Машины для земляных работ. 5

Содержание:

 

 

1. Введение.

 

2. Машины для земляных работ:

 

• Экскаваторы;
• Бульдозеры;
• Скреперы;
• Автогрейдеры;
• Бурильные машины;
• Машины для уплотнения грунтов;
• Машины для гидравлической разработки грунтов;

 

 

3. Машины для свайных работ:

 

• Копры;
• Молоты;
• Вибропогружатели;

 

4. Заключение.

 

5. Список использованной литературы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

Машины для земляных работ в гражданском строительстве используют при рыхлении плотных, скальных и мерзлых грунтов, планировании строительных площадок, подготовке оснований под дороги и проезды, разработке котлованов под фундаменты зданий и сооружений, рытье траншей открытым способом при прокладке городских коммуникаций и строительстве подземных сооружений, копании ям и приямков, зачистке дна и откосов земляных сооружений, обратной засыпке котлованов и траншей после возведения фундаментов и укладки коммуникаций, уплотнении грунтов и т. п.

Машины осуществляют разработку грунтов тремя основными способами: 
механическим, при котором грунт отделяется от массива пассивными и приводными (активными) режущими органами — ножами, зубьями, скребками, клиньями, резцами, фрезами и т. п.; 
гидромеханическим, при котором грунт разрушается в открытом забое направленной с помощью гидромонитора струей воды под давлением до 6 МПа или всасыванием предварительно разрушенного (гидромонитором или фрезой) грунта со дна реки или водоема грунтовым насосом-землесосом; 
взрывным, при котором разрушение грунта (породы) происходит под давлением расширяющихся продуктов сгорания (газов), взрывчатых веществ.

Иногда применяют комбинированные способы разработки грунтов, например взрывной (предварительное рыхление) в сочетании с механическим (последующая разработка землеройной машиной с ножевым или ковшовым рабочим органом).

В настоящее время около 95% земляных работ в строительстве осуществляется механическим способом.

При выполнении земляных работ используют широкую номенклатуру различных по назначению, конструкции и принципу действия машин, которые разделяются на: – машины для подготовительных работ; – землеройно-транспортные; – экскаваторы; – бурильные; – для бестраншейной прокладки коммуникаций; – для гидромеханической разработки грунта; – для уплотнения грунтов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Землеройные машины

 

Различают землеройные машины — одноковшовые и многоковшовые экскаваторы, землеройно-транспортные машины — бульдозеры, скреперы, грейдеры, грейдер-элеваторы; машины для уплотнения грунта, работающие по принципу укатывания, трамбования и вибрационного действия, — катки, трамбовки, вибрационные машины.

 

Экскаваторы

 

1.Многоковшовые экскаваторы применяются для рытья траншей, каналов, добычи глины и других, нерудных строительных материалов в карьерах.

По назначению многоковшовые экскаваторы разделяются на траншейные, карьерные и ирригационные; по способу работы - на экскаваторы продольного копания и экскаваторы поперечного копания. На открытых горных работах применяются полноповоротные роторные экскаваторы большой производительности.

Многоковшовые экскаваторы по конструкции рабочего органа делятся на роторные и цепные. Рабочий орган экскаваторов первой группы представляет собой вращающееся относительно своей горизонтальной оси рабочее колесо (ротор), на котором укреплены ковши.

Ковши многоковшовых цепных экскаваторов закрепляются на цепях, образующих криволинейный замкнутый контур.

Применение значительного количества ковшей рабочего органа экскаватора обеспечивает непрерывное копание грунта, уменьшает необходимые усилия, снижает инерционные нагрузки и способствует повышению производительности машины.

 

 

 

Рис.1. Многоковшовые цепные (а) и роторные (б) экскаваторы

1 - ходовая часть; 2 - двигатель; 3 - цепная передача; 4 - бункер; 5 - ковши; 6 - ковшовая цепь; 7 - ковшовая рама; 8 - транспортер; 9, 10 - механизмы для  подъема и привода рабочего  органа; 11 - ковшовый ротор

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Одноковшовые экскаваторы копают грунт и перемещают его движением ковша. Усилие к ковшу передается от двигателя через трансмиссию. Сам экскаватор при этом остается на месте (одноковшовый экскаватор) или медленно передвигается (многоковшовый экскаватор-канавокопатель).

