств машин решаются задачи создания землеройных машин большой единичной мощности (400... 1500 кВт) и малогабаритной техники как следствие возрастающих объемов разнообразных земляных работ по реконструкции. Увеличивающаяся стоимость машин, оснащенных автоматизированными системами, трудности с трудовыми ресурсами приводят к необходимости выпускать универсальные землеройные машины с многоцелевыми рабочими органами и строительные манипуляторы.

В настоящее время  производятся машины, обладающие свойствами широкой адаптации к условиям и видам работ: бульдозеры с перекосом  отвала, с управляемыми выступающими ножами; отвалы с двухножевой системой копания, с изменяющимся углом резания, оборудованные челюстным захватом; рыхлители с последовательно расположенными зубьями, установленными на разную глубину; скреперные ковши с двухножевой системой копания, со шнеко-, винто- и элеваторной системой загрузки ковша и др.

Перспективно создание принципиально новых землеройных машин, основу рабочих процессов которых составляют новые физические эффекты: снижение сил трения при движении инструмента в грунте на базе использования антифрикционных материалов, термических воздействий, электрофизических методов, гидравлической и газовоздушной смазки; использование достижений газо- и гидродинамики для интенсификации разрушения, уплотнения и перемещения грунтов и др.

 

     Пятое — совершенствование систем привода и энергетических установок землеройных машин. Широкие возможности открывает применение гидростатического привода и, в частности, с приводом насосов от газотурбинного двигателя, использование гидромеханической трансмиссии с переключением передач под нагрузкой и частым реверсированием и высокоэффективных фильтров. Основным источником энергии землеройной техники на ближайшую перспективу являются дизельные двигатели. Внедрение двигателей с электронным управлением обеспечивает повышение коэффициента полезного действия, экономию топлива, чистый выхлоп и снижение шума до 80 дБ. Использование керамических материалов позволяет существенно повысить рабочее давление, температуру и экономичность двигателя. Предполагается использовать газотурбинные двигатели на мобильных землеройных машинах. Реализация этого направления связана с проблемой создания экономичной газовой турбины.

 

 

 

3. Повышение эффективности отдельных видов земляных работ

   Эффективность бульдозерных, рыхлительных, экскаваторных и скреперных работ в условиях эксплуатации достигается за счет модернизации конструкций отвала, рыхлителя в границах традиционной конструктивной схемы, создания оборудования, основанного на новых принципах воздействия на грунт, а также совершенствования технологии ведения работ.

3.1.Бульдозерные работы.

Эффективность бульдозерного  оборудования повышается при использовании  накопительных открылков (неуправляемые и управляемые), адаптируемого отвала, обеспечивающего изменение углов резания, опрокидывания, конфигурации режущего ножа и т. п. При обеспечении перекоса отвала в поперечной плоскости в среднем на 12...18° (рис. 1.1, а) производительность бульдозеров, разрабатывающих грунты III и IV категорий, возрастает в 1,4...1,5 раза, что достигается на базе реализации принципа концентрации усилий на определенном участке длины режущей кромки отвала.

Ряд конструкций оборудуются управляемыми рыхлительными зубьями, которые располагают с лобовой или тыльной сторон отвала либо по его бокам (рис. 1.1, б, в). По способности накапливать и удерживать призму волочения оборудование выступающего среднего ножа аналогично действию открылков к отвалам, но отличается большей прочностью и надежностью в работе (рис. 1.1, г).

     На операциях перемещения грунта используют отвалы ковшового типа, а также с двухножевой системой копания, передний нож у которых вынесен вперед из-под призмы волочения. Расширение области применения и улучшение перемещения грунта в сторону достигается за счет установки перед отвалом шнека, ленточного транспортера (реверсивного), роликовых элементов и гибкой лобовой поверхности (рис. 11, д, е). Снижение сопротивления грунтов резанию, копанию возможно также наложением на отвал, режущий нож и зубья механических колебаний (рис. 1.1, ж).

 

Целесообразно оснащать бульдозеры интенсификаторами, обеспечивающими газовоздушную смазку поверхности отвала, контактирующей с грунтом,- реализуется возможность копания грунта с большей толщиной стружки за счет уменьшения сил трения грунта по отвалу (рис. 1.1, з) и разрушать грунт импульсным газовым потоком высокого давления — достигается разрушение и перемещение материала энергией сжатых газов.

