Автор: Волков Д.П. Алешин Н.И. Крикун В.Я.
Теги: строительство строительные материалы строительно-монтажные работы технология строительного производства автомобили строительные машины
ISBN: 5-06-001262-Х
Год: 1988
Текст
ПРОМЫШЛЕННОЕ
И ГРАЖДАНСКОЕ
СТРОИТЕЛЬСТВО
СТРОИТЕЛЬНЫЕ
МАШИНЫ
Москва
«Вмешав школа»
ПРОМЫШЛЕННОЕ
i/i гражданское:
СТРОИТЕЛЬСТВО
СТРОИТЕЛЬНЫЕ
МАШИНЫ
С'
СТРОИТЕЛЬНЫЕ
МАШИНЫ
Под редакцией
заслуженного деятеля науки и техники РСФСР,
д-ра техн, наук,
проф. Д, П. Волкова
Допущено Министерством высшего и среднего
специального образования СССР
в качестве учебника для студентов вузов,
обучающихся по специальностям
«Промышленное и гражданское строительство»
и «Строительство тепловых и атомных электростанций»
Москва «Высшая школа» 1988
ББК 38.6 — 5
С86
УДК 69.057.7
Рецензенты:
кафедра строительных машин Киевского инженерно-строительного инсти-
тута (зав. кафе трои д-р техн. наук, проф. В. Л. Баландинский)
i-p техн, наук Н. Кузин (директор ВННИстройдор.маша)
Строительные машины: Учеб, для вузов по спец.
С86 ПГС/Д. П. Волков, Н. И. Алешин, В. Я. Крикун,
О. Е. Рынсков; Под ред. Д. П. Волкова.— М.: Высш,
шк., 1988. - 319 с.: ил.
ISBN 5-06 001262- X
В учебнике излагаются сведения о строительных машинах и обору-
ювании. необходимых для организации механивировянного производ-
сгва работ. Приводятся научные методы выбора машин и основ эксплуа-
тации их с наивысшей эффективностью; новые перспективные конструкции
машин, в юм чисте с применением микропроцессоров для автоматизации
их управления.
С
3204010000(4309000000) —271
“001(01)—88
189—88
ББК 38.6—5
6С6.08
ISBN 5 06 001262 \
Г> Издательство «Высшая школа», 1988
Предисловие
Для решения задач, поставленных XXVII сьездом КПСС в об-
ласти капитального строительства, необходимо рациональное форми-
рование нарков строительных машин в соответствии с выполняемыми
технологическими процессами, их эффективная производи венная
эксплуатация и четкая регламентация технического обслуживания.
Поэтому в настоящее время в период ускорения научно-технического
прогресса в народном хозяйстве праны возрастает роль учебника
по строительным машинам для подготовки специалистов— будущих
организаторов строительного производства.
Учебник написан в соответствии с программой дисциплины
«Строительные машины, включая детали машин» на основе опыта
преподавания в Московском инженерно-строительном институте
им. В. В. Куйбышева и ьходит в состав серии учебников и учебных
пособий для специальности «Промышленное и гражданское строи-
тельство». Он содержит необходимые сведения по назначению, уст-
ройству и рабочим процессам строительных машин. В отличие от
других учебников и учебных пособий по этому курсу в отдельных
главах приведены более подробные сведения о средствах малой меха-
низации (ручным машинам и машинам для отделочных работ), а
также изложены основные понятия по эксплуатации строительных
машин, знание которых необходимо инженеру-строителю для пра-
вильною их использования.
Изучение строительных машин базируется на общетехнических
знаниях, полученных студентами на первом и втором курсах обуче-
ния в вузе, и является залогом успешного освоения таких основопо-
лагающих для инженеров-строителей дисциплин, как < Технология
строительного производства» и «Организация строительства».
Введение и гл. 1 написаны д-ром техн, наук, проф. Ц. П. Волко-
вым, главы 2, 3, 10 — канд. техн, наук, доц. О. Е. Рынсковым,
главы 4, 5 — канд. техн, наук доц. В. Я. Крикуном, главы 6, 7, 8-
канд. техн, наук доц. II. И. Алешиным.
Авторы выражают благодарность за ценные замечания и советы
рецензентам книги — коллективу кафедры строительных машин
Киевского инженерно-строительного института (зав. кафедрой
проф. В. Л. Баландннский) и д-ру техн, наук Э. Н. Кузину.
/1 в горы
Введение
В дореволюционной России практи-
чески отсутствовало производство строи-
тельных машин. Создание отечественных
строительных и дорожных машин было
начато только в 20-е годы нашего столе-
тия. Бурное развитие отечественного
строительного и дорожного машинострое-
ния началось после Великой Отечествен-
ной войны. К настоящему времени наша
промыт пенное гь создала и выпускает
практически все основные типы машин и
механизмов, необходимые для строитель-
ства. \XVI1 съезд КПСС принял гран-
диозную программу ускорения экономи-
ческого и социального развития СССР
на 1986—1990 гг. и на период до 2000 г.
Огромная роль в осуществлении этой
программы отводится машиностроению.
В области развития строительного и до-
рожного машиностроения предусматри-
ваются создание и выпуск систем машин
для обеспечения комплексной механиза-
ции и автоматизации работ в промышлен-
ном, жилищном, сельскохозяйственном,
гидротехническом и дорожном строитель-
стве. Комплексной механизацией назы-
вают такую форму организации работ,
при которой все основные и вспомогатель-
ные тяжелые и трудоемкие операции и
процессы выполняются с помощью меха-
низмов, машин и оборудования, отвечаю-
щих передовому уровню развития тех-
ники. В последние годы в некоторых от-
раслях интенсивно развивается комп
лексная механизация отдельных видов
строительства, особенно линейных соору-
жений, таких, как автомобильные и же-
лезные дороги, линии электропередач.
магистра.чьные трубопроводы и т. п.
Структуры комплексной механизации
строительства могут быть простые, после-
довательные (рис В. 1,а) и комбиниро-
ванные (рис. В. 1,6). Характерным для
последовательной структуры является ог-
раничение производительности комплекта
машин производительностью низшего зве-
на, т. е. элемента с минимальной произ-
водительностью. При комбинированной
структуре изменение производительности
одного из параллельно соединенных
звеньев не влияет на производительность
другого.
В составе комплектов различают веду-
щие, вспомогательные и резервные маши-
ны. Ведущие машины выполняют техноло-
гически взаимосвязанные операции строи-
тельного процесса, вспомогательные спо-
собствуют выполнению ведущими маши-
нами основных функций и повышению их
производительности, резервные предназ-
начены для обеспечения надежности
функционирования строительных процес-
сов. Ведущие машины в составе комп-
лекта могут быть соединены последова-
тельно, параллельно и комбинированно
(рис В. 2). При последовательном сое-
динении машин простой одной машины
вызывает простой всего комплекта; при
параллельном соединении отдельные ма-
шины работают независимо друг от
друга, а условиями простоя всего комп-
лекта является одновременный простой
всех машин. Вспомогательные машины но
отношению к основной могут быть соеди-
нены и последовательно, и параллельно.
Для повышения эффективности приме-
нения комплексной механизации работ в
строительстве необходимо постоянно со-
Рис. Bl. Структуры комплексной механизации
строитетьства:
а - простые, б — комбинированные; 4 -Ж -ком-
плекты
Рис. В2. Схема взаимодействия машин в ком-
плекте;
а — последовательное соединение; б комби ни ро
ванное соединение; в — параллечьное соединение
.1 — Н - машины
вершенствовать машины и оборудование.
Одним из важных направлений повыше-
ния качества строительных машин явля-
ется широкое использование в их конст-
рукциях индивидуального ги д.ро- и элект-
ропривода для исполнительных рабочих
механизмов, что обеспечивает возмож-
ность перехода на частичную и комплекс-
ную автоматизацию строительных про-
цессов. При комплексной автоматизации
основных и вспомогательных процессов
необходимо применение манипуляторов
и роботов.
Несмотря на высокий уровень комп-
лексной механизации отдельных видов ра-
бот, достигнутая эффективность строи-
тельства в целом отстает еще от заплани-
рованных уровней. В значительной мере
это является результатом неправильного
формирования нарков машин в строитель-
ных организациях, недостаточной долго-
вечностью и надежностью и низким уров-
нем организации использования и техни-
ческой эксплуатации строительных ма-
шин.
Поэтому задачи, поставленные \\\П
съездом КПСС по ускорению социально-
экономического развития страны, тре-
буют коренной перестройки работы в
строительном и дорожном машинострое-
нии. Изложенный материал поможет сту-
дентам получить основные сведения по
строительным машинам и обору тованию,
необходимые инженеру-строителю для ор-
ганизации механизированного производ-
ства строительных работ, глубоко изучить
современные научные методы выбора ма-
шин и основы их эксплуатации с наивыс-
шей эффективностью, ознакомиться с но-
выми перспективными конструкциями
машин и их комплексами.
Общие
сведения
о строительных
машинах
1.1. Требования,
предъявляемые к строительным
машинам
Машиной называют устройство, выпол-
няющее механические движения для пре-
образования энергии, материалов и ин-
формации с целью замены или облегче-
ния фи шческого и умственного труда.
Машины состоят из большого числа меха-
низмов. Иногда механизмы используются
как самостоятельные орудия труда. Ме-
ханизмами называют систему тел,
вреднашаченную для преобразования
движения одного или нескольких твердых
тел в требуемые движения других тел.
Основным назначением строительных
машин является создание строительной
продукции онре ц-ленного качества, кото-
рое pci ламентируется определенными
нормами и ш техническими условиями.
Отношение обьема строительной продук-
ции ко времени се создания характери-
зует один из важных показателей ма-
шин— производительность. Поэтому по-
вышение производительности машины,
качества выполняемых ею работ и сни-
жение стоимости единицы выпускаемой
ею продукции яв ,яются одними из основ-
ных требований, предъявляемых к строи-
тельным машинам. Для увеличения про-
изводительности машин необходимо в пер-
вую очередь: сокращение непроизводитель-
ных затрат машинного времени; улучшение
использования мощности двигателя; по-
вышение надежности и универсальности
машин, улучшение приспособ юнности их
к условиям работ; применение средств
«автоматизации; повышение КПЦ и др
Снижению стоимости единицы продук-
ции в значительной мере способствует
уменьшение затрат на ремонт и техни-
ческое обслуживание машин, хранение и
транспортирование. Поэтому при сот Да-
нии новых машин и их модернизации не-
обходимо добиваться повышения их дол-
говечности, ремонтопригодности и сохран-
ности. Важным требованием является
также ее транспортабельность. Для повы-
шения качества выполняемых машиной
работ требуется внедрение передовой тех-
нологии их изготовления, чему способст-
вует более широкое производство машин
из агрегатов и унифицированных сбо-
рочных единиц и деталей. Кроме указан-
ных важным требованием к строите 1ьным
машинам является их соцн 1льная при
способлснность.
Социальной приспособленностью назы-
вают возможности обеспечивать безопас-
ные и благоприятные условия труда рабо-
тающего. Различают активную, пассив-
ную и нослеаварийную безопасность
Иод активной безопасностью понимают
комплекс эксплуатационных свойств, спо-
собствующие предотвращению аварийных
ситуаций. К этим свойствам относят ди-
намические и тормозные качества, устой-
чивость против заноса и опрокидывания,
обзорность, обеспеченность сигнали на-
цией и приборами, предупреждающими
о критических ситуациях, надежность и
долговечность элементов, разрушение ко-
торых может привести к аварии, обесне-
8
ценность звуковой и световой сигнализа-
цией при взаимодействии с другими
участниками строительных процессов, а
также автоматическими устройствами
безопасности и блокировки. Чаще всего по-
теря устойчивости в поперечном направ-
лении при работе мобильных машин воз-
никает при действии боковых сил, кото-
рыми мог)т быть: центробежная сила при
движении машины на поворотах или при
вращении поворотной платформы экска-
ваторов и кранов; боковая составляющая
веса машины при движении по поверх
ности с поперечным уклоном; боковая со-
ставляющая внешней нагрузки.
Обзорность — одно из важнейших
свойств активной безопасности. Поэтому
машина должна обеспечивать операторам
хорошую видимость рабочих органов и
окружающих их участков рабочей среды.
Для мобильных машин, взаимодействую-
щих с другими машинами комплекса в
пределах строительной площадки, обзор
должен быть круговым. В ночное время
обзорность зависит от освещенности ра-
бочего пространства, которая должна
соответствовать установленным нормам.
Для обеспечения видимости через окне
при осадках и во всем диапазоне темпе-
ратур на окна устанавливают стеклоочи-
стители, отмыватели и устройства, ис-
ключающие обледенение и запотевание
стекол.
Безопасности работы машины способст-
вуют приборы звуковой и световой сиг-
нализации о нарушениях в тормозной
системе, ука $атсли грузового момента у
кранов, креномеры, установка муфт пре-
дельного момента, устройств блокировки
и др.
Пассивная безопасность при возник-
новении аварийной ситуации должна
исключать или хотя бы снижать травма-
тизм экипажа. Это достигается в основ-
ном за счет повышения прочности и жест-
кости конструкции кабины, применения
безосколочных стекол, установки на окнах
защитных решеток, применения ремней
безопасности и т. в.
11ослеаварийная безопасность требует
от конструкции машин обеспечения быст-
рого выхода или эвакуации людей из ава-
рийной машины. Для этого в верхней
части кабины делают специальный люк.
Эргономические свойства отражают со-
ответствие конструкции машины гигиени-
ческим условиям жизнедеятельности и
работоспособности человека, а также его
антропометрическим, физиологическим и
психофизическим качествам. Эти же свой-
ства оказывают влияние на напряжен-
ность труда человека, а следовательно, и
на безопасность работы и производитель-
ность. Оптимальное положение тела чело-
века повышает точность и скорость его
моторных действий, обеспечивает возмож-
ность длительной непрерывной работы без
утомления. Поэтому оно до'жпо нахо-
диться в положении, близком к состоянию
функционального покоя, при равномерном
распределении массы площади его
опорных поверхностей, i спинка сиденья
должна плотно прилегать к телу на груд-
ном и пояснично-крестцовом участках по-
звоночника. Органы управления распола-
гают в пределах рабочей зоны рук маши-
ниста. Для удобной посадки людей раз-
личного роста кресла должны иметь регу-
лировку для перемещения сиденья по вы-
соте.
Органы управления располагают в та-
ком порядке, который обеспечивает воз-
можность быстрого поиска нужного орга-
на без зрительного контроля. Распопо-
жепие и освещение рабочего места на
машине должны обеспечивать оператору
в положении сидя видимость всех объек-
тов наблюдения. Для снижения физиче-
ского утомления машиниста величины
усилий, необхо тимых для приведения в
действие органов управления, не должны
вызывать чувства усталости при пользо-
вании ими. Нормируемые усилия на ор-
ганы управления приведены в ГОС!
12.2.011 -75*.
Применение автоматизации управления
и автоматических передач сокращает
число операций на педалях и рукоятках
управления, что снижает утомляемость
машиниста. Рациональное оснащение ра-
бочего места машиниста приборами, конт-
ролирующими состояние машины, а так-
же характеристики микроклимата в зна-
чительной мере определяют габариты ка-
бины. Оптимальные характеристики мик-
роклимата в кабине машиниста приве-
дены в табл. 1.1. (ГОСТ 12.1.005 -76).
Помещение кабины должно быть герме-
Таблица 1.1. Характеристики микроклимата в кабине машиниста
Период года Темпера- Tv ра воз- духа. JC Влаж- ность, % Скорость движения воздуха, м/с
Холодный Теплый 23...16 25...18 40...G0 60...40 0.2...0,3 0,2...0,3
тичным для исключения проникновения
в него оксида углерода и других токси-
ческих веществ, а также пыли. Содер-
жание СО не должно превышать в ка-
бине 20 мг/м3, a SiO-j — О...10 мг/м\
Вредное влияние шума и вибрации на
машиниста должно быть ограничено. Пре-
дельный допустимый уровень шума на
месте машиниста согласно ГОСТ 12.1.00 i—
76 не должен превышать 85 дБ. Предель-
ные допустимые характеристики вибрации
на рабочем месте определены ГОСТом.
Работа машины должн! исключать вред-
ное ее влияние на работающих побтизости
людей и окружающую природу. Количест-
во токсических веществ, поступающих в
атмосферу с выхлопными газами от дви-
гателей машины, должно быть ограничено
предельными значениями по ГОСТ
12.1.005—76. Эстетические свойства ма-
шины должны способствовать формирова-
нию положительных эмоций, а следова-
тельно, и повышению работоспособности
обслуживающего персонала.
1.2. Основы классификации
строительных машин
и оборудования
Основой для наиболее общей классифи-
кации строительных машин и оборудова-
ния могут служить основные виды строи-
тельных работ. Исходя из этого, строитель-
ные машины можно разделить на следую-
щие основные классы: транспортные, тран-
спортирующие и погрузо-разгрузочные;
грузоподъемные; машины и оборудование
для земляных работ; оборудование для
свайных работ; для дробления,сортировки
и мойки каменных материалов; машины и
оборудование для приготовления, транс-
портирования бетонов и растворов и уп-
лотнения бетонной смеси; для отделочных
работ; ручной механизированный инстрм-
10
мент, предназначенный для выполнения
различных видов работ в строительстве.
Классы машин делятся на отдельные
группы, типы, типоразмеры в соответст-
вии с технологическим назначением, ха-
рактером рабочего процесса, общим кон-
структивны! решением и техническими
параметрами. Например машины для
земляных работ делятся на группы по
характеру рабочего процесса: землерой-
ные (экскаваторы), отрывающие и переме-
щающие грунт на небольшие расстояния,
определяемые конструктивными элемен-
тами машины; землеройно-транспортные
(бульдозеры, скреперы, грейдеры, грей-
дер-элеваторы), разрабатывающие грунт
во время движения и перемещающие его
на определенное расстояние; для гидрав-
лической разработки грунта (землесосы,
гидромониторы); рыхлители твердых и
мерзлых грунтов; грунтоуплотняющие;
буровые; для подготовки площадки (вспо-
могательные) — корчеватели, кусторезы,
камнеуборочные и др.
Многие группы машин делятся на типы,
например экскаваторы —одноковшовые
канатные и гидравлические. В свою оче-
редь большинство типов машин по глав-
ным параметрам подразделяются на ти-
поразмеры. 1лавным параметром может
служить, например, вместимость ковша
(экскаваторы), максимальная грузоподъ-
емность (краны) или масса машины,
мощность силовой установки и т. п. На-
пример, одноковшовые строительные экска-
ваторы имеют шесть типоразмеров с ков-
шами вместимостью </ = 0,25; 0,4: 0,63;
1,0; 1,6; 2,5 м3.
Кпоме деления машин по указанным
признакам и параметрам в зависимости от
режима рабочего процесса строительные
машины подразделяются на два больших
класса: циклического действия и непре-
рывного действия. Например, в экскава-
торе одноковшовом циклического дейст-
вия непосредственно процесс копания
грунта занимает не более 25...30 % от
времени рабочего цикла, в остальное
время производятся операции поворота
платформы и выгрузки г рунта. В то же
время экскаватор непрерывного действия
непрерывно разрабатывает грунт и одно-
временно транспортирует его. Достоинст-
вами машин циклического действия яв
ляются их универсальность и приспособ-
ленность к работе в различные условиях.
Достоинства машин непрерывного дейст-
вия — их большая производительность и
лучшие технико-экономические показа-
тели при специальных условиях работ
Около 90 % машин в строительстве
имеют собственное ходовое оборудование.
По типу ходового оборудова-
ния они подразделяются на гусеничные,
пневмоколесныс, рельсоколссные и ша-
гающие. Строительные машины делят
также на универсальные, способные
быстро менять рабочее оборудование и
выполнять различного рода работы, и
специальные, предназначенные для вы-
полнения одного специального вида ра-
бот. Последние в определенных условиях
работы обеспечивают более высокие тех-
нико-экономические показатели.
По роду используемой
энергии силовой установкой строитель-
ные машины делятся на электрические и
работающие от двигателей внутреннего
сгорания (ДВС). Первые обладают боль-
шей готовностью к работе по сравнению
со вторыми. Важным преимуществом
вторых перец, первыми является их ав-
тономность от источника энергии. Су-
ществует еще классификация на отдель-
ные типы машин по ра зличным конструк-
тивным особенностям.
Все мобильные строительные машины
можно представить как системы, состоя-
щие из следующих основных частей
(рис. 1.1): силового оборудования /,
трансмиссии 2, рабочего оборудования 3.
ходового оборудования 4 и системы уп-
равления 5. В свою очередь, эти части
обычно состоят из отдельных агрегатов
и сборочных единиц, я последние — из
дета пей. Кроме структурных схем для
машин принято различать также их кон-
структивные и кинематические схемы, а
для машин с гидро- и электроприводами
также схемы их гидро- и электроприво-
дов.
Конструктивные схемы определяют
принципиальное устройство— конструк-
цию машин. Кинематические схемы пока
зывают взаимосвязи элементов механи-
ческого привода. Схемы гидро- и электро-
приводов показывают взаимосвязи гид-
равлических и электрических систем в
Рис. 1.1. Структурная схе-
ма мобильной строитель-
ной машины
приводе. Для составления кинемати-
ческих и гидравлически'1 схем используют
условные обозн тения.
Основные части строительных машин
(за исключением рабочего оборудова-
ния), а также их агрегаты, сборочные
единицы и детали имеют много общею.
Поэтому в данной главе рассмотрены
общие сведения, касающиеся общих ча-
стей машин и основных технико-экономи-
ческих показателей машин.
1.3. Общая характеристика
приводов и силового
оборудования строительных
машин
Привод — это совокупность силового
оборудования, трансмиссии и систем уп-
равления, обеспечивающих приведение в
действие механизмов машины и рабочих
органов.
По системе приводов строительные
машины подразделяются на машины с
групповым и многомоторным приводом.
В первых привод всех механизмов испол-
ни гельных рабочих органов осуществля-
ется с помощью муфт, тормозов и меха-
нических передач. Во-вторых — каждый
исполнительный механизм приводится в
движение от индивидуального электро-,
гидро- или пневмодвигателя.
Возможность обеспечения более высо-
кого КПД, простоты и агрегатности кон-
струкции, автоматизации, лучших условий
эксплуатации и ремонта предопределяет
преимущественное применение на строи-
тельные машинах индивидуального при-
вода механизмов.
Общими требованиями, предъявляемы-
ми к приводу большинства строительных
машин, являются: автономность силового
оборудования от внешнего источника
энергии, обеспечение минимальных габа-
ритов, массы, большая надежность и го-
товность к работе, высокий В ПД, про-
II
Рис. 1.2. Мех нннческис характеристики силово-
го оборудования:
1 ди имя; 2 - электродвигателя переменного тока
с фгвным ротором; 2' — электродвигателя перемен-
ного тока с короткозамкнутым ротором 3 — электро-
двигателя постоянного тока с последовательным воз-
буждением; 4 — электротвигателя постоянного тока
с параалезьным возбуждением; 5 — трехобмоточный
1 оператор-твигате ib постоянного тока (ТГ—Л); 6 —
генератор-двигатель с элекгромашинным усилителем
(Г— 1 с ЭМУ); 7 - нерегулируемого 1идронасоса:
У— peiу.тируемого гидронасоса
стота реверсирования механизмов и регу-
лирования скоростей и рабочих усилий,
обеспечение плавности включения меха-
низма, независимость рабочих движений
при возможности их совмещения, прос-
тота автоматизации системы управления,
реализация блочных и агрегатных конст-
рукций элементов привода.
Дополнительные требования опреде-
ляются режимом работы машины, который
в основном характеризуется отношением
максимальных крутящих моментов (на-
грузок) к средним T’nigx/T'cp, отношением
максимальных частот вращения (скоро-
стей) к средним Юцих/wcp, продолжитель-
ностью времени включения привода (ПВ|
в процентах от общего времени работы
машины и количеством включений в
час (КВ) В зависимости от степени изме-
нения этих параметров, которые колеб-
лются тля многих машин в пределах
Л^х/ЛР=1,1 -3,0, ПВ= 15...100 %, =
= Н). ..600, режимы нагружения многих
машин и их отдельных механизмов при-
вода условно по (.разделяют на легкий,
средний, тяжелый и весьма тяжелый.
Исходя из этих условий для многих ма-
шин также требуется, чтобы у приводов
была высокая перегрузочная способность,
способность ограничивать лаксимачьиые
нагрузки, мягкая механическая характе-
ристика, определяемая существенным
изменением кру гящего момента привода
при изменении его угловой скорости (кри-
вые 3, 5, 6, 8 на рис. 1.2).
Вил привода должен соответствовать
условиям работы машины. Мощность
привода, необходимая для выполнения ра-
бочих операций,
P=Nv или Р = Т«з, (1.1)
где N',T — усилие и момент сопротивле-
ния, преодолеваемые исполнительными
механизмами; идо — линейная и угловая
скорости этих механизмов.
Силовое оборудование. В качестве си-
лового оборудования на строительных
машинах используются обычно тепловые
твигатели внутреннего сгорания (ДВС),
как правило дизельные, и реже — карбю-
раторные. Мощность дизелей, приме-
няемых на землеройно-транспортных ма-
шинах, достигает 1000...1200 кВт. Дизели
обладают относительно высоким КПД
(30...37 %), сравнительно невысокими
удельной массой [(3...4 кг/кВт) и расхо-
дом горючего (0,2...0,25 кг/(кВт-ч)]
Долговечность дизелей достигает 6000...
3000 ч работы при правильной эксплуа-
тации. К недостаткам дизелей в приводе
строительных машин следует отнести за-
труднения при эксплуатации при низких
температурах и большую чувствитель-
ность к перегрузкам, связанную с его
жесткой механической характеристикой.
Механическая характеристика дизеля, оп-
ределяемая изменением крутящего мо-
мента на валу и соответствующим уси-
лием на рабочем органе в функции часто-
ты его вращения и соответствующей ско-
рости рабочего органа, характеризуется
кривой 1 на рис. 1.2. Кривая / показы-
вает, что в основной рабочей зоне харак-
теристики крутящий момент нарасгает
от U до величины Т„ при очень незначи-
тельном изменении частоты вращения.
При дальнейшем изменении частоты вра-
щения вала до момента начала опрокиды-
вания (заглохания) двигателя крутящий
момент возрастает незначительно — на
«...13 %.
В машинах, не требуюших автолом
пости от внешнего источника энергии,
в качестве силового оборудования исполь-
зуюг электродвигатели переменного или
12
постоянного токл. Электродвига-
тели п е р е м окно г о ток а, пит?ю-
щиеся обычно от электросети напряже-
ние м 380...220 В с норма чьпой частотой
50 Гц. конструктивно просты, дешевы,
надежны и удобны в эксплуатации, по-
этому наиболее широко применяются в
качестве силового оборудования на строи-
тельных машинах. Электродвигатели с
короткозамкнутым ротором наиболее
просты, надежны и удобны в управлении.
Огнако в процессе их работы они имеют
большой пусковой гок. Эти двигатели, ме-
ханическая характеристика которых на
рис 1.2 представлена кривой 2', не
имеют также госта точных возможностей
регулирования скоростей в зависимости
от нагрузки. Поэтому наиболее часто их
применение ограничивается небольшими
мощностями — до 8...10 кВт.
Асинхронные электро гвига гели пере-
менного тока с фазным ротором, механи-
ческая характеристика которых представ-
лена на рис. 1.2 кривой 2, позволяют
с помощью включения дополнительных
сопротивлений в цепь ротора получить,
кроме loro, характеристики с различными
степенями жесткости и способностью ре-
гулирования скорости от нагрузки. Эти
характеристики обеспечивают удовлетво-
рительные условия пуска и торможения
механизмов. Асинхронные электродвига-
тели обладают высокой neperрхзочной
способностью, определяемой отношением
максимального момента к номинальному,
т. е. 41 = Упых//нс,м. Для электродвигателей
общего назначения ф = 1,8...2,2, а для
электродвигателей специа чьно)о крано-
вого исполнения ф —2,5...3,4.
Недостаток асинхронных электродвш а-
тедей — их высокая чувствительность к
колебаниям напряжения в питающей
сети, чю имеет место на стройплощадке.
В грузоподъемных машинах, требую-
щих точной остановки и плавной носа гки
грузов, применяют также двухскорост-
ные асинхронные коро гкозамкнутые дви-
гатели с соотношением скоростей 2; 8/3;
3; 10/3.
В привате ручных машин для снижения
массы эпек! родвигатслей осуществляют
их питание напряжением повышенной
частоты. Гак, переход с помощью спе-
циальных нрг »|бр<1зов<1 гелей на питание
электродвигателей с частотой 50 на
400 Гц уменьшают массу эле кт род вига -
телей в 3,5 раза. Применение высокоча-
стотных гвигателей, имеющих жесткую
характеристику, удобно для ручных ма-
шин с высокими скоростями рабочих ор-
ганов, в которых изменение нагрузки од-
новременно не должно существенно
влиять на частоту вращения вала.
В приводе ручных машин часто при-
меняют однофазные коллекторные двига-
тели, обладающие высокой удельной
мощностью на с цгницу массы и мягкой
механической характеристикой, обеспечи-
вающей изменение скорости рабочего
органа при росте на нем нагрузки. Дви-
гатель малочувствителен к колебаниям
напряжения в питающей сети, устойчиво
работает в режиме частых пусков, может
включаться в сеть постоянного тока и пе-
ременного без преобразователей. К не до-
статке м таких двигателей следует от-
нести их большую стоимость из-за наличия
коллектора и щеток, а также необходи-
мость высококвалифицированного обслу-
живания.
йреди различных типов электродвигате-
лей особо можно выделить однофазный
электромагнитный вибродвигагель. Отли-
чаясь простотой копе грунши и высокой
на гежностью в работе, электродвигатель
производит непосредственное преобразо-
вание электромагнитной энергии и меха-
ническую с возвратно-поступательным
движением. Это определяет основную
область их применения в молотках и пер-
фораторах, а также в качестве универ-
сальных вибровозбудигелей в вибропита-
телях, дозаторах, виброгро.хог^х, вибра-
ционных насосах.
Эз с кт р од в и та гели постоя н-
и ого т о к а обеспечивают лучшую
плавность пуска и торможения механиз-
мов по сравнению с двигателями пере-
менного тока. Как видно из рис. 1.2, дви-
гатечи с последовательным возбуждением
обладают мягкой (кривая У), с парзл-
ле тьным возбуж гением — жесткой (кри-
вая 4) механическими характеристиками.
Однако эти двигатели имеют большую
удельную массу (кг/кВт) по сравнению
с асинхронными двигателями и могут
работать в условиях строительства в ос-
новном о г специального генератора по-
13
Всасывание
Рис. 1.3. Схемы гидравлических насосов
стоянного тока или тиристорных преобра-
зователей. Поэтому их применение на
строительных машинах ограничено.
Наиболее широко используют двига
толи постоянного тока в экскаваторах
средней и большой мощности с ковшами
вместимостью от 4 м’ и более. В этом
случае двигатели чаще всего работают
в системах: трехобмоточный генератор —
двигатель (IT — Д), генератор — двига-
тель с электромашинным усилителем
(Г — Д с ЭМУ) или с магнитным усили-
телем (Г—Д с МУ). Механические ха-
рактеристики этих силовых установок
(кривые 5 и 6 на рис. 1.2) относятся к
числу мягких характеристик, у которых
скорость приводимых рабочих органов су-
щественно изменяется по мере изменения
рабочей нагрузки. В переходных режимах
пуска и торможения эти установки обес-
печивают необходимую плавность. По-
этому, несмотря на большую удельную
массу этих силовых установок, которая
в 1.5.. 2,5 раза больше других, их наибо-
лее целесообразно применять на экскава-
торах средней и большой мощности.
Кроме двигателей внутреннего сгорания
и электродвигателей к силовому оборудо-
ванию строительных машин относятся
также комбинированные силовые уста-
новки: ДВС — электрогенератор, обеспе-
чивает электропривод механизмов от ав-
тономного источника энергии; ДВС (или
электродвигатель) — гидронасос обеспе-
чивает гидропривод механизма: ДВС
(или электродвигатель) — компрессор
(компрессорная установка) обеспечивает
пневмопривод механизмов. Новыми эле-
ментами в этих установках являются
гидронасосы и компрессоры. Гидрона-
сосы, применяемые в приводе строитель-
ных машин, по способу подачи жидкости
подразделяются на шестеренчатые ак-
сиально-поршневые и лопастные (рис.
1.3).
Шестеренчатые насосы (рис.
1.3, а) состоят из корпуса 3 и зубчатых
колес 1 и 2. Одно из колес приводится
в движение от двигателя, второе — вра-
щается свободно на оси. Принцип работы
насоса основан на том, что зубья, входя
в зацепление, засасывают жидкость из
соответствующей камеры и выталкивают
жидкость из впадин между зубьями в на-
гнетательную камеру. Шестеренчатые
насосы имеют постоянную но та чу жид-
кости и работают чаще всего в диапазоне
500...2500 мин-1 Их КПД в зависимости
от частоты вращения, давления и вяз-
кости жидкости составляет 0,65...0.85.
Эти насосы широко применяются в основ-
ном при давлениях до 10 МПа и мощ-
ностях до 30.. 40 кВт.
Производительность (по гача) (см/мин)
шестеренчатых насосов,
Q — 2лгт2Ьп, (1 2)
где z — число зубьев ведущей шестерни;
т — модуль зацепления шестерни; b —
ширина шестерни, см; п — частота вра-
щения ведущей шестерни, мин
Поршневые насосы подразде-
ляются на аксиально-поршневые (рис.
1.3, б) и радиально-поршневые. Наиболее
распространены первые из них, позволяю-
щие получать более компактные гидропе-
редачи строительных машин Принцип
действия аксиа пьно-поршневого насоса
состоит в том, что от вала насоса приво-
дится во вращение относительно оси / - /
14
наклонная шайба 6 и связанные с ней
шарнирно шатуны 5 поршней 4, располо-
женных на диаметре ОН1. Вследствие на-
клона шайбы к оси насоса ее вращение
вызывает одновременно возвратно-посту-
пательное перемещение поршней в ци-
линдрах. При этом ча одну половину обо-
рота шайбы каждый поршень совершает
полный ход в одном направлении, а за
вторую половину оборота совершает xoi
в обратном направлении. С помощью рас-
пределителя 7 при ходе поршня влево по-
лость цилиндра сообщается с линией
нагнетания гидросистемы, а при обратном
ходе — с линией всасывания. Подача та-
кого насоса зависит от угла наклона
шайбы у. В регулируемых насосах угол у
изменяется с помощью специальной си-
стемы управления, поддерживая постоян-
ную мощность, отдаваемую насосом.
Подача (см’/мин) аксиально-поршне
вых насосов,
Q = 0,785rf-7D6ntgY (1.3)
где d — диаметр цилиндров, см; i — число
цилиндров; I)., — диаметр окружности по
центрам цилиндров, см; п —частота вра-
щения вала насоса, мин-1
Ит формулы (1.3) видно, что при у = 0
наклонная шайба и блок цитиндров вра-
щаются вокруг оси /—/, не сообщают
поршням возвратно-пост\нательного дви-
жения и производитеявность насоса
Q = 0.
В нерегулируемых аксиально-поршне-
вых насосах угол у не изменяется. Такие
насосы более просты но конструкции и
тешевы. Однако при их установке дчя
регулирования скоростей механизмов
привода, так же как и при шестерен-
чатых насосах, требуется включение в
гидросистемы специальных дроссельных
устройств, снижающих КПД привода.