Экскаваторы перемещают грунт на небольшие расстояния (только на длину рабочего органа). Их используют для копания грунта и отгрузки его тут же в отвал или для копания и погрузки грунта в транспортные средства при перевозке на большие расстояния.

Одноковшовый экскаватор — наиболее распространенная и универсальная землеройная машина. Она состоит из ходового оборудования, поворотной платформы, рабочего оборудования. На поворотной платформе устанавливают один или несколько двигателей.

Ходовое оборудование одноковшового экскаватора предназначено для перемещения экскаватора в забое по мере выработки грунта и на небольшие расстояния в пределах строительной площадки. Ходовое оборудование одноковшовых экскаваторов бывает гусеничное, пневмоколесное, шагающее. Для специальных работ применяют плавающие экскаваторы, устанавливаемые на понтонах.

Гусеничное ходовое оборудование одноковшовых экскаваторов не предназначено для длительного передвижения на большие расстояния, так как при этом быстро изнашивается и преходит в негодность. Поэтому на расстояние более 15 км гусеничные экскаваторы перевозят специальным транспортом на трейлерах, по железной дороге или водным путям.

Пневмоколесные одноковшовые экскаваторы с ковшом емкостью 0,2—0,4 м3 могут своим ходом перемещаться с большой скоростью на значительные расстояния и широко применяются для выполнения небольших объемов работ.

Шагающие экскаваторы для передвижения имеют выдвигающиеся лыжи. Шагающий ход применяют на экскаваторах большой -мощности, предназначенных для работы в слабых грунтах.

На раме ходового оборудования устанавливают поворотное устройство с поворотной рамой экскаватора. Поворотное устройство состоит из роликов или шариков, находящихся между двумя кольцевыми дорожками, и работает как шариковый или роликовый подшипник. На верхнем кольце устанавливают поворотную платформу, которая вращается при помощи двух зубчатых колес. Малое зубчатое колесо вращается в подшипниках, установленных в платформе. Большое зубчатое колесо закреплено на раме ходового устройства.

На поворотной платформе размещается двигатель, трансмиссия, кабина машиниста и рабочее оборудование.

В зависимости от выполняемой работы на одноковшовые экскаваторы устанавливают различное рабочее оборудование, показанное на рис. 11.

Прямая лопата — основной вид рабочего оборудования, наиболее часто применяемый для разработки грунта и погрузки его в автосамосвалы или землевозные тележки, на железнодорожные платформы или в отвал. Обратная лопата может быть установлена взамен прямой лопаты, причем у большинства универсальных экскаваторов для монтажа обратной лопаты используют ковш, рукоять, стрелу, блоки прямой лопаты.

Обратную лопату применяют при рытье котлованов и траншей для укладки труб.

Драглайн применяют для разработки грунта и погрузки его в отвал.

Погрузка грунта драглайном в-транспортные средства производится редко, так как ковш подвешен на канатах, которые при разгрузке покачиваются и выгрузка в точно назначенное место (например, кузов автомашины) затруднена. При помощи драглайна отрывают котлованы, каналы, отсыпают из резерва железнодорожные насыпи, добывают полезные ископаемые.

Экскаватор-кран со стрелой драглайна используют на строительстве для монтажа сооружений.

Кроме названных видов сменного рабочего оборудования, экскаваторы используют со следующим оборудованием:

грейфер для погрузочно-разгрузочных работ и для разработки колодцев; корчеватель для удаления пней; струг для планировки; скребок и засыпатель для котлованов.

Кроме того, к стреле экскаватора может быть подвешена трамбующая плита для уплотнения грунта, металлический шар, или клин-молот для разрушения мерзлых грунтов, старых дорожных покрытий и зданий, подлежащих сносу.

Рис. 2. Сменное рабочее оборудование универсального одноковшового экскаватора

Универсальные строительные экскаваторы изготовляют различных размеров с ковшами емкостью от 0,15 до 2,5 м3 и применяют в зависимости от объема выполняемых работ.

