КЛАССИФИКАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН

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

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

1) грузоподъемные;

2) транспортирующие;

3) погрузочно-разгрузочные;

4) для подготовительных и вспомогательных работ;

5) для земляных работ;

6) бурильные;

7) сваебойные;

8) дробильные;

9) смесительные;

10) машины для транспортирования бетонных смесей и растворов;

11) машины для укладки и уплотнения бетонной смеси.

а) землеройно-транспортные машины: бульдозеры, скреперы, автогрейдеры, грейдер-элеваторы и др.

б) одноковшовые и многоковшовые экскаваторы; землеройно-фрезерные машины, планировщики с телескопической стрелой и др.; в) оборудование для гидромеханического способа разработки грунтов: гидромониторы, землесосные и землечерпательные снаряды и др.

г) грунтоуплотнительные машины: катки, виброуплотнительные машины, трамбовки и др.

     Машины  в подгруппе, в свою очередь, различаются  по данным, составляющим производственную характеристику (мощность, емкость  ковша, грузоподъемность, тяговое усилие, производительность и т. д.).

     Отдельные виды строительных машин различаются  по ходовому устройству (гусеничный ход  или колесный), по типу базовой машины (автомобиль, трактор, пневмоколесный тягач), по конструктивным особенностям и видам двигателя.

     Все строительные машины по источнику энергии  могут быть разделены на две группы: машины, работающие от собственной  энергетической установки, и машины, использующие энергию, подведенную извне.

     К первой группе относятся машины с  двигателями внутреннего сгорания, ко второй — машины с электрическими двигателями, питаемыми током от внешней сети, и машины с пневматическим приводом.

     Большинство строительных машин самоходные, но встречаются и стационарные.

     Грузоподъемные  машины. Это отдельная категория специальных механических и автоматических устройств, ориентированная на применение общего пользования. Наиболее используемыми считаются в данном случае стреловые самоходные, башенные, передвижные краны. Основными элементами грузозахвата в кранах являются крюки вспомогательного и основного подъема. Краны специального назначения, в отличие от универсальных, обладают грузозахватом с электромагнитом или специальным траверсом. В комплект оборудования стреловых кранов входят: дополнительные и основные стрелы, башенно-стреловое оборудование, неуправляемые и управляемые гуськи. При этом основные стрелы подразделяются на: выдвижные, телескопические, жесткие. При помощи механического или ручного привода можно изменить длину выдвижных стрел без груза. При наличии телескопических стрел, секции могут передвигаться с грузом на крюке крана.

     Транспортирующие  строительные машины. 

     В строительстве для перемещения  грузов используются наземный, водный и воздушный виды транспорта. Свыше 90 % перевозок на объекты строительства  осуществляется наземным транспортом: автомобильным, железнодорожным и  трубопроводным. Выбор типа транспортных средств определяется характером и  количеством перемещаемых грузов, дальностью перевозок и временем, отведенным на их доставку.

     Автомобильный транспорт. Это наиболее мобильный  и массовый вид транспорта. С его  помощью строительные грузы доставляются без перегрузок непосредственно на строительные объекты. На долю автомобильного транспорта, тракторов и колесных тягачей приходится более 82 % перевозок грунта, строительных материалов, длинномерных грузов, строительных конструкций, технологического оборудования и строительных машин. Расходы только на автомобильный транспорт составляют 12...15 % стоимости строительно-монтажных работ, достигая в отдельных случаях и значительно больших величин.

     Железнодорожным транспортом осуществляют массовые перевозки строительных грузов и оборудования при сосредоточенном строительстве крупных объектов с расстоянием перевозки не менее 200 км. Им выполняют внешние, внутрикарьерные, технологические перевозки. Транспортирование грузов по железным дорогам осуществляется в вагонах общего назначения (полувагонах, платформах, крытых) и специального назначения (цистернах, вагонах-самосвалах). Выбор типа вагонов ведется с учетом различных требований: сохранности перевозимого груза, механизации погрузки и выгрузки, необходимостью взвешивания и т. д.

     Воздушный транспорт (грузовые самолеты, вертолеты и дирижабли). Его применяют при строительстве в труднодоступных районах страны (Западная Сибирь, Крайний Север) при отсутствии наземных и водных путей или при невозможности их использования по климатическим условиям.