 

 

Рис. 1.1. Конструктивные схемы  рабочих органов машин для  разрушения прочных и мерзлых  грунтов:

а-з — отвалы соответственно с перекосом, с передним рыхлящим зубом, с обратным рыхлителем, с выступающим средним ножом, со шнековым интенсификатором, с ленточным транспортером, с поверхностью, оснащенной роликами, с гибкой лобовой поверхностью, с вибрирующим ножом, с газовоздушной смазкой поверхностей скольжения и, к — отвалы соответственно соединенные в единый агрегат и с боковыми ножами, л — зуб рыхлителя с переменным углом рыхления, м, н, р — рыхлители соответственно с регулируемым углом рыхления, с виброударным рабочим органом и газодинамического действия, о — схема винтоклинового рабочего органа, п — винтоклиновой рабочий орган с газодинамическим интенсификатором.

 

Интенсифицируют бульдозерные работы также за счет выполнения более  эффективной технологии земляных работ, Так, применение траншейной схемы разработки увеличивает производительность на 15...20 %, а агрегатирование бульдозеров, заключающееся в сдвоенной схеме копания и перемещения грунта при возведении насыпей, позволяет перемещать за один цикл до 8 м³ грунта, а отдельно — не более 3,5 (рис. 1.1, и).

Передовые бульдозеристы широко применяют метод перемещения грунта с промежуточным накоплением. Так, при необходимости перемещения его на 100 м это делают за один цикл. Если допустимые потери грунта на 100 м составляют 1 м³, то из 2 м³ будет доставлен к месту отсыпки 1 м³. Применяя метод перемещения грунта вначале четырьмя рейсами на 50, а затем тремя еще на 50 м, производительность бульдозера можно увеличить до 30 %.

 

3.4. Рыхлительные работы.

 Распространены способы разработки мерзлых грунтов, основанные на их предохранении от промерзания или за счет оттаивания. Однако они дорогостоящи, а подготовительные работы сложны и длительны. В практике промышленного, гражданского и дорожного строительства получил распространение механический способ разрушения мерзлых и прочных грунтов, основанный на концентрированном воздействии на грунт рабочего инструмента клинообразной формы под действием статических или динамических нагрузок. Этот способ предусмотрен при выполнении больших объемов земляных работ.

Эффективным устройством для разрушения мерзлых грунтов, устанавливаемых на бульдозерном оборудовании, является выступающий средний нож (ВСН) (см. рис. 1.1, г). Установка специальных угловых ножей на бульдозерных отвалах при наличии перекоса также способствует хорошему внедрению рабочего органа в мерзлый и прочный грунт (рис. 1.1, к).

В практике трестов «Днепростроймеханизацпя», «Днепроспецэкскавация», «Днепроспецстрой» Минстроя УССР при ведении дорожного строительства широко используют рыхлительные зубья, смонтированные на бульдозерных отвалах. В зависимости от направления движения базового трактора при рыхлении различают зубья переднего и заднего рыхления. Производительность машин с зубьями заднего рыхления повышается на 25...30 % за счет использования холостого хода базового трактора.

Рыхлительные работы при разработке прочных грунтов в строительстве  осуществляют в основном рыхлителями  статического действия. Рабочий орган  рыхлителя выполняют в виде стойки с наконечниками и навешивают в задней части базовых тракторов.

В Мировском СУ треста «Днепроспецэкскавация» опробована конструкция рыхлителя к трактору класса 90... 140 кН. Она спроектирована КИСИ с учетом характера изменения прочности грунта по глубине массива. При этом зуб предусмотрен с переменным углом рыхления, что обеспечивает разрушение наиболее прочной части массива грунта отрывом. Наконечник зуба вынесен вперед по траектории резания (рис. 1.1, л).

Заслуживает внимания конструкция, приведенная на рис. 1.1, м,— по мере износа наконечника зуба с помощью гидроцилиндра управления поддерживается постоянный угол рыхления. Производительность рыхлителя обеспечивает фронт работ для 6...8 скреперов ДЗ-20 и двух экскаваторов ЭО-4121 (Э-652).