Карьерные и вскрышные одноковшовые экскаваторы на уширенном гусеничном и шагающем ходу выпускают с ковшами емкостью от 2 до 25 мъ и более. Например, экскаватор ЭШ 25/100 имеет ковш емкостью 25 м3 при длине стрелы 100 м. Новокраматорский завод осваивает экскаватор значительно большей мощности и производительности.

Эти машины предназначены главным образом для открытой разработки полезных ископаемых.

Большая маневренность ковша одноковшового экскаватора и значительные усилия, разиваемые на зубьях, позволяют использовать одноковшовые экскаваторы для разработки неоднородных грунтов с твердыми включениями. Многоковшовые экскаваторы с большим успехом применяют для разработки однородных грунтов.

Для бесперебойной работы экскаваторов обоих типов размер твердых включений в грунтах не должен превышать 0,20—0,25 ширины ковша. При больших размерах включений многоковшовые экскаваторы работать не могут, а у одноковшовых экскаваторов снижается производительность.

При благоприятных условиях (однородный грунт, однотипная работа и пр.) целесообразно использовать многоковшовые экскаваторы. Кроме того, управление одноковшовым экскаватором требует постоянного участия машиниста, управление же многоковшовым экскаватором почти автоматизировано, так как требует только периодического вмешательства для регулирования, направления, пуска, остановки и постоянного наблюдения за работой машины.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Бульдозер

 

Бульдозер принадлежит к ряду спецтехники. Чаще всего он представляет собой колесный либо гусеничный трактор, оснащенный специальным рабочим органом. В его роли обычно выступает отвал. Отвал располагается вне колес бульдозера. Он может быть не только прямолинейным, но и криволинейным.

Основной задачей бульдозеров является перемещение и планировка грунтов, а также послойное капание земли.

Наиболее часто бульдозер можно встретить при выполнении такого вида задач, как добыча полезных ископаемых. Это связано с тем, что его довольно удобно использовать в карьерах и местах имеющих значительные неровности. Кроме того, использование бульдозеров довольно часто наблюдается при строительстве каналов, недвижимости, а также во время проведения строительно-ремонтных дорожных работ.

В зависимости от типа отвала бульдозеры различают:

• с неповоротным отвалом
• с поворотным отвалом
• с универсальным отвалом

В первом случае неповоротный отвал на бульдозере устанавливается перпендикулярно главной оси машины. В отличие от него, поворотный отвал можно устанавливать, как и в предыдущем варианте, так и диагонально. Причем он может иметь наклон в любую сторону от основной оси.

Универсальный отвал представляет собой конструкцию, состоящую из двух частей. Они соединяются между собой на шарнирах и устанавливаются к оси под небольшим наклоном или перпендикулярно. Чаще всего бульдозеры с универсальным отвалом носят название путеукладчиков.

Существует также разделение бульдозеров по типу привода. Наиболее часто встречаются модели с канатным, гидравлическим и электромеханическим приводом.

 

 
Рис. 3. Бульдозер ДЗ-54:

1 - базовый трактор; 2 - гидроцилиндры  поворота отвала; 3 - отвал; 4 - козырек; 5 - ножи; 6 - толкающие брусья; 7 - раскос; 8 - опорный шарнир

Базой бульдозера (рис.3) является трактор, оборудованный толкающей рамой, на которую навешен жесткий управляемый отвал, предназначенный для срезания грунта и его перемещения волоком. В транспортном положении отвал поднят над поверхностью земли, и бульдозер может передвигаться, не касаясь грунта отвалом. При движении трактора вперед для разработки грунта отвал опускают, его передняя, оснащенная ножами, кромка срезает слой грунта и перемещает его.

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Скреперы

 

Скрепером называется землеройно-транспортная машина, приводимая в движение тягачом или собственным двигателем и предназначенная для послойного срезания грунта, транспортирования и разгрузки его, производимой в большинстве случаев (кроме моделей с разгрузкой назад) с последующими разравниванием и предварительным уплотнением.