     Конвейеры и пневмотранспортные установки также относятся к основным видам транспортирующих машин, применяемых в строительстве. Конвейерами перемещают сыпучие кусковые материалы, штучные грузы, а также пластичные смеси бетонов и растворов. В пневмотранспортных установках мелкий или порошкообразный материал перемещается по трубам во взвешенном в потоке воздуха состоянии или в специальных контейнерах с заключенным в них материалом. Свойство многих порошкообразных и пылевидных материалов — приобретать подвижность при насыщении их воздухом — широко используется в разгрузчиках цемента, автоцементовозах и других машинах.

     Погрузочно-разгрузочные машины в строительстве применяют для погрузки штучных и сыпучих грузов, разгрузки их с транспортных средств, а также для перемещения и складирования в пределах строительной площадки. Они представляют собой преимущественно самоходные колесные или гусеничные подъемно-транспортные машины.

     По  принципу выполнения рабочих операций погрузочно-разгрузочные машины делят  на машины цикличного и непрерывного действия. Первые являются универсальными и могут применяться в различных  условиях благодаря наличию многих видов рабочего оборудования; вторые применяют на объектах с большим  объемом работ по погрузке, перемещению  и разгрузке сыпучих строительных материалов, а также там, где рабочий  процесс должен быть непрерывным. 

      Машины  для подготовительных и вспомогательных  работ. До начала основных работ строительная площадка должна быть очищена от растущих на ней деревьев и кустарника, а также от пней и крупных камней. Эта работа может быть выполнена при помощи кусторезов, древовалов и корчевателей.

     В отдельных случаях возникает  необходимость в предварительном  рыхлении плотных грунтов для  облегчения их разработки землеройными или землеройно-транспортными машинами. Рыхление осуществляется специальными машинами-рыхлителями.

     При наличии грунтовых вод, расположенных  выше подошвы будущего котлована, приходится до начала земляных работ выполнять  работы по осушению участка специальными водопонижающими установками.  

     Кусторезы и корчеватели  

     Кусторезы представляют собой один из видов  навесного сменного оборудования к  гусеничным тракторам или пневмоколесным тягачам.

     Кусторезы применяют для расчистки подлежащих застройке площадей от кустарника и мелких деревьев, а корчеватели — для корчевки пней диаметром до 50 см, расчистки участков от крупных камней, сваленных деревьев и кустарника, а также для рыхления плотных грунтов. Эти машины изготовляют как навесные рабочие оборудования на гусеничные тракторы. По устройству, принципу работы и управлению они сходны с бульдозерами и отличаются от последних рабочим органом, который в случае кустореза представляет собой отвал клинообразной формы с гладкими или пилообразными ножами 4 в его нижней части и колуном б для раскалывания пней и раздвигания сваленных деревьев.

     Корчеватель является сменным навесным оборудованием к гусеничным тракторам или пневмоколесным тягачам.

     Рисунок 4. Слева направо: кусторез с манипулятором К-78М, Трактор ТМ10.00 КЧ (корчеватель)

     Рыхлители. Их применяют для послойной разработки прочных грунтов, включая мерзлые, многолетнемерздые и скальные, с последующей их уборкой землеройными, землерошю-транспортными или погрузочными машинами- Рыхлители применяют при отрывке котлованов и широких траншей, устройстве выемок в гидротехническом строительстве, корыт под дорожное полотно, разработке мерзлых россыпей полезных ископаемых, проведении вскрышных работ.

     Рисунок 5. Бульдозер-рыхлитель Т-75.01

     Машины  для земляных работ.

     Трамбующие  машины.

     Трамбующие  машины уплотняют грунт ударами (трамбованием) свободно падающих грузов или прину. дительными опусканиями  рабочего органа машины, а также  вибрацией, приложенной к массе  рабочего органа машины, контактирующего  с грунтом. 
Трамбующие машины применяются для уплотнения связных грунтов, отсыпаемых слоями значительной толщины (1 —1,5 м), а также для уплотнения просадочных естественных, с ненарушенной структурой грунтов, для увеличения их несущей способности и уплотнения поверх ностей дна и откосов водоводиых и оросительных каналов в целях уменьшения фильтрации воды. 
Простейшим трамбующим устройством является плита массой от 1 до 4 т, подвешиваемая на канатах к стреле экскаватора, поднимаемая лебедкой экскаватора и свободно падающая на грунт при выключении сцепной муфты барабана лебедки. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Катки. К уплотняющим машинам статического действия относятся прицепные и самоходные катки. Прицепные катки могут быть гладкими, решетчатыми и кулачковыми. Более интенсивное уплотнение производят последние. Такие катки могут создавать давление до 7,5 МПа. Они применяются для послойного уплотнения связных и комковатых грунтов.Кулачковый каток, представляет собой полый стальной барабан (валец), по наружной поверхности которого закреплено большое число выступающих кулачков специальной формы. Внутренний объем вальца заполняется для увеличения массы балластом через люк. Барабан охватывается прямоугольной рамой с дышлом и сцепным устройством для соединения с тягачом. На раме укрепляется скребок-нож, счищающий избыток налипающего грунта.