На рис. 1.2 кривые 7 и 8 характеризу-
ют примерные механические характери-
стики нерегулируемых и регулируемых
гидронасосов. Характеристика регу тируе-
мых гидронасосов 8 обеспечивает на ра-
бочих режимах использование постоянно
полной мощности двигателя.
Аксиально-поршневые насосы работают
при давлениях до 40...50 МПа, имеют
производительность до 750 л/мин и ча-
стоту вращения вала 1000...3000 мин 1
КПД насосов колеблется примерно от
0,85 до 0,9.
Лопастной насос (рис. 1.3, в)
состоит из корпуса 3, ведущего вала
и эксцентрично расположенного на валу
ротора 8, в пазах которого перемещаются
п частины 9. При вращении ротора между
лопастями, которые прижимаются к кор
пусу пружинами, образуются камеры,
переносящие жидкость из полости всасы-
вания В в полость нагнетания Н. При
этом чем больше эксцентриситет ротора е,
тем больше подаваемый обч>ем жидкости.
В результате выноса жидкости из полости
всасывания в ней образуется вакуум, за-
сасыв 1ющий жидкость из бака.
Подача (см’/мин) лопастных насосов,
Q = 2лпЬ (г%—Гр), (1.4)
где п — частота вращения ротора,
мин-1; b — ширина пластин, см; гс, гР—
радиусы статора (корпуса) и poiopa, см.
Лопастные насосы работают при дав-
лениях 16...18 МПа при КПД i) = 0,8...
0,85.
Компрессоры в строительстве
применяют в основном для обеспечения
питания воздухом пневмодвигатечей руч-
ных пневматических машин, а также крас-
кораспычителей для окрасочных ра-
бот и для систем управления машинами.
Поэтому совместно с приводным двигате-
лем и системой воздухоподготовки они
образуют компрессорные установки
(компрессорные станции). Компрессорные
станции в строительстве по способу пере-
движения разделяются на три типа: пере-
носные, прицепные и самоходные. Легкие
переносные станции малой нроизводи-
т^иьности монтируются обычно на раме
с колесами, позволяющими перевозить ее
вручную в пределах строительной пло-
щадки. Прицепные станции монтируют на
двухосной пневмоколесной тележке и тран-
спортируют автомобилем и ш трактором.
Самоходные станции монтируют обычно
на грузовых автомобилях
Применяемые компрессоры по принципу
действия подразделяют на поршневые,
ротационные и винтовые.
Поршневой компрессор (рис.
1.4) имее1 цилиндр 2, в котором движется
поршень 1. Возвратно-поступательное
движение поршня обеспечивается приво-
15
Всасывание Нагнетание
Рис. 1.4. Схема поршневого компрессора одно-
ступенчатого сжатия
димым от двигателя коленчатым валом 6
и ш «туном 5. На крышке цилиндра
имеются автоматически действующие вса-
сывающий и нагнетательный клапаны 3
и 4. При движении поршня вниз от верх-
ней «мертвой» точки в цилиндре созда-
ется разрежение, клапан 3 открывается
и происходит всасывание наружного воз-
духа. При движении поршня вверх кла-
пан 3 закрывается и воздух в цилиндре
сжимается. Давление в цилиндре дости-
гает определенной величины (обычно
0.8 МПа), клацай 4 открывается и сжа-
тый воздух выталкивается из цилиндра но
воздуховоду в воздухосборник. За один
оборот коленчатого вала происходит пол-
ный цикл компрессора — всасывание воз-
духа, сжатие его и нагнетание.
Поршневые компрессоры бывают одно-
и многоцилиндровые с одно- и многосту-
пенчатым сжатием. Для обеспечения бо-
лее долговечной работы компрессор снаб-
жается системой водяного или воздуш-
ного охлаж тения. Компрессоры, применя-
емые в строительных машинах, как пра-
вило, имеют более простую и дешевую
воздушную систему охлаждения.
При наиболее распространенном дав-
лении воздуха, используемого в пневмати-
ческих строительных машинах (до
0,8 МПа) и производительности до
1 м'Мшп. компрессоры изготовляют с (от-
нос । у ненча гым сжатием как наиболее
16
простые и дешевые, при более высокой
производительности с двухступенчатым
сжатием, обеспечивающим компрессору
более высокий КПД (на 10... 15 %) и
большую долговечность.
Передвижные станции с поршневыми
компрессорами выпускаются производи-
тельностью до 10 м3/мин при давлении
до 0,8 МПа.
Р о т а ц и о н н ы е к о м п р е с с о р ы
(рис. 1.5) представляют собой цилиндр
8, в котором вращается эксцентрично рас-
положенный ротор 9. В пазах ротора рас-
положены лопатки 7, которые при вра-
щении под действием центробежных сил
плотно прижимаются к внутренней по-
верхности цилиндра. Между лопатками и
цилиндром образуются полости-ячейки
/. .6, в которых происходят процессы вса-
сывания воздуха его сжатия 3...4
и нагнетания в воздухосборник 5...6. В пе-
риод сжатия воздуха во вну грешною по-
лость компрессора автоматически впрыс-
кивается масло, которое охлаждает сжа-
тый воздух, смазывает трущиеся юталп
и улучшает компрессию, образуя масло-
воздушную смесь. Промышленностью вы-
пускаются передвижные ротационные
компрессоры производительностью до
10 м3/мин с давлением до 0,8 МПа.
Винтовые компрессоры (рис.
1.6) представляют собой два ротора 2 и 3
винтообразной формы, помещенные в кор-
пус I и соединенные зубчатыми коле-
сами 4 и 5, синхронизирующими враще-
ние роторов. Один из винтов является
ведущим, другой — ведомым Винты
имеют постоянное поперечное сечение и
помещаются в цилиндрических расточках
корпуса, которые пересекаются между
собой, образуя в поперечном сечении
фигуру восьмерки. Зубья, образующие
винты, в поперечном сечении очерчены
специальными выпуклыми и вогнутыми
кривыми и имеют профиль, создающий
теоретически беззазорное зацепление.
Действительные зазоры определяются
точностью изготовления. В корпусе на-
соса с противоположных торцов по диа-
гонали расположены всасывающий и на-
гнетательный патрубки. За один оборот
ведущего винта происходит подача в на-
гнета тельный патрубок нескольких кор
ций воз [уха, число которых определяется
Рис. 1.5. Схема ротационного
Впрыскивание масла
числом зубьев ведущего винта. При вы-
соких скоростях вращения число порций
воздуха, выталкиваемых в единицу вре-
мени, тостiточно велико и колебание дав-
1ения в воздухопроводе становится неза-
метным. Компрессорные передвижные
станции с винтовыми компрессорами
имеют производигельность то 10 м’/мин
при давлении до 0,8 ААПа.
В компрессорных установках, как пра-
вило, имеется воцухоподготовительная
аппарат/ра (рис. 1.7), обеспечивающая
очистку сжатого воздуха от посторонних
примесей и стабильное давление на входе
в пневмо'твигатели. Атмосферный воздух
вначале проходит через фильтр-воздухо-
очиститель /, затем по всасывающему
трубопроводу 2 поступает в компрессор 14.
В нагретый в компрессоре сжатый воз-
дух насосом 4 по трубопроводам 3 впрыс-
кивают охлажденное масло Охлажденная
масловоздушная смесь, пройдя через от-
крытый обратный ктанан 13 по нагнета-
тельному трубопроводу /2, поступает в
воздухосборник <5. В воздухосборнике
масловоз I у шная суюсь проходит через
масло вл а гос л-дел и гель 11 и клапан 6, ре-
гулирующий минимальное давление.
После этого чистый воздух попадает в
раздаточную колонку 9 с вентилями 8 для
потребления сжатого воздуха и клапаном
7 для стравливания вовдуха. Кроме этого,
на воздухосборнике устанавливается
предохранительный клапан 10. Воздухо-
сборник изготовляют и испытывают в
соответствии с требованиями Правил
устройства и безопасной эксплуатации со-
судов, работающих под давлением Гос-
гортехнадзора СССР.
Рис. 1.6. Общий ни i винтовою компрессора со
СНЯ1ОЙ крышкой
17
Привод ручных машин осуществтяется
непосредственно от пневматических дви-
гателей, в которых энергия сжатого воз-
духа преобразуется в механическую энер-
гию. Их выполняют обычно в едином кор-
пусе с ручной машиной. При этом приме-
няют двигатели: поршневые — мощ-
ностью 0,4...4 кВ г с частотой вращения
до 3000 мин-1; турбинные- мощностью
до 0 4 кВт при частоте вращения до
15 000 мин 1 и ротационные — мощ-
ностью 2...3 кВт с частотой вращения до
20 000 мин '. Малая удельная масса ро-
тационных двигателей (кг/кВт), которая
примерно в 10 раз меньше, чем у порш-
невых, а 1акже простота их конструкций
и несложное реверсирование обеспечили
им широкое применение. Положительным
свойством пневматических двигателей для
многих ручных машин является также их
мягкая механическая характеристика.
1.4. Трансмиссии
строительных машин
Трансмиссии — это устройства, обеспе-
чивающие передачу движения от силовой
установки к исполнительным механизмам
и рабочим органам машины. Они позво-
ляют изменять по величине и направле-
нию скорости, крутящие моменты и уси-
лия. По способу передачи энергии транс-
миссии подразделяют на механические,
электрические, гидравлические, пневмати-
ческие и комбинированные. Наиболее рас-
пространены механические, гидравли-
ческие и комбинированные трансмиссии.
Одним из основных показателей эф-
фективности работы трансмиссий явля-
ется их КПД
n = -VH.M//Vc.v,
(1.5)
г ie /Уи.м, jVc.y — мощность исполнитель-
ного механизма и силовой установки ра-
бочего органа.
Передаточное отношение
* = <•).. ,у/(0„.ч, (1.6)
где и)и.м — угловые скорости враще-
ния си ювой установки и исполнительного
механизма рабочего органа.
К важным показателям трансмиссии
относится их степень прозрачности, под
которой понимается способность транс-
миссии передавать котебания внешней
нагрузки силовой установке.
Механические трансмиссии. Они вклю-
чают в себя механические передачи, муф-
ты, тормоза и другие элементы, обеспечи-
вающие передачу движения. Механи-
ческие передачи по принципу ра-
боты делят на: передачи трением с непо-
средственным контактом тел качения
(фрикционные) и с гибкой связью (ре-
менные); передачи зацеплением с непо-
средственным контактом (зубчатые и чер-
вячные) и с гибкой связью (цепные).
В фрикционных передачах
движение осуществляется с помощью сил
трения скольжения. Сила трения сколь-
жения для движущегося тела 1 (рис. 1.8)
относительно поверхности 2 со скоростью
v определяется как
T = fQ, (1.7)
18
где /’ коэффициент трения; Q — нор-
мальное усилие, действующее в контакте.
Значение / зависит от материала тру-
щихся нар, смазки и других параметров.
Ориентировочно для трения без смазки
стат но чугуну f = 0,12...0,18, стали иди
чугуна по фрикционной пластмассе и коже
/=0,23 ..0,15, для трения стальной пары
в масле / =0.03...0,05. Реакция одного
тела на другое R при движении отклоня-
ется на угол трения р. Так как F = Qtgp,
то /'=tjjp, откуда p = arctgf-
Схемы простейших фрикционных пере-
дач с постоянным передаточным отноше-
нием показаны на рис. 1.9. Необходимое
усилие прижатия Q трущихся катков для
передачи полезного окружного усилия F
определяется по формуле (1.8).
Q = PF//', (1.8)
где 0 — коэффициент запаса сцепления,
принимаемый для силовых передач рав-
ным 1,25... 1,5.
В связи с упругим проскальзыванием
ведомого катка его окружная скорость
и- = £щ, (1.9)
где £ коэффициент, учитывающий уп-
ругое скольжение; для передач, работаю-
щих без смазки, £ = 0,995...0,99; щ — ок-
ружная скорость ведущего катка.
Передаточное отношение фрикционной
передачи (рис. 1 9)
/ = П|/н = t/2/rfi£, (1Ю)
где п\ и частоты вращения ведущего
и ведомого тед качения.
При выполнении oihoto из тел качения
с переменным радиусом качения можно
получить фрикционную передачу с пере-
менным передаточным отношением (ва-
риатор) К достоинствам таких пере 1ач
следует отнести простоту формы тел каче-
ния и равномерность вращения. К недо-
статкам относятся большие нагрузки на
валы и подшипники, необходимость в
применении специальных прижимных уст-
ройств и опасность повреждения и быст-
рого износа поверхностей в случаях бук-
сования тел качения.
Простейшая ременная переда-
ча (рис. 1.10) состоит из ведущего и
ведомого шкивов и ремня, надетого на
шкивы с натяжением, и передающего ок-
ружные усг дия с помощью сил трения.
Рис 1.8. Схема к определению сил трения сколь-
жения
Рис. 1.9. Схемы фрикционных передач:
а цилиндрическими катками; б — с коническими
катками
Рис 1.10 Схема простейшей ременной переда-
чи
19
Рис. 1.11. Схемы ременных передач
Ремни выполняю г п носкими 2, клино-
выми 2, поликлиновыми 4 и круглого сече-
ния 3. Необходимым условием работы ре-
менной перс idчи является натяжение
ремня, которое должно сохраняться в ус-
ловиях эксплуатации. Натяжение осу-
ществляется перемещением очного из
шкивов, натяжным роликом (рис. 1.11, а)
или пружиной, автоматическим устрой-
ством, обеспечивающим регулирование
натяжения в зависимости от нагрузки.
Ременные nt редачи, как правило, приме-
няют 1ля передачи движения параллель-
ными валами, вращающимися в одну сто-
рону (открытые передачи). В легких пере-
дачах благодаря закручиванию ремня
возможна передача движения между па-
раллельными валами, вращающимися в
разные стороны (рис. 1.11,6) и между
перекрещивающимися (рис. 1.11, в).
Основными требованиями, предъявляе-
мыми к ремням, являются: необходимая
прочность при переменных напряжениях
и износостойкость; достаточный коэффи-
циент трения со шкцвом; невысокая из-
гибная жесткость. Этим требованиям
удовлетворяет высококачественная кожа,
очнако вследствие дифицитности приме-
няется редко. Наиболее распространен-
ными являются прорезиненные тканевые
ремни, имеющие достаточно высокую на-
грузочную способность, удовлетворитель-
ную долговечность при работе со скоро-
стями до 30 м/с. Основным несущим эле-
ментом этих ремней является высокопроч-
ная хчопчатобумажная ткань—бельтинг
В последние годы стали чаще применять
ремни из синтетических материалов, допу-
скающие рабочие скорости до 75 м/с и
имеющие значительно большие прочность
и долговечность. В некоторых случаях ис-
пользуют ременные передачи мощностью
до 3000 кВт с передаточным отношением
до 20.
Величина полезного окружного усилия
/• передаваемого ременной передачей,
в соответствии с формулами Эйлера оп-
ределится как разность натяжения в на-
бегающей 2Ц и сбегающей S2 ветвях пере-
дачи (см. рис. 1.10):
r = S,-S2 (1.Н) Sl/S2 = e'\ (1.12)
где е—основание натурального лога-
рифма; /’—коэффициент трения между
ремнсьм и шт ином; а — угол обхвата шки-
ва ремнем.
Передачи с клиновыми ремнями обла-
дают большей тяговой способностью за
счет клинового эффекта. В этом случае
в формуле (1.12) вместо коэффициента
трения f следует подставлять значение
приведенного коэффициента, который для
стандартных ремней составляет
Межосевые расстояния а (см. рис. 1.10)
рекомендуется принимать:
для плоскоременных передач оптималь-
ная величина
аопт = 2(2), + £»); (1.13)
для клиноременных передач минималь-
ная и максимальная ветчины соответст-
венно
^, = 0,55(22!+D2) +Л; (1.14)
«т.х = 2(2)1 + 2)2) (1.15)
где 2)j и D2 — диаметры шкивов; h — тол-
щина ремня.
Передаточное отношение ременной пе-
редачи с учетом наличия упругого сколь-
жения ремня по шкивам
z = nl/n2 = 2J2/(2)i;), (1.16.)
где £ — коэффициент, учитывающий отно-
сительное упругое скольжение ремня;
£ = 0,99—0,98.
Работоспособность ременных передач
определяется их тяговой способностью и
долговечностью ремней. Исходя из экспе-
риментальных значений по скольжению
ремней коэффициент тяги ц= F/>Si ф-
+ S2j— F/(2S()), где So— величина началь-
ного натяжения ремней. При допускаемых
для ремней напряжениях по полезной на-
грузке |ст/. | величина полезного окружного
20
усилия на шкиве тля плоскоременныч
передач
/•'= ОН)
где 1 — площадь ремня; с — коэффици-
ент, зависящий от условий натяжения
ремня, рисположения передачи, отноше-
ния h/D\, угла обхвата шкива ремнем а.
скорости ремня, k — коэффициент, учиты-
вающий режим нагрузки; А,= 1...1,6.
1 ля клиноременных передач соответ-
ственно
f = 2 f (1*//г, (1.18)
где z — число ремней в передаче; fa—
Попускаемая полезная нагрузка на ре-
мень; с — коэффициент, зависящий от
угла обквата а и скорости ремня.
Достоинствами ременных передач явля-
ются; простота конструкции, возможность
пере -ачи движения на большие расстоя-
ния, способность предохранять механиз-
мы привода от перегрузок за счет про-
скальзывания. К недостаткам относятся
большие габариты передачи и недостаточ-
ная долговечность ремней. При эксплуа-
тации ременных передач во избежание
резкого снижения тягового усилия необ-
ходимо следить, чтобы смазка не попадала
на шкивы и ремень передачи.
Зубчатые передачи. Эти механизмы с
помощью зубчатого зацепления передают
или преобразуют движение с изменением
угловых скоростей и моментов. Зубчатые
перс дачи между параллельными осями
(рис. 1.12, а...в, ж) осуществляются ци-
тиндрическими колесами с прямыми, ко-
сыми и шевронными зубьями. Передачи
между пересекающимися осями (рис, 1.12,
г, д) осуществляются коническими коле-
сами, передачи между перекрещивающи-
Рис. 1.12. Виты зубчатых кочес:
а — цилиндрические прямозубые; б - цилиндриче-
ские косозубые; в — цилин тричеекие шевронные;
г — конические прямозубые; д - - конические с круго-
вым зубом!е — винтовые; ж — с внутренним зацеп-
лением; з- - с реечным зацеплением
21
мися осями — винтовыми колеса пи (рис.
1.12, е). Меньшее зубчатое колесо в паре
называется шестерней, большее — коле-
сом..
Для преобразования вращательного
движения в поступательное и наоборот
служат зубчатые колеса с рейкой (рис.
1.12, з). Зубчатые передний в строитель-
ных машинах применяются наиболее ши-
роко. Но сравнению с другими механиче-
скими передачами они имеют малые габа-
риты, высокий КПД (г] = 0,99...0,97), бть-
</,1 — d. icostx. и di,> = t/,2cosa^. (где
a — угол зацепления) ючки этой прямой
описывают на каждом из колес эвольвен-
ты. Поэтому нужное движение колес мож-
но получить зацеплением зубьев, очерчен-
ных эвольвентами. Элементы зубчатых
зацеплений стандартизованы. Расстояние
между одноименными профилями сосед-
них зубьев, измеренное по дуге начальной
окр-'жнос1и зубчатого колеса, называется
окружным шагом р,. Очевидно, что л<.=
= zpt (где z — количество зубьев колеса).
шую долговечность и надежность, посто-
янство передаточного отношения ввиду
отсутствия проскальзывания. возмож-
отку га
= zpt/n = znii
(1.19)
кость применения в широком шапазоне
моментов, скоростей и передаточных отно-
шений. К недостаткам отно< чтся шум при
работе на значительных скоростях и недо-
статочно качественном исполнении. На
рис. 1.13 приведены геометрические пара-
метры колес с наиболее распространенным
зубчатым jBo. 1ьвен1 пым зацеплением. Они
просты в изготовлении и имеют малые ско-
рости скольжения и достаточные радиусы
кривизны в точках контакта, что обеспечи-
вает высокий КПД, прочность и долго-
вечность зубьев колес Эвольвентное за-
цепление малому ветвитедьно к отклоне-
ниям межцентрового расстояния а.
Зацепление зубчатых колес (рис. 1.13)
эквивалентна качению без скольжения
окружностей с диаметром d^\ и d . на-
зываемых начальными окружностями.
Нии качении б( з скольжения прямой .VLV
по основным окру ясностям
юлщина
зуба
Основной
шаг
'Окружность
'Начальная окружность
Основная окружность
Окружность впрдин
где mt=pt/n— модуль зубьев.
Модуль зубьев является основным
параметром Для косозубы.х передач нор-
мальный модуль tn„ = /7T/COS 0, где 0
угол наклона зуба к оси колеса. Встичи-
на модулей стандартизована в СССР в
диапазоне от 0,05 до 100 мм.
Основными параметрами, определяю-
щими зубчатую передачу, кроме модуля
и шага являются: число зубьев шестерни
Z] и колеса zi; передаточное число м =
= «i/«2 = z2/zi; межосевое расстояние
a . = O,5(Z| + z2)/m выбирается из стандар-
тизованных рядов; высота зуба h = 2,25шп:
высота головки зуба //„ = /«„; радиальный
зазор c = 0,2o7nn; делительный диаметр
диаметрами
Линия зацепле- §
Профиль
зуба
Рис. 1.13. Схема зацепления
эвольвентных пилим грически*
вершин
Шаг Угол
зацепления
Высота
ножки зуба
длина
зацепления
Полюс
зацепления Р
Высота
голоВки
зуба
22
шестерни d\ = tntZ\=mnZ\ cos р и колеса
J =mfz-= Hi,.c-2/cos р. Начальный диа-
метр t/u.|— d\\ dd>2 = d2; .тиаметр вершин
зубьев dul =d\ -f-2/n„; dd , — d2~E2mn: диа-
метр впадин d/i = di— 2mn— 2c: djt- = d> —
— 2mn — 2c\ угол профиля зацеп юния
а. =20 Ширина зубчатых колес
принимается обычно в пред» чах в =
-='0.315...6,63) а . а для передвижных
шестерен коробок скоростей — Z?=(0,l...
0,2) а,. угол наклона косозубых колес
принимают в пределах р = 8...18 ; шев-
ронные колеса не передают осевых нагру-
зок А (см. рис. 1.12) на подшипники и их
применяют в мощных редукторах при
(5 = 26...40 Минимальное число зубьев
шестерни для некорригированных колес
принимается zi = 17, корригированных
до z = 12
Кроме перед»ч с эвольвенгным зацепле-
нием применяются передачи с крхго-вин-
товым зацеплением (предложены М. Л. Но-
виковым). В этих передачах, осуществ-
ляемых косозубыми колесами, профили
зубьев описываются дугами окружнос-
1И — у шестерен они выпуклые, а у ко-
лес— вогнутые. Контакт зубьав в виде
площадки перемещается вдоль зубьев,
поэтому зубья дочжны иметь осевое пере-
крытие. Зубья этих передач имеют боль-
шие радиусы кривизны в контакте и обес-
печивают повышенную контактную несу-
щую способность по сравнению с эволь-
вент ними. К недостаткам следует отнести
сложность инструмента д 1я изготовления
колес и высокую чувствительность пос-
ледних к изменению межцентрового рас-
стоя ния.
Основными причинами разрушения зуб-
чатых колес являются поломка зубьев,
как правило, у ножки и выкрашивание
поверхностей вдоль зуба у полюса зацеп-
ления Р (рис. 1.13) Цолммка зубьев про-
исходит: от чрезмерных перегрузок, уста-
лостных повреждений, возникающих в
местах концентрации напряжений, а так-
же от многократно повторяющихся нагру-
зок. Выкрашивание поверхностей зубьев
связано также с недостаточной усталост-
ной прочностью поверхностных v.HOCB
зубьев, работающих в масляных ваннах
и защищенных от загрязнений. В откры-
тых зубчатых пере тачах и в закрытых,
работающих в среде, засоренной абразив
ными частицами (песок, пыль и т. п.),
одной из основных причин выхода из
строя зубчатых колес является их абра-
зивный износ.
Рассчитывают зубчатые колеса в пер-
вую очередь исходя из предотвращения
разрушения поверхностей зубьев (кон-
тактная прочность) и поломки зубьев у
ножки (изгибная прочность)
Контактная прочность зубьев по форму-
ле Герца:
Е .. 9П.
о»— "0 ' и ~т 'у (1-20)
V р11р 2д( 1 — м )
где W и— расчетная распределенная на-
грузка по длине зуба в полюсе зацепле-
ния (см. рис. 1.13); рпр— приведенный ра-
диус кривизны зубьев в полюсе зацепле-
ния; Е—крив» генный модуль упругости
контакгируемых зубьев; v — коэффициент
Пуассона;
Рпр
Р»Р2
pe±pi
udisina,.
"2?w ± D
где pi, f»2— радиусы кривизны контакти-
рующих зубьев; и — передаточное число
зубчатой пары; dt—начальный диаметр
шестерни; — угот зацепления (знак
« + » принимается для колес с внешним
зацеплением, знак «—» — для колес с
внутренним зацеплением)
Е = 2ЕуЕ2/{Е. + Е2), (1.22)
где £| и Еу— модули упругости материала
шестерни и колеса.
Расчет зубьев колес на изгибную проч-
ность зуба ведется в предположении, что
вся нагрузка воспринимается одной па-
рой зубьев и прикладывается к верхней
точке головки зуба. В качестве наиболее
опасных рассматриваются напряжения от
изгиба, возникающие в сечении у ножки
зуба в месте перехода эвольвенты в вык-
ружку.
Для обеспечения высокой несущей спо-
собности зубчатых колес на контактную
и изгибную прочность зубьев, а также на
износ целесообразно применять в каче-
стве материалов стали, закаливаемые до
высокой твердости (НРС 55...62). В мас-
23
Рис. 1.14. Схема планетарной пере гачи:
1.3— ш-нгра п.ные колеса; 2 — сателлиты; Н — во-
дило
совом и крупносерийном производстве
наиболее широко применяют для тяжело-
иагруженных передач низкоуглеродистые
легированные стали, подверженные це-
ментации и последующей закалке (ст. 15Х.
20Х, 12ХНЗА, 18ХГТ, 25X11 и др.). Для
получения особо износостойких поверхнос-
гей колес применяют среднеуглеродистые
легированные стили типа }8Х2МЮА,
38X210, 40X211AV1. 4ХФА, которые
подвергаются азотированию. Для
зубчатых колес, изготовляемых в усло-
виях мелкосерийною или индивидуаль-
ного произвогства, при отсутствии жест-
ких требований к габаритам и массе при-
меняют улучшаемые стали до твердостей
НВ 300...350. Чистовое нарезание в этом
случае проводят после термической обра-
ботки, что исключает необходимость их
шлифования. При этом применяют сред-
неуглеродистые стали типа сталь 40, 45,
50, 50Г, 35X1 С, 40Х и др. Для колес боль-
ших диаметров используют стальное
литье из среднеуглеродистых сталей 35Л,
50/1, а также легированных сталей 40ХЛ,
3<)Х1 '< Л, 50ГС и т. п.
Для тиховодных и преимущественно
крупногабаритных и открытых передач
применяют также чугуны марок от
СЧ 21 40 и выше.
Передаточное число обычных цилинд-
рических передач с неподвижными осями
колес может юстигать гг = 6...8.
Вроме обычных зубчатых передач с
неподвижными осями колес в последние
годы в строительных машинах стали при-
менять передачи с переметающимися
осями колес — называемые планетарными
(рис. 1.14). В этих передачах сателлиты
‘2 движутся относит тьно нтрального
колеса 1. Оси сателлитов закрепля-
ются в звене И, называемом водилом.
Ведущим или ведомым звеном в дайной
передаче могут служить цобые из цент-
ральных колес или водило. Наиболее час-
то в качестве ведущего звена использу-
ется солнечное колесо, а ведомого —
водило, или внешнее центральное ко песо
3. Если в планетарной передаче все
звенья являются подвижными, то такая
передача приобретает свойства диффе-
ренциала, когда два из звеньев являются
ведущими (или ведомыми) и одно звено
ведомым (или ведущим).
Основным достоинством планетарных
передач является многопоточность пере-
дачи энергии несколькими зубчатыми
парами одновременно. Поэтому планетар-
ные передачи обла гают меньшими габа-
ритами и массой. Кроме того, они имеют
повышенный КПД и обеспечивают полу-
чение более высоких передаточных отно-
шений. К недостаткам можно отнести
более высокие требования к качеству их
изготовления и монтажу.
Передаточное отношение планетарной
передачи (см. рис. 1.14) при остановлен-
ном внешнем центральном колесе (10.4 = 0)
Ci.h = o)i/(»н= I 4“ Zs/Z\ (1.23)
В случае такой передачи при 4.11 = (1,3...
1,6) ... (2,8...8) I] =0,96...0,99.
Механизмы, составленные из двух-трех
планетарных ступеней, позволяют обеспе-
чить высокие передаточные отношения
при больших значениях КПД.
Червячные передачи (рис. 1.15)
передают вращение между перекрещива-
ющимися осями и относятся к зубчато-
винтовым передачам. Они состоят из
винта — червяка / с трапецеидальной или
близкой к ней резьбой и косозубого чер-
вячного колеса 2 с зубьями особой фор-
мы, получаемой в результате взаимного
огибания с витками червяка. В отличие от
винтовых передач осуществляется линей-
ный контакт.
Передаточное число определяется из
\словия, что за каждый оборот червячной
перс (ачи колесо поворачивается на число
зубьев, равное числ; заходов червяка,
т. е. ц = п\/Пч = (1.24)
24
ric П| и «2—частоты вращения червяка
и колеса, мин'1; Z\ и Zq—число заходов
червяка и число зубьев колеса.
В строительных машинах червячные
передачи применяются с передаточным
числом и = 8...60 при количестве а ходов
червяка соответственно 4...1 При этом
I] = 0,9..,0,65. Для повышения КПД чер-
вячной пары за счет снижения сил трения
зубья колеса делают из антифрикцион-
ного материала — качественной бронзы, а
зуб червяка закаливают и шлифуют.
Bi'ieicfBiie низких КПД червячные пере-
дачи используют в основном в передачах
с небольшими мощностями — 40...50 кВт
и реже со 200 кВт при скоростях до
15 м/с.
Основными параметрами червячной пе-
редачи являются шаг pt (мм) и модуль
т (м м).
Межцентровое расстояние передачи
Ш/ 2]
U = - \ Д-
2 \ tgy
(1.25)
где у— угол подье.ма витков червяка.
Расчет межцошрового расстояния и
размеров зуба вс ц-тся исходя из кон-
тактном и изгибной прочности примени-
тельно к червячному колесу, изготовлен-
ному обычно из бронзы или чугуна, обла-
дающих меньшей прочностью по сравне-
нию со стальным червяком.
Кроме прямых червяков с различными
профилями зубьев изготовляются вогну-
тые так называемые глобоидные охваты-
вающие зубья колеса на некоторой дуге
(рис. 1.15, б). Такие червячные перс тачи
обладают высокой несущей способностью
вследствие большого количества зубьев,
находящихся одновременно в зацепле-
нии. Однако они более сложны в изготов-
лении, монтаже и регулировке, особенно
после некоторого износа зубьев колеса.
Цепные передачи вредна тачают-
ся тля передачи снижения между двумя
параллельными валами при достаточно
большом расе гоянии меж ту ними. Перс щ
ча (рис. состоит из ведущей 2 и
ведомой / звездочек и цепи охватываю-
щей их. Кроме этих основных элементов
имеются натяжное и смазочное устрой-
ства, а также ограждения.
В строительных машинах в качестве
приводных цепей наиболее широко приме-
няют втулочно-роликовые цепи, состоя-
щие из валиков 4, на которых насажены
наружные пластины 5 и свободно повора-
чивающиеся втулки 6. Н 1 втулки напрес
сованы внутренние пластины 7 и свобо тио
посажены ролики 8. В качестве тяговых
цепей в конвейерах, рабочих органах цеп-
ных экскаваторов используются обычно
длиннозвенные втулочные цепи.
К достоинствам цепных передач отно-
сят: возможность передачи движения на
значительные расстояния; меньшие, чем у
ременных передач, габариты; отсутствие
скольжения; достаточно высокий КПД
(ц =0,98...0,94), возможность ле1 кой за-
мены цепи. К недостаткам цепных пере-
дач относят: сравнительно быстрый износ
шарниров, работающих в условиях попа-
дания абразива; требуют более сложного
ухода — смазки, регулировки в сравнении
с кливоременпыми передачами; значи-
тельные вибрации и шум при достаточно
высоких скоростях и невысокой точности
элементов конструкции.
Основные параметры цени определяют-
ся из шага /, по которому они при водятся
в ГОСТах.
8 7 6 5 4
Рис. 1.16 Схема цепной передачи (а) и конст-
рукция втулочно-роликовой цепи (б)
Делительные диаметры звездочек di и
d? (см. рис 1.16) определяются как
Передаточное число
и = П\/Пг = 211Х\.
(1.27)
Оптимальное межосевос расстояние
а = (30...50)/. (1.28)
Величина допускаемой окружной по-
лезной нагрузки
Ft=[k\bulld/K,. (1.29)
где [fe| — допускаемая величина давления
в шарнирах. Для втулочно-роликовых
цепей в зависимости от шага и скорости
цепи принимается |/г|= 14...35 МПа; Ьнн и
d — по рис. 1.16; - коэффициент, учи-
тывающий условия смазки, регутировки.
режим нагружения и другие условия
эксплуатации цепи, /С=1,2...3.
Мощность, пере мваемая одной цепью,
N = Flu. П.ЗО)
где — полезное окружное усилие цепи;
а — скорость цепи.
В строительных машинах в зависимости
от мощное гей и скоростей применяют как
одноря щые, так и многоря иные цепные
перс дачи.
Валы и оси (рис. 1.17) имеют анало-
гичные формы и служат дчя поддержания
вращающихся деталей. В отличие од
осей валы предназначены для передачи
крутящего момента вдоль своей оси. Мно-
гие тины валов подвержены действию как
крутящих моментов, гак и поперечных и
осевых сил и изгибающих моментов.
По форме геометрической оси валы раз-
деляют на прямые (рис. 1.17, в, г), колен-
чатые (рис. 1.17, д) и гибкие, с изменяе-
мой формой геометрической оси (рш.
1.17, е). Оси (рис 17, а, б) подвергают-
ся в основном воздействию изгибающих
моментов. Они разделяются на неподвиж-
ные (рис 17, а), как у блоков грузоподь-
емных полиспастов, и вращающиеся.
Опорные части валов называют цапфами.
Промежуточные цапфы называют шейка-
ми, концевые — шипами Дчя соединения
вращающихся деталей с валами приме-
няют шпонки (от одной до трех но окруж-
ности вала) или делают шлицевые соеди-
нения. Валы в большинстве случаев вы-
полняют ступенчатыми (рис. 1.17, г). Эта
форма удобна в изготовлении и сборы
уступы валов могут воспринимать боль-
шие осевые силы. Основными материала-
ми для валов и осей служа! углеродистые
и легированные слали.
Ц 1я нетяжело нагруженных валов, не
подвергающихся термической обработке
применяют стали Ст5 и Стб. Для валов и
осей часто используют термически обра-
батываемые среднеуглеродистые и леги-
рованные стали 45 и 40Х. Для высоьона-
груженных валов, где габариты и вес
очень важны, применяют легированные
стали 4ОХН, 4ОХН2МА, 364 > ( А и др.