С учетом основных признаков скреперы классифицируются:

1. По емкости  ковша (м3) - на скреперы малой емкости, с ковшом емкостью до 5; скреперы средней емкости, с ковшом емкостью до 6-15; скреперы большой емкости с ковшом емкостью более 15;

2. По способу  загрузки - на заполняемые за счет подпора грунта при реализации тягового усилия базового тягача и загружаемые с помощью загрузочного устройства. К первому типу относятся скреперы обычного исполнения, а к второму типу - элеваторные, гребковые, роторные.

3. По способу  разгрузки - на машины со свободной, принудительной и полупринудительной (комбинированной) разгрузкой. В скреперах со свободной разгрузкой опорожнение ковша осуществляется под действием собственного веса грунта. В скреперах с принудительной разгрузкой полное опорожнение ковша осуществляется с помощью задней стенки. В скреперах с полупринудительной (комбинированной) разгрузкой часть объема грунта высыпается под действием собственного веса, а часть с помощью принудительной очистки.

4. По типу привода - на машины с канатным, электромеханическим и гидравлическим приводом.

Канатный привод состоит из следующих узлов: механической лебедки, системы полиспастов и направляющих блоков, а также рычагов управления. Электрический привод состоит из электродвигателя, шестеренчатого редуктора и зубчатого реечного механизма. К электромеханическому приводу следует отнести также привод, состоящий из электролебедки и канатно-блочного механизма. Гидравлический привод включает насос, бак с жидкостью, гибкие шланги и гидрораспределитель.

5. По способу  агрегатирования - на прицепные, полуприцепные, самоходные и скреперные поезда.

Прицепной скрепер буксируется гусеничным или двухосным колесным трактором. Полуприцепной скрепер находится в сцепке с гусеничным или двухосным колесным трактором (тягачом) передней частью (хоботом) через опорно-сцепное устройство.

Самоходный скрепер представляет собой единую конструкцию с индивидуальной энергетической установкой, обеспечивающей передвижение машины и работу всех агрегатов, в том числе и управление рабочими органами.

6. По типу тягача  или самоходного оборудования - на колесные и гусеничные. Самоходные скреперы, как правило, выполнены на пневмоколесном ходу.

7. По типу трансмиссий - на механические, гидромеханические, электрические и гидростатические.

 

Рис.4. Принципиальные схемы скреперов со скребковым конвейером: а  набор грунта; б - выгрузка грунта

 

 

Основным узлом скрепера является ковш 5 с двумя боковыми стенками и днищем, опирающийся на колеса 7.

К подножевой плите ковша крепят сменные двухлезвийные ножи 2 - два боковых и средние. Ковш снабжен выдвижной задней стенкой 10для принудительной разгрузки, а в передней части - заслонкой Л, поднимающейся при наборе и выгрузке грунта.

Заслонка служит для регулирования щели при загрузке ковша и закрывает ковш при транспортировании грунта

Ковш двумя шарнирами 4 соединен с тягой П-образной рамой 3, жестко соединенной с хоботом 13.

Гидравлическая система управления рабочим оборудованием обеспечивает подъем-опускание ковша 5, заслонки 11, выдвижение задней стенки 10 и возврат ее в исходное положение с помощью трех пар гидроцилиндров 6, 9 и 12.

Насосы гидросистемы рабочего оборудования приводятся в действие от коробки отбора мощности базового тягача.

Раздельное управление гидроцилиндрами осуществляется золотниковым распределителем, установленным в кабине машиниста.

Свежеуложенный грунт в земляном сооружении должен быть уплотнен во избежание самопроизвольного изменения геометрической формы и просадок. Для понижения водопроницаемости земляного сооружения применяют искусственное уплотнение грунтов.

Способ уплотнения грунтов и число приложений нагрузки зависят от свойств грунта: связности, влажности, гранулометрического состава, требуемой степени уплотнения.

Для уплотнения связных и малосвязных грунтов применяются укатка и трамбование, для несвязных грунтов - укатка и вибрация.

По принципу действия машины, применяемые в строительстве для уплотнения грунта, разделяются на машины статического, ударного действия и вибрационные.

По способу передвижения грунтоуплотняющие машины делятся на прицепные и самоходные.

К машинам статического действия относятся прицепные и самоходные катки.