     Рисунок 7. Каток ДУ-54

     Землеройно-транспортные машины предназначаются для отделения грунта от массива и транспортирования его к месту укладки и планирования. К этой группе машин относятся бульдозеры, скреперы, автогрейдеры, грейдер-элеваторы и струги.  

     Бульдозеры   

     Бульдозеры  используются при выполнении следующих  видов строительных работ: расчистке  территории от растительного слоя грунта, остатков пней, корней и др., планировке территории со срезкой неровностей, засыпкой впадин и удалением излишнего  грунта; сооружении насыпей и выемок при строительстве железных и  шоссейных дорог; разработке широких  траншей и котлованов; возведении дамб; разработке грунта на косогорах; окучивании и подчистке грунта при  работе экскаватора; засыпке траншей; транспортировании заполнителей к приемным устройствам на складах нерудных строительных материалов и др.

     Рисунок 8. бульдозер т-170

     Наиболее  часто буровые работы выполняют  при рыхлении мерзлого грунта и скальных пород взрывным способом, а также  при установке опор, линий электропередачи, связи и контактной сети, сооружении набивных свай и т. д.

     Различают следующие способы бурения: ударное, ударно-вращательное, вращательное и  термическое. Выбор способа производства буровых работ и необходимого инструмента зависит от свойств  грунта и горных пород, а также  от габаритов скважины.

     Станки  ударно-канатного бурения. При ударно-канатном бурении скважин для взрывных работ в карьерах (239, а) применяют  буровой снаряд, состоящий из долота, ударной штанги и канатного замка, подвешенного на канате, переброшенном через головной ролик мачты станка.

     Канат огибает снизу оттяжной ролик балансира станка и, проходя через вспомогательный ролик, наматывается на инструментальный барабан.

     При вращении ударного вала приходит в движение кривошип, который через шатун сообщает колебательное движение балансиру. При нижнем положении оттяжного ролика буровой снаряд в скважине поднимается над забоем, при достижении верхнего положения он быстро падает в скважину, внедряется в горную породу и разрушает ее. По мере углубления скважины канат с инструментального барабана свивают на необходимую величину. Круглая форма сечения скважины получается за счет поворота долота во время его подъема над забоем. Поворот долота происходит в канатном замке благодаря свойству стальных канатов раскручиваться под нагрузкой и вновь скручиваться, как только нагрузка исчезает. Для обеспечения свободного падения бурового снаряда на забой подъем оттяжного ролика балансира станка происходит быстрее, чем его опускание. Это достигается соответствующим расположением оси вращения кривошипами по отношению к балансиру станка.

     Производительность  бурения зависит от следующего: веса бурового инструмента; высоты его подъема  над забоем и скорости падения; .формы  и качества заправки лезвия долота; крепости и абразивности пород, в  которых бурят скважину; числа  ударов долота о забой в единицу  времени; количества шлама в забое.

     Очистку забоя скважины от буровой мелочи (шлама) выполняют специальным инструментом — желонкой — через определенные промежутки времени.

     Рисунок 9. Станок ударно-канатного бурения БС-3

     Свайные молоты. Свайный молот представляет собой массивную чугунную отливку, которая по направляющим может подниматься канатом, перекинутым через блок и навиваемым на барабан лебедки (обычно фрикционной), и падать при расцеплении захватного устройства под действием собственного веса. Вес падающей части механических молотов, применяемых для забивки свай, колеблется от 1000 до 5000 кг, высота свободного падения молота обычно не превышает 3 м. В зависимости от высоты подъема число ударов молота составляет до 12 в 1 мин для молотоз с расцеплением и 12—18 для молотов, работающих без расцепления. Механические молоты конструктивно просты и долговечны в работе, однако производительность их низка.

     Паровоздушные свайные молоты приводятся в действие силой пара или сжатого воздуха, воздействующих непосредственно на ударную часть молота, и подразделяются на паровоздушные молоты простого действия и паровоздушные молоты двойного действия. В молоте простого действия сила пара или сжатого воздуха  используется только для подъема  ударной части молота, а в молотах  двойного действия полезную работу выполняет  не только масса падающей ударной  части молота, но и давление пара или сжатого воздуха на поверхность  бойка, увеличивающее скорость его  падения и соответственно энергию  удара.