26
Валы из этих материалов обычно подвер-
гаю г закалке с высоким отпуском или
поверхностной закалке ТВЧ с низким
отпуском. Валы, изготовляемые заодно с
зубчатыми колесами (вал-шестерни), для
высоконагру женных передач часто изго-
товляются из цементуемых сталей типа
20\, 12ХНЗА, 18ХГТ или азотируемых
сталей 38Х2Л1Ю с закалкой до высоких
твердостей.
Гибкие валы (рис. 1.17, е) применяют
для передачи крутящего момента между
узлами машин или агрегатами, меняющи-
ми свое относительное положение при ра-
боте. Основными свойствами гибких ва-
ши являются их малая жесткость при
изгибе и значительная жесткость при
кручении. Их применяют в основном в
механизированном инструменте, вибрато-
рах, приборах дистанционного управ те-
ния и контроля, следящих приводах.
Гибкие валы состоят из сердечника и
нескольких плотно навитых слоев прово-
лок. Таким образом, гибкие валы пред-
ставляют собой многослойные многоза-
ходные витые пружины кручения. Сосед-
ние слои имеют прогивопо южное направ-
ление навивки. Толщина проволок наруж-
ных слоев больше, чем внутренних, гиб-
кие валы заключают в металлическую,
резиновую или тканевую броню, которая
защищает гибкий вал от поврежтений,
загрязнений и сохраняет на нем смазку
Броня не вращается и предохраняет об-
служивающий персонат от захвата ва-
том.
Прямые в 1Лы и оси при расчете рас-
сматриваются как балки, расположенные
на шарнирных опорах. Опорами являют-
ся подшипники качения или скольжения.
Внешние нагрузки воспринимаются от
губчатых колеч, звездочек, шкивов, бло-
ков, барабанов и т. п.
После построения эпюр изгибающих
моментов в вертикальной и горизон-
тальной ( Мх) плоскостях нало 1ят макси-
мальный рс тультирующий момент:
= (1.31)
При наличии крутящего момента в
опасном сечении Т величина приведенного
к из।ибу момента
ЛПР = vW; + 7’~ . d.,;2)
Рис. 1.17. Основные типы валов и осей
Диаметр вала в опасном сечении в пер-
вом приближении
ЙпР/((),Т|а|) , (1.33)
где [о| — допускаемые напряжения; при-
нимаем |п) —(0,1 ...0.15)ов, где пв— предел
прочности материала вала.
При расчете оси вместо .Мпр подставля-
ется значение Мн. Уточненный расчет
валов и осей проводится на долговечноегь
по их выносливости. При этом учитывают-
ся режим нагружения вала, пределы вы-
носливости. коэффициенты концентрации
и масштабный фактор.
Валы и оси проверяют также на нагиб-
ную жесткость. Максимальный прогиб
обычно ограничивается величиной 0.0003
от расстояния между опорами, а в местах
установки зубчатых колес — не более 0,03
от модуля зацепления.
Подшипники предназначаются для
поддерживания вращающихся валов и
осей в пространстве и восприятия деист
вующих на них нагрузок. Кроме осей и
ва юв подшипники могут поддерживать
27
Рис. 1.18. Схема действия сил при трении
качения
детали, вращающиеся вокруг осей и ва-
лов, например катки, шкивы, шестерни
и др.
Но виду трения подшипники разделяют
на подшипники скольжения и качения.
Подшипники ско шжения — jto опоры
вращающихся деталей, работающих в ус-
ловиях относительного скольжения (рис.
1.8) поверхности цапфы по поверхности
подшипника, разделенных слоем смазки.
Подшипники качения — это опоры вра-
щающихся или качающихся деталей,
использующие элементы качения (шари-
ки или ролики) и работающие на основе
трения качения.
По закону Кулона сила трения качения
(рис. 1.18, 6)
где fK— коэффициент трения качения,
имеющий размерность длины и характе-
ризующий отклонение нормальной состав-
ляющей реакции V or оси катящегося
тела; г радиус катящегося тела; для
стального колеса, катящеюся по рельсу,
/к = 0,005 см, для ролика или шарика,
катящегося по закаленной юрожке под-
шипника качения, /к = 0,0005...0,001 см.
Тело может двигаться под действием
момента 7' = /кЛ/ или силы / =/кЛ//, где
/ — плечо действия силы (рис. 1.18, б).
Подшипники качения являются основ-
ными видами опор в машинах. Они стан-
дартизованы в междунаро щом масштабе.
Конструкции основных видов подшипни-
ков качения (рис 1.1$)) состоят из внут-
реннего кольца 2 диаметром d, наруж-
ного кольца / диаметром D, тел качения 8
(шариков или роликов), сепараторов 4,
разделяющих и направляющих тела каче-
ния. Подшипники качения классифици-
руют: по направлению воспринимаемой
нагрузки (радиальные, радиально-упор-
ные, упорно-радиальные, упорные);
числу рядов тел качения (одно- и двух-
рядные); способности самоусганавливать-
ся; форме тел качения (шариковые и ро-
ликовые) и габаритным размерам.
Радиальные подшипники предназначе-
ны для восприятия в основном радиаль-
ных нагрузок (рис. 1.19, а, б, г. е, ж).
подшипников качения
28
Наиболее распространенным из них явля-
ется шариковый однорядный подшипник
(рис. 1.19, а). Радиально-упорные иод-
шинники (рис. 1.19, в, д) применяют при
комбинированном нагружении радиаль-
ной силой Fr и осевой силой Fa. Способ-
ность к восприятию осевых нагрузок у
этих подшипников зависит от угла а.
Упорно-ра. шальные подшипники (рис.
1.19, з) предназначены для комбиниро-
В1ННЫХ нагрузок и /',, причем обычно
F 'I'a’Cl- Упорные подшипники (рис.
1.19, и) воспринимают только осевые
нагрузки. К самоуста на вливающимся
подшипникам относят сферические под-
шипники (рис. 1.19, б, е), допускающие
углы перекоса колец до 2...30.
По габаритным размерам при данном
внутреннем диаметре подшипники делятся
на серии (рис. 1.20): / — сверхлшкая;
2 — особо легкая; 3 — легкая; 4 — сред-
няя; 5— тяжелая; 6 — средняя широкая;
7 — легкая широкая.
К основным достоинствам подшипников
качения по сравнению с подшипниками
скольжения относятся: меньшие моменты
сил трения и теплообразование (в 5...10
раз); меньшие пусковые моменты; значи-
тельно меныние требования но уходу,
меиыний расход смазочных материалов;
большая несущая способность на с хинину
ширины подшипника; значительно мень-
ший расход цветных металлов и меньшие
требования к материалу и термической
обработке валов. К недостаткам относят:
повышенные диаметральные габариты; вы-
сокая стоимость при мелкосерийном произ-
водстве уникальных но размерам подшип-
ников.
Основными материалами для колец и
гел качения подшипников являются высо-
коуглеро чистые .хромис гые шарикопс »д-
шипниковые стали Ш\15 и 111X15СГ
(среднее' содержание углерота 1...1,! %)
Твердость колец и тел качения обычно
составляет НРС-60..,66. Допустимая ше-
роховатость поверхности тел и дорожек
к тения определяется 11-м классом шеро-
ховатости. Основными причинами выхода
ты строя подшипников качения являются:
усталостное выкрашивание рабочих по-
верхностей вследствие знакопеременных
напряжений; разрушение колец и тел ка-
чения; их абразивный износ; образование
Рис. 1.20 Схема классификации подшипников
по сериям
вмятин на рабочих поверхностях при
больших статических и динамических
нагрузках; разрушение сепараторов.
Основным расчетом подшипников каче-
ния является их проверка на долговеч-
ность по выносливости поверхностей. Рас-
чет ведется исходя из экспериментальной
зависимости между нагрузкой Р и ресур-
сом— суммарным числом L миллионов
оборотов до появления признаков уста-
лостного выкрашивания:
(C/P)n = L, (1.35)
где для шарикоподшипников а = 3. для
роликоподшипников а = 3,33; С — дина-
мическая грузоподъемность— постоянная
радиальная нагрузка ( тля упорных и
упорно-радиальных подшипников — осе
вая нагрузка), которую подшипник может
выдерж ть в течение 10' оборотов при
вращении внутреннего кольца.
Режим нагружения для радиальный и
радиально-упорных подшипников учиты-
вают при определении приведенной на-
грузки
P = (Xl/Fr+}Fa)/<6/<T>
(1.36)
ne Fr и — радиальная и осевая состав-
ляющие нагрузки, действующие на под-
шипник; X и Y — коэффициенты, влияю-
щие на осевую и ра шальную нагрузки;
V — коэффициент вращения; при враще-
нии внутреннего кольца относительно
направления нагрузки V=l; при враще-
нии наружного кольца V'=l,2; — коэф-
фициент безопасности, учитывающий ди-
намичность внешней нагрузки; Кт—тем-
пературный коэффициент.
Долговечность подшипника в часах
работы определяется как Лл = Л10ь/6()/?,
где н частота вращения подшипника.
29
Рис. 1.21. Подшипник сколь-
жения с разьемным корпусом
Обычно подшипники качения в cipon-
тельных машинах в зависимости от конст-
рукции и условий paooibi рассчитывают
на срок службы от 500 до 10 000 ч.
Подшипники скольжения (рис 1.21)
состоят из корпуса 4, крышки .? и вклады-
шей 2 и 1, поддерживающих вал, а также
смазывающих устройств. Корпуса под-
шипников выполняют цельными или разъ-
емными Цельные корпуса, хотя и проще
в изготовлении, чем разъемные, но тре-
буют осевого монтажа, что для тяжелых
валов выполнять трудно. Разъемные кор-
пуса употребляют наиболее часто. При
их использовании облегчаются монтаж
взюв и регулировка зазоров в подшип-
нике.
Для восприятия осевых нагрузок, дей-
ствующих на валы и оси, применяют под-
пятники (рис 1.22). Кольцевой односто-
ронний подпятник (рис. 1.22, а) имеет
наиболее простую конструкцию. Вад сво-
им торцом и пи через вставную пяту опи-
рается на подушку подпятника. Двусто-
ронние подпятники (рис. 1.22, б) обычно
выполняют с насадным упорным флан-
цем. При больших осевых нагрузках для
увеличения опорной поверхности возмож-
но применение гребенчатых разъемных
по осевой плоскости подпятников (рис.
1.22, в). Несмотря на значительно мень-
шие области применения подшипников
скольжения по сравнению с поппипни-
ками качения, их тоста точно широко
используют в случаях, когда по условиям
сборки необходимо выполнять разъем-
ными, например, для коленчатых валов
двшателей, компрессоров и т. п., особо
быстроходных валов или особо точного
направления; особо тяжелых валов; боль-
ших динамических нагрузок; необходи-
мости работы в воде, агрессивных сре Lax;
значительного загрязнения смазки.
Основными рабочими элементами под-
шипников скольжения являются вклады-
ши. Их выполняют из антифрикционных
материалов (баббиты, бронзы, пластмас-
сы. металлокерамика, чугуны, графит)
Вкладыши устовно рассчитывают, исходя
из допускаемого удельного давления [р]:
p = A/(d/)<|p|, (1.37)
где F нагрузка на опору; d и I диа-
метр и длина вкладыша подшипника;
соотношение l/d принимается обычно
0,8... 1,2. Величины [р] обычно нс превы-
шают 20 МПа.
Ответственные подшипники скольжения
рассчитывают на жи гкосгное трение, при
котором трущиеся тела разделяются пол-
ностью от взаимодействия масляным
слоем.
Рис. 1.22. Схемы подпятни-
ков скольжения
30
Рис. 1.23. Нерасценляемые
(глухне) муфты
Приводные муфты предназнача-
ются для передачи крутящего момента
между валами, являющимися продолже-
нием один другого или менуду валом и
установ (енными на нем деталями —
зубчатыми колесами, шкивами, звездоч-
ками. Длинные валы по условиям техно-
логии изготовления и сборки или транс-
портировки (елают составными. Участки
такого вала соединяют нерасцепляемыми
(глухими) муфтами (рис. 1.23). К ним
относятся втулочные (рис. 1.23, а, б) и
фланцевые (рис. 1 23, в) муфты. Разме-
ры нерасцепчяемых муфт стандартизова-
ны но тиаметрам валов. Наиболее употре-
бительными являются фланцевые муфты.
При установке в этих муфтах болтов
с зазором их рассчитывают на затяжку из
условия обеспечения необходимого мо-
мента трения между плоскостями муфт:
FiaT = 2'f(V(rfePz/), (138)
где. /злт— сила затяжки одного болта,
Т — момент: 6— запас сцепления, прини-
маемый равным 1,2...1,5; dcp—средний
диаметр кольцевой поверхности трения,
принимаемый равным диаметру окруж-
ности расположения болтов; z — число
бо 1гов; /—коэффициент трения, равный
0,15...0,2. При установке чистых болтов
без зазоров крутящий момент восприни-
мается болтами, работающими на срез.
Сила среза одного болта
Д.р = 2Г/(гт/Ср). (1-39)
Для соединения валов с неточно совме-
щенными осями применяют компенсирую-
щие муфты, которые компенсируют не-
большие радиальные, осевые, угловые и
комбинированные смещения. На рис. 1.24., а
показана зубчатая, а на рис. 1.24, б —
цепная компенсирующие муфты. Для ком-
пенсации линейных и угловых погрешнос-
тей расположения соединяемых валов
зубчатое зацепление выполняют с боко-
вым зазором, зубу придают сферическую
форму, венцы располагают на значитель-
ном расстоянии один от другого в осевом
направлении.
Зубчатые муфты стандартизованы на
диаметры валов 40...560 мм с крутящим
моментом до 10" Н-м.
Цепная муфта (рис 1 24, б) состоит из
двух звездочек, насаженных на соединяе-
мые валы и имеющих одинаковые числа
зубьев, охватывающей их цепи и кожуха.
Эти муфты допускают перекосы валов то
1 и радиальные смещения до 1,2 мм. Им
характерна простота конструкции, монта-
жа и демонтажа. Муфты стандартизованы
на ряд валов диаметром 18... 125 мм и мо-
мент до 6300 Н-м.
Для соединяемых валов с повышенны-
ми взаимными смещениями осей применя-
ют подвижные муфты. В строительных
машинах чаще применяют подвижные
муфты с шарнирами Гука (рис. 1.24, в,
г). Такие муфты предназначены для пере-
дачи крутящего момента между валами с
взаимным наклоном осей до 40...45 , при-
чем угол наклона осей может меняться.
Вращение под такими большими углами
может передаваться, потому что муфта
имеет два шарнира с двумя взаимно
перпендикулярными осями (рис. 1.24, в)
Спаривая две муфты, можно удвоить пре-
дельный угол между ведущим и ведомым
валами и передавить движение между па-
31
Рис. 1.21 Компенсирующие и подвижные
муфты
раллельными, но смешенными валами
(рис. 1.24, г). Применяя телескопический
промежуточный вал. можно изменять сме-
шение валов во время работы. Шарнир-
ные муфты применяют для передачи кру-
тящих моментов до 3- 10*’ Н-м.
Для смягчения толчков и у .аров и пре-
дотвращения опасных колебаний исполь-
зуют упругие муфгы, которые одновре
менно выполняю! роль компенсирующих.
В строительных машинах наиболее рас-
пространены упругие муфты с резиновыми
элементами, работающими на сжатие
(рис. 1.25, о), и с ре шнокордовыми эле-
ментами, работающими на кручение
(рис. 1.25, б).
В муфтах (рис 1.25, а) момент пере-
дайся через пальцы и сидящие на них
упругие резиновые элементы в виде колен
или гофрированных трубок. Муфты вы-
пускаются для валов 16... 150 мм момен-
том до 15 000 Н-м. Муфты с упругой
торообразной оболочкой (рис. 1.25, б)
состоят из упругой оболочки типа шины,
двух полумуфт и двух колец, кото-
рые с помощью винтов закрепляют
оболочку на полумуфтах. Эта муфта име-
ет хорошие демпфирующие качества,
позволяет компенсировать значительные
неточности устанавливаемых валов и
обеспечивает легкость сборки, разборки и
замены упругого элемента. Такие муфты
имеют момент от 20 до 25 000 Н-м.
Ф р и к ц и о и н ы е с ц е п н ые муфт ы
пере шют крутящий момент за сче< сил
трения на рабочих поверхностях различ-
ной формы: дисковой (рис. 1.26, а, б), ко-
нусной (рис. 1.26, в), цилиндрической
(рис. 1.26, г). Муфты могут работать как
всухую, так и со смазкой, .'(антенне на
трущихся поверхностях создается с по-
мощью усилия Fa включения механизма-
ми различного вида — пружинно рычаж-
ными, гидравлическими, пневма гически-
м и, эл е кт ро м а г н и т н ы м и.
В пневмокамерной муфте (рис. 1.26, г)
усилие включения осуществляется пневмо-
камерой 2, которая при поДаче в нее сжа-
того воздуха от компрессора расширяется
и толкает фрикционные колодки 3 вдоль
выступов 6 ведущего звена 5. Колодки 3,
прижимаясь к цилиндрической поверх
пости ведомого звена 1. приводят его в
движение згт счет сил трения. Пружины 4
Рис. 1.25. Упругие муфты
служат для возврата колодок 3 в перво-
начальное состояние в выключенном по-
дожении.
Крутящий момент, который может пе-
редаваться фрикционными муфтами,
T = 0,5F„/I)Tz/Kcu, (1.40)
где Fn — нормальное усилие между поверх-
ностями трения; f— коэффициент трения на
рабочих поверхностях муфты; £)г— сред-
ний диаметр трения; z—количество пар
поверхностей трения; КСц= 1,2...1,5—ко-
эффициент запаса сцепления.
Коэффициент трения для различных
трущихся пар всухую колеблется: прессо-
ванные пластмассы на основе асбеста по
стали или чугуну — / = 0,25...0,4; металло-
керамика по закаленной стали — / =
= 0,35...0,45; чугун по чугуну или зака-
ленной стали — / = 0,14...0,18; згзкаленная
сталь по закаленной стали или чугуну при
трении со смазкой — / = 0,06...0,08; метал-
локерамика по закаленной стали со смаз-
кой —/= 0,08...0.1 2.
Тормоза — служат для удержания
от вращения вала, барабана лебедки,
поворотной платформы, ходового устрой-
ства и т. п. в строительных машинах. Тор-
моза выполняют чаще ленточными (рис.
1.27, а) или колодочными (рис. 1.27, б...д),
реже дисковыми и конусными Тормоз
Строительные машины
Рис. 1.26. Фрикционные сцепные муфты
33
включается обычно при отключенной сис-
теме питания привода с помощью пружин
и грузов. Выключают тормоза (размыка-
ют колодки и ленты) при включении сис-
темы питания привода. Управлять тор-
мозом можно с помощью электромагнитов
5 (рис. 1.27, а, д, г), гидроцилиндра 14
(рис. 1.27, б, в), центробежного толкате-
ля и других устройств. На рис. 1.27, а
лента 2 огибает шкив 8. Через рычаги
3 и 7 она соединена с коромыслом 4,
взаимодействующим с магнитом 5. Звенья
3, 4, 7 образуют двухкоромысловый меха-
низм. Звенья 3 и 7 соединены пружиной 6.
Рычаг 9 и пружина 1 при отключении тор-
моза отводят ленту от шкива.
В схеме рис. 1.27, б колодки 18 и 17
прижаты к шкиву 8. Эти колодки шарнир-
но связаны соответственно с коромыслами
19 и 16, которые соединены между собой
пружиной 12 и звеньями И и 13. Регули-
руют пружину гайкой 10. Шарнирная
связь звеньев 18 и 19, 17 и 16, а также
звеньев 19 и 16 со стойкой дает возмож-
ность колодкам 18 и 17 самоустанавли-
ваться в зависимости от положения оси
шкива 8. Управляют тормозом от гидро-
цилиндра 14 через пространственный ме-
ханизм 15. Воздействуя на рычаг 13,
раздвигают колодки 18 и 17.
В схеме рис. 1.27, в по сравнению со
схемой 1.27, б иное расположение пружин
и гидроцилиндра. Они установлены меж-
ду рычагом 15 и стойкой. В схеме рис.
1.27, г элементы электромагнита 5 непо-
средственно воздействуют на рычаги 20 и
23 и, сжимая пружины 21, 22 раздвигают
колодки 18 и 17.
В схеме рис. 1.27, д электромагнит 5
установлен между коромыслами 16 и 25.
При включении электромагнита коромыс-
ло 25 притягивается к коромыслу 16,
через толкатель 24 воздействует на пру-
жину 12 и раздвигает колодки.
Трущиеся пары и коэффициент трения
при расчетах тормозов принимают такими
же, как и для фрикционных муфт.
Расчет колодочного тормоза рассмот-
рим на примере схемы рис. 1-27, д. Тор-
мозной момент Т обеспечивается тормоз-
ными силами на двух колодках:
T=FJD,. (1.41)
где Fn— сила нормального давления на
колодках; Fn можно определить через уси-
лие затяжки пружины S:
Fn = Sb/c, (1.42)
S=Tc/(DTfb). (1.43)
Расчет ленточного тормоза рассмотрим
на примере схемы рис. 1.28. Тормозной
момент Т, обеспечиваемый ленточным
тормозом, определится исходя из форму-
лы Эйлера:
34
T = FDT/2 = \Sl-S2)D1/2 =
= S2(e'“-l)£)T/2. (1.44)
Тогда усилие, необходимое на сбегаю-
щей (управляемой) ветви тормоза,
52 = 2Т/£)т(е^-П,
'1.45)
где е — основание натуральных логариф-
мов; а — угол обхвата тормозного шкива
лентой; f — коэффициент трения сколь-
жения.
Сила тяжести груза на рычаге управле-
ния, необходимая для затормаживания
тормоза, определится исходя из уравне-
ния моментов относительно точки О:
g = (S2a — gpb — g„c)/d. (1.46)
Ход рычага управления при радиаль-
ном зазоре ленты со шкивом е определится
как
hp = hd/a, <1.47)
А = л(£>т + 2е)7?- -л£)тг£ =еа (1.48)
2л 2Л
Максимальное давление на набегаю-
щем конце ленты
Pmax = 2Si/(6DT)=2S2e/a/(6DT), (1.49)
где b — ширина ленты.
2*
Канатная передача осуществля-
ет движение груза с помощью канатове-
дущих шкивов или барабанов и канатов.
Характерным для привода канатоведу-
щим шкивом является использование
привода для кабины лифта (рис. 1.29, а)
и привода канатного транспортера (рис.
1.29, б). Наиболее распространенным
приводом в канатных передачах строи-
тельных машин является барабанный
привод (рис. 1.29, в). Для привода кана-
товедущим шкивом окружное тяговое
полезное усилие определяется по формуле
Эйлера (рис. 1.29, а, б):
F = SHC-Sc6 = Sc6(e‘“-l), (1.50),
где f — коэффициент трения каната по
шкиву; а — угол обхвата шкива канатом.
Основным рабочим элементом канатных
передач являются стальные проволочные
канаты, обладающие большой гибкостью
(рис. 1.30, а). Канаты используют для
подъема или перемещения грузов, в каче-
стве несущих канатов при перемещении
по ним грузовых тележек, для строповки
грузов Стальные канаты изготовляются
из высокопрочной стальной проволоки,
получаемой методом холодной протяжки.
Канаты изготовляются одинарной свив-
кой непосредственно из проволочек и
двойной свивкой, когда проволочки пред-
35
ТК 6*19+1 ЛК 6 *19+1
ЛК-0 6-19-1
Срекгранмпрядныи
ТК 18*19+1
ТК1 * Л Спиральный закрытый
Рис. 1-30. Стальные проволочные канаты
варительно свиваются в пряди, а пряди в
канат. Канаты выполняются с односто-
ронней свивкой (рис. 1.30, б), когда про-
волоки в пряди и пряди в канате свиваются
в одном направлении. Если же они свива-
ются в противоположных направлениях, то
их называют канатами крестовой свивки
(рис. 1.30, в). Последние более устойчивы
против кручения. Канаты могут свиваться
из проволочек одного или разных диамет-
ров. Последние имеют большую на
5... 10 % степень заполнения металлом
сечения каната и соответственно большую
прочность.
По типу свивки канаты изготовляются
с точечным касанием (ТК) отдельных
проволок между слоями в пряди, с линей-
ным касанием (ЛК) проволок в пряди, а
также с точечно-линейным касанием
(ТЛК)- Линейный контакт, при котором
контактные напряжения ниже, чем при
точечном, достигается легче в случае при-
менения проволок разного диаметра.
В центре каната помещается обычно
сердечник из органического волокна
(пеньки и т. п.), пропитанного специаль-
ной смазкой.
В механизмах строительных машин
преимущественно применяют шестипряд-
ные канаты двойной крестовой свивки с
органическим сердечником с количеством
проволок 6X19—144 или 6X37 = 222.
Применяются также семипрядныс канаты
с центральной металлической прядью,
прочность которых при одинаковых диа-
метрах примерно на 15 % выше, чем шес-
типрядных.
Прочность канатов определяется исхо-
дя из расчета на растяжение. Разрушаю-
щая (разрывная) канат нагрузка
R Fn,
(1-51)
где F—расчетная нагрузка, восприни-
маемая канатом; п — коэффициент запа-
са; для строительных кранов и лебедок в
зависимости от режима работы п = 5...6
соответственно при легком и тяжелом
режимах работы; для экскаваторов п =
= 3,5...4,5; для подъемников с людьми
п =9.
Долговечность канатов в значительной
степени зависит от отношения диаметра,
огибаемого канатом барабана или блока,
к диаметру каната (£)б/г/к); числа переги-
бов каната на блоках в течение года;
материала блока и других факторов. В
зависимости от режима нагрузки Db/d* —
= 16...40.
Для крепления свободных концов кана-
тов к элементам конструкции машин при-
меняют разнообразные коуши и зажимы
(рис. 1.31). На рис. 1.31. а показано креп-
36
Рчс. 1.32. Крепление ка-
натов на барабанах
Рис. 1.31. Коуши и зажимы
для канатов
37
Рис. 1.33. Канатный блок
ление в фасонной втулке закладным кли-
ном; на рис. 1.31. б — закрепление в ко-
нической втулке загибом концов прово-
локи и последующей заливки их легко-
плавким металлом; на рис. 1.31, в —
крепление на коуше заплеткой, а на рис.
1.31, г—крепление на коуше с помощью
канатных зажимов.
Для крепления каната применяют не
менее трех зажимов, располагаемых на
расстоянии l = 5d* друг от друга. Основ-
ные виды крепления канатов на барабан
показаны на рис. 1.32. На рис. 1.32, а...в
показано крепление конца каната план-
ками с зажимными винтами, а на рис.
1.32, г — с помощью клина.
Для обеспечения безопасной работы
канаты подвергаются периодическим ос-
мотрам на наличие обрывов проволоки.
Количество допускаемых на шаге свивки
каната оборванных проволок регламенти-
ровано нормами Госгортехнадзора. На-
пример, при работе канатов из 114 прово-
лок с запасом прочности 6 или меньше
при односторонней свивке канат бракует-
ся при наличии обрывов 6 проволок на
шаге свивки, а при крестовой — 12 про-
волок.
Для направления канатов применяют
чугунные или стальные желобчатые блоки
(рис. 1.33, а). Для облегчения они могут
выполняться сварными из штампованных
профилей. Глубина ручья блока (рис.
1.33. б) h — (1.5...2) dK, раствор ручья Ь =
=(2,0...2,5Мк, <р==60°, что допускает боко-
вое отклонение каната до 6°. Аналогичные
параметры имеют футерованные капроном
или другой пластмассой блоки (рис. 1.33,
в), повышающие ресурс канатов.
В большинстве грузоподъемных машин
поднимаемый груз связан с лебедкой
через полиспаст. Полиспасты (рис. 1.34)
представляют собой системы из двух
обойм — подвижной и неподвижной, каж-
дая из которых состоит из нескольких
блоков, огибаемых канатом Груз подве-
шивают к подвижной обойме, а последняя
ветвь каната навивается на барабан ле-
бедки.
Различают полиспасты, у которых: сво-
бодная ветвь сбегает с блока неподвиж-
ной обоймы и конец каната закреплен на
ней же (рис. 1.34, а); свободная ветвь
сбегает с блока неподвижной обоймы, а
38
Рис. 1.34. Схемы полиспастов
конец каната закреплен на подвижной
обойме (рис. 1.34, б); свободная ветвь сбе-
гает с блока подвижной обоймы, а конец
каната закреплен на неподвижной обойме
(рис. 1.34, в). Свободная ветвь сбегает
с блока подвижной обоймы и ко-
нец каната закреплен на подвижной
обойме (рис. 1.34 г).
При подъеме груза через полиспаст
усилие ветви каната, наматываемой на
барабан (рис. 1.34),
S6 = (Q + 9)/(inTin), (1-52)
где Q — сила тяжести груза; q — сила
тяжести подвижной обоймы полиспаста;
1„— число ветвей (кратность) полиспаста;
Tin— КПД полиспаста;
где г|б— КПД одного блока (т]6 = 0,96...
0,99); п — число блоков в полиспасте.
При небольшом числе блоков (не более
четырех)
т].,= Цб
(1-54)
К достоинствам полиспастных систем
следует отнести уменьшение усилий в от-
дельных ветвях канатов, а следовательно,
применение меньших диаметров канатов.
блоков и барабанов; к недостаткам —
увеличение количества перегибов канатов
на блоках, увеличение количества блоков
и снижение КПД полиспаста.
В качестве отдельных узлов механиче-
ских передач в строительных машинах
широко применяют редукторы, коробки
скоростей, коробки отбора мощности,
реверсы. Зубчатые и червячные редук-
торы — это механизмы, выполняемые в
виде отдельных агрегатов и служащие
для понижения угловых скоростей и уве-
личения крутящих моментов.
На рис. 1.35 приведены схемы наиболее
распространенных зубчатых ци-
линдрических, конических и
червячных редукторов. Для малых
передаточных чисел—до ц = 8...1О во
избежание увеличения габаритов приме-
няют одноступенчатые редукторы (рис.
1.35, а). Основное распространение имеют
двухступенчатые редукторы с ы = 8...5О
(рис. 1.35, б. в) и одноступенчатый чер-
вячный редуктор (рис. 1.35, е). При боль-
ших передаточных числах используют
трехступенчатые передачи (рис. 1.35, г, б).
В последние годы в строительных ма-
шинах все больше применяют планетар-
ные передачи, обеспечивающие меньшие
габариты, массу и больший КПД по срав-
нению с обычными зубчатыми передачами
(см. рис. 1.14).
Конструкция однорядной планетарной
передачи, выполненной в модульном вари-
39
Рис. 1.35. Наиболее распространенные схемы
редукторов
анте (рис. 1.36), может быть приспособ-
лена для различных типов планетарных
редукторов. Центральное колесо 1 враща-
ет три сателлита 4, посаженные на под-
шипники 7, закрепленные на осях 2 в во-
диле <?. Сателлиты обкатываются вокруг
эпициклического центрального колеса 5.
Кольца 6 и 8 служат креплением подшип-
ников сателлитов.
Предложенный МИСИ им. В. В. Куй-
бышева ряд планетарных модулей на
рис. 1.36 из шести типоразмеров от аи =
= 40 мм до аш=125 мм с номинальным
крутящим моментом на выходе Г=280...
14 000 Н-м при передаточных отношениях
и = 6,23. ..8,73 в случае их различного
сочетания в одинарном и сдвоенном ис-
полнении позволяет охватить планетарны-
ми механизмами основную номенклатуру
строительных машин на 80...85 % с боль-
шим экономическим эффектом как по
металлоемкости, так и в стоимостном
выражении.
В качестве примера на рис. 1.37 пока-
зано применение модульных сдвоенных
планетарных передач в различных бе-
тоносмесителях.
Коробки передач, так же как и
редукторы, широко применяют в качестве
отдельных узлов механических передач в
строительных машинах. Коробка пере-
дач — это механизм, выполненный, как
правило, в отдельном корпусе. Она слу-
жит для ступенчатого изменения переда-
точного отношения, которое осуществля-
ется путем переключения зубчатых пере-
дач. По числу элементов управления,
включаемых на каждой ступени измене-
ния. скорости выходного звена, различают
коробки передач с одним, двумя элемен-
тами и более, включаемыми на каждой
ступени изменения скорости.
На рис. 1.38 приведены схемы простей-
ших коробок передач. Подшипниковые
опоры валов условно не показаны. Схемы
коробок передач с неподвижными осями и
одним элементом управления (рис. 1.38,
а...е) представляют собой параллельное
независимое соединение нескольких меха-
низмов, число которых равно количеству
получаемых ступеней изменения скорости.
Каждый из этих механизмов может быть
включен с помощью муфты. Одновремен-
ное включение двух механизмов и более
недопустимо. Энергия при включении
одного из элементов управления переда-
ется последовательно через зубчатые па-
ры соответствующего механизма. Включе-
ние муфты / или 2 в схеме приводит к
соединению звеньев 0 и оо через первую и
вторую зубча1ые пары. На рис 1. 38, б
муфтой 2 соединяются звенья 0 и оо непо-
40
Вид A
Рис. 1.36. Модульная планетарная передача
Рис. 1.37. Пример применения модульных планетарных передач в бетоносмесителях
41
Рис. 1.38. Схемы коробок передач:
О — входное звено; оо — выходное звено; 1...4— эле-
менты управления
средственно, а муфта / вводит дополнитель-
но в зацепление две зубчатые пары. Схемы
рис. 1.38, в, г позволяют реверсировать
вращение звена оо при постоянном на-
правлении вращения звена О В схеме,
приведенной на рис. 1.38, в, это достига-
ется наличием в одной из параллельных
ветвей промежуточного колеса, в другой
схеме (рис. 1.38, г) —использованием
симметричной конической зубчатой пере-
дачи. По схеме рис. 1.38, д можно полу-
чить три скорости звена оо включением
муфт 1...3. При этом на каждом из режи-
мов в передаче движения участвуют две
пары зубчатых колес. По схеме рис. 1.38, е
получают четыре скорости звена оо
путем включения соответственно муфт
Схема рис. 1.38, ж представляет
собой последовательное соединение двух-
скоросгных передач. В этом случае воз-
можно также получить четыре скорости
звена оо путем осевого перемещения
двухвенцовых зубчатых колес. Каждый
режим обусловлен включением двух эле-
ментов.
Коробки передач кроме основного на-
значения — ступенчатого изменения ско-
42
ростей ведомого звена — часто служат и
механизмом реверса (см. рис. 1.38, в, г),
в которых осуществляется изменение на-
правления ведомого звена на обратное по
отношению к ведущему звену.
Кроме коробки передач в механизмах
привода часто имеются также специаль-
ные раздаточные коробки, которые обыч-
но с помощью зубчатых передач осуще-
ствляют разветвление привода движения
на отдельные рабочие механизмы.
К положительным свойствам механиче-
ских трансмиссий в целом можно отнести
сравнительную простоту конструкций, не-
большую массу и стоимость, возможность
обеспечения достаточной надежности в
работе для большинства элементов. К их
недостаткам относятся значительные по-
тери энергии в фрикционных муфтах и
тормозах, их достаточно быстрый износ,
ступенчатое изменение скоростей и усилий,
сложность компоновки передач при боль-
шом числе скоростей и трудности автома-
тизации управления рабочим процессом.