Прицепные катки могут быть гладкими и кулачковыми (225). Более интенсивное уплотнение производят последние. Такие катки могут создавать давление до 75 кГ/см2.

Тяжелые прицепные кулачковые катки изготовляют с двумя дышлами для работы на насыпях челночным способом с перецепкой. В этом случае необходимость в устройстве съездов с насыпи для разворота катка отпадает.

Секционный полуприцепной пневмокаток является более совершенной машиной для уплотнения грунта. Каток представляет собой прицепную упряжную раму, с которой шарнирно соединены отдельные металлические сварные секции, заполняемые балластом. Каждая секция опирается на колесо с пневматической шиной.

Секция имеет два донных люка с крышками для разгрузки балласта. В вертикальном направлении секции могут перемещаться независимо друг от друга. Это обеспечивает постоянную передачу давления каждым колесом на грунт.

Вертикальное перемещение секций относительно друг друга может достигать 300 мм. Буксировку загруженного балластом катка выполняют одноосным тягачом. Выпускаются пневмоколесные катки и прицепными, буксируемыми трактором. Имеется конструкция прицепного катка, секции которого выполнены из железобетона. Выпускаются катки весом 10, 25 и 42 т.

К недостаткам прицепных секционных катков следует отнести то, что они не могут производить работу челночным способом; при работе на насыпях для их разворота необходимо устраивать съезды и пандусы. Самоходный каток на пневмомашинах имеет преимущество перед прицепным катком в том, что он может перемещаться по узким насыпям челночным способом.

Рабочим органом самоходного катка являются передние управляемые и задние ведущие пневмоколеса. Их размещают так, чтобы следы колес одной оси перекрывали промежутки между следами колес другой оси. Таким образом получается сплошная полоса укатываемого грунта.

 

 

5.Автогрейдеры.

В процессе строительства реконструируются существующие и создаются новые производственные и промышленные предприятия, энергетические объекты, транспортные магистрали и аэродромы. При этом земляные работы являются первыми по очерёдности выполнения. Земляные работы являются наиболее трудоёмкими, так как требуют больших затрат труда на разработку и перемещения единицы (кубического метра) грунта.

Земляные работы тем более трудоёмки, чем меньше они механизированы, т.е. чем менее совершенные оборудование и машины используются для их выполнения.

В настоящее время в нашей стране широко применяется механизация строительства, в том числе и земляных работ. С этой целью разработаны и выпускаются современные землеройно-транспортные машины для строительства автодорог – автогрейдеры.

Автогрейдеры применяют для планировочных и профилировочных работ при строительстве дорог, сооружения невысоких насыпей и профильных выемок, отрывки дорожного корыта, распределения в нем каменных материалов, зачистки дна котлованов, планировки территорий, засыпки траншей, рвов, канав и ям, работ при постройке полотна дорог, возведении насыпей, планировке площадей, устройства корыта дороги, а также для смешивания грунтов с добавками и вяжущими материалами на полотне дороги, а также очистки дорог, строительных площадок, городских магистралей и площадей от снега в зимнее время.

Автогрейдеры используют на грунтах I, II, III категорий. Т.е. для работы с легкими средними и тяжёлыми грунтами. Процесс работы автогрейдера состоит из последовательных проходов, при которых осуществляется резание грунта, его перемещение, разравнивание и планировка поверхности сооружения.

Современные автогрейдеры конструктивно подобны и выполнены в виде самоходных трехосных машин с полноповоротным грейдерным отвалом, с механической и гидромеханической трансмиссией и гидравлической системой управления рабочими органами.

1.КЛАССИФИКАЦИЯ  АВТОГРЕЙДЕРОВ

Автогрейдеры классифицируют по конструктивной массе, типу трансмиссии, колесной схеме и типу бортовых передач.

1. По конструктивной массе автогрейдеры разделяют на легкие (до 12 т), средние (до 15 т) и тяжелые (более 15 т).

Лёгкие автогрейдеры применяют для профилировки грунтовых дорог: срезки бугров, колей и придания земляному полотну правильного поперечного профиля; для утюжки грунтовых дорог, планировки кюветов и обочин; патрульной снегоочистки.