     Паровоздушные и дизельные молоты бывают двух систем: с ударным цилиндром и неподвижным  поршнем (паровоздушные молоты простого действия и штанговые дизель-молоты) и с неподвижным цилиндром  и ударным поршнем (молоты двойного действия и трубчатые дизель-молоты) .

     Рисунок 10. Свайный молот.

     Копровые (сваебойные) установки делятся на передвижные и самоходные, для работы с паровоздушными или дизельными молотами.   Главными  параметрами    копров    являются    высота, определяющая максимальную длину забиваемой сваи, и вес ударной части молота.

     Передвижные копры представляют собой металлическую  конструкцию башенного типа высотой 15—20 м в зависимости от длины  забиваемых свай. Основанием копра  служит горизонтальная рама с ходовым  оборудованием. На головной части конструкции  размещены блоки для канатов  подъема сваи и подъема молота. На лицевой стороне смонтированы направляющие стрелы, по которым перемещается молот в процессезабивки свай.

     Универсальные копры позволяют устанавливать  башню под углом к вертикали  для забивки наклонных свай, могут  поворачиваться в горизонтальной плоскости  на 350° и перемещаться в двух взаимно  перпендикулярных направлениях, что  облегчает установку сваи в проектное  положение.

     Рисунок 11.Сваебойная установка УСБ-Т-53236 на шасси «Урал-532361»

     Камнедробильные машины применяются для измельчения  каменных материалов до необходимых размеров. В зависимости от размеров кусков исходного материала и необходимых размеров частиц готовой продукции дробление ведется в несколько стадий. При этом продукт предыдущей стадии является исходным для последующей. Принято различать четыре стадии дробления: крупное, среднее, мелкое и тонкое. Камнедробильные машины по своему назначению подразделяются на машины для крупного, среднего и мелкого дробления.

     Рисунок 12. Камнедробильная установка

     Смесительные  строительные машины. Для приготовления бетонных смесей и растворов применяются бетоносмесители и растворосмесители. Смесительные машины могут приготовлять смесь отдельными порциями (замесами) и выдавать ее через определенные промежутки времени или осуществлять процесс смешивания компонентов непрерывно, все время выдавая готовую смесь. По этому признаку смесительные машины делятся на машины периодического (цикличного) и машины непрерывного действия. Практикуется обозначение характеристики машины двумя цифрами, например 2400/1600, где первая цифра обозначает полезную емкость барабана в м3, а вторая — объем готового замеса в л. Барабан смесительной машины в процессе приготовления смеси может вращаться относительно горизонтальной или наклонной оси либо оставаться в состоянии покоя; при этом вращается вал с лопастями. При выгрузке готовой смеси барабан смесительной машины может наклоняться в сторону разгрузки или, как и при перемешивании компонентов смеси, оставаться неподвижным, а смесь выгружается вращающимся валом с лопастями.

     Рисунок 13. Бетоносмеситель СБР-500

     Машины для транспортирования бетонных смесей и растворов. Автобетоновозы. Автобетоновозы представляют собой утепленную теплоизоляциейемкость с плотно закрывающейся крышкой, установленную посредством подрамника на шасси автомобиля. Подрамник является основанием емкости и опорной частью гидроцилиндров подъемника. Форма емкости способствует выгрузке бетонной смеси с наименьшим остатком. Механизм гидропривода обеспечивает подъем передней части емкости с поворотом вокруг горизонтальной оси на 90° и выгрузку на высоте 700 или 1600 мм. Имеются гидравлические опоры, обеспечивающие устойчивость при подъеме емкости и разгрузку заднего моста шасси от дополнительных нагрузок. Имеется конструкция с побудителем посредством гидравлического привода, что предотвращает расслаивание смеси при транспортировке. Вместимость емкостей автобетоновозов 1,6 и 4 м' в зависимости от базового шасси автомобиля

     Авторастворовозы. Доставка и порционная выдача строительных растворов в условиях умеренного климата осуществляются при температуре окружающего воздуха не ниже —5 °С автораствировозами. В последних утепленная емкость в виде цилиндра   расположена   горизонтально   и в верхней ее части имеются откидные двустворчатые крышки, через которые производится загрузка. В нижней части расположено выгрузочное отверстие, перекрываемое шиберным затвором-отсекате-лем, позволяющим выдавать раствор порциями. Внутри емкости расположен лопастной вал — побудитель раствора. Гидравлический привод побудителя и шиберного затвора осуществляется отбором мощности от двигателя автомобиля. Управление производится ручными гидрораспределителями. В зависимости от шасси автомобиля вместимость растворовозов 2,5 и 3 м2

     Автобетоносмесители. Эти машины предназначены для доставки отдозированиых компонентов бетонной смеси, приготовления подвижной и малоподвижной бетонной смеси в пути следования или по прибытии на строительный объект, доставки готовой бетонной смеси и выдачи ее потребителю.