Устранению многих из указанных не-
достатков способствовало совершенство-
вание конструкций и широкое внедрение в
строительных машинах гидромеханиче-
ских трансмиссий, являющихся соедине-
нием механических и гидравлических
трансмиссий.
Гидравлические трансмиссии. К гидрав-
лическим относят гидродинамические и
гидрообъемные трансмиссии. Гидродина-
мические трансмиссии включают в себя
гидромуфты или гидротрансформаторы.
Характерной особенностью этих передач
является отсутствие жесткой связи между
ведущими и ведомыми частями передачи.
Движение от ведущей к ведомым частям
передается за счет кинетической энергии
рабочей жидкости, воздействующей на
лопасти рабочих колес Поэтому гидрав-
лические передачи служат в качестве
предохранительных устройств от динами-
ческих перегрузок в приводах машин.
Гидромуфты (рис. 1.39) состоят
только из двух колес — ведущего (насос-
ного 4) и ведомого (турбинного 3). На
валу гидромуфты предусмотрена установ-
ка уплотнения 1, обеспечивающего герме-
тизацию корпуса муфты 2 и вала. Насос-
ное колесо приводит во вращение жид-
кость находящуюся в рабочей полости.
Рис. 1.39 Схемы гидродинамических передач:
а — гидромуфты; б — гидротрансформатора
Под воздействием центробежной силы
она отбрасывается к периферии колеса и
попадает на лопасти турбинного колеса,
оказывая на них давление. Потеряв часть
энергии на преодоление сопротивления
вращению турбинного колеса, жидкость
по его полости течет к центру гидромуф-
ты, где оно вновь переходит на насосное
колесо, и цикл его движения повторяется
Относительная скорость, складываясь с
переносной скоростью и движения с на-
сосным колесом, дает в сумме абсолют-
ную скорость схода жидкости с насосного
колеса (рис. 1.39. а). Скорость с направ-
лена под углом к лопастям турбинного
колеса. Этот угол увеличивается с ростом
разности угловых скоростей колес и, сле-
довательно, больше будет силовое воз-
действие жидкости на лопастные колеса и
крутящий момент, передаваемый гидро-
муфтой.
Крутящий момент (Н-м) на ведомом
валу
7’=%pZ)5w?, (1 55)
где X— коэффициент крутящего момента:
р — плотность жидкости, кг/м ’; D — мак-
симальный диаметр рабочей полости, м,
ini — угловая скорость насосного колеса,
рад/с.
Для наиболее распространенных конст-
рукций гидромуфт номинальный коэффи-
циент крутящего момента Хном=(2,0
3,2)10'3. Он соответствует номинальному
скольжению SI1OM=(W| _Ш2)/Ы1 =0,04...
0,06 и соответственно номинальному КПД
Цном = ь)2/и)| =0,96...0,94. Для предохране-
ния двигателя, ведомых механизмов и
рабочего оборудования от внешних пере-
грузок применяют предохранительные
гидромуфты, в которых отношение макси-
мального крутящего момента к номиналь-
ному Гтах/^ном соответствует отношению
^-тахАном И равно 1,8.. 3,0.
При использовании гидромуфты пуск
двигателя можно производить без отклю-
чения трансмиссии, так как вначале кру-
тящий момент, передаваемый гидромуф-
той и зависящий от квадрата угловой ско-
рости насосного колеса, мал.
На рис. 1 40 приведены основные ха-
рактеристики гидромуфт, определяющие
изменение крутящих моментов и КПД в
функции частоты вращения Кривые Т3
и обозначают характер изменения кру-
тящего момента соответственно в замкну-
тых и незамкнутых гидромуфтах при пос-
тоянной частоте вращения двигателя п\.
К замкнутым относятся гидромуфты, у
которых рабочий объем жидкости не ме-
няется в зависимости от развиваемого в
ней давления. В незамкнутых — регули-
руемых гидромуфтах рабочая камера со-
единена с атмосферой или органами пи-
тания. Величина т) характеризует КПД
гидромуфты. Точка К соответствует кри-
тическому значению крутящего момента,
43
при котором характеристика незамкнутой
муфты будет изменяться вследствие умень-
шения количества жидкости в рабочей ка-
мере. Величины Т\ и Т?— соответственно
механические характеристики двигателя
внутреннего сгорания (дизеля) и ведуще-
го в<ала гидромуфты.
Гидротрансформаторы (см.
рис. 1.39, б) в отличие от гидромуфты
имеют не менее трех лопастных колес:
насосное 3, турбинное 4 и реактор 2. В
обычном гидротрансформаторе реактор
неподвижен, в универсальном реактор ус-
тановлен на обгонной муфте 1. При малых
нагрузках реактор вращается свободно
под действием потока жидкости и не вос-
принимает крутящий момент. В этом слу-
чае гидротрансформатор работает как
гидромуфта, когда с уменьшением наг-
рузки КПД увеличивается.
Крутящие моменты на насосном и
турбинном Т2 колесах гидротрансформа-
тора с помощью соответствующих коэф-
фициентов К, и Кг определяются анало-
гично гидромуфте:
Г1=Х1Р(о?£>5, (1.56). r2==KAlfxo?Z)5, (1.57)
где К = Тъ/Т 1-— коэффициент трансфор-
мации.
На рис. 1.41 приведены характеристики
гидротрансформаторов. При больших наг-
рузках на выходном валу 1) гидро-
трансформатор работает в режиме редук-
тора, уменьшая частоту вращения выход-
ного вала по отношению к частоте вра-
щения входного вала. Изменение частоты
вращения и крутящего момента проис-
ходит автоматически бесступеичато.
Мягкая выходная механическая харак-
теристика гидротрансформатора Гг = f(n)
способствует широкому использованию
гидромеханических передач с применени-
ем гидротрансформаторов в землеройных,
землеройно-транспортных машинах и все-
возможных погрузчиках, где с ростом вне-
шней нагрузки на рабочем органе или
движителях целесообразно автоматичес-
кое уменьшение рабочей скорости, приво-
дящее к большей чувствительности в уп-
равлении машиной, а также к уменьшению
стопорных динамических нагрузок, появ-
ляющихся при встрече с препятствием ра-
бочего органа или движителей.
Гидрообъемные трансмиссии
являются более совершенными по сравне-
нию с гидромеханическими трансмиссиями,
выполняемыми на базе гидромуфт или гид-
ротрансформаторов. В конструкцию гидро-
44
Рис. 1.41. Характеристики гидротрансформато-
ра:
Ли Л — механические характеристики непрозрач-
ного гидротрансформатора; Л и 7'г — механические
характеристики прозрачного универсального пиро-
трансформатора; >1н и T)v — КПД неуниверсального
и универсального гидротрансформаторов
объемных трансмиссий входят гидронасо-
сы и гидромоторы, гидроцилиндры, нап-
равляющие, регулирующие и вспомога-
тельные устройства и соединяющие их ра-
бочие гидролинии высокого (напорного)
и низкого (сливные, всасывающие, под-
питочные) давления.
Схемы гидроцилиндров одно-(о) и дву-
стороннего действия с одно-(б) и дву-
сторонним (в) штоком приведены на рис.
1.42.
Гидроцилиндр (рис. 1.43) представляет
собой корпус (трубу) с тщательно об-
работанной внутренней поверхностью.
Внутри гильзы перемещается поршень 4,
имеющий резиновые манжетные уплотне-
ния 3, 7 и 8, которые предотвращают
перетекание жидкости из полостей цилин-
дра, разделенных поршнем, и обеспечи-
вают съем грязи. Усилие от давления на
поршень передается через шток 1. С двух
сторон корпуса укреплены крышки 2 и
6 с отверстиями. В крышке 6 крепится
штуцер 5. Отверстия в крышке и шту-
цере служат для подвода и отвода ра-
бочей жидкости.
Скорость перемещения штока цилиндра
зависит оз направления по чачи жидкости.
Если жидкость от насоса подастся в под-
штоковую полость, то скорость переме-
щения штока
vn = 4Q/^D^); (1.58)
усилие на штоке
Еп = (лО2/4)Дрпм, (1-59)
где Q — производительность насоса; Du —
диаметр цилиндра; Ар — давление жид-
кости; т]м=0,97— механический КПД.
При поступлении жидкости в штоковую
полость гидроцилиндра скорость переме-
щения поршня при той же подаче насоса
увеличивается:
иш = 4Q/|jT<£>d— tZu.)]; (Е60)
Рис. 1.42. Схемы гидроци-
линдров:
/ — корпус; 2 — шток, 3 — шту-
цер для подвода рабочей жид-
кости; 4 - поршень; 5 — уплот-
нительные манжеты; 6 — воз-
вратная пружина; 7 — уплотне-
ния штока
Рис. 1.43. Конструкция гид-
роцилиндра
45
Рис. 1.44. Моноблочный
гидрораспределитель
усилие на штоке
Еш = л(^-^,)Ар»]м/4. (1.61)
где с1ш—диаметр штока.
Если подавать жидкость в обе полости
одновременно, то поршень будет переме-
щаться в сторону штока со скоростью
va = 4Q/(ndm). (1.62)
Для увеличения хода штока применяют
телескопические гидроцилиндры, которые
в сдвинутом положении имеют небольшие
размеры. Посредством гидроцилиндров
можно обеспечить не только поступатель-
ное, но и вращательное движение. Для
этого их соединяют с зубчато-реечными,
канатно-блочными, цепными, винтовыми
или кривошипно-шатунными механизма-
ми. Направляющие гидроаппараты обес-
печивают пуск, остановку и изменение нап-
равления потока рабочей жидкости в гид-
ролиниях полным открытием или закры-
тием рабочего проходного сечения. Ос-
новными параметрами этих гидроаппара-
тов является условный проход, номиналь-
ное давление и номинальный поток. К
основным направляющим гидроаппаратам
относятся гидрораспределители, гидрокла-
паны и гидрозамки.
Гидрораспределители служат
для переключения и направления потоков
рабочей жидкости, реверсирования дви-
жения и фиксирования гидродвигателей
в определенном положении. Они автома-
тически переключают систему на холостой
ход по окончании рабочего хода. Гидро-
распределители обеспечивают управление
несколькими исполнительными гидродви-
гателями.
На рис. 1.44 показан моноблочный гид-
рораспределитель. В чугунном корпусе 2
расположен предохранительный клапан 4
и, как правило, несколько стальных за-
каленных плунжеров (золотников) 3, ко-
торые во избежание перетечек жидкости
из полостей высокого давления в полость
малого давления имеют очень малые за-
зоры с отверстием в корпусе. Золотники,
соединяющие напорные или возвратные
гидролинии, перемещаются с помощью ру-
кояток 1. Если гидрораспределитель сос-
тоит из отдельных секций, то его назы-
вают секционным. В этом случае в каждой
секции расположен один золотник.
В гидрораспределители обычно встраи-
вают различные клапаны — предохрани-
тельные, обратные, подпиточные, антика-
витационные и др. Гидрораспределители
имеют устройства для возврата рукояток
управления в исходное положение или
фиксации их в заданных положениях. Ими
можно управлять вручную или с помощью
гидравлических или электрогидравличес-
ких сервоустройств, позволяющих упрос-
тить управление, снизить усилия на ру-
коятках управления и повысить точность
выполнения операций. Гидрораспредели-
тели, предназначенные для автоматичес-
кого, дистанционного и кнопочного управ-
ления. состоят из электромагнита, пере-
мещающего вспомогательный золотник,
который включает главный золотник.
По схеме разгрузки насоса при ней-
тральном положении золотников гидрорас-
пределители делят на два типа — с от-
крытым и закрытым центром. Гидрорас-
пределитель с открытым центром при ней-
тральном положении золотников позволя-
ет жидкости из полости нагнетания по
каналу в корпусе перетекать в сливную
полость. Гидрораспределители применяют
как для параллельной, так и последова-
тельной схем соединения гидродвигателей.
При параллельной схеме можно к одному
насосу подключать одновременно несколь-
ко гидродвигателей.
Тогда подача насоса
Qi = Q'2+ ... 4-Q"2, (1.63)
46
где Qi, ..., расходы рабочей жидкости
через гидродвигатели. Давление в гидро-
системе устанавливается в соответствии
с наименее нагруженным гидродвигате-
лем.
При последовательной схеме (рис. 1 45)
гидродвигатели (гидромоторы) 5 и 6 вклю
чаются так, что жидкость по гидролинии
/ из насоса через распределитель 3 внача-
ле поступает в гидродвигатель 5, слив
из которого через гидрораспределитель 4
подключается к следующему гидродвига-
телю 6 и затем на слив по гидролинии
7. Если рабочие площади гидродвигателей
одинаковы на входе и выходе из гидро-
двигателя. то
Qi = Q'2 = Q'^=... = Qn2, (1 64)
а давление, развиваемое насосом, огра-
ничивается гидроклапаном 2 с точностью
до потерь в гидролиниях
Рис. 1 45. Схема последовательного подключе-
ния гидромоторов
р.= Лр1+ \р%+ ... + &р§, (1.65)
где Дрг, ... , Др?— перепады давления на
гидродви гателях
При индивидуальной схеме можно вклю
чить только один гидродвигатель. С
включением первого гидродвигателя по
движению потока напорная гидролиния
отключается от всех остальных золотни-
ков. В реальных системах гидропередач
используют комбинации перечисленных
схем.
Гидроклапаны (рис. 1.46) предста-
вляют собой различные запорные устрой-
ства: шариковые, конические, золотнико-
вые. Выбор запорного устройства зави-
сит от назначения клапана, величины про-
ходного потока и давления.
Обратные гидроклапаны обе-
спечивают движение рабочей жидкости
только в одном направлении В другом
направлении запирающий элемент гидро-
клапана плотно прижат к седлу клапана
давлением рабочей жидкости. Имеющаяся
в клапане пружина не препятствует дви-
жению жидкости в противоположном на-
правлении. Она предназначена для пра-
вильной посадки запирающего элемента
в седле Обратные гидроклапаны приме-
няют для защиты насосов от резкого по-
вышения давления, вызываемого нагруз-
ками на рабочем органе, а также для фор-
Рис. 1.46. Схемы гидроклапанов.
а — шариковый; б — конический; в — золотниковый; / — седло клапана; 2 — запирающий элемент;
3 — пружина
47
Рис. 1.47. Схема редукционного клапана
мирования направлений потоков рабочей
жидкости в гидролиниях. Их устанавлива-
ют последовательно с фильтрами.
Подпиточный клапан является
разновидностью обратного гидроклапана,
который устанавливают в подводящей ги-
дролинии гидродвигателя или в гидрорас-
пределителе. Он обеспечивает заполнение
гидролинии рабочей жидкостью во избе-
жание кавитации. Подпитка гидродвига-
теля происходит за счет сил инерции или
внешних сил от сливной гидролинии под
давлением 0,05...0,5 МПа.
Гидрозамки представляют собой уп-
равляемые обратные клапаны, которые
позволяют запирать систему, а при необ-
ходимости пропускать жидкость в обоих
направлениях. Поэтому они кроме обрат-
ного клапана включают в себя шток и
поршень для управления клапаном. Гид-
розамки уст шавливают, например, между
гидродвигателем и гичрораснределителем
чтобы надежно фиксировать положение
рабочего органа.
Регулирующая гидроаппара-
тура предназначается для изменения
расхода или давления рабочей жидкости
путем частичного открытия проходных ка-
налов. К регулирующим гидроаппаратам
относят гидроклапаны давления (предо-
хранительные и редукционные), дроссели
и регуляторы потока рабочей жидкости.
Предохранительные гидро-
клапаны служат для ограничения дав-
ления, воспринимаемого гидродвигателем
от большой внешней нагрузки. Для этого
они пропускают рабочую жидкость из на-
порной гидролинии в сливную.
Редукционные клапаны (рис.
1.47) используют для поддержания пони-
женного давления на отдельных участках
системы. Полость А соединена с напор-
ным трубопроводом. Давление в полости
А, преодолевая усилие пружины и силу
давления в полости С, открывает клапан
1 При этом жидкость из полости высокого
давления перетекает в полость низкого
давления до тех пор, пока давление в
трубопроводе низкого давления не под-
нимется до определенного значения. Пос-
ле этого давление жидкости через канал
2 сообщится полости С. Под действием
давления в полости С золотник переместит-
ся и перекроет доступ жидкости из линии
высокого давления.
Гидродроссели с постоянным или
регулируемым гидравлическим сопротив-
лением служат для регулирования расхо-
да жидкости в гидролиниях. На рис. 1.48
показан регулируемый гидродроссель с об-
ратным клапаном. Он предназначен для
ограничения потока жидкости в одном на-
правлении и свободного пропуска потока
в другом. Кроме указанных элементов
объемные гидротрансмиссии включают в
себя кондиционеры рабочей жидкости,
гидробаки, гидроаккумуляторы и гидро-
линии.
Гидробаки — емкости для хранения,
отстоя и охлаждения рабочей жидкости,
циркулирующей в гидроприводе. Гидробак
сообщается с атмосферой через сапун,
представляющий собой воздушный фильтр.
Г идроаккумуляторы — гидроем-
кости, служащие для аккумулирования и
возврата энергии рабочей жидкости, нахо-
дящейся под давлением. Давление в гидро-
аккумуляторе создается в результате сжа-
тия и расширения рабочего газа или уп-
ругой деформации пружины. Гидроакку-
муляторы накапливают энергию в периоды
частичной недогрузки гидропривода и от-
дают ее в периоды интенсивной нагрузки
гидродвигателей. Они используются так-
же для уменьшения пульсации давления
в гидролиниях для восполнения утечек и
т. п.
Кондиционеры служат для поддер-
жания чистоты рабочей жидкости и ее тем-
пературы в заданных пределах. К ним
относятся очистители (фильтры и сепа-
раторы), теплообменники и радиаторы. По
качеству фильтрации, обусловленному
размером и количеством твердых частиц.
48
пропущенных фильтрами, последние под-
разделяют на фильтры грубой очистки
(пропускают частицы до 0,1 мм), нормаль-
ной очистки (пропускают частицы до
0,01 мм), тонкой очистки (пропускают час-
тицы до 0,005 мм) и особо тонкой очистки
(пропускают частицы до 0,001 мм). В стро-
ительных машинах применяют проволоч-
ные, сетчатые и бумажные фильтры. Для
улучшения фильтрации рабочих жидкос-
тей вместо фильтров стали использовать
специальные центрифуги. Как показывает
практика, тщательная очистка рабочих
жидкостей значительно увеличивает дол-
говечность элементов гидропривода.
Гидролинии состоят из труб, по ко-
торым жидкость поступает от насоса к
распределительной аппаратуре и гидро-
двигателям. Жесткие гидролинии выпол-
няют, как правило, из стальных бесшов-
ных труб. Подвижные части с установ-
ленными на них элементами гидропривода
соединяют гибкими рукавами высокого
давления. Для предотвращения вытека-
ния жидкости и предохранения ее от заг-
рязнения при разъединении трубопрово-
дов применяют самозапирающиеся соеди-
нения с двумя шариковыми клапанами
К рабочей жидкости в гидроприводе
строительных машин предъявляются вы-
сокие требования. Она должна быть хо-
рошо смазывающим материалом, не вызы-
вать коррозии металлов, с которыми она
контактирует, обладать свойствами, кото-
рые не изменяются во время эксплуата-
ции и от температуры. Кроме того, ра-
бочая жидкость не должна образовывать
пены и содержать веществ, выпадающих
в осадок, должна быть безопасной в по-
жарном отношении и не токсичной. На-
иболее полно отвечают этим требованиям
масла, получаемые из ни зкозастывающих
фракций нефти с соответствующими при-
садками: загущающими, антиокислитель-
ными, антипенными, противои шосными,
антикоррозионными.
В строительных машинах, работающих
при температуре окружающего воздуха
318...228 К, применяют в основном спе-
циальные рабочие жидкости. МГ-30
(ТУ 38-1-01-50 — 70) — в качестве летнего
сорта для районов с умеренным климатом
и всесезонного сорта для южных раизнов
страны; ВМГЗ (ТУ 38-101479—74) —
Рис. 1.48. Гидродроссель регулируемый с об-
ратным клапаном:
1 — уплотнение; 2 - тарелка; 3 — пружина; 4 — за-
порный элемент; 5 — поворотный корпус; 6 — коль-
цо со шкалой; 7 — неповоротный корпус
для всесезонной эксплуатации в районах
Крайнего Севера и в качестве зимнего
сорта в районах с умеренным климатом.
Схемы объемного гидропривода зависят
от типа строительной машины, характера
выполняемых ею операций и технико-эко-
номических показателей. Гидропривод мо-
жет быть выполнен так, что одновременно
могут производиться два или несколько
движений гидродвигателей. Для этой цели
осуществляется параллельное или после-
довательное включение гидродвигателей.
Однако более совершенными являются
многонасосные системы, в которых каж-
дый насос питает один или группу гид-
родвигателей. При этом совмещение дви-
жений гидродвигателей, питаемых различ-
ными насосами, не вызывает затруднений.
Для более полного и рационального ис-
пользования мощностей гидрооборудова-
ния, установленного н i машине, приме-
няют различные регуляторы и системы,
позволяющие обьединять потоки жидкос-
ти, поступающие от насосов к одному из
гидродви гателс й.
В качестве примера рассмотрим типич-
ную схему двухпоточного объемного гид-
ропривода универсального одноковшового
пневмоколесного экскаватора (рис. 1.49)
Основные механизмы приводятся в дви-
жение от двухсекционного автоматически
совместно регулируемого аксиально-порш-
невого насоса 1. Потоки рабочей жидкости
от секций А и Б насоса 1 питают соот-
ветственно гидрораспределительцые бло-
ки 6 и 18 секционного типа с проточной
разгрузкой насоса и параллельным пита-
49
Рис. 1.49. Двухпоточная схема объемного гид-
ропривода одноковшового пневмоколесного эк-
скаватора
нием гидродвигателей, за исключением ра-
бочей секции ЗР7, имеющей раздельное
от секций ЗР4, ЗР5 и ЗР6 питание за
счет использования промежуточной секции
КО4. Если все золотники блока 6 находят-
ся в нейтральном положении (как пока-
зано на рис. 1.49), то поток от секции
А насоса объединяется с потоком от сек-
ции Б и блок 18 питается полным потоком
от насосной установки. При включении
любого из золотников блока 6 потоки жид-
кости от секции А и Б разъединяются,
причем слив из блока 6 направляется в
бак, а блок 18 питается только потоком
от секции Б. Таким образом, гидромотор
8 поворота платформы может питаться
только потоком от секции Л, в то время как
в управляемый от блока 18 гидромотор 13
передвижения и гидроцилиндры привода
рукоятки 10, стрелы 14 и ковша 16 обрат-
ной лопаты подается полный поток от сек-
ций А и Б при работе каждого из этих
гитродвигателей без совмещения с други-
ми операциями При включении золотника
секции ЗР1, управляющего гидромотором
8, в гидроцилиндры 10, 14 и 16 подается
поток жидкости только от секции Б. Зо-
лотник секции ЗРЗ дает возможность сов-
мещать движение рукояти (гидроцилиндр
10) с движением стрелы (гидроцилиндр
14) или ковша (гидроцилиндр 16) при
независимом управлении каждым из сов-
мещаемых движений. Слив от блоков 6 и
18 поступает в бак через золотник 27,
который позволяет направлять рабочую
жидкость непосредственно в фильтры 25
(при низкой температуре окружающего
воздуха) или через охладитель 26. Ко-
личество фильтров 25, параллельно уста-
новленных в сливной гидролинии, опре-
деляется необходимостью обеспечивать
минимальное сопротивление потоку жид-
кости. Кроме основного сдвоенного насо-
са / в этой системе гидропривода исполь-
зуется еще шестеренный насос 24 постоян-
ной объемной подачи,, устанавливаемый
на дизеле и питающий через гидрорас-
пределитель 22 следящей системы гидро-
цилиндр 20 поворота управляемых ходо-
вых колес.
В напорные секции блоков 6 и 18 встро-
ены отрегулированные на рабочее давле-
50
ние предохранительные клапаны, ограни-
чивающие давление в секциях А и Б на-
соса 1, а также обратные клапаны. Дав-
ление насоса 24 ограничивается предохра-
нительным клапаном 23, а в рабочих ли-
ниях гидромоторов привода поворота 8 и
хода 13 цилиндров 10 и 14 — клапанами
блоков 7, 11, 12 и 15, присоединенными
к соответствующим рабочим секциям бло-
ков 6 и 18.
Для контроля настройки предохрани-
тельных клапанов в напорных линиях на-
сосов установлен манометр 4, который мо-
жет поочередно подключаться к напорным
линиям секций А и Б насоса 1 и насоса
24. Давление в сливной гидролинии кон-
тролируют с помощью манометра 5, а тем-
пературу рабочей жидкости — преобразо-
вателя 2 и указателя 3 температуры.
Схема гидропривода кроме показанного
на рис. 1.49 подключения гидродвигате-
лей с оборудованием обратной лопаты
обеспечивает также работу экскаватора
погрузчиком и грейфером. При работе
грейфером рабочие гидролинии 9 резер-
вной секции ЗР2 используются для управ-
ления гидроцилиндром подъема (опуска-
ния) вгрхней части составной стрелы, сек-
ция ЗР6— для управления гидроцилинд-
ром 17 челюстей грейфера, а дополнитель-
ный гидрораспределитель 21— для управ-
ления гидроцилиндром 19 поворота грей-
фера в плане. При этом гидроцилиндр
19 приводится в движение от вспомога-
тельного насоса 24 и управляется секцией
ЗР8.
1.5. Ходовое оборудование
строительных машин
Ходовое оборудование строительных ма-
шин состоит из ходового устройства —
движителей, механизма передвижения и
опорных рам или осей.
По типу применяемых движителей хо-
довое оборудование делят на гусеничное
(рис. 1.50, а), шинноколесное (рис.
1.50, б), рельсоколесное и шагающее (рис.
1.50, в). Движители передают нагрузку от
машины на опорную поверхность и передви-
гают машины. Механизмы передвижения
обеспечивают привод движителей при ра-
бочем и транспортном режимах. У многих
строительных машин (юмлеройно-транс-
портных, многоковшовых экскаваторов, пе-
редвижных кранов и др.) ходовое обору-
дование участвует непосредственно в ра-
бочем процессе, обеспечивая при этом до-
полнительные тяговые усилия.
Современные самоходные строительные
машины, имеющие массу до нескольких
тысяч тонн, предназначены для передви-
жения в различных дорожных условиях,
транспортные скорости у некоторых шин-
ноколесных и рельсоколесных машин до-
стигают нескольких десятков километров в
час. Рабочие скорости часто должны плав-
но регулироваться от максимальных зна-
чений до нуля. Давление на грунт у раз-
личного типа строительных машин меня-
ется от 0,03...0,05 до 0,5...0,7 МПа. Тя-
говые усилия на движителях у большин-
ства строительных машин обеспечиваются
в пределах 45...60 % от их массы, пре-
вышая у некоторых в рабочих режимах
их общую массу. Обеспечение машиной
необходимых величин давления на грунт,
тягового усилия и клиренса (расстояния
от поверхности дороги до наиболее низ-
кой точки ходового оборудования) харак-
теризует ее проходимость, т. е. способ-
ность передвигаться в разнообразных ус-
ловиях эксплуатации. Проходимость ма-
шин в существенной степени сказывается
на их основных технико-экономических по-
казателях. Важным показателем ходового
оборудования машин является также их
маневренность, под которой понимается
способность машин изменять направление
движения — маневрировать. Маневрен-
ность характеризуется радиусами поворо-
та, вписываемостью машин в угловые про-
езды и размерами площадки, необходимой
для обратного разворота.
Для обеспечения разнообразных требо-
ваний эксплуатации строительных машин
применяют различное ходовое оборудова-
ние.
Гусеничное ходовое оборудование (см.
рис. 1.50, а). Его широко применяют как
для строительных машин малой мощности
массой 1...2 т, так и для машин самой
большой мощности с массой в сотни и
тысячи тонн. Оно обеспечивает возмож-
ность воспринимать значительные нагруз-
ки при сравнительно низком давлении на
грунт, большие тяговые усилия и хоро-
шую маневренность.
Недостатками гусеничного хода являют-
51
Рис. 1.50. Ходовое оборудование строительных
машин
ся значительная масса (до 35 % от всей
массы машины), большая материалоем-
кость, недолговечность и высокая стои-
мость ремонтов, низкие КПД и скорости
движения, невозможность работы и пере-
движения на площадках и дорогах с усо-
вершенствованными покрытиями. Маши-
ны на гусеничном ходу передвигаются сво-
им ходом, как правило, только в преде-
.ах строительных площадок, к которым
их госта вл яют автомобильным, железно-
дорожным или водным транспортом.
Гусеничное ходовое оборудование мо-
жет быть двух- и многогусеничным
(рис. 1.50, поз 3). В строительных ма-
шинах с массой до 1000 т применяется
наиболее простое и маневренное двухгу-
сеничное оборудование. Для машин боль-
шей массы используют сложные много-
гусеничные системы, у которых число гу-
сениц достигает 16.
По степени приспосабливаемое™ к рель-
ефу пути различают гусеницы жесткие /,
мягкие 2, полужесткие и с опущенным
или поднятым колесом 4.
У жестких гусениц (рис. 1.51) опорные
ка I ки 7 непосредственно соединены с не-
сущей балкой гусеницы. Этот тип подвес-
ки наиболее прост и дешев, он обеспечива-
ет более равномерное распределение дав-
ления на грунт. Вследствие того что жест-
кая гусеница не приспосабливается к не-
ровностям пути и не амортизирует удар-
ные нагрузки при езде но неровному и
жесткому основанию, скорость передвиже-
ния машин при таких гусеницах обычно
не превышает 5 км/ч. Для лучшей при-
спосабливаемое™ гусениц к неровностям
грунта опорные катки объединяют в балан-
сирные тележки (см. рис. 1.50, поз. 2) и
вводят демпфирующие пружины или
рессоры. Для лучшей работы маши-
ны в зимних условиях или в грунтах
с низкой несущей способностью и плохим
сцеплением на звеньях гусеничной ленты
применяют съемные шипы или шпоры.
Привод гусениц осуществляется ведущими
колесами 1. Для зацепления с ведущим
колесом используются реборды звеньев или
отверстия в них. Для компенсации износа
и вытяжки звеньев гусеничные ленты на-
тягиваются с помощью устройства 9 на
направляющем колесе.
В последние годы для работы машин
на заболоченных грунтах со слабой не-
сущей способностью применяют гусенич-
ное ходовое оборудование с резинометал-
лическими гусеницами. Такая гусеница
выполнена из специальной резиновой лен-
ты, армированной высокопрочной несущей
проволокой с штампованными звеньями.
Эта гусеничная лента имеет меньшую мас-
су, лучшую приспосабливаемое™ к грун-
товым условиям и проходимость машины,
не нарушает дерновый покров.
Тип привода машины и требования к
ее скорости и маневренности предопреде-
ляют конструкцию механизма передвиже-
ния. При одномоторном механическом или
гидромеханическом приводе привод гусе-
52
Рис. 1.51. Конструкция гусеницы:
1 — ведущее колесо; 2 — винт; 3 — звено гусеничной
ленты; 4, 7 — поддерживающие и опорные катки; 5 —
ходовая рама; 6 — стопор; 8 — несущая балка гусе-
ницы; 9 — натяжное устроиство: 10 — направляю-
щее колесо
ниц часто осуществляют с помощью ко-
нических зубчатых передач, цепных пере-
дач и кулачковых муфт и тормозов, обес-
печивающих разворот мащины только от-
носительно одной из гусениц. Для боль-
шей маневренности гусеничных машин,
выполненных на ба ге тракторов, для вклю-
чения и выключения гусениц служат спе-
циальные фрикционные бортовые муфгы
сцепления. При включении гусениц в раз-
ных направлениях в этом случае дости-
гается разворот машины на месте. Такое
качество достигается и при индивидуаль-
ном приводе машин, когда каждая из гу-
сениц приводится в движение отдельным
электро- или гидродвигателем, имеющим
возможность для разворотов машин на
месте включаться в разных направлениях.
Шинноколесное (пневмоколесное) ходо-
вое оборудование (см. рис. 1.50, б) Оно
выполняется обычно двухосным с одной
5 или двумя б ведущими осями. Более
тяжелые машины выполняются трехосны-
ми с двумя 7 или всеми 8 ведущими осями,
четырех- 9 и многоосными 10. Основные
достоинства пневмоколесного ходового
оборудования определяются возможнос-
тью развивать высокие транспортные ско-
рости, приближающиеся к скоростям гру-
зовых автомобилей, что придает им боль-
шую мобильность, а также большей дол-
говечностью и ремонтопригодностью по
сравнению с гусеничным ходовым обору-
дованием.
Важной характеристикой колесных ма-
шин является колесная формула, состо-
ящая из двух цифр; первая обозначает
число всех колес, вторая — число приво-
дных. Наиболее распространены машины
с колесными формулами 4X2 (см. рис. 1.50,
б, поз. 5), 4X4 (см. рис. 1.50, б, поз. 6),
с большим количеством общих и ведущих
осей применяются реже — в основном на
тяжелых автогрейдерах и кранах. С рос-
том числа приводных колес в ходовом
устройстве улучшаются проходимость и
тяговые качества машины, но усложняет-
ся механизм привода передвижения.
Свойства шинноколесного ходового обо-
рудования в значительной степени зависят
от конструкции шин (рис. 1.52). На маши-
не, как правило, устанавливают шины
одного типоразмера, поэтому часто на на-
иболее нагруженных осях устанавливают
сдвоенные колеса. Для улучшения прохо-
димости используют шины большого диа-
метра, широкопрофильныс и арочные. При
этом проходимость улучшается за счет
большей опорной поверхности и развитым
грунтозацепам. Такие шины дают возмож-
ность работать машине на слабых и рых-
лых грунтах и на снегу.
При работе арочных шин на твердых
грунтах и дорогах с твердым покрытием
сопротивление перемещению машины уве-
личивается, а срок службы шин резко
уменьшается.
Маркируются шины обычного профиля
двумя цифрами через тирс (например, ши-
на 320...508 мм или 12.00—20")- Первое
53
Рис. 1.52. Типы шин:
а — камерные; б — бескамерные; в — проекторы:
I — для земляных работ; 11 — то же, в каменных
карьерах; 111 — противобуксующие; IV — универ-
сальные; г — арочные
число — ширина профиля шины, второе —
внутренний (посадочный на обод) диаметр
шины в миллиметрах или дюймах. В обоз-
начение шины широкого профиля входят
три числа в миллиметрах: наружный ди-
аметр, ширина профиля и посадочный ди-
аметр обода, например, шина (1500Х
X660X635 мм).
Для улучшения проходимости машин,
снижения сопротивления передвижению и
износа шин в последние годы в строитель-
ных машинах стали применять регулиро-
вание давления воздуха в шинах из ка-
бины машиниста. В этом случае при дви-
жении машины по рыхлому или влажному
грунту давление воздуха в шинах снижа-
ют, уменьшая соответственно давление на
грунт и улучшая тяговые качества и про-
ходимость. При передвижении машин по
твердым дорогам давление в шинах повы-
шается, что ведет к снижению сопротив-
ления движению и увеличению долговеч-
ности шин. Указанное регулирование дав-
ления в шинах можно автоматизировать
с помощью применения микропроцессоров.
Срок службы шин может быть увеличен
за счет правильного выбора типа шин
специальных устройств для соответствую-
щих условий их эксплуатации.
