Классификация и индексация строительных машин

КЛАССИФИКАЦИЯ И ИНДЕКСАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН.

    Классификация. В строительстве эксплуатируется значительное количество машин, различающихся между собой по назначению, конструкции, принципу действия, размерам и т.п. Рассмотрим основы классификации строительных машин и оборудования.

    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 отделочных работ; ручные машины. Каждая группа делится на подгруппы (бульдозеры, скреперы, экскаваторы в группе машин для земляных работ). Внутри подгрупп машины отдельных типов различаются конструкции узлов или машин в целом (экскаваторы одноковшовые с прямой или обратной лопатой, траншейные роторные или цепные, шагающие, с поперечным копанием). Каждый тип машин имеет ряд типоразмеров (моделей), близких по конструкции, но отличающихся отдельными параметрами (вместимость ковша, размеры, масса, мощность, производительность). При изготовлении  машин одного типоразмерного ряда широко используются стандартные детали и унифицированные сборочные единицы.

    По режиму работы (принципу действия) различают машины периодического (цикличного) действия, выполняющие работу путем периодического многократного повторения одних и тех чередующихся рабочих и холостых операций с цикличной выдачей продукции (бульдозеры, скреперы, одноковшовые экскаваторы) и машины непрерывного действия, выдающие или  транспортирующие продукцию непрерывным потоком (многоковшовые экскаваторы непрерывного действия, конвейеры). Машины цикличного действия отличает их универсальность и приспособленность к работе в различных производственных условиях, а машины непрерывного действия – повышенная производительность. Имеются машины и комбинированного действия (шагающие экскаваторы, экскаваторы поперечного копания для формирования откосов каналов и т.п.).

    По степени подвижности машины делят на переносные, стационарные и передвижные (в том числе в кузове автотранспорта, прицепные и полуприцепные к грузовым автомобилям, тракторам, тягачам и самоходные).

    По типу ходового оборудования различают машины на гусеничном, пневмоколесном, рельсовом ходу, шагающие и комбинированные.

    По виду силового оборудования машины разделяют на работающие от электрических двигателей и двигателей внутреннего сгорания. Первые обладают большой готовностью к работе, но зависят от наличия электроэнергии, а вторые не зависят от источников энергии и являются автономными. Многие строительные машины имеют комбинированный привод с использованием гидравлических и  пневматических двигателей. К таким относят дизель-электрический, дизель-гидравлический (наиболее распространен), дизель-пневматический, электрогидравлический, электропневматический и т.п.

   По количеству двигателей, установленных на машине, различают одномоторные (все механизмы приводятся в действие от одной силовой установки) и многомоторные (для каждого механизма предусмотрен индивидуальный двигатель).

   По системам управления машины делят на механические (рукоятки и педали, приводящие в действие системы рычагов), гидравлические (безнасосные и насосные, где частично или полностью используются гидроустройства), пневматические (с использованием сжатого воздуха), электрические (с использованием электрооборудования) и комбинированные (электрогидравлические, пневмоэлектрические и т.п.).

   По степени универсальности машины подразделяют на универсальные многоцелевого назначения, снабженные различными видами быстросъемных рабочих органов, приспособлений и оборудования для выполнения большого разнообразия технологических операций (строительные одноковшовые экскаваторы, погрузчики) и специализированные, имеющие один вид рабочего оборудования и предназначенные для выполнения только одного технологического процесса (дробильные машины, бетононасосы).

   По степени автоматизации различают машины с механизированным управлением, с автоматизированным управлением и контролем на базе микропроцессорной техники, с автоматизированным управлением на расстоянии, с автоматическим управлением на базе микропроцессоров и мини-ЭВМ, строительные манипуляторы и роботы, а также роботизированные машины и комплексы.

   Индексация 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 и одноковшовых – ТО, подъемников – ТП, конвейеров и питателей – ТК, машин для уборки и очистки городов – КО, ручных машин и 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.

   В нашей  стране все строительные машины выпускают в соответствии с Государственными стандартами (ГОСТами). В каждом ГОСТе указываются область его распространения, основные параметры и размеры, технические требования, методы испытаний, маркировка, упаковка, транспортирование и хранение машин. Предусмотренные в Государственных стандартах показатели и нормы отражают достигнутый передовой уровень техники в нашей стране и за рубежом 
 
 
 
 
 
 
 

ЛЕНТОЧНЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНВЕЙЕРЫ. 