Хороший результат дает применение гидро-и пневмомолотов, позволяющих получать направленный ударный импульс, передаваемый на разрабатываемый грунтовый массив (рис. 1.1, н).

Снижение энергоемкости  разработки мерзлого грунта обеспечивается рабочими органами машин, разрушающими грунт при доминировании деформации отрыва, например, машинами с винтоклиновым  рабочим органом активного действия (рис. 1.1, о).

Повышают эффективность  рыхлительного оборудования винтового типа за счет использования энергии сжатого газа: рабочий орган внедряется в грунт завинчиванием, одновременно разрушая его (рис. 1.1, п, р). Производительность рыхлителя газодинамического действия увеличивается в 2...3 раза.

В условиях промышленного, гражданского и дорожного строительства  для разработки траншей большой  протяженности применяют роторные многоковшовые экскаваторы. Нарезание щелей в мерзлом грунте для подготовки его к экскавации дискофрезерными и баровыми машинами целесообразно при ограниченных объемах работы.

Дискофрезерные машины предназначены для проходки узких  траншей (шириной до 150 мм и глубиной до 1,2 м) и нарезания блоков в мерзлых  грунтах с целью разработки их другими землеройными машинами. В тресте «Мосинжстрой механизация» № 2 Главмосинжстроя создана и внедрена землеройная дискофрезерная машина ДФМ-230 на базе трактора Т-100 МГП, предназначенная для нарезания щелей в мерзлых грунтах перед последующей разработкой их экскаваторами. Рабочий орган представляет собой дисковую фрезу с расположенными по ее окружностям режущими зубьями и двумя рейками, воспринимающими вращение от приводных звездочек. При диаметре фрезы 2600 мм машина обеспечивает прорезание щели глубиной до 1500 мм.

Машина послойного фрезерования ДП-31 АХЛ предназначена для механизации планировочных работ, отрывки корыт под внутриквартальные дороги и крановые пути в мерзлом грунте, для разрушения асфальтобетонных покрытий и уборки разрушенного материала. Состоит из базового трактора Т-130.1.Г-1 с бульдозерным оборудованием, рабочего органа фрезерного типа, силовой передачи для привода, навесного устройства, гидропривода подъема и опускания рабочего органа, гидромеханического ходоуменьшителя, системы управления и противовеса. Навесное устройство выполнено по схеме четырехзвенного шарнирного механизма. Эффективная работа машины обеспечивается при температуре грунта до —10 °С прочностью по плотномеру ДорНИИ до 250 ударов и крупности каменистых включений до 50 мм (при их содержании до 20 %.).

В тресте «Мосстроймеханизация»  № 5 на основе многолетнего опыта разработан комплекс мероприятий по использованию в зимний период машин в зависимости от вида земляных работ и затрат на их производство. Одно из звеньев этой технологической цепочки — буровзрывной метод рыхления. Создание буровзрывных участков в Главновосибирскстрое, Минстрое Эстонской ССР, Главволговятскстрое, Главульяновскстрое, Главалтайстрое, Главвладивостокстрое и других строительных организациях позволило улучшить организацию разработки мерзлых грунтов взрывом и обеспечить своевременную подготовку и организацию фронта работ. В Главбамстрое увеличение выработки машин в значительной степени достигается главным образом за счет высокой доли мощных машин в парке. Годовая выработка одного бульдозера мощностью 75 кВт не превышает 14 тыс. м³, в то время как бульдозеры мощностью 275 кВт обеспечивают годовую производительность до 48... 55 тыс. м³. При этом машины мощностью до 75 кВт работают на планировочных работах и зачистных операциях на легких грунтах, а мощные бульдозеры рыхлят и перемещают скальные породы. Сочетание мощных бульдозеров с рыхлительным оборудованием и экскаваторами с ковшами вместимостью 1,5...2,5 м³ позволяет вести земляные работы в условиях вечной мерзлоты севера.

 

3.3.Экскаваторные работы.