В зависимости от условий работы и ско-
ростей движения машины, определяющих
динамичность, выбираются и допускаемые
нагрузки на колеса. Например, при прочих
равных условиях, если нагрузку на колесо
при скорости передвижения машины
50 км/ч принять за 100 %, то при ско-
рости продвижения 8 км/ч нагрузку мож-
но увеличить примерно в полтора раза,
а при скорости, близкой к нулю, увеличить
в два раза. Это, например, очень важно
для работы пневмоколесных кранов в опе-
рациях перемещения их с грузом на строй-
площадке. Шинноколесное ходовое обору-
дование строительных машин может иметь
механический, гидравлический, электри-
ческий и комбинированный приводы колес.
Наиболее распространенными являются
механический, гидромеханический и гид-
рообъемный приводы. В механических и
гидромеханических приводах наиболее
распространен привод ведущих колес, объ-
единенных в мосты попарно через диф-
ференциалы. Это обеспечивает высокие
скорости движения без проскальзывания.
К недостаткам такого привода следует
отнести то, что колеса одного моста мо-
гут развивать только равные тяговые уси-
лия, величины которых определяются мак-
симальным тяговым усилием колеса, на-
ходящегося в худших по сцеплению до-
рожных условиях. Для устранения этого
недостатка при движениях с низкими ско-
ростями в сложных дорожных условиях
применяют устройства для блокировки
дифференциалов. Привод колес без диф-
ференциалов обеспечивает простоту кон-
струкции и более высокие тяговые уси-
лия, но при поворотах машины и дви-
жении по неровной поверхности колеса
проскальзывают вследствие разности ско-
ростей. При этом увеличиваются расход
энергии и износ шин.
В последние годы в строительных ма-
шинах начали применять индивидуальный
привод каждого колеса от своего гидро-
ил и электродвигателя — привод с мотор-
колесами. Последнее представляет собой
самостоятельный блок, состоящий из дви-
гателя, муфты, планетарного редуктора,
тормоза и колеса. Применение гидропри-
вода с давлением от 16 МПа и выше
позволяет при низкомоментных гидродви-
гателях создать очень компактные, встро-
енные в обод колеса конструкции, кон-
курирующие с другими типами приводов.
Применение мотор-колес упрощает ком-
поновку машин, улучшает ее маневрен-
54
ность и проходимость за счет того, что
каждое колесо может служить приводным
и управляемым (поворотным). Примене-
ние гидравлических мотор-колес с регули-
руемыми насосами и гидромоторами поз-
воляет регулировать скорости от несколь-
ких метров в час (рабочие движения) до
десятков километров в час (транспортные
режимы).
Рельсоколесное ходовое оборудование.
Оно обеспечивает низкое сопротивление
передвижению, восприятие больших наг-
рузок, простоту конструкции и невысокую
стоимость, достаточную долговечность и
надежность. Жесткие рельсовые направ-
ляющие и основания обеспечивают воз-
можность высокой точности работы маши-
ны. I лавными недостатками этого хода
являются: малая маневренность, слож-
ность перебазировки на новые участки ра-
бот, дополнительные затраты на устрой-
ство и эксплуатацию рельсовых путей. Этот
вид ходового оборудования применяют для
башенных и железнодорожных кранов,
цепных и роторно-сгреловых экскавато-
ров, а также для экскаваторов-профили-
ровшиков.
Шагающее ходовое оборудование. Оно
имеет несколько конструктивных решений.
Оно выпускается как с механическим, так
и гидравлическим приводом. На рис. 1.50,
в показан в качестве примера кривошип-
но-эксцентриковый механизм привода хо-
да. В положении 11 ходовые лыжи (одна
лыжа заштрихована) вместе с располо-
женными на них рельсами эксцентриково-
го механизма подняты вверх и опирание
машины на грунт происходит через круг-
лую базу машины. При этом положении
машина может поворачиваться с лы-
жами на опорно-поворотном устройст-
ве в любую сторону на 360°. В пози-
ции 12 лыжи передвинулись на поло-
вину шага вперед (вправо) и опусти-
лись на основание. В позиции 13 эксцен-
триковым механизмом поднята вся маши-
на и передвинута на половину шага впе-
ред. В позиции 14 машина передвинута
еще на полшага вперед и опущена на
грунт. В следующей позиции, при поворо-
те кривошипа на четверть оборота, лыжи
вместе с механизмом займут свое исход-
ное положение. Шагающий ход обеспечи-
вает низкие удельные давления на грунт
и высокую маневренность, так как поворот
машины заменен поворотом платформы.
Основным недостатком шагающего хода
являются его малые скорости передвиже-
ния (обычно до 0,5 км/ч). Этот вид ходо-
вого оборудования применяют преиму-
щественно на мощных экскаваторах-драг-
лайнах.
Тяговый расчет. При тяговом рас-
чет е необходимо выяснить сопротивление
передвижению машины и тяговые возмож-
ности ее механизма по двигателю привода
и по сцеплению движителей с грунтом.
Сопротивления передвижению, которые
должны быть преодолены механическим
приводом и колесным или гусеничным дви-
жителем,
W = WP+ U?nep+ №пов± 1Г.+ №„+ WB,
(1.66)
где U7p— сопротивление от рабочего ор-
гана машин; U/nep— сопротивление пере-
движению (перекатыванию) движителей;
Ч^пов—сопротивление повороту машины;
Wy, WB— сопротивления уклона мес-
тности, инерции при разгоне и ветра.
Сопротивление от рабочего органа зави-
сит от назначения и типа машины, ха-
рактера выполняемых работ, конструкции
рабочего органа и других факторов. Соп-
ротивления перемещению (перекатыва-
нию) движителей вследствие большого ко-
личества факторов, влияющих на его зна-
чение, определить аналитически с доста-
точной точностью затруднительно. Поэто-
му
(1.67)
где f— коэффициент сопротивления пере-
движению движителей, средние значения
которого для некоторых видов опорных
поверхностей приведены в табл. 1.2, GM—
сила тяжести машины.
Сопротивления повороту для гусенич-
ных машин определяются затратами энер-
гии на срезание и смятие грунта гусени-
цами и трением заторможенной гусеницы.
При перемещении по рыхлому вязко-
му грунту МОЖНО ПРИНЯТЬ Ц7ПОВ =
= (0,4-0,7) №пср.
Сопротивление повороту колесных ма-
шин, передвигающихся по твердым осно-
ваниям, обычно не учитываются из-за ма-
55
Таблица 1.2. Значения коэффициентов сопротивления передвижению f и коэффициентов
сцепления
Вид опорной поверхности Шинноколесный движите ib Гусеничный движит< ль
шинн ннсокого давления шины низкого давления f <Р
[ Ф Ф
Асфальт сухой Грунтовая дорога: 0,015...0,02 0,7...0,8 0,02 0,7-0,8 — 0,8... 1,0
сухая укатанная грязная, влаж 0,02-0,06 0,6...0,7 0,025...0,035 0,4...0,6 0,15-0,25 и,06... 0,07
пая 0,13...0,25 0,1.-0,3 0,15-0,2 0,12-0,15 0,5. .0,6
Грунт:
рыхлый свеже- отсыпанный 0,20. .0,30 0,3...0,4 0,1 ...0,2 0,4-0,6 0,07-0,1 0,6-0,7
слежавшийся,
уплотненный Песок: 0,10. .0,20 0,4.-0,6 0,10.. .0,15 0,5...0,7 0,08 0,8. ..1,0
влажный 0,1...0,4 0,3.-0,6 0,06-0,15 0,4...0,5 0,05-0,1 0,6...0,7
сухой 0,4...0,5 0,25-0,3 0,2-0,30 0,2...0,4 0,15-0,2 0.4...0,5
Снег:
рыхлый 0,4...0,5 0,15-0,2 0,1-0,30 0,2-0,4 0,1-0,25 0,25-0,35
укатанный 0,05...0,1 0,25-0,3 0,03-0,05 0,3-0,5 0,04-0,06 0,4-0,6
Болото — — 0,25 0,1 0,3 0,15
Бетон 0,015...0,02 0,7...U,8 0,02 0,7...0,8 0,06 0,5...0.6
лых значений. При езде по рыхлому гр\н-
гу можно принять U7I1OH = (0,25...0,5) U^n<T.
Сопротивление движению машины от
уклона местности
U ,= ч- GMsina, (1.68)
где а — угол подъема пути машины; знак
« + » соответствует движению машины на
подъем, знак « — »— под уклон.
Сопротивление oi инерции при разгоне
U.i== (1.69)
где ш — масса машины; / момент инер-
ции приводимых в движение вращающих-
ся масс механизма привода движителей;
г—радиус приводного колеса; а—уско-
рение разгона машины.
('опротивпение от давления ветра
1ГВ= SqB, (1.70)
где 5 — суммарная подветренная пло-
щадь машины; q„—длвление ветра.
В тяговых расчетах большинства машин
для земляных работ в рабочих режимах
их на стройплощадке могут не учитывать-
ся отдельно инерционные силы и силы
Beipa, которые имеют небольшую величи-
ну по сравнению с основными составля-
ющими. Могут не учитываться также соп-
56
ротивления подъему и повороту, так как
при этом копание не производится.
Сопротивление передвижению в процес-
се копания
(Г = U7n+f.GM, (1.71)
где /1— коэффициент сопротивления пере-
шижению при копании, который можно
принимать в первом приближении /1 =
(1,1.-.1,3)/.
В транспортных режимах не учитыва-
ются рабочие усилия на машине. Сопро-
тивления передвижению опре шляются до-
рожными условиями, при этом одновре-
менное действие сопротивлений повороту
и подъему в машинах для земляных ра-
бот обычно исключается. Действие
ветра принимается по рабочему состоя-
нию.
Условие движения любой машины за-
писывается уравнением
(1-72)
где Род— окружная сила всех движителей
машины (приводных колес, гусениц), по-
лучаемая от двигателей привода; Ро, сц—
суммарная окружная сила всех движите-
лей по условию сцепления их с основа-
нием;
(1.73)
где —мощность двшателей механиз-
мов передвижения; и — скорость передви-
жения; г|д — общий КПД механизма пере-
движения;
Сц=г GM<[', (1-74)
где <| — коэффициент сцепления движите-
ля с основанием, но которому передви-
гается машина (см. табл. 1.2).
В случае, если наступает условие
Ро.сц< Ро.д.< Г,
(1-75)
машина нс может двигаться, так как про-
исходит буксование движителей.
Если же возникает условие
/\ец> Ро.д.< М/.
(1 76)
то машина также не будет двигаться вслед-
ствие недостаточного тягового усилия,
развиваемого приводом ходового механиз-
ма.
1.6. Системы управления
строительных машин
Система управления строительными ма-
шинами состоит обычно из пульта управле-
ния с расположенными на нем приборами,
рукоятками, педалями, кнопками, системы
передач в виде рычагов, тяг, золотников,
трубопроводов, а также дополнительных
устройств, позволяющих контролировать
работу двигателей, механизмов привода
и рабочего оборудования. Для удобства
управления машиной и улучшения условий
работы операторов пульты управления на
всех мобильных строительных машинах
размещают, как правило, в специальных
кабинах.
Системы управления существенно влия-
ют на производительность машины и на
утомляемость оператора. Поэтому к ним
предъявляются эргономические и другие
требования. Системы управления должны
обеспечивать: надежное и быстрое приве-
дение в действие рабочих органов, меха-
низмов передвижения, плавность их вклю-
чения и выключения, безопасность, лег-
кость и удобство работы оператора; ми-
нимальное количество рукоятей, педалей
и кнопок управления; положение рычагов
управления машиной должно давать опе-
ратору представление о направлениях
движения рабочих органов; простоту, на-
дежность и минимальное количество регу-
лировок.
Системы управления делятся: по назна-
чению — на системы управления тормоза-
ми, муфтами, двигателями, положением
рабочего органа; по способу передачи
энергии — на механические рычажные,
электрические, гидравлические, пневмати-
ческие и комбинированные; по степени
автоматизации —- неавтоматизированные
и автоматические.
Неавтоматизированные системы могут
быть непосредственного действия яти с
усилителями (с сервоприводом). В первом
случае оператор управляет только за счет
своей мускульной энергии, прикладывае-
мой к рычагам и педалям, во втором — для
воздействия на объект управления ис-
пользуют дополнительные (электрический,
гидравлический или пневматический) ис-
точники энергии. Роль оператора сводится
лишь к включению и выключению элемен-
тов привода системы управления. В полу-
автоматических системах автоматизирова-
ны отдельные элементы системы управле-
ния. В полностью автоматической системе
оператор лишь подает сигналы о начале
или окончании работы, а также настройке
системы на определенную программу уп-
равления рабочим процессом машины.
Основными показателями качества ра-
боты системы управления являются уси-
лия, ход рычагов и педалей управления
и соответственно усилия, развиваемые на
исполнительном органе, скорость движе-
ния рабочего звена исполнительного орга-
на, число и продолжительность включений
в час (ПВ, %), быстрота срабатывания
и КПД.
Системы управления непосредственного
действия с рычажно-механическим и i ид-
равлическим управлением тормозом пока-
заны на рис. 1.53. В рычажно-механической
системе управления (рис. 1.53, а) усилие Р
от ноги на педаль А увеличивается ры-
чажной системой /1— /гэ в усилие Р\ на
конце ленты Б тормоза.
Передаточное отношение рычажной си-
стемы управления
/2/4 /6 ~ /1 ’ (L77)
где Sn—ход педали Д; h ход кон-
ца ленты Б.
57
Усилие на конце ленты
Pi=iyP. (1-78)
В рычажно-гидравлической системе уп-
равления (рис. 1. 53, б) усилие от ноги
на педали управления 6 через гидравли-
ческий цилиндр 5 по трубопроводу 4 пере-
дается в рабочий цилиндр 3, поршень кото-
рого через рычаг 8 воздействует на сбе-
гающий конец тормозной ленты /. Пру-
жины 2 и 7 служат для возврата системы
управления в исходное положение после
снятия ноги с педали управления.
Передаточное отношение в этом случае
(1-79)
где ip, 4Г — передаточные отношения
рычажной и гидравлической систем:
it = dl/dl (1-80)
где d\ и d-j — соответственно диаметры
цилиндров управления 3 и 5.
Схемы управления, приведенные на
рис. 1.53, применяются обычно для машин
небольшой мощности при стравнительно
малых количествах включений механизма
в час. Расход мощности на управление
не должен превышать средних физичес-
ких возможностей машиниста, равных при
длительной работе 40...50 Вт. Положи-
тельным свойством системы управления
непосредственного действия является воз-
можность плавного регулирования процес-
са управления рабочим элементом.
В большинстве мобильных строительных
машин для земляных работ, кранах и дру-
гих машинах для облегчения труда маши-
нистов применяются, как правило, системы
управления с усилителями гидравличес-
кого, пневматического и электрического
действия. В этих случаях часть мощности
силовой установки машины используется
в системе управления для включения ис-
полнительных рабочих органов рабочего
оборудования и механизмов. В качестве
усилителей в гидросистемах управления
применяют гидрообъемные передачи. Для
предотвращения пульсации рабочей жид-
кости и поддержания ее давления на опре-
деленном уровне используют гидроакку-
муляторы.
К недостаткам гидравлических систем
управления относят быстрое нарастание
давлений рабочей жидкости (0,1...0,2) с
в исполнительных органах и, как следст-
вие,— резкое их включение и возникно-
вение существенных динамических нагру-
зок в элементах конструкции. Этот недо-
статок легко устраняется в пневматичес-
ких системах управления, широко приме-
няемых в строительных машинах. Давле-
ние в таких системах составляет 0,7...
0,8 МПа. Вследствие сжимаемости воздуха
и установки дросселей время нарастания
давления в исполнительных органах
может легко регулироваться в необходи-
мых оптимальных пределах.
В пневматической системе управления
(рис 1.54) компрессор 2 приводится в
58
Рис. 1.54. Принципиальная схема пневматиче-
ской системы управления
Ю
-11
12
движение от двигателя 1. Воздух компрес-
сором всасывается через воздухозаборник
4 и фильтр 3 и через влагомаслоотдели-
тель 6 нагнетается в аккумулирующую
емкость — ресивер 7. При включении пнев-
матических золотников 8 или 8' воздух
поступает в пневмокамеру муфты или тор-
моза 9 или в пневмоцилиндр. В пневмока-
мерах тормозов в отличие от цилиндров
функцию поршня выполняет резиновая
диафрагма 12, соединенная со штоком 10
и удерживаемая в нормальном положении
пружиной //. Быстрому возвращению диа-
фрагмы пневмокамеры и штока в исход-
ное положение при выключении кроме пру-
жины способствует клапан быстрого оттор-
маживания 13, выбрасывающий воздух в
непосредственной близости от диафрагмы.
Предохранительный клапан 5 в системе
настраивается на давление, превышающее
номинальное на 5...7 %. К недостаткам
системы пневматического управления от-
носятся: необходимость тщательной очист-
ки воздуха от механических примесей,
масла и влаги; несвоевременное удаление
конденсата из системы может приводить
к ее замерзанию в холодное время.
В системах автоматизированного управ-
ления рабочими органами, а также при
рулевом управлении пневмоколесных ма-
шин применяются следящие системы гид-
ропривода. Следящей называют такую
гидравлическую систему, которая имеет
обратную связь и в которой происходит
усиление мощности. На рис. 1.55 приве-
дена схема рулевого управления следя-
щего действия. Принцип действия этой
системы состоит в следующем. При пово-
роте рулевого колеса 3, например, вправо,
поршень гидроцилиндра рулевой колонки
4 перемещается влево, навинчиваясь по
нарезке вала руля. При этом он вытес-
няет часть жидкости из левой полости в
сервоцилиндр 7. Под действием давления
жидкости поршень сервоцилиндра пере-
местится влево и сдвинет следящий золот-
ник 8 из нейтрального положения 11 в
положение ///. При этом жидкость от насо-
са 2 поступит к двойному управляемому
обратному клапану 9, откроет его и пере-
местит поршень рабочего цилиндра 10.
Из полости рабочего цилиндра 12 жид-
кость через клапан 9 и золотник 8 поступит
в сливную линию. При этом будет осущест-
влен поворот колес машин на определен-
ный угол.
При остановке золотника поршень будет
перемещать траверсу 11, а последняя через
жесткую обратную связь — корпус следя-
щего золотника влево до восстановления
положения И. При этом подача жидкости
к цилиндру 10 и, следовательно, поворот
колес прекратятся. Для дальнейшего пово-
рота колес или восстановления первона-
чального положения колес рулевое колесо
управления поворачивается в соответству-
ющую сторону на определенный угол.
Таким образом, поворот колес осуществ-
ляется по методу слежения за поворотом
рулевого колеса. Пружинный аккумуля-
59
тор 13 с зарядными клапанами 14 и обрат-
ными клапанами 5 и 6 служит для попол-
нения системы управления маслом в случае
его утечки через уплотнения, клапаны 15
и 16 — для регулирования системы.
Применение гидравлической и пневмати-
ческой систем даст возможность дистан-
ционного управления и автоматизации ра-
боты машины с использованием электро-
ники и микропроцессорной техники. Наибо-
лее целесообразны в этих целях комби-
нации различных систем управления —
электрогидравлических и электропневма-
тических.
Широкие возможности (втоматизации
имеют электрические ситемы управления,
которые применяются на машинах с ди-
зель-электрическим и электрическим при-
водами. Строительные машины с примене-
нием бортовых мини-ЭВМ позволяют авто-
матически оптимизировать рабочие про-
цессы и тем самым существенно поднять их
производительность и облегчить работу
оператора по управлению машиной.
Для улучупения условий труда маши-
нистов в современных строительных маши-
нах выполняется целый ряд эргономичес-
ких требований к управлению и рабочему
месту. Основные из них были изложены
ниже в § 1.1.
1.7. Унификация,
агрегатирование
и стандартизация
строительных машин
Одним из важных направлений развития
современного строительного машинострое-
ния, позволяющим резко поднять качество
машин и снизить их стоимость за счет
повышения серийности их производства,
является широкое применение при их соз-
дании методов агрегатирования из унифи-
цированных и стандартизированных узлов
и деталей.
При этом под унификацией понимается
рациональное сокращение многообразия
типов, видов, форм и размеров изделий
одинакового функционального назначения.
Под агрегатированием понимается метод
создания машин и оборудования нулем
компоновки их из унифицированных узлов
и деталей, позволяющих значительно под-
60
нить серийность и качество их произвед-
ет ва.
Отличительным признаком метода агре-
гатирования является создание не единич-
ных машин, а семейств машин, имеющих
общность по своему функциональному
назначению в различных отраслях народ-
ного хозяйства. К таким машинам отно-
сятся, например, самоходные мобильные
шинноколесные строительные машины и
автотранспорт, которые могут иметь оди-
наковые основные их базовые узлы и агре-
гаты, за исключением рабочего оборудова-
ния. Такой подход требует уже в процессе
создания проектировать многофункцио-
нальные семейства машин на основе срав-
нительно небольшой номенклатуры базо-
вых сборочных единиц. Создание, таким
образом, более широкой номенклатуры
модификаций основных базовых машин
для одного вида технологического процес-
са с высоким уровнем унификации
(до 80...90 %) позволит получить и более
высокие показатели в комплексной меха-
низации строительства
Широкое применение метода агрегатиро-
вания при создании машин из унифици-
рованных узлов позволяет нс только
вцелом поднять качество и снизить стои-
мость машин за счет повышения их серий-
ности, но допЩшительно резко повысить
их ремонтопригодность. Улучшение этого
свойства дает большой дополнительный
эффект при эксплуатации строительных
машин. Основные конструктивно-эксплуа-
тационные показатели строительных ма-
шин, выпускаемых серийно, стандартизо-
ваны для обеспечения их основных пока-
зателей качества.
1.8. Технико-экономические
показатели строительных
машин
Технико-экономические показатели
строительных машин определяются их кон-
структивно-эксплуатационными характе-
ристиками, зависящими от основных пара-
метров машин и от условий их эксплуата-
ции, которые могут быть случайными.
Наиболее важными из них являются: про-
изводительность, маневренность, проходи-
мость, устойчивость, надежность, социаль-
ная приспособленность. Производитель-
ность машин измеряется количеством стро-
ительной продукции, вырабатываемой в
единицу времени. Принято различать три
вида производительности строительных
машин: теоретическую, техническую и экс-
плуатационную.
Теоретическая производи-
тельность определяется в условиях не-
прерывного режима работы при расчет-
ных скоростях рабочих движений и на-
грузках:
для машин циклического действия
П„ = ^//ц, (1.81)
где Q — количество продукции за цикл;
tu — время цикла;
для машин непрерывного действия
П., — vF, (1.82)
где v — скорость перемещения рабочего
органа (или машины); F— расчетное
количество материала, перемещаемого
единицей длины его потока.
Техническая производитель-
ность машины определяется максималь-
ным количеством продукции, получаемой
в данных конкретных условиях при непре-
рывной работе. При ее определении учи-
тываются лишь минимальные перерывы
(для заправки горючим, технического об-
служивания, передвижения в забое и т. н.).
Эту характеристику применяют в основ-
ном для комплектования комплексов ма-
шин и для оценки максимальных их воз-
можностей.
Эксплуатационная производи-
тельность машины определяется объе-
мом продукции в час, смену, год, получае-
мым реально при правильной эксплуата-
ции машины работниками средней квали-
фикации. При этом учитываются перерывы
в работе. По эксплуатационной произво-
дительности определяют годовые дирек-
тивные нормы вырзботки на машину и оп-
ределяют плановые задания для строи-
тельных организаций.
Показатели маневренности и проходимо-
сти, имеющие как самостоятельное значе-
ние для строительных машин, так и влия-
ющие на их производительность, бьпи
рассмотрены ранее при анализе показа-
телей ходового оборудования.
Основные показатели социальной при-
61
способленности машин были рассмот-
рены в § 1.1 и 1.6. Они существенно вли-
яют на производительность машины. Ус-
тойчивость машины является важным
показателем социальной приспособленно-
сти машин и основных характеристик, вли-
яющих на ее производительность и мате-
риалоемкость.
Значительное влияние на эксплуатаци-
онную производительность машин оказы-
вают показатели надежности, которые
характеризуются безотказностью, долго-
вечностью, ремонтопригодностью, сохра-
няемостью и транспортабельностью. Чем
лучше показатели надежности, тем меньше
времени затрачивается в процессе эксплу-
атации на внеплановые ремонты, связан-
ные с устранением внезапных отказов и
отказов, связанных с недостаточной долго-
вечностью узлов и деталей. Чем выше пока-
затели ремонтопригодности у машины,
тем меньше времени затрачивается на ее
ремонт и техобслуживание. Высокие пока-
затели по сохраняемости машины способст-
вуют уменьшению затрат времени на их
подготовку к работе после значительных
перерывов и перебазировок, а следова-
тельно, увеличивают время их полезной
работы.
Приспособленность машин к транспор-
тированию между объектами работы ха-
рактеризуется показателем транспорта-
бельности, который также способствует
снижению непроизводительного времени
машины и повышению ее эксплуатацион-
ной производительности. Показатели на-
дежности зависят не только от основных
свойств машины, заложенных в нее при
создании, но и в значительной мере от усло-
вий ее эксплуатации. Качественная экс-
плуатация строительных машин способст-
вует получению высоких показателей их
надежности и существенному росту
эксплуатационной производительности (до
30...40 %).
При оценке технического уровня и каче-
ства строительных машин кроме перечис-
ленных выше используют еще и другие
показатели, например показатель эконо-
мической эффективности использования
машин. Оценка экономической эффектив-
ности производится по обобщенному по-
казателю суммарных приведенных за-
трат.
Приведенные затраты
3 = С + ЕнК, (1.83)
где С — текущие затраты — себестои-
мость годового объема продукции машины;
К — единовременные капитальные вложе-
ния на создание машины; Ен — норматив-
ный коэффициент эффективности капи-
тальных вложений, устанавливаемый соот-
ветствующими методиками.
Для сравнения вариантов машин, ис-
пользуемых на одних и тех же работах,
обычно пользуются не суммарной годовой
величиной приведенных затрат, а их удель-
ной величиной, принимаемой как отно-
шение приведенных затрат к годовой экс-
плуатационной производительности. Эф-
фективная работа машины будет соот-
ветствовать минимуму приведенных зат-
рат. Для обеспечения этого положения
необходимо добиваться, чтобы производи-
тельность машины была максимальной,
затраты времени и других ресурсов на
перемещение машины между объектами
должны быть минимальными, расход энер-
гии, эксплуатационных материалов, а так-
же затраты времени и других ресурсов на
ремонты, техническое обслуживание и
управление — минимальными.
Эффективность новой машины оценива-
ется также по сроку ее окупаемости
(1-84)
где К — капиталовложения, необходимые
для создания новой машины и пуска ее в
производство; Эн — годовая экономия от
внедрения новой машины
Важным показателем является выра-
ботка продукции на одного рабочего
Вуд=Пэ/п, (1.85)
где Пэ — эксплуатационная производи-
тельность машины; п — количество рабо-
чих, обслуживающих машину.
При оценке качества машин одинакового
назначения и одного типоразмера следует
учитывать следующие удельные показа-
тели:
Муа=М/П, (1.86), М(д=М/<7, (1.87)
РУД = Р/П„ (1.88)
где М — масса машины; Р—мощность
силовой установки или суммарная мощ-
62
ность установленных электродвигателей;
q — главный параметр машины (вмести-
мость ковша, кузова, смесителя; грузо-
подъемность и т. п.); П3 — эксплуатацион-
ная производительность машины.
Контрольные вопросы. I. Дайте определение
производительности машин. 2.Основные требо
вания, предъявляемые к строительным маши-
нам. 3. Что применяется в качестве силового
оборудования строительных машин? 4. Устрой-
ство шестеренных, поршневых и лопастных насо-
сов. 5. Формулы для определения КПД и пере-
даточного отношения трансмиссии. 6. Из каких
элементов состоят трансмиссии? 7. Устройство
и основы расчета ременных передач. 8. Устрой-
ство и кинематика зубчатых эвольвентных пере-
дач. 9. Основные принципы расчета зубчатых
передач. 10. Что такое планетарная передача и
каковы ее преимущества? 11. Принцип работы
червячных передач. 12. Особенности конструк-
ции и расчета цепных передач. 13. Классифи-
кация основных типов подшипников. 14. Прин-
ципы расчета подшипников качения. 15. Клас-
сификация тормозов и особенности их устрой-
ства. 16. Особенности расчета колодочных и
ленточных тормозов. 17. Конструкция канатов,
применяемых в строительстве, и методы их рас-
чета. 18. Чем отличаются гидромуфты от гидро-
трансформаторов, их достоинства в примене-
нии к строительным машинам? 19. Гидрообьем-
ные трансмиссии и их преимущества в приводе
строительных машин. 20. Конструкция и назна-
чение гусеничного ходового оборудования.
21. Достоинства и недостатки шинноколесного
ходового оборудования. 22. Основы тягового
расчета ходового оборудования. 23. Основные
требования к системам управлений и показа-
тели их качества. 24. Назовите и охарактери-
зуйте основные технико-экономические показа-
тели строительных машин.
Транспортные,
транспортирующие
и погрузочно-
разгрузочные
машины
2.1. Общая характеристика
транспортирования
строительных грузов
В строительстве для перемещения гру-
зов используются наземный, водный и воз-
душный виды транспорта. Свыше 90 %
перевозок на объекты строительства осуще-
ствляется на темным транспортом: автомо-
бильным, железнодорожным и трубопро-
водным. Выбор типа транспортных средств
определяется характером и количеством
перемещаемых грузов, дальностью пере-
возок и временем, отведенным на их до-
ставку.
Автомобильный транспорт. Это наиболее
мобильный и массовый вид транспорта.
С его помощью строительные грузы
доставляются без перегрузок непосредст-
венно на строительные объекты. На долю
автомобильного транспорта, тракторов и
колесных тягачей приходится более 82 %
перевозок грунта, строительных материа-
лов, длинномерных грузов, строительных
конструкций, технологического оборудова-
ния и строительных машин. Расходы толь-
ко на автомобильный транспорт состав-
ляют 12... 15 % стоимости строительно-мон-
тажных работ, достигая в отдельных слу-
чаях и значительно больших величин.
Различают 1втомобильный транспорт
общего назначения и специализирован-
ный. К транспортным средствам общего
назначения относятся грузовые автомо-
били, прицепы и полуприцепы с борто-
выми не опрокидывающимися открытыми
платформами, а также седельные тягачи,
используемые для перевозки всех видов
грузов, кроме жидких, без тары. Автомо-
биль или седельный тягач в сцепе с при-
цепом или полуприцепом называют авто-
поездом. Специализированными транс-
портными средствами являются грузовые
автомобили, прицепы и полуприцепы,пред-
назначенные для перевозки определенного
вида груза (труб, ферм, панелей, массо-
вых штучных грузов в контейнерах и т. п.).
Использование специализированных тран-
спортных средств обеспечивает высокую
эффективность перевозок, сохранение ка-
чества перевозимых грузов, внедрение
передовых методов организации и управ-
ления транспортным процессом.
Железнодорожный транспорт. Железно-
дорожным транспортом осуществляют
массовые перевозки строительных грузов и
оборудования при сосредоточенном строи-
тельстве крупных объектов с расстоянием
перевозки не менее 200 км. Им выполня-
ют внешние, внутрикарьерные, технологи-
ческие перевозки. Транспортирование гру-
зов ио железным дорогам осуществля-
ется в вагонах общего назначения (полу-
вагонах, платформах, крытых) и специаль-
ного назначения (цистернах, вагонах-
самосвалах). Выбор типа вагонов ведется
с учетом различных требований: сохран-
ности перевозимого груза, механизации
погрузки и выгрузки, необходимостью
взвешивания и т. д. Грузоподъемность
подвижного состава определяется допусти-
мой нагрузкой оси вагонов на рельсы.
Нагрузка оси вагонов на рельсы, выход
которых допускается на пути МПС, не
должна превышать 220 кН. Нагрузка оси
вагонов на рельсы, которые обращаются
64
только по путям предприятий, карьеров и
заводов, может превышать 220 кН.
Водный транспорт. Им строительные
грузы перемещаются на речных и морских
судах. Речные суда используются на внут-
ренних водных путях между речными и
морскими портами при сосредоточенном
строительстве крупных объектов в при-
брежных районах и имеющих специаль-
ные портовые сооружения, где грузы пере-
гружаются на автомобильный и железно-
дорожный транспорт. Грузовые речные суда
в зависимости от наличия силовой уста-
новки бывают самохо шые и несамохотные.
Самоходные суда разделяют на сухогруз-
ные и нефтеналивные (танкеры). Грузо-
подъемность их достигает 1000 т Несамо-
ходные суда подразделяются на баржи и
секции. Секционные составы перемешают-
ся толканием, баржи — толканием и бук-
сировкой.
Внутренний водный транспорт, особенно
при использовании судов повышенной гру-
зоподъемности, может обеспечить высокую
провозную способность при сравнительно
меньших, чем железнодорожный и автомо-
бильный, капитальных затратах на 1 км
венного пути и тем самым существенно
разгрузить железные дороги, особенно при
их сезонной загрузке.
Воздушный транспорт (грузовые само-
леты, вертолеты и дирижабли). Гго приме-
няют при строительстве в труднодоступ-
ных районах страны (Западная Сибирь,
Крайний Север) при отсутствии наземных
и водных путей или при невозможности
их использования по климатическим усло-
виям.
Наибольшее применение получили вер-
толеты. Грузы располагают внутри фю-
зеляжа, а негабаритные грузы или
в случае отсутствия посадочной пло-
щадки — на системе внешних подвесок.
Грузоподъемность, дальность и скорость
полета зависят от взлетной массы верто-
лета. по которой они разделяются на клас-
сы. Вертолеты различных классов стали
все шире использоваться при сооружении
высотных объектов (телебашен, ретранс-
ляторов, доменных печей, груб и т.р.), а
также при установке на фундаменты ко-
лонн, реакторов, опор линий электропере-
дач. Они оборудованы системой внешних
подвесок, а для удобства ведения монтаж-
ных работ—дополнительной кабиной, из
которой пилотом-оператором ведется уп-
равление вертолетом и опе рациями по мон-
тажу конструкций. Максимальная взлет-
ная масса вертолетов составляет примерно
43 т, максимальная масса груза на внеш-
ней подвеске — 11т.
Конвейеры и п невмотранс-
портные установки также относят-
ся к основным ви^ам транспоргирующих
машин, применяемых в строительстве. Кон-
вейерами перемещают сыпучие кусковые
материалы, штучные грузы, а также плас-
тичные смеси бетонов и растворов. В пнев-
мотранспортных 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 ис-
пользуется в разгрузчиках цемента, авто-
цементовозах и других машинах.
2.2. Грузовые автомобили,
тракторы, пневмоколесные
тягачи
Грузовыми автомобилями, тракторами,
пневмоколесными тягачами и созданными
на их основе прицепными и полуприцеп-
ными транспортными средствами общего и
специального назначения осуществляются
основные перевозки строительных грузов в
строительстве. Кроме того, автомобили,
тракторы и тягачи используются как тяго-
вые средства прицепных и полуприцепных
строительных машин, а также в качестве
базы для кранов, экскаваторов, бульдо-
зеров, погрузчиков, бурильных установок,
коммунальных и других машин.
Автомобили, тракторы, тягачи изготов-
ляются серийно, поэтому многие их сбороч-
ные единицы широко используются в кон-
струкциях различных строительных машин.