     Автобетоносмесители могут загружаться: сухой смесью из предварительно высушенных заполнителей, сухой смесью послойно из заполнителей естественной влажности, сухой перемешанной смесью также из заполнителей естественной влажности, смоченной, частично перемешанной смесью и готовой бетонной смесью.

     Сухие бетонные смеси загружают в автобетоносмеситель  на центральном бетонном заводе, а  добавку воды и перемешивание  смеси производят в пути непосредственно  перед прибытием к месту укладки  или на объекте. В случае загрузки готовой бетонной смесью автобетоносмесители  используют как автобетоновозы с  побудителем.

     Автобетоносмеситель — гравитационный реверсивный установлен на шасси автомобиля. Привод смесительного  барабана — механический, осуществляется от автономного двигателя внутреннего  сгорания.

     Автобетоносмеситель состоит из следующих сборочных  единиц: шасси автомобиля, рамы в  сборе, смесителя, загрузочно-разгрузочного  устройства, бака с оборудованием  для подачи и дозирования воды в смеситель и привода смесителя с механизмами управления. Все сборочные единицы смонтированы на раме, укрепленной на шасси автомобиля.

     Рисунок 14. Авторастворовоз 581401 (СБ-178) 

     Рисунок 15. бетоносмеситель CAMC AH 5253

     Машины  для укладки и  уплотнения бетонной смеси. При укладке бетонную смесь уплотняют с целью вытеснения содержащегося в ней воздуха и более компактного расположения составляющих. Уплотняют бетонную смесь вибрированием, сообщая ее частицам механические колебания, возбудителями которых являются вибраторы. При вибрировании бетонная смесь приобретает повышенную подвижность, способствующую вытеснению воздуха и заполнению всех пустот между арматурой и опалубкой. От качества уплотнения зависят прочность и долговечность сооружения или изделия.

     Колебания в вибраторах создаются двумя  способами: вращени*-ем закрепленной на валу неуравновешенной массы (дебаланса) и возвратно-поступательным направленным перемещением массы. Вращение неуравновешенной массе может сообщаться от различного рода двигателей: электрического (электромеханические  вибраторы), пневматического (пневматические вибраторы), гидравлического (гидромеханические  вибраторы), внутреннего сгорания (моторные вибраторы). Возвратно-поступательное движение массе сообщается электромагнитом (электромагнитные вибраторы). Одно-вальные дебалансные и планетарные вибраторы возбуждают круговые колебания; дебалансные вибраторы с четным количеством валов, маятниковые одновальные и электромагнитные вибраторы —-направленные.

     В строительстве наибольшее распространение  получили электрические и пневматические вибраторы с круговыми колебаниями. По сравнению с электрическими пневматические вибраторы применяются реже, так  как они нуждаются в компрессорной  установке и при работе издают шум. Электрические вибраторы в  индексе модели имеют буквенное  обозначение ИВ, пневматические —  ВП. Цифровая часть индекса означает номер модели, буквы после цифрового  индекса — порядковую модернизацию вибратора. Каждый вибратор характеризуется  вынуждающей силой, статическим  моментом дебалансов, частотой и амплитудой колебаний.

     Частоту колебаний вибратора подбирают  в зависимости от подвижности  бетонной смеси и размера фракций  ее заполнителей. Бетонные смеси с  крупными фракциями заполнителей уплотняют  вибраторами с низкой частотой и  большой амплитудой колебаний, с  мелкими фракциями — вибраторами  с высокой частотой и малой  амплитудой колебаний. У большинства  вибраторов частота колебаний соответствует  средним фракциям заполнителей.

     Продолжительность работы вибратора на одной позиции  должна быть такой, чтобы обеспечить достаточное уплотнение бетонной смеси; конец вибрирования определяют по внешним  признакам уплотнения бетонной смеси  — прекращение оседания смеси, появление  цементного молока на ее поверхности  и прекращение выделения воздушных  пузырьков.

     Рисунок 16. Колесно-вальцовая вибрационная машина