 

 При выполнении  земляных работ в строительстве широкое применение нашли одноковшовые гидравлические экскаваторы, что объясняется их высокой универсальностью. Целесообразность использования соответствующей модели при выполнении земляных работ различных объемов определяется технико-экономическим расчетом. Эффективность использования экскаваторного оборудования зависит от объемов работ. При годовом объеме на один экскаватор менее 50 тыс. м³ целесообразно применять машины второй, 50.. 80 тыс. м³ — третьей и 80... 300 тыс. м³—четвертой размерных групп [12).

Наибольшее распространение  получили конструкции, в которых  совершенствуются режущие элементы в виде зубьев. Это наиболее простые системы, которые обеспечивают легкое внедрение ковша в грунт и отделение грунта от массива (рис. 1.5, а).

В ковшах конструкции  ЦНИИС режущая кромка имеет выпуклую форму в плане и полукруглую  в поперечном сечении. При взаимодействии кромки с разрабатываемой средой обеспечивается концентрация усилий в средней ее части (см. рис. 1.5, 6).

Однако на грунтах  с каменистыми включениями эффективность таких ковшей снижается. Повышение эффективности разработки прочных грунтов достигается за счет образования бокового разрушения ковшом конструкции КИСИ, имеющим режущую кромку треугольной формы с режущим зубом в вершине (рис. 1.5, в).

 

 

Рис. 1.5. Основные конструкции  ковшей одноковшовых экскаваторов.

а — с зубьями; б — конструкции ЦНИИС; в — конструкции КИСИ; е — с прямолинейной режущей кромкой; д —с управляемым зачистным устройством; е — с использованием обратного хода; ж — с регулируемой шириной; з — активного действия с певмомолотами; и — с газовоздушной смазкой; к, л, м —с двухножевой и многоножевой системами

Поверхности дна траншей  и котлованов, отрытые ковшами с полукруглой и треугольной режущей кромкой, имеют волнообразный профиль с высотой неровностей до 30 см, что требует, по данным ЦНИИЭПсельстроя, доработки вручную до 15 % общего объема работ. Поэтому для завершающих операций рекомендуется устанавливать на ковше режущую кромку прямолинейной конфигурации (рис.1,5 г). Для этой же цели применяют специальное приспособление с откидным зачистным ножом (см. рис. 1,5, д), который управляется двумя пневмоцилиндрами, смонтированными по бокам ковша. Данное зачистное устройство разработано конструкторско-экспериментальным отделом НИИпромстроя (Уфа) совместно с трестом «Строймеханизация-2» Главбашстроя и внедрено на экскаваторах ЭО- 3322А (Э-302Б); ЭО-4121 (Э-652).

С целью эффективного использования обратного хода ДИСИ предложен ковш, срезающий ножом  двухстороннего действия грунт, вынимаемый из забоя (рис. 1.5, е).

Для различных по ширине траншей разработаны ковши с  регулируемой шириной без замены оборудования (рис.

5. ж).

Совершенствование ковшового  оборудования в направлении, основанном на использовании новых физических эффектов, предусматривает передачу части энергии непосредственно к ковшу. Это ковши, оснащенные, например, пневматическими молотами и предназначенные для разработки прочных, скальных, а также мерзлых и вечномерзлых грунтов (рис. 1.5, з).

Эффективным способом снижения сопротивления грунта копанию устранением  сил внешнего и внутреннего трения действующих внутри и на стенках  ковша является применение газовой смазки поверхностей ковша экскаватора сжатым газом (рис. 1.5, и).

Ряд недостатков конструкций  ковшей, таких, как большое сопротивление грунтов копанию, плохая внедряемость, например, при прямолинейной режущей кромке, плохая зачистка дна траншей ковшами с полукруглой кромкой и другие, устранены в ковшах с двух- и многоножевой системами копания (рис.-1.5, к, л, м).

Помимо конструктивных мероприятий повышению эффективности экскаваторных работ способствует совершенствование технологии: повышение коэффициента наполнения ковшей, снижение налипаемости и улучшение их разгрузки, сокращение длительности цикла, организация и правильный выбор забоя и т. п.