Грузовые автомобили- Основными частя-
ми грузового автомобиля массовою прои »
водсгва являются двигатель /, кузов 2 и
шасси 3 (рис. 2.1.). Шасси включает сило
вую передачу (трансмиссию), несущую
раму, на которой установлены двигатель,
кабина, передний и задние мосты с пневмо
колесами, упругая подвеска, соединяющая
3 Строительное машины
65
Рис. 2.1. Грузовые автомобили общего назначе-
ния:
а — с открытой платформой и бортами: б — повы-
шенно.! проходимости; в — тягач с сеж льно-сцеп-
ным устройством
мосты с рамой, механизм управления и
электрооборудование. По конструкции ку-
зова различают автомобили общего назна-
чения и специализированные Автомобили
общего назначения имеют кузов в виде
неопрокидывающейся открытой платфор-
мы с откидными бортами для перевозки
любых видов грузов, специализирован-
ные — для перевозки определенного вида
груза. Кроме того, грузовые автомобили
классифицируются по типу двигателя, про-
ходимости, грузоподъемности и другим
факторам. На грузовых автомобилях при-
меняют поршневые двигатели внутрен-
него сгорания, работающие на бензине
или газе (карбюраторные), на тяжелом
топливе (дизельные), газотурбинные. Ди-
зельные двигатели получили преимущест-
венное распространение, газотурбинные
применяют на автомобилях очень большой
грузоподъемности В зависимости от i рузо-
подъемности мощность двигателей автомо-
билей общего назначения 60...220, а авто-
мобилей тягачей достигает 500 кВт.
По проходимости автомобили делятся
на дорожные, рассчитанные для эксплуа-
тации по всем дорогам общей дорожной
сети СССР, повышенной и высокой прохо-
димости по всем видам дорог различного
состояния и внедорожные (карьерные).
Автомобили повышенной и высокой прохо-
димости в зависимости от типа движителя
разделяются на колесные, колесно-гусе-
ничные, на воздушной подушке и авто-
мобили-амфибии. Внедорожные автомо-
били применяют на стройках и разработ-
ках полезных ископаемых открытым спо-
собом и используются на дорогах со спе-
циальным основанием.
Главным параметром, определяющим
конструкцию автомобиля, является наг-
рузка на одиночную ось. Правилами до-
рожного движения установлены предель-
ные нагрузки на одиночную ось автомо-
биля — 100 кН для дорог с усовершенст-
вованным покрытием и 60 кН для общей
дорожной сети. Эти требования не распро-
страняются на внедорожные автомобили.
Для обеспечения высокой проходимости и
требований по нагрузке на ось бортовые
автомобили и седельные тягачи выпуска-
ются с двумя, тремя ведущими осями и бо-
лее (рис. 2.1, б, в). Такие автомобили
получили большое распространение. При-
цепы и полуприцепы разделяются на при-
цепы, буксируемые автомобилем с по-
мощью дышла (одно-, двух- и много-
осные), прицепы-роспуски для перевозки
длинномерных грузов, полуприцепы, бук-
сируемые седельными тягачами. Седель-
ные тягачи изготовляют на базе шасси
бортового автомобиля, но с укороченной
базой (рис. 2.1, б). На раме 3 такого
тягача укрепляется опорная плита с се-
дельно-сцепным устройством 4, которое
воспринимает нагрузку от полуприцепа и
передает ему тяговое усилие, развиваемое
двигателем автомобиля.
По грузоподъемности грузовые автомо-
били разделяются на автомобили малой,
средней, большой и особо большой (вне-
дорожные автомобили) грузоподъемно-
сти Грузоподъемность наиболее распро-
страненных грузовых автомобилей с бор-
товой платформой составляет: типа
66
4»
Рис. 2.2. Силовые передачи грузовых автомоби-
лей:
а — с колесной формулой 4X2; б — с колесной фор-
мулой 6X4; в — с колесной формулой 6X6; г — схе-
ма дифференциала
ЗИЛ — 6500 кг, типа КамАЗ — 8000...
110 000 кг, типа МАЗ 12 000 кг, типа
КрАЗ — 14 500 кг.
На рис. 2.2. приведены схемы силовых
передач с очной и несколькими ведущими
осями. Крутящий момент от двигателя I
(рис. 2.2, и) к ведущим колесам 3 пере-
дается через силовую передачу. Она сос-
тоит из постоянно замкнутой фрикцион-
ной муфты (сцепления) 2, выключение
которой позволяет отключать двигатель
при переключении передач, ступенчатой
коробки перемены передач 3 с перемен-
ным передаточным числом для согласова-
ния крутящего момента на колесах 8 с
моментом сопротивления движению и обес-
печения движения автомобиля задним хо-
дом, карданного вала 4, главной переда-
чи 5, состоящей из двух конических зубча-
тых колес и увеличивающей крутящий
момент на ведущих колесах, дифферен-
циала 6, позволяющего колесам вращаться
с различной частотой на криволинейных
участках пути, и двух полуосей 7, пере-
дающих вращение закрепленным на них
колесам. Главная передача, дифференциал
и полуоси, закрепленные в кожух, назы-
ваются ведущим мостом. Дифференциал
устроен следующим образом (рис. 2.2,г).
На внутренних концах полуосей 7 закреп-
тены полуосевые конические шестерни 15.
Концы полуосей с полуосевыми шестер-
нями входят в коробку дифференциала
14. К коробке дифференциала прикреп-
лена ведомая шестерня 5, с которой сцеп-
,сна ведущая шестерня главной передачи.
В коробке установлены шестерни-са гели-
ты 13, которые сцеплены одновременно
с обеими полуосевыми шестернями и могут
вращаться в цапфах. При прямолиней-
ном движении автомобиля по ровной доро-
ге полуоси с шестернями будут вращаться
с одинаковой скоростью, равной скорости
коробки, а шестерни-сателиты остаются
неподвижными относительно своей оси.
При движении автомобиля по криволиней-
ному участку дороги сателиты перека-
тываются по замедлившей свое вращение
полуоссвой шестерне, а вторая полуосе-
вая шестерня за счет вращения сатели-
тов начнет вращаться быстрее. В резуль-
тате колесо, катящееся по внутренней
кривой, будет вращаться медленнее, чем
колесо, катящееся по внешней кривой
и проходящее за о цю и то же время боль-
ший путь.
Автомобиль обор* i/ется тормозной сис-
темой для снижения скорости и оста-
новки машины и рулевой системой для
3*
67
Рис. 2.3. Тракторы:
а — гусеничный с передним расположением двигате-
ля; б — гусеничный с задним расположением двига-
теля; в — пневмоколесный с передними управляемы-
ми колесами; г — с шарнирно-сочлененной рамой
изменения направления движения посред-
ством поворота передних управляемых ко-
лес 9. На тяжелых машинах рулевой меха-
низм оснащается гидроусилителем, сни-
жающим усилие на рулевом колесе.
На рис. 2.2, б показана схема силовой
передачи трехосного автомобиля с двумя
ведущими мостами 10, (колесная формула
6X4), а на рис. 2.2, в — с тремя веду-
щими мостами (колесная формула 6X6),
передний мост 12 является одновременно
управляемым и ведущим. Движение к
ведущим мостам передается посредством
карданных валов от коробки перемены
передач через раздаточную коробку 11,
позволяющую включать передний ведущий
мост при преодолении трудных участков
пути во время движения по проселочным
дорогам и бездорожью.
Тракторы гусеничные и колесные (рис.
2.3). Их используют для перемещения
тяжелых грузов по грунтовым и времен-
ным дорогам. Агрегатируются они с борто-
выми и саморазгружающимися прицепами,
а также с прицепными и навесными строи-
тельными машинами (скреперами, бульдо-
зерами, экскаваторами, кранами — трубо-
укладчиками и др.) Гусеничные трак-
торы облачают малой нагрузкой на грунт
и большой силой тяги. Поэтому они имеют
более высокую проходимость, чем колес-
ные. Максимальная скорость их переме-
щения составляет 12 км/ч. Колесные трак-
торы более маневренны, имеют большую
транспортную скорость — 40 км/ч Давле
ние на грунт колесных машин 0,2...
0,35 МПа, гусеничных 0,1 МПа. Главным
параметром тракторов является макси-
мальное усилие на крюке, по которому
их разделяют на классы. Максимальное
усилие на крюке измеряют при скорости
2,6..,3 км/ч для гусеничных и 3,0...3,5
км/ч —для колесных. Усилие на крюке
гусеничных тракторов примерно равно их
массе, а колесных — 0,5...0,6 от массы.
Промышленностью выпускаются трак-
торы сельскохозяйственного типа классов
тяги 6, 9. 14, 20, 30, 40, 50, 60, 90, 150 и
250 кН и промышленного типа классов
тяги 100, 150, 200, 250, 350, 500 кН
Тракторы промышленного типа изготов-
ляются различных модификаций, т. е. с
учетом установки на них погрузочного,
бульдозерного, рыхлительного, кранового
и другого оборудования. Мощность дви-
гателей тракторов достигает 800 кВт, а
иногда и более. Трактор состоит из рамы,
силовой передачи, гусеничного или колес-
68
Рис. 2.4. Силовые передачи тракторов:
а — гусеничного; б — колесною
ного движителя и управления. Кроме-того,
все тракторы комплектуются гидравличес-
кой системой для привода навесного или
прицепного рабочего оборудования.
У пневмоколесных тракторов с шарнир-
но-сочлененными полурамами (рис. 2.3, г)
каждая из полурам опирается на веду-
щий и управляемый мосты. Поворот перед-
ней полурамы относительно задней осу-
ществляется с помощью двух гидроци-
линдров на угол до 40 ' в каждую сторону.
Такие тракторы обладают большей мане-
вренностью по сравнению с тракторами с
передней управляемой осью. Силовая пере-
дача трактора существенно отличается от
силовой передачи автомобиля. В ней отсут-
ствует дифференциал, а поворот машины
осуществляется торможением одной из
гусениц. Силовые передачи тракторов
выполняются механическими, гидромеха-
ническими и электрическими.
В состав механической силовой передачи
гусеничного трактора (рис. 2.4, а) входят:
дисковая фрикционная муфта сцепления
2, коробка перемены передач 3, кардан-
ный вал 5, главная передача 6, бортовые
фрикционы 7 с ленточными тормозами 8,
бортовые редукторы 9, соединенные с веду-
щими звездочками гусениц 10. На гусенич-
ной раме 4 установлены ведомые звездочки
11 с натяжным устройством гусеничной
цепи. Бортовые редукторы увеличивают
крутящий момент на ведущих звездоч-
ках. Бортовые фрикционы представляют
собой многодисковые фрикционные муфты,
которые в замкнутом (включенном) сос-
тоянии обеспечивают прямолинейное дви-
жение трактора. Изменение направления
движения достигается частичным или пол-
ным выключением одного из бортовых
фрикционов с одновременным торможе-
нием его ведомых дисков с помощью лен-
точного тормоза. Ленточные тормоза ис-
пользуются также для торможения обеих
гусениц при движении на уклонах и как
стояночные тормоза. Для плавного бессту-
пенчатого регулирования скорости в широ-
ком диапазоне в зависимости от внешней
нагрузки силовая передача дополняется
гидравлическим ходоуменьшителем, поз-
воляющим работать на пониженных (до
I км/ч) скоростях.
В состав механической передачи колес-
ного трактора (рис. 2.4, б) с передним
расположением двигателя 1 входят фрик-
ционная муфта сцепления 2, карданный
вал 3, коробка перемены передач 4. глав-
ная передача 5, бортовые фрикционы 6
с ленточными тормозами 7, бортовые ре-
дукторы 8, передающие вращение пневма-
тическим колесам 9.
В силовых передачах гусеничных и
колесных тракторов, одно- и двухосных
тягачей, специальных шасси одноковшо-
вых погрузчиков, самоходных кранов авто-
мобильного типа широко применяют ги ipo
динамические передачи. В таких переда-
чах вместо муфты сцепления устанавли-
вают гидравлический трансформатор, а
жесткую кинематическую связь между
двигателем и ведущими колесами (звез-
дочками гусениц) заменяют жидкостной.
Такие силовые пере чачи называются гид-
ромеханическими.
При больших сопротивлениях движению
(при трогании с места, движении на поль-
ем или в трудных юрожных условиях)
используется способность гидротрансфор-
матора увеличивать крутящий момент дви-
гателя с высоким коэффициентом транс-
формации. Но мере снижения сопротив
ления гвижению постепенно снижается
69
Рис. 2.5. Прицепное и навесное оборудование одно- и двухосных тягачей:
а — скрепер; б —землевоз; в—кран; г — цистерна для цемента и жидкостей; д—тяжеловоз; е — кран-
трубоукладчик; ж — траншейный экскаватор, з — корчеватель; и — бульдозер; к рыхлитель;
л — погрузчик
трансформация момента, плавно возрас-
тает скорость ведущих колес, а работа
трансформатора переходит в режим с
более высоким КПД. При этом переклю-
чение передач осуществляется автомати-
чески, т. е. высшие передачи включаются
только тогда, когда вторичный вал дости-
гает определенной частоты вращения. При
этом двигатель работает в режиме макси-
мальной мощности, а переключение пере-
дач происходит без разрыва крутящего
момента. Отсутствие жесткой кинемати-
ческой связи двигателя с ведущими звез-
дочками снижает динамические нагрузки
70
на двигатель, повышает долговечность
двигателя и силовой передачи.
В гусеничных тракторах с электричес-
кой силовой передачей момент ведущим
звездочкам гусениц сообщается тяговым
электродвигателем постоянного тока через
бортовые фрикционы и редукторы. Тяго-
вый электродвигатель получает питание от
генератора, вращаемого дизелем трак-
тора. Система привода дизель—генера-
тор-двигатель значительно упрощает ки-
нематическую схему силовой передачи (от-
сутствуют коробка перемены передач, кар-
данные валы), а главное -обеспечивает в
широких пределах бесступенчатое регули-
рование скорости движения и момента
в зависимости от внешней нагрузки. Гидро-
механическая и электрическая силовые
передачи наиболее полно отвечают ргжиму
работы тракторов с прицепным и навес-
ным рабочим оборудованием строительных
машин.
Пневмоколесные тягачи. Такие одно- и
двухосные тягачи предназначены как базо-
вые машины для работы с различного
рода прицепным (одноосные) и навесным
и прицепным (двухосные) рабочим обору-
дованием строительных машин (рис. 2.5).
Пнев.моколссные тягачи обладают высоки-
ми тяговой характеристикой, транспорт-
тными (до 50 км/ч и более) скоростями,
большим диапазоном рабочих скоростей,
хорошей маневренностью, что способст-
вует достижению высокой производитель-
ности строительных машин, создаваемых
на их базе.
Пневмоколесные тягачи собирают из
узлов и деталей серийного производства
тракторов и тяжелых автомобилей при
широкой степени унификации, что делает
их конструкцию более долговечной. Мощ-
ность дизелей тягачей достигает 900 кВт
при нагрузке на ось 750 кН и более, что
обеспечивает реализацию одного из глав-
ных направлений развития строительной
техники — создания машин большой еди-
ничной мощности.
Одноосный тягач (рис. 2.6, а)
состоит из шасси, на котором установлены
двигатель 6, силовая передача, два веду-
щих колеса, кабина и опорно-сцепное уст-
ройство. Опорно-сцепное устройство вы-
полнено в виде стойки 2, которая может
качаться вокруг продотьной горизонталь-
ной оси, закрепленной в р ме тягача,
что позволяет полуприцепу перекаши-
ваться относительно тягача в вертикаль-
ной плоскости. Соединяется полуприцеп
с тягачом вертикальным шкворнем 3.
Поворот тягача относительно оси полу-
прицепа обеспечивается двумя гидроци-
линдрами 4 на угол до 90 ° в обе сто-
роны. Гидромеханическая силовая пере-
дача (рис. 26, б) включает в себя разда-
точную коробку 7, гидротрансформатор 8,
коробку перемены передач 9, карданные
валы 10 и 12, мост с главной переда-
чей и дифференциалом 11, полуосями 13
и планетарные редукторы 14, встроенные
в ступицы ведущих колес. Оба ведущий
колеса являются одновременно и управля
емы.ми. Коробку перемены передач и гидро-
трансформатор часто монтируют в одном
корпусе, что делает конструкцию более
компактной. От раздаточной коробки через
вал 12 приводится в действие один или
несколько масляных насосов 5, обеспечи-
вающих работу исполнительных органов
полуприцепной машины. Управление тяга-
чом и прицепным оборудованием осущест-
вляется гидрораспределителем 1.
Двухосные тягачи состоят из двух
полурам, шарнирно сочлененных между
собой. Поворот полурам, так же как и
одноосного тягача, осуществляется с помо-
щью двух гидроцилиндров двустороннего
действия. Тягачи имеют oihh или два веду-
щих моста, одну или две двигательные
установки. Силовая передача к ведущим
колесам аналогична рассмотренной выше.
Коробки перемены передач одно- и двух-
осных тягачей трехступенчатые при одина-
ковых скоростях движения передним и зад-
ним ходом. Последнее особенно важно для
машин цикличного действия, требующих
особой маневренности при частом реверси-
ровании рабочих движений (одноковшо-
вые фронтальные погрузчики, бульдозеры
и др.).
В последние годы одно- и двухосные
тягачи комплектуются мотор-колесами с
шинами до 3 м в диаметре и шириной
более 1 м с автоматически изменяющимся
в зависимости от дорожных условий дав-
лением воздуха. Мотор-колесо представ-
ляет собой самостоятельный агрегат с гид-
равлическим или электрическим двигате-
лем и планетарным редуктором, встроен-
71
Рис. 2.6. Одноосный тягач
ным в колесо. Рабочие двигатели питаются
от масляных насосов или генератора, при-
водимых в действие основным двигателем
тягача. Система управления двигателями
мотор-колес позволяет каждому из них
сообщать различные по величине моменты
и частоту вращения, а при разворотах —
и направление вращения, что особенно
важно при работе в сложных дорожных
условиях.
72
2.3. Специализированные
транспортные средства
Специализированные транспортные
средства применяют в соответствии с их
назначением и видом груза: для перевозки
грунта, сыпучих грузов, бетонов и раст-
воров, битума, топлива (автомобили-само-
свалы, керамзитовозы, автобетоносмеси-
тели, авторастворовозы, автобитумовозы,
топливовозы), порошкообразных грузов
(автоцементовозы, и-шестковозы), строи-
тельных конструкций (панелевозы, фермо-
возы, плитовозы, сантехкабиновозы), длин-
номерных грузов (трубовозы, плетсвозы,
металловозы), строительных грузов в кон-
тейнерах (контейнеровозы), технологичес-
кого оборудования и строительных машин
(тяжеловозы).
Спсциали шрованные транспортные
средства представляют собой прицепы и
полуприцепы к базовым автомобилям
и седельным тягачам средней и большой
грузопод ьемности с разрешенной нагруз-
кой на одиночную ось 60 и 100 кН (автомо-
били и тягачи с колесной формулой
6X2 и 6X4). Конструкция таких транс-
портных средств учитывает особенности
перевозки и физические свойства грузов,
сохранение качества грузов, комплексную
механизацию погрузки и выгрузки. Глав-
ным параметром специализированных
транспортных средств принята полная
масса транспортного средства с грузом.
Использование специализированного
транспорта способствует дальнейшему
развитию индустриальных методов строи
те,льства, снижению себестоимости перево-
зок, росту производительности транспорт-
ных средств. Ниже приводятся конструк-
тивные схемы и технологические возмож-
ности отдельных видов специализирован
ного транспорта.
Автомобили-самосвалы и автопоезда.
Различают автомобили-самосвалы общего
назначения и специальные карьерные
самосвалы. Автомобили-самосва-
лы общего назначения (рис. 2.7)
изготовляют на базе серийных грузовых
автомобилей (иногда с укороченной ба-
зой). Их используют для перевозки грунта
из котлованов, нерудных строительных
материалов от карьеров, причалов и желез-
нодорожных станций на предприятия
строительной индустрии и на сооружаемые
дороги. Кроме того, автомобили-само-
свалы используют для перевозки асфаль-
товой массы, строительного мусора и дру-
гих навалочных грузов. Загрузка автомо-
билей-самосвалов производится обычно
экскаватором, погрузчиком или из бун-
кера. Кузов 2 самосвалов прямоугольной,
трапециевидной или корытообразной фор-
мы делается опрокидным с углом наклона
до 60 . Различают самосвалы с задней раз-
грузкой, т. е. опрокидыванием только на-
зад, с боковой разгрузкой на одну или обе
стороны и с трехсторонней разгрузкой.
Опрокидывание кузова осуществляется
с помощью гидравлического подъемника,
73
состоящего из очного или двух гидроци-
линдров 3 одностороннего действия, питае-
мых насосной установкой 4, приводимой
от двигателя 1 через коробку отбора мощ-
ности 6 автомобиля карданными валами 5.
Управление опрокидыванием кузова осу-
ществляется из кабины. При этом положе-
ния гидрораспределителя обеспечивают
принудительный подъем кузова, фиксиро-
вание его на любом уровне и плавное опу-
скание кузова под действием собственной
массы, при котором происходит слив масла
в бак через клапан с определенным проход-
ным сечением. Грузоподъемность серийно
выпускаемых отечественной промышлен-
ностью самосвалов составляет 10...12 т при
полной массе автомобиля с грузом 19...23 т.
Грузоподъемность специальных
карьерных самосвалов дости-
гает 300 т, так как они предназначены для
работы вне дорог общей дорожной сети и
их осевые нагрузки могут превышать дей-
ствующие весовые ограничения.
При перевозке массовых грузов приме-
няют автопоезда (рис. 2.8). Исполь-
зование автопоездов вместо одиночных
автомобиле1.-самосвалов позволяет повы-
сить выработку на среднесписочную ма-
шину, снизить расход топлива, уменьшить
число водителей. Автопоезда создают на
базе автомобилей-самосвалов и унифици-
рованных автомобильных прицепов-само-
свалов и полуприцепов-самосвалов к се-
дельным тягачам, имеющим общие конст-
руктивные признаки. Гидроцилиндры при-
цепов действуют от гидравлической систе-
мы базового автомобиля. Автомобили-
самосвалы, предназначенные для исполь-
зования в качестве тягачей, оснащаются
стандартными буксирными устройствами,
а также гидро-, пневмо- и электровыво-
дами для подключения соответствующих
систем прицепов. Разгрузка кузовов само-
свала и промежуточных прицепов ведется
на две (боковые), а заднего — на три (бо-
ковые и заднюю) стороны. Грузоподъем-
ность автопоезда, выполненного, напри-
мер, на базе автомобиля 6X4 типа КамАЗ,
составляет 11 т (полная масса 19 т), при-
цепа полной массой 16 т и полуприцепа
полной массой 25 т.
Полуприцепы-керамзитовозы. Для пере-
возки пористых заполнителей бетона плот-
ностью 0,48...0,65 т/м применяют полупри-
цепы-керамзитовозы к седельным тягачам
(рис. 2.9). Характерной особенностью кон-
струкции является значительный объем
кузова и наличие устройства для задней
и боковой разгрузки. Для этого на раме
тягача рядом с седельным устройством
находится подрамник для крепления сило-
вого гидроцилиндра, который обеспечивает
74
кера мз и то воз
угол наклона кузов,3 назад до 60 . Грузо-
подъемность пол v прицепов-ксрамзитово-
зов 18 т.
Полуприцепы-автобитумовозы. Эти ав-
томобили применяют для транспортирова-
ния битумных материалов от нефтепере-
рабатывающих заводов к местам произ-
водства дорожных, кровельных и изоля-
ционных работ. Автобитумовоз (рис. 2.10)
представляет собой полу прицепную ци-
стерну 1 эллиптической формы, установ-
ленную на полуприцепе безрамной кон-
струкции к седельному тягачу и оборудо-
ванную системами подогрева, забора и
выдачи битума. Сверху цистерна имеет
заливные люки 2, а в задней части — фла-
нец для присоединения сливного трубопро-
вода 5. Система подогрева включает в себя
жаровые трубы 3, вмонтированные в зад-
нее днище цистерны, стационарные го-
релки 4, работающие на керосино-воздуш-
ной смеси, топливный бак, компрессор и
приборы контроля за уровнем и температу-
рой битума. Система наполнения и выдачи
бигума состоит из трубопроводов и битум-
ного шестеренного насоса, приводимого от
твигателя тягача через коробку отбора
мощности или от индивидуального гидро-
мотора. Обогрев битумного насоса произ-
водится теплом выхлопных газов двига-
теля при его установке на тягаче или теп-
лом горячего битума при его размещении
внутри цистерны.
Конструкция автобитумовоза обеспечи-
вает сохранение температуры битума
в цистерне при транспортировании без
подогрева, подогрев битума в цистерне до
рабочей (200 °C) температуры, перекачи-
вание битума, минуя цистерну, забор
битума из битумоплавильных котлов и
75
Рис. 2.11. Плетевоз
битумохрлнилиш насосом. Грузоподъем-
ность выпускаемых промышленностью
автобитумовозов 6,8...21 т.
Трубо- и плетевозы. Перевозка труб и
плетей (сваренных секций и труб) по доро-
гам с твердым покрытием и грхнтовым
дорогам, а также вдоль трассы строи-
тельства трубопроводов вне дорог осу-
ществляется специальными автопоезда-
ми-трубовозами и плетевозамп. Тру-
бовоз состоит из тягача, одноосно-
го прицепа-роспуска, соединенных меж-
ту собой жестким сцепным устройством.
Длина перевозимых труб нс превышает
12 м. Плетевозы, в отличие от трубо-
возов, мог} г перевошть плети из труб
практически любой длины (обычно до
36 м) прицепами-роспусками, так как тяго-
вое усилие прицепу-роспуску передается
непосредственно плетями, закрепленными
tfa тягаче.
Ни рис. 2.11 показан плетевоз для пере-
возки труб и плетей диаметром 529...
1420 мм, длиной до 36 м, массой до 36 т
но дорогам с твердым покрытием и грун-
товым дорогам, состоящий из четырехос-
ного автомобильного тягача 1 повышенной
проходимости и двухосного прицепа-рос-
пуска 5. На тягаче установлен коник 4 для
укладки труб 3. Такие же коники не-
подвижно закреплены на раме прицепа-
роспуска. На кониках тягача и прицепа
имеются переставные стойки-упоры для
труб и предохранительный щит 2, ограни-
чивающий передний вылет труб и защища-
ющий кабину водителя при погрузочно-
разгрузочных работах и перевозке труб
Положение стоек регулируется в зависи-
мости от размера и количества перевози-
мых груб. Коники снабжены устройством
винтового типа для увязки труб. Прицеп-
роспуск оснащен сцепным устройством 6
для соединения его с тягачом при холостом
пробеге и для крепления ci рахового каната
при транспортировке плетей. Количество
одновременно перевозимых плетей или
труб определяется грузоподъемностью
поезда. Выпускаемые промышленностью
плетевозы рассчитаны на массу перевози-
мых труб 9...36 т.
Полуприцепы-панелевозы. Они предна-
значены для перевозки панелей, плит пере-
крытий на полуприцепах к седельным
автомобильным тягачам (рис. 2.12). Пе-
редняя часть панелевоза опирается на
седельное сцепное устройство тягача,
а задняя — на одно- или двухосную те-
лежку. В некоторых конструкциях панеле
возов задняя тележка имеет поворотные
оси, что способствует уменьшению габа-
ритной полосы движения, повышению
маневренности автопоезда в естественных
условиях. Полуприцепы снабжают ги. 1рав-
лическими опорами для устойчивости их
при погрузочно-разгрузочных операция*,
а также автоматической сцепкой и тяга-
чом, позволяющей работать одному тягач}
с несколькими сменными полуприцепами
и вести монтаж панелей «с колес», т. е. без
складирования на строительной площадке.
По конструкции несущего каркаса полу
прицепа их разделяют на хребтовые и рам-
ные кассетного тина.
Хребтовые пане л с в о з ы имеют
каркас в виде фермы трапециевидного
поперечного сеченая, а панели устанавли-
ваются в наклонном положении по обеим
сторонам каркаса под углом 8... 10 к верти-
кали (рис. 2.12, а, б). Преимущество таких
панелевозов — малая погрузочная высота,
удобство проведения иогрх зочно-рйзгру-
зочных работ. Однако эти панелевозы трг
буют симметричной загрузки их грузовых
площадок, что трудно выполнимо при пере-
возке нечетного чиг;а панелей или панелей
различной массы. Кроме того, наклонное
положение панелей часто приводит к воз-
никновению трещин, сколов и других
повреждений.
76
Рис. 2.12. Полуприцеп-панелевоз:
а — общим вид по.15прицепа чребтово!о типа; б...д —
расположение панелей на полуприцепах-панг-тевозах
различных типов
Рамные полуприцепы пред-
ставляют собой кассету, образованную
двумя продольными вертикальными пло-
скими фермами и поперечными связями
(рис. 2.12, в), или несущую раму с кассе-
той (рис. 2.12, д), в которой размещаются
перевозимые изделия. Изделия устанавли-
вают в вертикальном положении и удержи-
ваются с помощью разделителей, переме-
щаемых вдоль кассеты, и боковых держате-
лей. Иногда их дооборудуют дополнитель-
ными боковыми кассетами (см. рис. 2.12, г).
Система крепления дает возможность пе-
ревозить панели различных размеров и
конфигурации, исключает их взаимное
перемещение и повреждение выступающих
частей и офактуренного слоя.
Для перевозки панелей и плит перекры-
тий шириной до 4 м (негабаритных по
высоте) используют панелевозы с рамами.
Рис. 2.13. Полуприцеп-фермовоз
имеющими поворотную (на угол 55 ) часть
грузовой площадки, которая одновременно
служит опорной поверхностью панелей.
Панелевоз оборудуется механизмом пово-
рота площадки, фиксирующей се в транс-
портном положении и устройствами для
крепления панелей.
Полуприцепы-фермовозы. Для пере-
возки ферм длиной 12, 18, 24 м ни объекты
используют полупринепы-фсрмововы с ав-
томобильными тя\ щами седельного типа
(рис. 2.13). Фермы устанавливают на
опоры полуприцепа в рабочем положении
с опиранием по концам аналогично их
опиранию в сооружении. Они удержива-
ются в таком положении винтовыми зажи-
мами, расположенными в передней и зад-
ней частях рамы полуприцепа. В зависимо-
сти от длины фермы передняя опора может
перемещаться вдоль рамы с помощью р»ч
ной лебедки. В задней части рама опира-
ется на седельное устройство поворотной
тележки с управляемой осью. Управление
поворотом осуществляется с помощью
канатной или гидравлической системы
с фиксацией тележки относительно рамы
при отключении поворота или в случае
77
Рис. 2.14. Полупринеп-сантехкабиновоз
обрыва каната. Грузоподъемность полу-
прицепов-фермовозов 12 и 20 т.
Полуприцепы-сантехкабино- (рис. 2.14)
и блоковозы (рис 2.15). Такие автомобили
предназначены для перевозки санитарно-
технических кабин, блоков-лифтов. Кас-
сетная форма полуприцепа позвопяет пере-
возить также балки, колонны, сваи,контей-
неры и другие грузы. По конструкции они
имеют много общего с панелевозами, но
отличаются более низким расположением
грузовой площадки. Небольшая погрузоч-
ная высота обеспечивает перевозку изде-
лий с крупными размерами или с высоким
расположением центра тяжести без нару-
шения установленного габарита. При пере-
возке объемных блоков большой массы
рама прицепа оборудуется раздвижными
и опорными площадками для опирания
блоков по углам или по их длинным сторо-
нам. Конструкция блоковозов предусмат-
ривает крепление блоков от смещения при
транспортировке, легкость переналадки
для блоков различных типоразмеров.
Полуприцепы-контейнеровозы. При пе-
ревозках на строительные объекты мелко-
штучных и тарных грузов широко исполь-
зуются контейнеризация и пакетирование.
Для перевозки контейнеров и пакетов ис-
пользуют одиночные автомобили и авто-
поезда общего назначения и специализиро-
Рис. 2.15. Полуприцеп-бАоковоз
ванные транспортные средства — автомо-
били-самопогрузчики, оборудованные по-
грузочно-разгрузочными устройствами.
К числу таких транспортных средств отно-
сятся контейнеровозы. Наиболее р щио-
нальиой конструкцией контейнеровоза,
обеспечивающей лучшую маневренность
и оптимальную грузоподъемность, явля-
ется седельный тягач и полуприцеп.
Для повышения устойчивости и умень-
шения погрузочной высоты и центра тяже-
сти груженого автопоезда полуприцепы
изготовляют низкорамными, их снабжают
быстродействующими выдвижными и от-
кидными опорами, используемыми при
выполнении погрузочно-разгрузочных ра-
бот для создания устойчивости и разгрузки
ходовой части машины. Наличие таких
опор способствует быстрому соединению
тягача с полуприцепом и внедрению чел-
ночной (маятниковой) схемы организации
перевозок, при которой один тягач может
обслуживать несколько полуприцепов.
Грузоподъемные устройства устанавли-
вают на платформе автомобиля, на раме
седельного тягача или на платформе полу-
прицепа.
На рис. 2.16. а показан полуприцеп к се-
дельному тягачу, оборудованный стрело-
вым гидравлическим краном с шарнирно-
сочлененной стрелой. Кран имеет поворот-
ную в плане (на угол до 200°) телескопи-
ческую стрелу /, состоящую из основной
и выдвижной секций и удлинителя. На
основной секции стрелы и удлинителе
установлены грузозахватные устройства 2.
78
Телескопическая стрела ш-^рнирно закреп-
лена на поворотной колонне 3, смонтиро-
ванной на раме полуприцепа 4. Перемеще-
ние секций стрелы, подъем и опускание
стрелы, поворот колонны осуществляются
гидроцилиндрами двустороннего действия,
работающими от гидросистемы, установ-
ленной на тягаче.
I и травлические стреловые краны приме-
няют грузоподъемностью до 2,5 т (на
наименьшем вылете). При большей массе
контейнеров (до 5 т) на контейнеровозах
устанавливают грузоподъемные устрой-
ства в виде качающегося портала боко-
вого (рис. 2.16, 6} и 1и поперечного распо-
ложения. Стойки 5 портала шарнирно
закреплены на передней и задней площад-
ках полуприцепа и могут поворачиваться
в вертикальной плоскости на угол до 120'
двумя синхронно действующими гидравли-
ческими цилиндрами двустороннего дейст-
вия По продольной балке 6 портала пере-
мещается грузовая каретка 7 с грузоза-
хватным устройством 8. Привод всех меха-
низмов крана — гидравлический от авто-
мобиля-тягача. оборудованного дополни-
тельной гидросистемой. Для погрузки и
разгрузки крупнотоннажных контейнеров
или пакетов применяют более сложные
грузопо дъемные устройства в виде двух
стреловых гидравлических кранов либо
наклоняемой рамы, по которой перемеща-
ется груз с помощью канатно-блочной или
цепной передачи
Тяжеловозы. По назначению их делят на
универсальные — для перевозки строи-
тельных машин и неделимого технологи-
ческого оборудования, специализирован-
ные — для перевозки специального техно-
логического оборудования и большегруз-
ных контейнеров и узкоспециализирован-
ные — для уникального , особо большой
массы и габаритов технологического
оборудования. В зависимости от назначе-
ния тяжеловозы изготовляют грузоподьем
шитью до 100 т и более
79
Рис 2.17. Полтирицеп-тяжеловоз
Конструктивно тяжеловозы (рис. 2.17)
представляют собой прицепные и полупри-
цепцые, реже самоходные мантии! с низко
расположенной платформой, опирающейся
на твух-, трех- и четырехосные многоко-
лесные тележки со всеми управляемыми
осями. Передняя часть рамы полуприцеп-
ных тяжеловозов приподнята для разме-
щения на ней поворотной или подкатной
тележки. Заднюю часть платформы и рамы
делают заниженной, оснащенной откид-
ными трапами для загрузки самоходных
машин. Для улучшения условий погрузки
и выгрузки оборудования тяжеловозы
снабжают лебедками с приводом от сило-
вой установки тягача и гидравлическими
опорами. В некоторых конструкциях тяже-
ловозов грузовая платформа может опу-
скаться и подниматься в пределах погру-
зочной высоты (500...900 мм) с помощью
объемного гидропривода. Как и другие
транспортные средства, тяжеловозы обору-
дуются опорно-сцепными и тормозными
устройствами, а также средствами для
надежного крепления оборудования и
машин.