Автогрейдеры среднего типа, кроме выполнения вышеперечисленных работ, используют для восстановления профиля грунтовых и гравийных дорог, для разравнивания песка и гравийно-щебёночных материалов при устройстве оснований, для создания насыпи из боковых резервов в лёгких и средних грунтах и планировки откосов.

Автогрейдеры тяжёлого типа наиболее целесообразны для устройства грунтовых и гравийных дорог и аэродромов с большим объёмом работ, возведения насыпей из боковых резервов в тяжёлых грунтах, устройства корыта в земляном полотне под дорожное основание, выполнения земляных работ при уширении проезжей части дорог.

2. Колесная схема автогрейдеров определяется формулой А Б  В, где А - число осей с управляемыми колесами; Б - число осей с ведущими колесами и В - общее число осей машины. Колесная схема отечественных автогрейдеров легкого и среднего типов 1 2 3, тяжелого типа 1 3 3.
3. По типу трансмиссии различают автогрейдеры с механической и гидромеханической трансмиссиями. Гидромеханическая трансмиссия обеспечивает автоматическое и плавное изменения скорости движения автогрейдера, механическая - ступенчатое.
4. Бортовые передачи бывают двух типов - в виде бортовых редукторов (у легких и средних автогрейдеров) и раздельных ведущих мостов (у тяжелых автогрейдеров).

2.УСТРОЙСТВО АВТОГРЕЙДЕРА

Автогрейдеры 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.

Укрупненно каждый автогрейдер состоит из рамы, трансмиссии, ходового устройства, основного и дополнительного рабочего оборудования, механизмов с системой управления и кабины машиниста. Рамы автогрейдеров могут быть жесткими и шарнирно сочлененными. Наличие шарнирно сочлененной рамы обеспечивает повышенную маневренность машины.

Основным рабочим органом автогрейдеров является полноповоротный грейдерный отвал, снабженный сменными двухлезвийными ножами. Кроме основного рабочего органа автогрейдеры могут быть оснащены дополнительными сменными рабочими органами - бульдозерным отвалом для разравнивания грунта, засыпки траншей, распределения строительных материалов, удлинителем грейдерного отвала для увеличения ширины захвата, откосниками (укрепляемыми на отвале) для планирования откосов насыпей (выемок) и очистки канав, кирковщиком для взламывания дорожных покрытий и рыхления плотных грунтов. Бульдозерные отвалы навешиваются спереди машины. Кирковщики могут навешиваться как спереди, так и сзади машины, а также непосредственно на грейдерный отвал. Управление бульдозерным отвалом и кирковщиком осуществляется гидроцилиндрами двойного действия.

Промышленность выпускает базовые модели автогрейдеров: легкого типа - ДЗ-148 (взамен ДЗ-99А), среднего типа - ДЗ-122Б и ДЗ-143 и тяжелого типа - ДЗ-98А и ДЗ-140, которые имеют модификации, различающиеся между собой мощностью силовой установки, типом трансмиссии, наличием и типом автоматической системы управления отвалом, параметрами рабочего оборудования, типом рам (Таблица 1).

К основным параметрам и размерам грейдера относятся длина и высота отвала; боковой вынос отвала; дорожный просвет и заглубление отвала; углы резания ножа, захвата и наклона отвала; масса, колесная база и колея; габаритные размеры. Кроме того, грейдеры характеризуются параметрами базовой машины. Это тяговый класс или сила тяги, мощность двигателя, скорость, расход топлива (Таблица 1). Перечисленные параметры и размеры позволяют оценить технические возможности грейдера, область его рационального использования.

Все узлы и агрегаты автогрейдера ДЗ-122Б, в том числе двигатель с трансмиссией, кабина водителя, основное и дополнительное рабочее оборудование автогрейдера, смонтированы на основной раме коробчатого сечения, которая одним концом опирается на передний мост с управляемыми пневмоколесами, а другим - на задний четырехколесный мост с продольно-балансирной подвеской парных колес. Передние колеса автогрейдера можно устанавливать с боковым наклоном в обе стороны для повышения устойчивости движения машины при работе на уклонах и уменьшения радиуса поворота.