    Одним из оптимальных технологических мероприятий, обеспечивающих уменьшение длительности цикла при экскавации грунта, является совмещение операций. Так, в тресте «Днепроспецэкскавация» Минстроя УССР, совмещая поворот платформы экскаватора на разгрузку с подъемом ковша и обратный поворот стрелы в забой с опусканием ковша, экскаваторщики добились экономии цикла на 15... 20 %. Работая на одноковшовом экскаваторе-драглайне, машинисты уменьшают время поворота стрелы при разгрузке и перемещении в забой за счет использования инерции ковша. Цикл сокращается в среднем на 10 %. Рабочий цикл экскаваторов может быть уменьшен в результате правильного выбора угла поворота от места набора до места выгрузки грунта, причем указанный угол должен быть по возможности минимальным. Экскаваторщики из управления механизации № 3 треста «Спецстроймеханизация» Чувашского территориального управления строительства применяют оптимальные варианты установки экскаватора в забое и подхода транспорта под погрузку (челночным методом или по кругу), а также совмещение операций на циклах экскавации. Предусмотренная нормами длительность цикла погрузки (27...29 с) сокращена экипажем до 21.,.22 с. Это достигается тем, что радиус поворота стрелы экскаватора не превышает 90°. Причем стрелу поворачивают одновременно с опусканием ковша. Грунт, особенно на легких почвах, экскаватор черпает сразу, экономя время на разбеге и торможении, а полный ковш поднимает одновременно с поворотом стрелы. Сменная выработка в экипаже составляет 700...800 м³ грунта при плане 381 м³. Приварка дополнительных боковых зубьев перед проушинами ковша способствовала уменьшению неровностей поверхности откосов в траншеях и котлованах. Экскаваторщики из управления механизации № 1 треста «Спецстроймеханизация» из года в год на 50...60 % перевыполняют производственные задания за счет: совмещения технологических процессов, составляющих цикл экскавации; выбора эффективной длины и глубины забоя; малого угла поворота (в пределах 50...60⁰), который достигается уменьшением ширины забоя; широкого применения разработки грунта в комплексе с автосамосвалами и работы по аккордно-премиальным нарядам; своевременного и качественного обслуживания экскаватора

 

 

 

4.Заключение

На основе исследований, выполненных в НПО ВНИИстройдормаш, НПО ВНИИземмаш, МАДИ, ДИСИ, СИбАДИ, ХАДИ, КИСИ, МИСИ и других организациях, разработаны рабочие органы землеройных машин, обеспечивающие высокую эффективность механизации земляных работ в строительстве. Созданы рабочие органы многоцелевого назначения манипуляторного типа для гидравлических экскаваторов, машины с траекторным смещением режущих элементов и разделением рабочих операций, такие как ковши экскаваторов-драглайнов и скреперов с двухножевой системой копания, скреперные ковши со шнековинтовыми загружателями, рыхлители с двумя последовательно расположенными рыхлящими зубьями на базе тракторов различного тягового класса, рабочие органы частоударного действия, отвалы бульдозеров с ВСН и газовой смазкой поверхностей скольжения, контактирующей с грунтом, рабочие органы бульдозеров и рыхлителей многоцелевого назначения манипуляторного типа, а также для устройства траншей и котлованов мелкого заложения без экскавации грунта.

Направления совершенствования  машин, создания рабочих органов традиционного исполнения, а также принципиально новых, использующих новейшие достижения смежных фундаментальных наук, развиваются и передовыми зарубежными фирмами США, Японии, ФРГ, Финляндии и других стран. В последние годы машиностроительная промышленность нашей страны работает в тесном сотрудничестве с зарубежными фирмами. На проходившей в Москве с 25 мая по 3 июня 1988 г. Международной выставке «Стройдормаш-88» среди машин с рабочими органами традиционного исполнения следует выделить погрузчик многоцелевой малогабаритный для традиционного строительства с комплектом сменных рабочих органов, выпускаемый по кооперации с фирмой «Ланц» (ФРГ), и малогабаритную землеройно-транспортную машину ТО-31 с полным набором легкосъемного рабочего оборудования, производимую по кооперации с ЧССР. Машиностроение должно освоить серийное производство машин такого типа на основе специализации производства, модульного принципа проектирования, широкой унификации и стандартизации.