     Ленточные конвейеры предназначены для перемещения непрерывным потоком в горизонтальном или наклонном (под углом до 20⁰) 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…+40⁰С и температуре транспортируемых материалов не выше +60⁰С. Тяговым и грузонесущим органом ленточных конвейеров служит прорезиненная гладкая бесконечная лента, огибающая два концевых барабана – приводной и натяжной. Расчетную длину конвейеров измеряют по центрам концевых барабанов. Строительные конвейеры выполняют передвижными длиной 5…14м и звеньевыми сборно-разборными длиной 40…80м. Ширина ленты передвижных конвейеров 400…500мм, зве500мм, звеньевых – 650мм.

   Основой ленты служит хлопчатобумажная или капроновая ткань, образующая прокладки ленты, которые связаны между собой и покрыты с наружи вулканизированной резиной. Концы ленты при ее монтаже склеивают с последующей вулканизацией места стыка. Лента приводится в движение силой трения, возникающей между ней и поверхностью приводного барабана. Необходимое давление ленты на барабан обеспечивается ее натяжением  при перемещении непрерывного (натяжного) барабана винтовым натяжным устройством. Рабочая (груженая) ветвь ленты конвейера поддерживается с помощью опор (двухроликовых у передвижных конвейеров, трехроликовых у стационарных), крайние ролики которых установлены под углом = 20…30⁰ и придают ленте желобчатую форму. Такая форма обеспечивает возможность транспортирования сыпучих грузов, исключая ее ссыпание, и способствует повышению производительности конвейера. Холостую ветвь ленты поддерживают прямые однороликовые опоры.

   Передвижные ленточные конвейеры имеют пневмоколесное шасси и применяются на рассредоточенных объектах с малыми объемами работ.

   Они выполнены  по единой конструктивной схеме,  максимально унифицированы и  стоят (рис.2.15) из следующих основных узлов: несущей рамы 8, установленной на шасси с двумя ходовыми пневмоколесами 16, транспортирующей прорезиненной гладкой ленты 7, электроприводного мотор-барабана 12, натяжного барабана 2 с винтовым натяжным устройством 3, верхних желобчатых 10 и нижних плоских роликов 14 роликоопор, поддерживающих соответственно рабочую (груженую) и холостую ветви ленты, загрузочной воронки 4, механизма изменения высоты выгрузки, очистных скребков 13, кожухов 11 и 19, электрооборудования и переносного пульта управления 18.

   Материал подается на ленту конвейера с уровня земли через загрузочную воронку, а выгружается при огибании лентой приводного барабана. Загрузка конвейера может осуществляться вручную или механизированным способом с помощью питателя, обеспечивающего равномерную и непрерывную подачу сыпучих материалов на ленту. Лента очищается от налипшего материала двумя скребками 13, расположенными в верхней и нижней частях конвейера.

   Бесконечная лента приводится в движение электроприводным мотор-барабаном с наружным диаметром 320 мм, как установленным в верхней части рамы конвейера. Положение барабана регулируется болтами, расположенными с обеих сторон рамы. Движение барабану сообщается от встроенного его внутреннюю полость электродвигателя 23 через зубчатую пару 25, промежуточный вал 26 и выходную шестерню 27, приводящую во вращение зубчатый обод 21, жестко соединенный с основанием барабана 22. Барабан через подшипники опирается на цапфу 20 редуктора и кабельную втулку. Натяжное устройство предназначено для натяжения ленты с целью обеспечения надежного сцепления ее с барабанами, расположено в нижней части рамы и состоит из натяжного барабана  12 (см. рис.), ползунков и регулировочных винтов 3 с гайками. Увеличение и уменьшение высоты разгрузки конвейера осуществляются при изменении расстояния между верхними частями подвижной 15 и неподвижной 17 опор шасси с помощью ручной червячной лебедки 6 через канатный полиспаст 9.

     Управление  приводом конвейеров ручное кнопочное  и осуществляется с помощью  переносного пульта 18. Безопасность  работы конвейеров обеспечивается аварийными кнопками, установленными на концах рамы и экстренно отключающими привод в аварийных ситуациях, и конечным выключателем 5, блокирующим нижний кожух с приводом и исключающим его включение при  снятии кожуха.

    Рабочие  поверхности лент передвижных ленточных конвейеров выполняют гладкими рифлеными – с шевронными выступами. Конвейеры с рифлеными лентами имеют повышенные (до 35⁰) углы наклона и большую высоту выгрузки. Скорость движения лент 1,6… 1,7 м/с. Высота разгрузки передвижных конвейеров с глажкой лентой (наименьшая – наибольшая) длиной 6 метров 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.

    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. К тягачу конвейер подсоединяют с помощью дышла 1. Наибольшая скорость буксирования конвейеров 15 км/ч.