Т я г о в 1.1 й расчет автотрак-
торного транспорта проводя г
с целью определения оптимальных режи-
мов его движения в различных дорожных
условиях при использовании максималь-
ной мощности двигателя и достижения
наивысшей технической производитель-
ности.
Как было сказано в 1л. 1, для движения
транспорта необходимо выполнить два
условия: Ц чтобы сила тяги S, развивае-
мая двигателем при его движении с посто-
янной скоростью, была достаточной для
преодоления общего сопротивления движе-
нию W', которое слагается из основного
сопротивления движению на прямолиней-
ном горизонтальном участке пути (сопро-
тивления качению колес или гусениц и тре-
ния в силовой передаче) Wo, и дополни-
тельного сопротивления движению на
уклоне 1К,; 2) чтобы сила сцепления веду-
щих колес (гусениц) с дорогой Scu была
достаточной для реализации силы тяги,
развиваемой двигателем.
Для автопоезда в составе автомобиль-
ного тягача и полуприцепа (рис. 2.18, а)
сила тяги (Н|, развиваемая двигателем.
S IV — ( GTi + Qi)(/ db i) +
+ < 6пр + Q2)(f ± i),
(2.1)
а сила тяги по сцеплению
S<n = < GTi + Qi) <| S. (2.2)
Для поезда в составе тягача и прицепов
(рис. 2.18, б):
S> Gr(^±Z) + (nGnp (2.3)
Sck= GT<( S,
(2.4)
где GT, Q, Glip — соответственно силы тя-
жести тягача, груза, прицепа; Qlt Q2 —
силы тяжести груза, приходящиеся на при-
цеп или полуприцеп; GTi — нагрузка на
ведущие оси тягача от его массы; f—
коэффициент сопротивления движению
тягача, прицепа (зависит от типа движи-
теля, вида и состояния пути); i—уклон
пути (в тысячных); <р— коэффициент
сцепления колес (гусениц) с дорогой; п —
число прицепов.
Каждой скорости движения, изменяемой
коробкой перемены передач тягача, со-
ответствует определенная сила тяги.
Она больше на пониженных и меньше на
повышенных передачах Используя приве-
денные зависимости, определяют скорость
движения поезда на от тельных участках
трассы, время прохождения отдельных
участков, полное время одной ездки с гру-
зом по трассе следования, продолжитель-
ность рейса и техническую производитель-
ность транспорта.
80
Скорость движения поезда (км/ч) на
отдельных участках пути из условия ис-
пользования полной мощности двигателя
(2.5)
3,6 • 101 Л'»|
с,пих = -
где V — мощность тягача (трактора), кВт;
i| — общий К11Д силовой передачи; U7, -
общее сопротивление движению поезда на
данном участке пути, Н.
Но характеристике тягача или трактора
выбирают передачу и скорость, с которой
возможно движение на каждом из участ-
ков трассы. При этом следует иметь в виду,
что выбранная таким образом скорость
является максимально возможной, при
которой запас мощности тягача равен
нулю. Фактическая скорость движения
транспорта всегда ниже максимально воз-
можной. На нее влияют не только дорож-
ные условия, но и требования безопасно-
сти движения. Так, движение на спуске
по условиям безопасности осуществляется
на низших передачах. Кроме того, движе-
ние с максимальной скоростью сопровож-
дается крайне напряженной работой агре-
гатов транспортного средства с повышен-
ным расходом топлива. Поэтому скорость
длительного безостановочного движения
(км/ч) при относительно ровном продоль-
ном профиле дороги обычно составляет
70...60 % от максимальной, т. е.
ц<= (0,7...0,8) о.тйХ. (2.6)
Зная скорость движения на каждом
участке доро1И и, и протяженности этих
участков можно определить время (ч)
одной езгки с грузом по трассе следования;
/ = £/—. (2.7)
Продолжительность рейса включает
время загрузки, груженого хода, разгрузки
и порожнего кода.
Производительность поезда (т/ч) за
один рейс
П=^//р, (2.8)
где Q — масса груза, т, /р — продолжи-
тельность рейса, ч.
Техническую производительность тран-
спорта выражают количеством перевезен-
Рис. 2.18. Схемы к тяговым расчетам автотрак-
торного транспорта:
а — тягача-полуприцепа; б — тягача прицепа; в —
схема трассы
ного груза в тоннах или выполненной
транспортной работой в тонно-километрах
за единицу времени. При этом учитывают
ряд дополнительных факторов, в том числе
использование грузоподъемности и парка
машин, среднее расстояние перевозок и
использование пробега, среднюю техниче-
скую скорость и время, потраченное на
погрузочно-разгрузочные и другие работы,
отражающие как технический уровень
транспортных средств, так и организацию
и технологию перевозок.
2.4. Конвейеры
Конвейерами перемещают сыпучие кус-
ковые материалы, штучные грузы, а также
пластичные смеси бетонов и растворов
По конструкции конвейеры делят на лен-
точные, ковшовые, винтовые и вибрацион-
ные. У ленточных и ковшовых конвейеров
транспортируемый материал перемеща-
ется бесконечной лентой или цепью; у вин-
товых и вибрационных — вращением или
колебанием жесткого рабочего органа
в виде винта или желоба.
Ленточные конвейеры. Их широко при-
меняют для непрерывного транспортиро-
вания различных материалов в горизон-
тальном или наклонном направлениях. Они
обеспечивают высокую производитель-
ность (до нескольких тысяч тонн в час)
и значительную дальность транспортиро-
81
вания (до нескольких десятков километ-
ров). В строительстве используют пере-
движные и стационарные ленточные кон-
вейеры, перемещающие грузы на сравни-
тельно небольшие расстояния.
Передвижные ленточные конвейеры из-
готовляют длиной 5, 10 и 15 м. Они обору-
дуются колесами для перемещения вруч-
ную или в прицепе к тягачу. Стационарные
ленточные конвейеры для удобства мон-
тажа составляют и s отдельных секций дли-
ной 2...3 м и общей протяженностью
40...80 м. Ленточные конвейеры широко
используются как транспортирующие ор-
ганы в конструкциях траншейных и ротор-
ных экскаваторов, бетоноукладчиков и
других машин, где их параметры опреде-
ляются параметрами основной машины.
Основным транспортирующим и тяговым
органом ленточного конвейера (рис. 2.19, о)
является бесконечная прорезиненная лен-
та 4, огибающая два барабана — привод-
ной 6 и натяжной 2. Поступательное дви-
жение ленты с грузом создается силами
трения, действующими в зоне контакта
ленты с приводным барабаном. Вращение
барабан получает от приводного электро-
двигателя 10 через редуктор 9. Для увели-
чения тягового усилия рядом с приводным
барабаном устанавливают отклоняющий
Рис. 2.19. Ленточный конвейер:
а — схема конструкции; б - роликоопоры; л —
схема усилий иа приводном барабане
барабан 7, увеличивающий угол обхвата а.
Верхняя рабочая и нижняя холостая ветви
поддерживаются верхними 5 и нижними 8
роликоопорами. В целях получения наи-
большей производительности конвейеров
их верхние роликоопоры делают желобча-
той формы, при прохождении по которым
лента той же ширины способна нести
больше материала по сравнению с плоской
(рис. 2.19,6). Дчя предотвращения про-
висания ленты между роликоопорами,
а также для увеличения тягового усилия
лента предварительно натягивается по-
средством винтового или грузового натяж-
ного устройства 1.
Загрузка транспортируемого материала
на ленту производится через специальную
воронку 3. Съем материала может произ-
водиться через приводной барабан или
в промежуточных пунктах с помощью
специальных сбрасывающих устройств.
Для предотвращения самопроизвольного
обратного хода ленты после остановки
конвейера на валу приводного барабана
устанавливается тормоз. Угол наклона
конвейера зависит от подвижности транс
82
портируемого материала и коэффициента
трения в движении материала о транс-
портерную ленту. Для таких материалов,
как шлак, песок, щебень, он обычно состав-
ляет 16...20°.
Для транспортирования строительных
материалов применяют тканевые прорези-
ненные ленты, состоящие из нескольких
слоев (прокладок) ткани (бельтинга)
Ширина и число прокладок ленты стандар-
тизированы. Растягивающую нагрузку
воспринимаю! только тканевые прокладки,
которые изготовляют из хлопчатобумаж-
ных или из более прочных синтетических
волокон. Ширина тенты ленточных кон-
вейеров зависит от производительности и
ее скорости. У серийно выпускаемых кон-
вейеров она составляет 0,4.. 1,6 м. Скоро-
сти конвейеров, используемых для транс-
портирования наиболее распространен-
ных строительных материалов, находятся
в пределах 0,8...2,5 м/с. Конвейеры специ-
ального назначения, являющиеся транс-
портным opiaHOM многоковшовых экскава-
торов, землеройных комплексов и других
машин, имеют ширину ленты до 3,2 м при
скорости 8 м/с.
В конвейерах большой длины и произво-
дительности прочность прорезиненной
лепты с прокладками из синтетических
волокон оказывается недостаточной. В этих
случаях применяют несколько последо-
вательно расположенных самостоятельных
конвейеров, составляющих общую длину
трассы, а для тягового и несущего орга-
нов в ряде случаев применяют резино-
тросовые ленты, у которых в качестве
прокладок использованы тонкие стальные
проволочные канаты при 6...8-кратном
запасе прочности.
При транспортировании на дальние
расстояния применяют также конвейеры
с раздельным тяговым и несущим орга-
нами. В качестве тягового органа исполь-
зуют стальные канаты или цепи, а несу-
щего — облегченную прорезиненную ленту
специальной формы, опирающуюся на
тяговый канат или тяговую цепь.
Производительность ленточных кон-
вейеров (ч/ч)
П=3600Дри, (2.9)
i.ie /1 —площадь поперечного сечения
потока материн ча, м\- п скорость дви-
жения материала, м/с; р— плотность
материала, т/м3.
Для обеспечения требуемой производи-
тельности необходимо, чтобы ширина
ленты (м)
B^k ,
(2.10)
где k — коэффициент, учитывающий изме-
нение площади поперечного сечения мате-
риала на желобчатой ленте (для трехро-
ликовой опоры с углом наклона боковых
роликов а' = 20 и 30* соответственно при-
нимают равным 0,05 и 0.04).
При транспортировании крупнокусковых
материалов ширина ленты должна исклю-
чить их рассыпание и у ювлетворять сле-
дующему требованию:
B>2flIlia' + 0,2 м, (2.11)
где tillldV — максимальный размер кус-
ков, м.
Таким образом, при известной ширине
лен гы ее прочность определяется количест-
вом прокладок в ней и допустимой нагруз-
кой на единицу ширины одной прокладки:
(2-12)
где Т — усилие в набегающей на барабан
ветви ленты, Н; К — допустимое усилие на
разрыв 1 см ширины одной прокладки,
Н /см.
При эксплуатации конвейерная лента
вытягивается. Относительное удлинение
ленты при разрыве прокладок доходит до
20...30 %. Поэтому для устранения боль-
шой вытяжки ленты применяют 10...
12-кратный запас прочности. Допустимое
усилие на разрыв принимают 60 Н/см для
хлопчатобумажных и 300 Н/см — для
синтетических бельтингов
Тяговое усилие на приводном барабане
(Н) можно определить через потребляе-
мую им мощность N, т. е.
S=1000 N/c.
(2.13)
По теории Эйлера, тяговое усилие на
приводном барабане (Н) равно разности
между натяжениями в набегающей Т и
сбегающей / ветвях ленты, т. е. S = T — t,
а натяжения в ветвях ленты определяются
след} юными зависимостями:
f—5e,a/(ef“ -I)
/^5/(е'“ - 1),
(2 11)
(2 > •»
где /' — коэффициент трения ленты о при-
водной барабан; а — угол обхвата привод-
ного барабана лентой, рад.
Лента не должна проскальзывать по
барабану. Это условие определяется нера-
венством 7’^/efa. Д 1Я устранения пробук-
совки ленты увеличивают угол обхвата
барабана или коэффициент трения, а при
недостаточности этих мер применяют до-
полнительное натяжение каждой ветви
ленты.
Мощность привода конвейергз реализу-
ется на подъем потока материала на
высоту Н, на преодоление сопротивлений
движению материала по горизонтальному
участку пеги длиной Lr и на преодоление
сопротивлений в движущихся элементах
самого конвейера (сопротивлений холо-
стого хода). Следовательно, мощность на
валу приводного барабана (кВт)
V = /7/7/367 -ф П1, /367 + 0,02г/,с/„ и>, (2.16)
где qT — масса 1 м ленты, кг/м; ш = 0,04 —
коэффициент сопротивления гвижению
ленты по роликоопорам.
Мощность двигателя конвейера должна
быть достаточной для возможности за-
пуска случайно остановившегося груже-
ного конвейера. Для этого необходимо,
чтобы средний пусковой момент двигатели
превышал суммарный момент статических
и динамических сопротивлений конвейера,
действующих в период пуска.
Пластинчатые конвейеры. При транс-
портировании материалов с острыми кром-
ками, например для подачи крупнокуско-
вого камня в дробилки, применяют пла-
стинчатые конвейеры (рис. 2.20, а), у кото-
рых тяговым органом являются две беско-
нечные цепи <?, огибающие приводные 4
и натяжные 2 звездочки. К тяговым цепям
прикрепляют металлические пластины /,
перекрывающие труг друга и исключаю-
щие просыпание материала между ними.
Пластинчатые конвейеры применяют шк-
же для перемещения горячих материалов,
деталей и изделий на заводах строитедь-
ных конструкций.
Скребковые конвейеры. Разновидностью
конвейеров с пенным тяговым органом
являются скребковые конвейеры
(рис. 2.20, б). Они отличаются от пластин-
чатых тем, что на тяговых цепях 3 закреп-
лены скребки 5, а нижняя рабочая ветвь
погружена в открытый неподвижный же-
лоб и при своем движении перемещает
материал.
Ковшовые конвейеры. Такие конвейеры
перемещают материал в ковшах в верти-
кальном или наклонном (под большим
углом) направлениях на высоту до 50 м.
Ковшовый конвейер (рис. 2.21) представ-
ляет собой замкнутый тяговый орган 4
в виде ленты или двух цепей, огибающий
приводной 6 и натяжной 7 барабаны
(при цепном органе — зве > точки), на кото-
ром закреплены ковши 3 с шагом Т. Рабо-
чий орган вместе с ковшами размещен
в металлическом кожухе 5. Загрузка мате-
риала осуществляется через загрузочный
2, а разгрузка - через разгрузочный 7
башмаки.
S4
Различают быстроходные со скоростью
1,25...2,0 м/с конвейеры для транспорти-
рования порошкообразных и мелкокуско-
вых материалов и тихоходные со скоростью
0,4... 1.0 м/с для транспортирования круп-
нокусковых материалов. В зависимости от
вида транспортируемого материала приме-
няют мелкие и глубокие полукруглы^
ковши, монтируемые на тяговом органе
с шагом 300...600 мм, и остроугольные
ковши, располагаемые вплотную друг
к другу. Заполнение ковшей быстроходных
конвейеров происходит при прохождении
ими загрузочного башмака зачерпыва-
нием, а в тихоходных — путем засыпания
материала в ковш.
85
Разгрузка ковшей быстроходных кон-
вейеров осуществляется при огибании ими
приводного барабана под действием цен-
тробежных сил, а у тихоходных — под
действием силы тяжести (гравитационная
разгрузка). При гравитационной раз-
грузке остроугольных ковшей материал
скатывается по передней стенке впереди
идущего ковша, в результате чего снижа-
ется сила удара его о разгрузочный баш-
мак.
Производительность ковшового кон-
вейера (т/ч) определяется по формуле
производительности для машин непрерыв-
ного действия с порционной выдачей
материала:
П = 0,6д/гнрЩ (2.17)
где q — вместимость одного ковша, л;
k„ — коэффициент наполнения ковша, при-
нимаемый для мелких 0,6, для глубоких —
0,8 и для остроугольных ковшей — 0,8;
р — плотность материала, т/м3; п =
= 60v/T—число разгрузок в минуту;
v — скорость ковшей, м/с; Т — шаг рас-
становки ковшей, м.
Ковшовые конвейеры имеют малые габа-
риты, но требуют постоянного контроля за
равномерностью за]рузки их материалом.
лрявеяеры. B.vj.u<wje ллн-
вейеры применяются для горизонтального
или наклонного (под углом до 20е) транс-
портирования сыпучих, кусковых и тесто-
образных материалов на расстояние до
30...40 м и имеют производительность
20...40 м3/ч. Конвейер (рис. 2.22, а) пред-
ставляет собой желоб 4 полукруглой фор-
мы, внутри которого в подшипниках 5 вра-
щается винт 3. Вращение винту сообща-
ется электродвигателем 1 через редуктор 2.
Загрузка материала производится через
загрузочное отверстие 6, а выгрузка —
через выходное отверстие 7 с задвижкой.
Конструкция винта, частота его вращения,
а также коэффициент заполнения желоба
зависят от вида транспортируемого мате-
риала.
Сплошной винт (рис. 2.22, б) применяют
для хорошо сыпучих материалов (цемента,
мела, песка, гипса, шлака, извести в по-
рошке) при коэффициенте заполнения
желоба kH = 0,25...0,45 и частоте вращения
винта 90...120 мин-1. Ленточный и лопаст-
ной винты (рис. 2.22, в, д) применяют для
транспортирования кусковых материалов
(крупного гравия, известняка, негрянули-
рованного шлака) при kH — 0,25...0,40 и
частоте 60...100 мин-1. Для транспортиро-
вания тестообразных, слежавшихся и
влажных материалов (мокрой глины,
бетона, цементного раствора) применяют
фасонный и лопастной винты (рис. 2.22, г, б)
при частоте вращения 30...60 мин-1 и
kH = 0,15.. .0,30.
Производительность горизонт ального
винтового конвейера (m\z4) зависит от
средней площади сечения потока матери-
ала и скорости его движения вдоль оси:
hD~
Il=3600-^i- (2.18)
где D—диаметр винта, м; v — скорость
движения материала вдоль оси конвейера,
м/с.
В случае перемещения материалов при
угле наклона конвейера 5° производитель-
ность его снижается на 10 %, при угле
наклона 10° — на 20 %, при угле наклона
20° — на 35 %. Диаметры винтов стандар-
тизированы и составляют 0,15...0,6 м. Шаг
винта t = D — для горизонтальных и 1 =
~0,8D — для наклонных конвейеров. При
частоте вращения двигателя п и шаге
ки.утд i=D /где D—Диаметр винта)
скорость движения материала (м/с) вдоль
оси и = /п/60.
Для пропуска через конвейер кускового
материала необходимо, чтобы шаг винта
был больше максимального размера куска
в 4...6 раз для рядового материала и
в 8...10 раз — для сортированного.
Вибрационные конвейеры. Вибрацион-
ные конвейеры основаны на принципе
значительного снижения сил внутреннего
трения между частицами сыпучих материа-
лов и вязких смесей, а также внешнего
трения об ограждающие поверхности при
сообщении материалу колебаний с опреде-
ленной частотой и амплитудой. Источни-
ком колебаний служат электромагнитные
возбудители или вибраторы с механиче-
ским приводом (эксцентриковые, криво-
шипно-шатунные). Колебания материалу
сообщаются через жесткий орган в виде
трубы или желоба. Материалы можно
перемещать под уклон, по горизонтали,
а также под углом вверх. Общий вид кон-
86
s^Lba
v v v^V
Рис. 2.22. Винтовой конвейер
Рис. 2.23. Вибрационный конвейер
вейера показан на рис. 2.23. При высоких
или среднечастотных колебаниях наклон-
ный желоб при каждом колебании перехо-
дит из положения / в положение // и вновь
возвращается в положение /. При этом ча-
стица материала, расположенная в точке
А, перемещается вместе с желобом
в точку Б и при резком возвращении
желоба в исходное положение окажется
в точке В, расположенной выше точки А,
совершая за каждое колебание скачкооб-
разное движение по транспортирующему
органу. В строительстве вибрационные
конве йеры используются для транспорти-
рования материалов равномерным потоком
на небольшие расстояния, например при
дозировании инертных материалов или
при загрузке конвейеров.
Виброжелобы. При подаче бетонной
смеси к месту укладки ее в сооружение при-
меняют виброжелобы (рис 2.24). Корпус
вибрационного желоба / с помощью под-
вески 2 присоединен к несущей конструк-
ции. Колебания корпусу сообщаются
укрепленным на нем вибратором 3
Рис. 2.24. Вибрационный желоб
88
2.5. Установки
для пневматического
транспортирования материалов
Пневмотранспортными установками пе-
ремещают сыпучие материалы по трубам
с помощью сжатого или разреженного воз-
духа. Применение пневмотрапспортных
установок для иогрузки, разгрузки и пере-
мещения таких строительных материалов,
как цемент, песок, известь, опилки и др.,
позволяет значительно повысить произво-
дительность трута, ликвидировать пыление
и загрязнение материалов в пути, пол-
ностью механизировать процесс загрузки
и выгрузки, создать условия для автома-
тизации транспортных процессов. Уста-
новки пневматического транспортирования
выгодно отличаются отсутствием движу-
щихся частей, возможностью применения
труб небольшого диаметра, прокладывае-
мых по любой пространственной трассе на
значительные расстояния при высокой про-
извол ител ьности.
Недостатками пневматического транс-
порта являются большой удельный расход
воздуха и высокая энергоемкость процесса
(1...5 кВг-ч/г), а также повышенный
износ элементов оборудования при транс-
портировании абразивных материалов.
Однако повышенная энергоемкость пнев-
мотранспортиых установок в значительной
степени компенсируется перечисленными
преимуществами
По принципу работы пневмотранспорт-
ные установки делятся на установки вса-
сывающего и нагнетательного действия
(рис. 2.25).
Установки всасывающего действия
(рис. 2.25, а). В таких установках загрузка
и транспортирование материала произво-
дятся в результате разрежения воздуха
в транспортном трубопроводе 2, создавае-
мого вакуум-насосом 8. Материал в
транспортный трубопровод поступает че-
рез сопла /. При этом возможны загрузка
материала из нескольких мест и транспор-
тировка его в одно место. Из транспорт-
ного трубопровода материал поступает
в осадительную камеру 3, 1 де частицы
материала выпадают из потока во щука
в результате резкого снижения скорости
воздуха при расширении выходного сече-
ния и через шлюзовой затвор 7 высыпа-
ются в бункер 5. Воздух проходит дальней-
шую очистку в фильтрах бив очищенном
от материала виде поступает в вакуум-
насос 8 и далее в атмосферу через трубу 7.
Разряжение воздуха в трубопроводе
уменьшается по направлению движения
материала. Соот ветственно изменяется
и скорость воздуха В установках всасы-
вающего типа она минимальна у сопла и
максимальна у вакуум-насоса. Перепа i
Рис. 2 25. Принципиальные схемы пневмотран-
спортных установок
89
давлений во всасывающих установках со-
ставляет 0,03...0,04 МПа, в результате
чего транспортирование возможно на не-
большие расстояния.
Установки нагнетательного действия
(рис. 2.25,6). В таких установках пере-
мещение материала происходит под дей-
ствием избыточного давления, создавае-
мого компрессором 10. Материал из бун-
кера подается в загружатель 13, откуда
он через затвор 12 под давлением сжатого
воздуха по транспортному трубопроводу
14 поступает в осадительную камеру 15
и через шлюзовой затвор 16 в бункер 17.
Воздух, пройдя фильтры 18, выбрасыва-
ется в атмосферу. Для сжатия и нагнета-
ния воздуха применяются компрессоры
с давлением до 0,8 МПа и производитель-
ностью воздуха до 100 м’/мин. Засасывае-
мый компрессором из атмосферы воздух
через воздухоприемник 9 очищается от
пыли и далее поступает в воздухосборник
//, который предназначен для определен-
ного запаса сжатого воздуха и равномер-
ного перемещения материала по трубам.
В установках нагнетательного действия
наибольшее применение получили загру-
жатели, выполненные в виде пневмовинто-
вого насоса (рис. 2.26). Он состоит из
цилиндрического корпуса 5, винта 3 с пере-
менным шагом, вращаемого двигателем /,
и смесительной камеры 7. Вследствие
уменьшения шага винта материал по мере
его прохождения к смесительной камере
постепенно уплотняется, препятствуя про-
сачив 1нию сжатого воздуха в загрузочную
воронку 2. Степень уплотнения материала
регулируется клапаном 6. В смесительную
камеру по трубопроводу поступает сжа-
тый воздух от компрессора. Материал,
попадая в струю сжатого воздуха, смеши-
вается с ним и далее поступает в транс-
портный трубопровод 8 (см. на рис. 2 25, 6
поз. 14). Недостатком пневмовинтовых
насосов является быстрый износ винта и
корпуса насоса Для повышения надежно-
сти корпус насоса футеруют сменными
гильзами 4.
Скорость воздуха, поступающего в за-
гружатель, должна быть достаточной для
поддержания Чс.стиц материала во взве-
шенном состоянии. Она должна по своей
величине превышать скорость витания.
Скоростью витания называют такую ско-
рость вертикального воздушного потока,
при которой сила тяжести перемещаемой
частицы уравновешивается скоростным
напором потока. Скорость витания зависит
от формы, размеров и массы транспорти-
руемого материала. В установках нагнета-
тельного типа скорость воздуха на выходе
из трубопровода превышает начальную
скорость вследствие падения давления
в системе до атмосферного. Перепад дав-
лений в высоконапорных установках со-
ставляет 0,4...0,6 МПа, что создает воз-
можность транспортирования на значи-
тельные (до 2 км) расстояния при произ-
водительности уст зновок до 200...300 Мг/ч.
Пневматические разгрузчики. Пневмо-
разгрузчики предназначены для разгрузки
из вагонов и транспортирования в емко-
90
Рис 2.27 Пневматический разгрузчик цемента
всасывающе-нагнетательного действия
сти порошкообразных материалов. Их
выпускают всасывающего и всасывающе-
нагнегательного действия. Принцип дейст-
вия этих разгрузчиков одинаков и основан
на заборе и транспортировании материала
под действием вакуума, создаваемого и
поддерживаемого в системе вакуум-насо-
сом. Принципиальное различие между
ними заключается в способах транспорти-
рования матери зла от смесительной ка-
меры в силосы: в раззрузчиках всасываю-
щего типа используются механические
насосы; в разгрузчиках всасывающе-
нагнетательного действия применено пнев-
матическое транспортирование
Разгрузчик всасывающего
действия (рис. 2.27) состоит из забор-
ного устройства /. гибкого транспортного
нементовода 2, осадительной камеры 3,
вакуум-насоса 6. Заборное устройство /
устанавливается в разгружаемый вагон.
Оно смонтировано на самоходной дв\х-
колеснои тележке с индивидуальным при-
водом каждого колеса. На тележке уста-
новчены вращающиеся диски для рыхле-
ния цемента и всасывающие сопла. По
цементоводу 2 цемент поступает в осади-
тельную камеру 3, где отделяется от воз-
духа. Камера выполняется в виде закрытой
емкости цилиндрическо-конической формы.
Транспортный трубопровод вводится в ем-
кость по касательной, в результате чего
частицы цемента прижим потея к стенкам
емкости, теряют скорость и опускаются
в нижнюю ее часть, где расположен затвор
для выпуска материала. Дальнейшее пере-
мещение цемента в силосы осуществляется
механическими (шнековыми) насосами.
Дальность подачи не превышает 12 м.
После освобождения от цемента воздух
проходит дополнительную очистку в фильт-
рах расположенных в верхней части осади-
тельной камеры, после чего он поступает
в вакуум-насос и далее выбрасывается в
атмосферу. Очистка фильтров от цемент-
ной пыли производится обратным потоком
атмосферного воздуха или с помощью
встряхивающего механизма.
Разгрузчики всасывающе-
н а г нетательного действия
комплектуются пневмовинтовым насосом 4
со смесительной камерой 5 (см. рис. 2.27).
Сжатый воздух, поступающий в смеситель-
ную камеру от отдельного компрессора,
перемещает цемент по трубопроводу в си-
лосы. Производительность разгрузчиков
20...50 Мг/ч при дальности транспортиро-
вания материала до 50 м.
Автоцементовозы. Их применяют для
доставьи цемента с цементных заводов и
элеваторов на стройки и предприятия стро-
ительной индустрии. Автоцементовоз
(рис. 2.28,0) представляет собой цис-
терну-полуприцеп 2 к автомобильному
седельному тягачу, установленную под
углом 6...8 в сторону разгрузки и осна-
щенную системой загрузки и выгрузки
цемента. Во время стоянки без тягача
цистерна полуприцеп опирается на вы-
движные опоры 3. Внутри цистерна обору-
дована аэролотком 15, представляющим
собой желобы, на которые натянута пори-
стая гкань.
Загрузка осуществляется через люк 1 и
самостоятельно. Принцип самозагрузки
основан на действии установки всасы-
вающего типа (рис. 2.28, б). Оборудование
91
Рис. 2.29. Схема контейнерного трубопроводного транспорта:
а — трасса; б — контейнер; 1 — воздуховод; 2 — шлюзовая камера
92
для загрузки состоит из заборного сопла 6
с гибким шлангом 7, распределительной
трубы 9, вакуум-насоса 4 и фильтров 5.
Вакуум-насос приводится в действие от
двигателя автомобиля и может работать
в режиме насоса при загрузке и в режиме
компрессора при разгрузке. Воздух очища-
ется от цемента в фильтрах // и 5. В ци-
стерне установлены сигнализатор уровня
цемента 10 и манометр 12. Воздушная
система снабжена обратными 13 и 14 и
предохранительным 16 клапанами. При
разгрузке через аэролоток в цистерну от
насоса-компрессора подается сжатый воз-
дух. При постижении рабочего гавления
0,15...(1,20 МПа открывается разгрузочный
кран 8, к шаровой головке которого при-
соединяется шланг. Насыщенный воздухом
цемент приобретает подвижность и пода-
ется в склады хранения на высоту до 25 м.
Производительность выпускаемых автоце-
ментовозов 3, 5, 8, 13 и 22 т.
Контейнерный трубопроводный тран-
спорт (рис. 2.29). Труба диаметром 0,8..
1,6 м и глиной до нескольких километров
выкладывается на местности. В трубе с не-
большим зазором размещаются вагонетки-
контейнеры, опир зклциеся через ролики на
внутреннюю поверхность трубы. Для
уплотнения зазор i между трубой и ваго-
неткой последняя снабжена уплотнителями-
манжетами. Под дейс твием воздуха на тор-
цовую поверхность вагонеток движение их
может осуществляться со скоростью до
30 км/ч при грузоподъемности каждой до
2...3 т.
2.6. Погрузочно-разгрузочные
машины
Погрузочно-разгрузочные машины в
строительстве применяют для погрузки
штучных и сыпучих грузов, разгрузки их
с транспортных средств, а также для пере-
мещения и складирования в пределах стро-
ительной площадки. Они представляют
собой преимущественно самоходные колес-
ные или гусеничные подъемно-трзнспорт-
ные машины.
По принципу выполнения рабочих опе-
раций погрузочно-разгрузочные машины
делят на машины цикличного и непрерыв-
ного действия. Первые являются универ-
сальными и могут применяться в различ-
ных условиях благодаря на шчию многих
видов рабочего оборудования; вторые при-
меняют на объектах с большим объемом
работ по погрузке, перемещению и раз-
грузке сыпучих строительных материалов,
а также там, где рабочий процесс должен
быть непрерывным.
В зависимости от назначения погру-
зочно-разгрузочные машины разделяют на
погрузчики ия штучных грузов — авто-
погрузчики и для сыпучих грузов — отно-
и многоковшовые погрузчики.
Для разгрузки материалов с жечезно-
дорожного подвижного состава исполь-
зуют разгрузчики узкоспециального назна-
чения различных конструкций, например,
со скребковым, бурофрезерным, всасы-
вающим рабочими органами. Устройство и
принцип работы пневматического разгруз-
чика цемента были рассмотрены в § 2.5.
Автопогрузчики. Основным видом рабо-
чего оборудования автопогрузчиков явля-
ется вилочный захват, который подводят
под груз или штабель из отдельных мел-
ких грузов, установленный на подставках.
С помощью вилочных погрузчиков перегру-
жают и транспортируют штучные железо-
бетонные изделия, поддоны с кирпичом,
оборудование, длинномерные пиломате-
риалы, профильный металл.
Вилочные автопогрузчики изготовляют
на базе автомобильных узлов (мостов,
коробок передач, рулевого управления,
тормозных устройств и др.) с двигателями
внутреннего сгорания или с электродвига-
телями, работающими от аккумулятора.
Все агрегаты (рис. 2.3и, а) монтируются
на ходовой раме, которая опирается на
передний 12 и задний 11 мосты погруз-
чика. В отличие от обычного автомобиля
у вилочных погрузчиков двигатель и управ
ляемые колеса располагаются сзади,
а ведущий мост со сдвоенными пневмоко-
лесами — спереди. Это обусловлено тем,
что передняя часть погрузчика восприни-
мает нагрузку от рабочего оборудования и
груза. Ходовое оборудование погрузчиков
приспособлено для работы на площадках
с твердым покрытием. Заднее расположе-
ние управляемых колес создает погрузчику
хорошую маневренность.
Подъемная часть погрузчика — грузо-
подъемник (рис. 2.30,6) состоит из шар-
нирно укрепленной на рамс погрузчика
93
Рис. 2.30. Вилочный автопо-
грузчик
основной вертикальной рамы 2, выдвижной
внутренней рамы 4 и грузовой каретки 8
с вилочным захватом 5. Для надежного
захвата груза основная рама подъемника
может отклоняться вперед от вертикальной
плоскости на угол 3...4", а для обеспечения
устойчивости в транспортном положе-
нии— на 12...15° назад, что осуществля-
ется с помощью двух гидравлических ци-
линдров. Выдвижная рама перемещается
по направляющим основной рамы гидрав-
лическим цилиндром /. Корпус । идроци-
лиидра опирается на нижнюю поперечину
основной рамы, а поршень 3 и шток 10 шар-
нирно связаны с верхней балкой выдвиж-
ной рамы 6. Одновременно по направляю-
щим рамы перемещается грузовая каретка
с помощью обратного цепного полиен зста.
Последний образован двумя пластинча-
тыми цепями 9, перекинутыми через звез-
дочки 7. установленными на верхней балке
подвижной рамы 6. Концы цепей закреп-
лены на основной раме и на грузовой ка-
ретке Благодаря этому грузовая каретка
движется с удвоенной скоростью и прохо-
дит путь в два раза больший, чем ход
выдвижения штока гидроцилиндра.
11оступательнос движение штоков гид-
роцилиндров рабочего оборудования ви-
лочного автопогрузчика создается давле-
нием жидкости насосов, приводимых во
вращение двигателем автопогрузчика. Для
уменьшения усилий управления в систему
управляемых колес подключен специаль-
ный гидроусилитель рулевого управления.