    Стационарные ленточные конвейеры применяют на объектах с большими объемами работ. Такие конвейеры состоят из тех же узлов, что и передвижные машины (за исключением отсутствующих механизмов передвижения и изменения высоты разгрузки) полностью унифицированы и отличаются друг от друга длиной и мощностью привода. Рамы стационарных конвейеров собирают из типовых взаимозаменяемых секций – звеньев длиной 2,5 м. Загрузка материалов на ленту производится через загрузочную воронку, разгрузка – с приводного барабана или на любом участке ленты с помощью разгрузочных устройств. Высота разгрузки горизонтальных конвейеров составляет 0,72 м, наклонных (максимальный угол наклона 10⁰) – 7 м при дли не 40 м и 15 м при длине 80 м.

    Конструктивная  производительность ленточного  конвейера при перемещении насыпных  материалов (м³/ч)

П_к = 3600 S_v,

где S – площадь поперечного сечения насыпного материала на ленте, м (при средних значениях угла наклона конвейера с гладкой лентой S = 0,05b² и желобчатой лентой S = 0,11b² на трехроликовых опорах; b – ширина ленты, м); v – скорость движения ленты, м/с.

    Производительность  конвейера, транспортирующего штучные грузы (т/ч) 

П_к = 3,6mv/l, 

где m – масса отдельного груза, кг; l – расстояние между центрами грузов, м.  

МАШИНЫ  ДЛЯ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ РАБОТ.

    Для  выполнения подготовительных работ  применяют кусторезы, корчеватели-собиратели  и рыхлители, оборудование для  понижения уровня грунтовых вод  и открытого водоотлива.

    Кусторезы предназначены для расчистки заросших кустарником и мелколесьем площадей под застройку и представляют собой навесное оборудование с гидравлическим управлением на гусеничные тракторы тягового класса 10. Основным рабочим органом кустореза (рис.4.3, а) служит клинообразный отвал 2, снабженный в нижней части сменными гладкими или пилообразными ножами 6. Впереди отвала, имеющего в плане вид треугольника, установлен носовой лист 1 для раскалывания пней и раздвигания сваленных деревьев. Отвал смонтирован на универсальной подковообразной толкающей раме 5, шарнирно прикрепленной ходовым тележкам трактора, и соединяется с ней сферической головкой. На раму могут быть навешаны так же сменные рабочие органы корчевателя и поворотного бульдозера. Подъем и опускание рамы с рабочим органом осуществляется двумя гидроцилиндрами 4, работающими от гидросистемы трактора. При движении кустореза вперед опущенный в рабочее положение отвал с ножами скользит по поверхности земли и срезает кустарники и мелкие деревья, образуя за собой проход, равный ширине захвата отвала (до 3,6 м). Защитное ограждение 3 в виде стального каркаса предохраняет трактор от повреждений при падении срезаемых деревьев. Для периодической заточки ножей отвала используют переносную шлифовальную головку с приводом от трансмиссии трактора через гибкий длинный вал. Производительность кусторезом с пассивным рабочим органом 11000… 14000 м²/ч при средней скорости движения машины 3,,, 4 км/ч.

    Корчеватели-собиратели 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 в транспортные средства. На рис 4.3 б показан корчеватель-собиратель на базе гусеничного трактора класса 10 с передним и задним расположением навесных рабочих органов. Передний корчеватель имеет износостойкие сменные зубья 12, смонтированные на толкающей раме 13. Поворот зубьев относительно рамы в вертикальной плоскости и подъем-опускание рамы с зубьями осуществляются соответственно гидроцилиндрами 10 и 11. Процесс корчевания крупных камней, пней и корней деревьев производится путем заглубления под них зубьев корчевателя и одновременном поступательном движении машины вперед. Задний корчеватель 7 смонтирован на балке 8 подвески и меняет свое положение в вертикальной плоскости с помощью гидроцилиндров 9 и 14. Гидроцилиндры переднего и заднего корчевателей работают от гидросистемы трактора. Корчеватели-собиратели навешивают на гусеничные тракторы класса 3…35 мощностью 50…390 кВт. Часовая производительность при корчевании пней составляет до 45…55 шт., при уборке камней – 15…20 м³, при сгребании срезанных деревьев, выкорчеванных пней и кустарника – до 2500…4000 м².

   Рыхлители оснащаются одно- и трехзубым навесным рыхлительным оборудованием заднего расположения с гидравлическим управлением. Рыхлительное оборудование навешивают на гусеничные бульдозеры с тягачами класса 10, 25, 35, 50 и 75 мощностью 118…636 кВт.

   Главным  параметром бульдозеров-рыхлителей является тяговый класс базового трактора. Индекс рыхлительного оборудования бульдозеров-рыхлителей включает две первые буквы ДП, за которыми следуют цифры порядкового номера модели и буквы, обозначающие очередную модернизацию (А, Б, В, …) и северное (С, ХЛ) исполнение оборудования. Так,  бульдозер-рыхлитель в северном исполнении на базе трактора Т-330 имеет индекс ДЗ-129 АХЛ, а его рыхлительное оборудование в северном исполнении – ДП-29 АХЛ. Крепление рыхлителей осуществляется к остову базового трактора или корпусу его заднего моста.

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

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

   Наименьшая глубина рыхления за один проход должна на 20… 30% превышать толщину стружки грунта, разрабатываемого землеройно-транспортными машинами, в комплексе с которыми работает рыхлитель. Рыхление высокопрочных грунтов осуществляется, как правило, одним зубом.

    Рабочий  орган рыхлителя состоит из  несущей рамы, зубьев, подвески и  гидроцилиндров управления. Зубья имеют сменные наконечники, лобовая поверхность которых защищена износостойкими пластинами для защиты от абразивного износа. Для интенсификации процесса рыхления на зубья рыхлителей устанавливают уширители, которые позволяют за один проход разрушать большие объемы материала и выталкивать каменные глыбы на поверхность. Уширители обеспечивают более устойчивое движение базового трактора и работу рыхлителя, практически сплошное разрушение материала между соседними бороздами, снижение общего количества проходов.

    Зубья  выполняют неповоротными, жесткозакрепленными  в карманах рамы и поворотными  в плане (на угол 10… 15⁰ в обе стороны) за счет их установки в специальных кронштейнах – флюгерах, прикрепляемых к раме шарнирно. Поворотные зубья способны обходить препятствия, встречающиеся в грунте. Подвеска рыхлителя к базовой машине – четырехзвенная (паралелограммная). Она обеспечивает постоянство угла рыхления зубьев независимо от величины их заглубления, что позволяет при оптимальных значениях этого угла осуществлять процесс рыхления с пониженными энергозатратами, повысить производительность и уменьшить износ наконечников зубьев.

    Бульдозер-рыхлитель на базе трактора класса 10 (рис. 4.3, в) имеет четырёхзвенной рамы, жестко прикрепленной к базовому трактору 2, тяги 18, рабочей балки 19 и нижней рамы 22.

    Балка  имеет сменный зуб 21 с наконечником 20. Опускание, принудительное заглубление  и фиксирование рыхлителя в определенном рабочем положении, а так же подъем его при переводе в транспортное положение производится двумя гидроцилиндрами 17.

    Разрыхленный грунт перемещается бульдозерным оборудованием 15 с неповоротным отвалом. Бульдозер-рыхлитель может быть оборудован бульдозерным оборудованием с поворотным отвалом и универсальной рамой для навески корчевателя и кустореза, а так же комплектом сменных уширителей. Гидроцилиндры рыхлителя и бульдозера 16 работают от гидросистемы базовой машины. Рыхлители имеют наибольшую ширину захвата (при трех зубьях) 1480… 2140 мм и рыхлят грунты высокой прочности на глубину 0,4… 1,2 м. Производительность навесных рыхлителей на грунтах IV… V категорий 60… 150 м³/ч, средняя рабочая скорость движения 2,5… 5 км/ч.

    Эксплуатационная производительность (м³/ч) навесного рыхлителя 

П_э=3600Vk_в/Т_Ц, 

где  V – объем грунта, рыхленного за цикл, м³; k_В – коэффициент использования машины по времени; Т_Ц – продолжительность цикла, с. 

V = Bh_срl, 

где В – средняя  ширина полосы рыхления, зависящая от числа, шага и толщины зубьев, угла развала (15… 60⁰) и коэффициенты перекрытия (0,75… 0,8) резов, м; h_ср – средняя глубина рыхления в данных грунтовых условиях, м; l – длины пути рыхления, м.

    При  челночной схеме работы рыхлителя 

T_ц = (l/v_p) + (l/v_x) + t_c + t_0, 

где v_p  и v_x - скорость движения машины соответственно при рыхлении и холостом (обратно) ходе, м/с; t_c –время на переключение передачи (t_c ≈ 5с); t₀ – время на опускание рыхлителя (t₀ = 2… 3с).

    При   разработке участка продольными проходами с разворотами на концах к времени цикла прибавляется t_р – продолжительность разворотов трактора в конце участка, а время холостого хода исключается.