Для привода гидроусилителя рулевого
управления уетановден насос. Управле-
ние гидроусилителем сблокировано с ру-
левой колонкой и осуществляется автома-
тически.
Вилочные погрузчики выпускаются гру-
зоподьемноегью 3...5 т с высотой подьема
груза до 6 м и скоростью перемещения
с грузом до 20 и без груза до 40 км/ч.
Автопогрузчики оборудуются различными
съемными видами рабочего оборудова-
ния — грейфером (схвагом) для бревен,
ковшом для сыпучих грузов, крановой
стрелой и другими приспособлениями,
расширяющими область их применения.
Так, для работы с длинномерными гру-
зами, с которыми обычный погрузчик не
приспособлен работать, применяют авто-
погрузчики с боковым расположением гру-
зоподъемника. Грузоподъемник поворачи-
вается относительно продольной оси,
а длинномерный груз вилочным захватом
укладывается на боковые кронштейны
94
вдоль машин и в таком положении транс-
портируется в узких проходах складов.
Одноковшовые погрузчики. Основным
рабочим органом одноковшового погруз-
чика является ковш, используемый для
разработки, погрузки и перемещения сыпу-
чих мелкокусковых материалов и грунтов
/ и II категорий. Главным параметром
одноковшовых погрузчиков является гру-
зоподъемность. По грузоподъемности од-
ноковшовые погрузчики разделяют на
малогабаритные (до 0,5 т), легкие (0,6...
2,0 т), средние (2,0...4,0 т), тяжелые (4.0...
...10 т) и большегрузные (более 10 т).
В зависимости от ходового оборудова-
ния погрузчики могут быть гусеничными и
пневмоколесными. Гусеничные погрузчики
имеют высокую проходимость и развивают
большее напорное усилие, пневмоколес-
ные — большую маневренность и высокие
транспортные скорости. В качестве базо-
вых машин для погрузчиков применяют
специальные пневмоколесные шасси, гусе-
ничные и колесные промышленные трак-
торы погрузочных модификаций или трак-
торы общего назначения. Специальные
пневмоколесные шасси состоят из двух
шарнирно соединенных между собой полу-
рам. Шарнирное сочленение полурам
позволяет осуществить погрузку-разгрузку
с минимальным маневрированием за счет
взаимного поворота полурам на угол до
40° в плане в обе стороны от продольной
оси машины.
Погрузочные модификации тракторов
промышленного типа изготовляют с учетом
установки на них погрузочного оборудова-
ния и работы с ним Его располагают на
базовой машине спереди или сзади отно-
сительно двигателя. Силовые передачи
гусеничных и колесных тягачей, а также
специальных шасси выполняют гидромеха-
ническими с трехскоростной коробкой
перемены передач (три скорости вперед и
три одинаковые скорости назад). Такая
передача приспособлена для часгого ре-
версирования движений при автоматиче-
ском переключении передач и наиболее
полно отвечает рабочему режиму одноков-
шовых погрузчиков.
По способу разгрузки рабочего органа
различают погрузчики: с передней разгруз-
кой (фронтальные погрузчики), с боко-
вой разгрузкой (полуповоротные по-
грузчики), с задней разгрузкой (пере-
кидной тип погрузчика) Наиболее рас-
пространены в строительстве фронтальные
и полуповоротные погрузчики на пневмо-
колесном и гусеничном ходу с объем-
ным гидроприводом погрузочного обору-
до ва ния.
Фронтальные погрузчики. Они обеспечи-
вают разгрузку ковша со стороны разра-
ботки материала. Погрузочное оборудова-
ние погрузчика шарнирно крепится к пор-
тальной раме 6, жестко установленной на
основной раме базовой машины (рис. 2.31).
Оно состоит из рабочего органа, стрелы,
рычажного механизма и гидроцилиндров
двустороннего действия. Рабочий орган по-
грузчика — ковш /,установлен на стреле 4
и управляется рычажным механизмом, со-
стоящим из двух пар коромысел 3 и пово-
ротных тяг 2, приводимых в движение
двумя гидроцилиндрами 5 поворота ковша.
Подъем и опускание стрелы осуществля-
ются двумя гидроцилиндрами 7. Гидравли-
ческий привод рабочего оборудования
позволяет плавно изменять скорости в ши-
роких пределах и надежно предохранять
его от перегрузок.
Рабочий процесс фронтального погруз-
чика, оборудованного ковшом, состоит из
следующих операций: перемещение по-
грузчика к месту набора материала с одно-
временным опусканием ковша, внедрение
ковша в материал напорным усилием ма-
шины. подъем ковша со стрелой, транс-
портировка материала к месту раз-
грузки и разгрузки ковша опрокидыва-
нием.
Полуповоротные погрузчики (рис. 2.32).
В отличие от фронтальных эти машины
обеспечивают разгрузку ковша и сменных
рабочих органов впереди и на обе сто-
роны на угол до 90° от продольной оси.
Это сокращает время на развороты и поз-
воляет использовать их для работы в стес-
ненных условиях. Конструктивно полупо-
воротные погрузчики отличаются от фрон-
тальных тем, что погрузочное оборудова-
ние монтируется на поворотной плат-
форме /, которая, в свою очередь, через
опорно-поворотное устройство 2 опирается
на ходовую раму 3 базовой машины. Вра-
щательное движение поворотная плат-
форма получает с помощью двух горизон-
тально расположенных гидроцилиндров 4.
95
Рис. 2.31. Одноковшовый фронтальный погрузчик:
а схема конструкции; б—кинематическая схема погрузочного оборудования
Рис 2.32. Пол'поворотный одноковшовый погрузчик;
а схема конструкции; б — кинематическая схема механшма вращения платформн
96
Рис. 2.33. Сменное рабочее и навесное оборудо-
вание одноковшовых погрузчиков:
ковши: /— нормальный; 2 — увеличенный;
3 — уменьшенный; 4 — дн\ хчелюстной; 5 — скелет-
ный; 6 — с боковой разгрузкой; 7 — с увеличенной
высотой разгрузки: 8 — с принудительной разгруз-
кой; 9 — бульдозерный отвал; 10 — экскаватор:
11— грейфер; 12 — грузовые вилы; 13 — кран;
14 — челюстной захват; 15 — захват для столбов и
свай; 16 — плужный снегоочиститель; 17 — ротор-
ный снегоочиститель, 18 — кусторез; 19 — корчева-
то 1ь-собиратель; 20 — асфальтовззамыкатель
штоки которых соединены меж чу собой
пластинчатой цепью 5, огибающей звез-
дочку 6 поворотной платформы. Кроме
основного ковша одноковшовые погруз-
чики оснащаются многими видами смен-
ного и навесного оборудования — ков-
шами увеличенной и уменьшенной вмести-
мости, грейферными двухчелюстными ков-
шами, ковшами с боковой разгрузкой,
поворотными захватами, используемыми
для погрузки в транспортные средства и
складирования штучных и длинномерных
грузов, лесоматериалов, установки столбов
и другим оборудованием. Некоторые винд
такого сменного и навесного оборудования
представлены на рис. 2.33.
Техническая производительность одно-
ковшовых погрузчиков (м3/ч) определя-
ется с учетом физических свойств разраба-
тываемого материала и условий работы.
При работе с сыпучими материалами
Пт = 3600 /гт,
hlkp
(2-19)
где q — вместимость ковша, м3; /?н —
коэффициент наполнения ковша; —
время цикла, с; /гр — коэффициент разрых-
ления материала; k, = 0,85...(),90 — коэф-
фициент, учитывающий конкретные усло-
вия работы.
В общем случае время цикла склады-
вается из времени наполнения ковша и
перевода его в транспортное положение,
времени груженого хода, времени ра »-
грузки, времени, затрачиваемого на пово-
роты и возвращение к месту работы.
При работе со штучными грузами тех-
ническая производительность (т/ч)
Нт = 3600 ^-kT,
«ц
(2 20)
где G — грузоподъемность погрузчика, т.
Техническая производительность яцдя-
4 Строительные машины
47
2
Рис. 2.34. Многоковшовый погрузчик со шнеко-
ковшовым рабочим органом
ется пределом возможности машины и не
может быть превышена без изменения ра-
бочих скоростей, мощности двигателя
и т. п. Для достижения максимальной
технической производительности необхо-
димо анализировать условия работы и
в том числе использовать оптимальную
схему организации работ, соответствую-
щие виды сменного рабочего оборудова-
ния (например, ковши повышенной или
уменьшенной вместимости), способствую-
щие максимальному использованию тяго-
вого усилия базового трактора или тя-
гача Благодаря хорошей транспорти-
рующей способности одноковшовые по-
грузчики успешно конкурируют с одноков-
шовыми экскаваторами, работающими в
транспорт, и по некоторым технико-эконо-
мическим показателям (производитель-
ности труда на одного человека в смену,
стоимости единицы продукции, мате-
риалоемкости и энергоемкости работ)
превосходят их. Мощность силовой уста-
новки современных одноковшовых погруз-
чиков достигает 900 кВт при вместимости
основного ковша 10 м
Многоковшовые погрузчики. Они отно-
сятся к машинам непрерывного действия.
Их применяют для погрузки в транспорт-
ные средства сыпучих и мелкокусковых
материалов (песка, гравия, щебня, шлака,
сколотого льда и снега), а также для за-
сыпки траншей грунтом. Многоковшовые
погрузчики монтируют на самоходном
гусеничном или пневмоколесном шасси,
в конструкции которого используются де-
тали и узлы тракторов и автомобилей.
По конструкции рабочего органа раз-
личают погрузчики шнекоковшовые, ро-
торные, дисковые и с подгребающими ла-
пами. Шнекоковшовый рабочий орган
имеет шнековый питатель и ковшовый
элеватор для подачи материала на лен-
точный конвейер Роторные погрузчики
разрабатывают материал шаровыми или
ковшовыми фрезами. В дисковых погруз-
чиках материал подается двумя дисками,
вращающимися во встречном .направле-
нии. Подгребающие лапы подают мате-
риал на конвейер благодаря специальной
кинематике движения. Главным парамет-
ром многоковшовых погрузчиков является
производительность. Их выпускают про-
изводительностью 40, 80, 160, 250 м3/ч
с высотой погрузки 2,4. .4,2 м.
1М ногоковшовый погрузчик с шнекоков-
шовым органом (рис. 2.34) состоит из
следующих основных узлов: пневмоколес-
ного шасси / с обеими ведущими осями,
наклонного ковшового конвейера 3 с винто-
вым (шнековым) питателем 4, ленточного
поворотного в плане и в вертикальной
плоскости конвейера 2 Для лучшей по-
дачи материала к питателю на раме ков-
шового конвейера установлен отвал 5.
Ковшовый конвейер устанавливается в
рабочее и транспортное положения с по-
мощью двух гидроцилиндров 6 При по-
ступательном движении погрузчика мате-
98
риал винтовым питателем подается в не-
прерывно вращающийся ковшовый кон-
вейер и далее через приемное устройство
и ленточный конвейер в транспорт. Пово-
ротные движения ленточного конвейера
позволяют изменять высоту загрузки, а
также загружать подвижной состав по
обе стороны от продольной оси погруз-
чика. Поступательная скорость погруз-
чика выбирается в зависимости от высоты
штабеля материала и производитель-
ности. Все основные механизмы, кроме
привода ковшового конвейера, приводятся
в действие с помощью гидроцилиндров
двустороннего действия, работающих от
гидросистемы погрузчика.
Контрольные вопросы. 1. Охарактеризуйте ос-
новные типы транспортных средств для строи-
тельных грузов. 2. Вычертите силовую передачу
автомобиля и трактора, объясните принцип
действия дифференциала. 3. Назовите основ-
ные типы специализированного транспорта и
его характеристики. 4. Запишите условия, необ-
ходимые для движения автомобиля, трактора
или гягача. 5. Приведите схемы ленточных,
ковшовых, винтовых конвейеров, назовите
области их применения и напишите формулы
производительности каждого из них. 6. Назо-
вите область применения в строительстве и
принцип действия оборудования для пневмати-
ческого транспортирования. 7. Назначение,
устройство и рабочий процесс одно- и много-
ковшовых строительных погрузчиков.
4 *
Г рузоподъемные
машины
3.1. Назначение
и классификация
В строительстве грузоподъемные ма-
шины используют для перемещении
строительных материалов, монтажа
строи тельных конструкций, погрузочно-
разгрузочных операций на складах строи-
тельных материалов, монтажа и обслужи-
вания технологического оборудования в
процессе его эксплуатации.
По характеру работы — это машины
цикличного действия. Главным парамет-
ром грузоподъемных машин является
грузоподъемность, под которой понимают
наибольшую допустимую массу груза,
включая массу съемного грузозахватного
приспособления, на подъем которой она
рассчитана. Грузоподъемность выражают
в единицах массы (кг, т. Mi). В отличие
от массы сила тяжести груза (вес тела)
зависит от ускорения свободного падения
и выражается в единицах силы (Н, кН).
Кроме того, грузоподъемные машины
характеризуются зоной обслуживания,
определяемой пролетом или вылетом гру-
за, высотой подьсма груза, скоростями
рабочих движений, массой, показателями
потребляемой мощности и опорными на-
грузками. Грузоподьемность некоторых
грузоподъемных машин, например стре-
ловых кранов, изменяется в зависимости
от вылета. Вылетом называется расстоя-
ние от оси вращения поворотной части
крана до оси грузоподъемного органа.
Поэтому такие краны характеризуют гру-
зовым моментом (кН’М), т. е. произведе-
нием силы тяжести груза на вылет груза,
которое является, примерно, постоянным.
По назначению грузоподъемные ма-
шины делят на следующие группы: вспо-
могательные, строительные подъемники,
строительные краны, специальные краны-
трубоукладчики.
Вспомогательные грузоподъемные ма-
шины. К ним относятся домкраты, строи-
тельные лебедки. подвесные лебедки
(тали и элекгротали). Они состоят пре-
имущественно из одного механизма и осу-
ществляют вертикальное (домкраты,
строительные лебедки, тали) или горизон-
тальное (тягальные лебедки) по рельсо-
вым путям или направляющим перемеще-
ние грузов. В них используется ручной
и механический приводы.
Строительные подъемники. Этими ма-
шинами перемещают по вертикали грузы
(грузовые) или людей (грузопассажир-
ские) в кабинах или на площадках, дви-
жущихся в жестких направляющих.
Строительные краны. Это наиболее
сложные и универсальные грузоподьем-
ные машины для перемещения штучных
грузов, строительных конструкций и тех-
нологического оборудования по простран-
ственной траектории различной протя-
женности и конфигурации. Они различны
по конструктивному исполнению, изготов-
ляются в виде консольных (стреловых)
или пролетных конструкций, стационар-
ными или передвижными и соответственно
различными зонами обслуживания
К консольным кранам относятся стацио-
нарные мачтовые и мачтово-стреловые
100
краны, башенные, стреловые самоходные
краны и специальные краны-трубоуклад-
чики; к пролетным — мостовые, козловые
и кабельные краны. Стационарные стре-
ловые краны перемещают грузы в преде-
лах круга или сектора, охватываемого
стрелой. Башенные стреловые поворотные
краны передвигаются по рельсовым путям
и перемещают груз в пределах прямо-
угольника, длина которого равна длине
путей, а ширина—двойному вылету
крана. Наличие башни позволяет подни-
мать и монтировать крупнообъемные кон-
струкции. Стреловые самоходные краны
(автомобильные, пневмоколесные, гусе-
ничные, на специальных шасси автомо-
бильного типа, тракторные) переме-
щаются по земле и обслуживают площадь
любой конфигурации.
Пролетные козловые и мостовые краны
передвигаются по специальным подкрано-
вым путям и обслуживают зону в виде
прямоугольника. Кабельные краны пере-
мещают грузы вдоль каната, натянутого
между опорами. В зависимости от по-
движности опор зона их обслуживания —
линия, сектор или прямоугольник.
На металлических конструкциях кранов
устанавливают несколько крановых меха-
низмов. Типовыми крановыми механиз-
мами являются; механизм подъема груза,
включающий грузовую лебедку, полис-
паст и грузозахватный орган; механизм
передвижения крана или какой-либо его
части; механизм вращения поворотной
части; механизм изменения вылета.
Для привода механизмов кранов при-
меняют двигатели внутреннего сгорания,
гидравлические, электрические двигатели
переменного и постоянного тока. Для всех
крановых механигмов характерен повтор-
но-кратковременный режим работы (чере-
дование работы и пауз), характеризуемый
относительной продолжительностью вклю-
чения (11В). Пот ПВ понимают отноше-
ние суммарного времени работы меха-
низма в заданный период (%) к продол-
жительности этого периода, принимае-
мого для механизмов равным 1 ч. Прави-
лами Госгортехнад гора СССР для грузо-
подъемных кранов установлены легкий,
средний и тяжелый режимы работы, для
которых НВ составляет соответственно
15, 25 и 40 %. При оценке режима работы
механизмов кранов учитывают также ин-
тенсивность использования их во время
эксплуатации (по числу циклов за срок
службы), использование грузоподъемности
и другие факторы. Так, к легкому режиму
(классу) нагружения относят постоянную
работу крана с грузом меньше номиналь-
ного, к весьма тяжелому режиму — по-
стоянную работу с грузом, близким к но-
минальному.
Специальные краны-трубоукладчики.
Такие краны снабжаются боковой стре-
лой, установленной на тракторах трубо-
укладочных модификаций, благодаря
чему они способны выполнять операции
по разгрузке труб и плетей, подьему и
опусканию их в траншею, передвижению
с грузом вдоль трассы и другие операции
при сооружении га го- и нефтепроводов.
3.2. Домкраты
В строительстве домкраты используют
при монтажных и ремонтных работах для
подьема груза на небольшую высоту, воз-
действуя на груз снизу. Наиболее распро-
странены реечные, винювые и гидравли-
ческие домкраты.
Реечный домкрат. Он состоит из кор-
пуса 1 (рис. 3.11, в котором по направ-
ляющим перемещас гея рейка 2, имеющая
поворотную головку 3 и ,'iaiiy 4. Рейка с
грузом поднимается или опускается вра-
щением рукоятки 5 через зубчатые пере-
дачи 6. Для безопасной работы домкрат
оборудован грузоупорным тормозом, кото-
рый действует следующим образом. Вал 7
и зубчатое колесо 8 имеют винтовую на-
резку. Между торцовыми поверхностями
втулки и рукоятки расположено храповое
колесо 9 с собачкой. При подъеме груза
рукоятка перемещается по резьбе влево,
заклинивает храповое колесо и через зуб-
чатую передачу выдвигает рейку вверх,
поднимая груз. Ир окончании подъема
груза вал рукоятки фиксируется собачкой
храпового колеса, препятствующей вра-
щению вата в обратную сторону. При
опускании груза рукоятка вращается в
обратную сторону и одновременно пе-
ремещается по резьбе вправо, освобож-
дая храповое колесо. Под действием
момента от силы тяжести груза через
зубчатую передачу втутка зубчатого
101
Рис. 3.1. Реечный домкрат:
а — общий вид; б — грузоупорный тормоз
колеса ввинчивается в рукоятку, за-
жимает храповое колесо и препятствует
свободному падению груза. Процесс опус-
кания груза состоит из чередующихся
падений и остановок. В отрегулированном
тормозе (.минимальном зазоре между
храповиком и рукояткой) неравномер-
ность опускания груза практически не
ощущается. Усилие Р на рукоятке при
подъеме груза Q(H) определяется из
уравнения моментов относительно оси
шестерни, связанной с рейкой:
P = Qdo/[2Rut]), (3.1)
где do — диаметр начальной окружности
шестерни, м; R— длина рукоятки, м;
и — общее передаточное число зубчатой
передачи; г] =0,65...0,85 — КПД пере-
дачи.
При ручном приводе и кратковременной
работе усилие на рукоятке допускается
не более 20U Н, а при непрерывной —
не более 80 Н. Грузоподъемность рееч-
ных домкратов — до 6 т, высота подъ-
ема — до 0,6 м.
Винтовой домкрат. Он состоит из кор-
пуса 1 (рис. 3.2) с бронзовой гайкой 8,
винта 2 с прямоугольной или трапецеи-
дальной резьбой, грузовой головки 3 и
рукоятки 6 с трещоткой. Рукоятка сво-
бодно надета на круглую часть винта.
Трещотка представляет собой колесо 4
с зубьями, надетое на квадратную часть
винта, и собачку 7. В зависимости от
направления винта собачку поворачивают
на оси 5 в одно из крайних положений,
где собачка удерживается стопором 9 с
пружиной 10. Винтовые домкраты не тре-
буют дополнительных устройств для удер-
жания груза, так как винтовая пара
(винт—гайка) —самотормозящаяся
В самотормозящихся передачах угол
подъема винтовой линии X меньше угла
трения р (обычно 4. .6°). Это одновре-
менно является и недостатком таких пере-
дач, так как у них КПД всегда меньше
0,5. Грузоподъемность винтовых домкра-
тов — до 50 т, высота подъема до 0,35 м.
При грузоподъемности более 20 т усилие
на рукоятке становится значительным и
поэтому рукоятка с трещоткой заменяется
червячной передачей, а ручной привод—
машинным.
Усилие Р(Н) на рукоятке при ручном
вращении винта, нагруженного силой
Q(H) при среднем радиусе винта г, длине
рукоятки R и КПД домкрата т) опреде-
ляется из выражения
P = Qng(X4-p)/(/?M). (3 2)
Гидравлический домкрат. Домкрат
(рис. 3.3) состоит из цилиндра 6, являю-
щегося одновременно его корпусом порш-
ня 5, насоса 1, всасывающего 3, нагнета-
тельного 4 и спускного 7 клапанов. При
ручном приводе насос и бак 2 с жид-
костью объединены с корпусом домкрата.
102
a)
Рабочей жидкостью служит минеральное
масло или незамерзающая смесь (вода,
смешанная со спиртом или глицерином).
Рукояткой 8 плунжеру насоса сообщается
возвратно-поступательное движение. При
движении плунжера вправо цилиндр на-
соса через всасывающий клапан запол-
няется жидкостью, а при движении влево
жидкость под давлением через нагнета-
тельный клапан поступает под поршень
основного цилиндра.
Усилие на рукоятке (Н), необходимое
для подъема груза Q(H) (рис. 3.3, а).
(3.3)
Из формулы следует, что выигрыш в
силе пропорционален соотношению квад-
ратов диаметров поршней и плеч ру-
коятки. Гидравлические домкраты с руч-
ным приводом имеют грузоподъемность до
200 т и высоту подъема до 0,18...0,2 м. При
машинном приводе жидкость в цилиндр
домкрата подается от отдельного гидрав-
лического насоса, а грузоподъемность оди-
ночного домкрата может достигать 500 т.
При машинном приводе несколько домкра-
103
тов могут быть приведены в действие от
одной насосной станции и осуществлять
подъем крупных сооружений.
Дтя натяжения стержней ичи канатов
при монтаже предварительно напряжен-
ных конструкций применяют тянущие
домкраты (рис. 3.3, б) Такой домкрат со-
стоит из цилиндра 11, штока 10 с порш-
нем 12, стойки 13 и упорной плиты 14. На
конце штока имеется гайка 9 для соеди-
нения его со стержнем. Домкрат закреп-
ляют в стойке, служащей упором. При
подаче масла в домкрат шток вместе с
поршнем перемещается, производя натя-
жение стержня. Тянущие домкраты раз-
вивают усилия 630 и 1000 кН при ходе
штока И 5 и 400 мм и работают от на-
сосной станции с рабочим давлением
40 МПа.
3.3. Строительные лебедки
Строительные лебедки используют при
монтаже строительных конструкций и
оборудования, цля перемещения тяжелых
грузов на строительных площатках, а
также в качестве механизмов кранов,
подъемников, копровых установок и ipy-
гих строительных машин. Лебедки клас-
сифицируют: по назначению — на
подъемные (для подьсма грузов) и тяго-
Рис. 3.4. Кинематические схемы строительных
лебедок:
а монтажной с ручным приводом; б— электро-
реверсивной; в — фрикционной двухбарабанной
вые (для горизонтального перемещения
грузов); по виду привода — на приводные
и ручные; по числу барабанов — на одно-,
двухбарабанные и без барабана (с кана-
товедущим шкивом, рычажные).
Барабанные лебедки с ручным приво-
дом. Их изготовляют с тяговым усилием
на первой скорости 5...80 кН, канатоем-
костью барабана 50...200 м. Кинемати-
ческая схема монтажной барабанной лс-
бе щи с ручным приводом дана на рис
3.4, а. Лебедка состоит из барабана 1, от-
крытых зубчатых передач 3, дискового
грузоупорного тормоза 4, смонтированных
на параллельных валах, опирающихся на
подшипники, закрепленных в боковинах
станины 2. Подъем и опускание груза
осуществляются вращением рукояток 6.
Для увеличения скорости подъема легких
грузов служит зубчатый перебор 5, изме-
няющий передаточное число зубчатой пе-
редачи. Безопасность работы обеспечи-
вается щековым грузоупорным тормо-
зом.
Ручные лебедки рассчитываются на ра-
боту одного, двух, четырех человек одно-
временно. При кратковременной (до
5 мин) работе усилие одного рабочего на
рукоять длиной 400 мм принимается до
200 II, з коэффициент одновременнос-
ти действия двух человек — 0,8, четы-
рех — 0,7.
Зависимость между моментом на бара-
бане Мб и моментом, созданным на ру-
коятке Мр=Р1 при КПД механизма ц
и передаточном числе и, определяется
уравнением A46 = A4phi|.
104
Приводные лебедки. По кинематиче-
ской связи двигателя с барабаном при-
водные лебедки разделяются на электро-
реверсивные и фрикционные. В электро-
реверсивных лебедках связь между дви-
гателем и барабаном нсразмыкаемая
жесткая, в фрикционных она осуществля-
ется с помощью фрикционной муфты.
Электрореверсивная лебедка (рис.
3.4,6). Она состоит из электродвигателя
7, упругой муфты 8, тормоза 9, зубчатого
редуктора 10, барабана 11 и пусковой
аппаратуры, установленных на сварной
раме. При работе чебедки закрепляются
на фундаменте
Тяговые усилия наиболее часто приме-
няемых однобарабанных электрореверсив-
ных лебедок составляют 3,2... 125 кН при
скорости каната 0,5...0,1 м/с и канатоем-
кости 80...800 м. В комбинации с поли-
спастами их используют для подъема раз-
личных по массе грузов при выполнении
строительно-монтажных работ. Электро-
реверсивными лебедками комплектуются
строительные подъемники, краны и другие
машины. Общий вид грузовой лебедки
козлового крана представлен на рис. 3.5.
В качестве двигателей в лебедках при-
меняют асинхронные крановые двигатели
с фазным ротором, управляемые с но-
Рис. 3.5. Грузовая лебедка козлового крана:
а обший ни 1; б - кинема гическая i хеми: 1 рст\ктор;2 тормоч; .3 муфта; 4— знш атель: 5 —бара-
бан
105
Рис. 3.6. Схема двухколодочного тормоза с рас-
тормаживающей педалью
мощью командоконтроллеров или двига-
тели повышенного скольжения типа АОС
с магнитными пускателями. Лебедки обо-
рудуются двухколодочными постоянно
замкнутыми стопорными тормозами. Тор-
мозным шкивом служит половина упругой
Mvtfyrbi, закрепленной на валу редуктора.
Растормаживание тормозов осуществля-
ется короткоходовыми электромагнитами
или электрогидротолкателями, включае-
мыми одновременно с включением элект-
родвигателя. Спуск груза осуществляется
принудительным реверсированием двига-
теля. При этом скорость опускания не-
сколько выше скорости подъема груза.
Для ускорения монтажных операций,
особенно с легкими грузами, на лебедках
применяют двухколодочные тормозы с до-
полнительной растормаживающей пе-
далью (рис. 3.6). При нажатии на педаль
/ происходит поднятие тормозного груза
2 или сжатие тормозной пружины и груз
опускается под действием собственной
массы.
Основными параметрами электроревер-
сивной лебедки, определяющими грузо-
подъемность, высоту и скорость подъема
груза, мощность двигателя, надежность
тормозного устройства, являются усилие
в канате, наматываемом на барабан 5б,
скорость каната и канатоемкость бара-
бана L. Эти параметры с учетом сведе-
ний, изложенных в гл. 1. связаны между
собой следующими зависимостями
Натяжение 5б(Н) в зависимости от
типа подвески (одиночная, сдвоенная),
кратности полиспаста иПол и КПД полис-
паста определяется по формуле
S6<Q + ^k/( ^полЧпол ), (3.4)
где Q — масса груза, кг; q — масса гру-
зозахватного устройства, кг.
Стальной проволочный канат (для ме-
ханизмов подъема — канаты крестовой
свивки) выбирают по разрывному уси-
лию /^р = 5бП при запасе прочности кана-
та по Госгортехнадзору я = 5,0; 5,5; 6,0
соответственно для легкого, среднего и
тяжелого режимов работы.
Минимально допустимый диаметр бара-
бана для легкого, среднего и тяжелого
режимов работы выбирают по диаметру
каната dK из соотношения £>б=(16, 18,
20)dK. Длина каната, наматываемая на
барабан, зависит от высоты подъема
груза Н и кратности полиспаста. Кроме
того, для ослабления натяжения каната
в месте его крепления на барабане остав-
ляют свободными полтора—два витка ка-
ната. Тогда длина каната (м)
L = Нипол -)-(1,5...2,0)л(£)л-Г^к). (3.5)
Канат может навиваться на барабан
в один или несколько слоев. Рабочая
длина барабанов (м)-
при однослойной навивке (нарезном ба-
рабане)
Z6-=L//[n/D6 + JK)j, (3.6)
где t = dK-\- (2...3) мм — шаг навивки;
при многослойной навивке
Ig= LdK/[jim(D6 + mdK)], (3.7)
где т — число слоев навивки; D6-\-mdK —
средний диаметр навивки.
Скорость каната, навиваемого на бара-
бан (м/с), при скорости подъема груза
vr определится как ик = угцпол.
Мощность двигателя (кВт)
A = S6nK/(100(irbe6), (3.8)
где г]Леб = ПсПрел — КПД лебедки, опреде-
ляемый произведением КПД барабана и
редуктора.
По полученному значению мощности
подбирают крановый электродвигатель с
продолжительностью включения (ПВ),
соответствующей режиму работы меха-
низма. Редуктор подбирают по передаточ-
ному числу, режиму работы, синхронной
скорости вращения и мощности двига-
теля. Передаточное число редуктора
106
Уред = Ндв/^б, где идв — частота вращения
двигателя, мин"’, пб = 60ок/(лДСр)— час-
тота вращения барабана.
Межосевое расстояние между входным
и выходным валами редуктора должно
быть достаточным для размещения дви-
гателя и барабана. Тормоз выбирают по
тормозному моменту (Н-м) на приводном
валу с учетом коэффициента запаса тор-
можения Хт, равного 1,5; 1,75; 2,0 соот-
ветственно для легкого, среднего и тяже-
лого режимов работы подъемного меха-
низма
Мт— и
(3.9)
Работа тормоза будет долговечной,
если удельное давление р (МПа) фрик-
ционных обкладок на тормозной шкив
меньше допустимого
р = Р/Л^(р|, (3.10)
где Р = Л1т/(/Д1|) — нормальное давление
между колодкой и шкивом, Н; / = 0,35...
0,45 — коэффициент трения для вальцо-
ванных асбестовых лент по стальному
шкиву; А ==л£>и.Вшрэ/360 — площадь
(м2) фрикционной обкладки; —
диаметр и ширина тормозного шкива, м;
Р = 70° — угол обхвата шкива колодкой
тормоза.
Допустимое удельное давление для сто-
порных колодочных тормозов не должно
превышать 0,6...0,7 МПа.
В фрикционных лебедках (рис. 3.4, в)
возможна работа нескольких барабанов
от одного двигателя, включаемых пооче-
редно с помощью фрикционных муфт 14.
Такое чередование включения барабанов
необходимо, например, в канатно-скре-
перных установках для создания скрепер-
ному ковшу возвратно-поступательного
движения: при наборе ковша один из
барабанов включен, а другой свободно
вращается и стравливает намотанный на
него канат; при возвратном движении
ковша включается второй и свободно вра-
щается первый. При использовании ле-
бедки в качестве грузоподъемного меха-
низма нереверсируемый двигатель исполь-
зуется только для подъема (перемеще-
ния) груза. Опускание груза осуществля-
ется под действием силы тяжести при
отсоединении барабана от трансмиссии.
Скорость опускания регулируется обычно
ленточными спускными постоянно замкну-
тыми тормозами 13. Для предупреждения
случайного опускания груза лебедки
снабжаются храповыми устройствами 12,
связанными с барабанами и управляе-
мыми рукоятками.
3.4. Подвесные лебедки
(тали и электротали)
Подвесные лебедки, или тали, предназ-
начены для подъема (опускания) и пере-
мещения груза в горизонтальном направ-
лении. В зависимости от привода разде-
ляются на ручные и с электрическим при-
водом.
И Q червячная таль
107
Ручные тали. Ручные тали подвеши-
вают к потолочным балкам, треногам или
другим устройствам с помощью крюка 5.
Грузоподьсмность ручных талей 0,5...5 т,
высота подъема до 3 м. Тяговым органом
в ручных талях (рис. 3.7) является гру-
зовая пластинчатая или овально-звеньевая
цепь /, охватывающая звез точку 3, жест-
ко связанную с червячным колесом 4 чер-
вячного редуктора. Для увеличения КПД
червячного зацепления применяют чер-
вячную двухзаходную передачу, не яв-
ляющуюся самотормозящей, поэтому на
валу червяка 7 устанавливают дисковый
или конический грузоупорный тормоз 2.
Вращение червяка осуществляется цеп-
ным колесом б с помощью цепи 8. Грузо-
подъемность тали Q (т) при усилии, при-
лагаемом к цепи /ДН), передаточном
числе передачи и, КПД передачи tj, ра-
диусах цепной звездочки г и цепного ко-
леса /? определяется по формуле Q =
= 2PuRt}/(\tfgr).
Таль с электрическим приводом —
электроталь. Такая таль (рис. 3.8, а)
представляет собой компактную подвес-
ную электрическую лебедку, которая кро-
ме механизма подъема груза 2 с крюко-
вой подвеской имеет самостоятельный ме-
ханизм передвижения / от отдельного
Рис. 3.8. Электроталь:
а — общий вил; б — кинематическая схема механиз
ма подъема
электродвигателя. Электротали переме-
щаются по монорельсовым путям прямо-
линейного или замкнутого контура. Уп
равленис электроталями осуществляется
с пола с помощью кнопочного пульта,
подвешенного на гибком кабеле.
Механизм подъема электротали (рис.
3.8, б) состоит из корпуса 9, в котором
размещены асинхронный короткозамк-
нутый крановый электродвигатель 11.
встроенный в барабан 10, редуктор 7.
дисковый электромагнитный тормоз 4 и
крюковой подвески 8 с ограничшелями
высоты подъема груза. Корпус подвешен
к ходовым тележкам /. Опускание груза
осуществляется реверсированием электро-
двигателя. Дисковый электромагнитный
тормоз действует автоматически. При
включении электродвигателя электромаг-
ниты 6, включенные в его цепь, разъеди-
няют диски и вал 3 вращается свободно.
При отключении электродвигателя ка-
тушки электромагнитов и диски тормоза
сжимаются пружинами 5, фиксируя груз.
Механизм передвижения (на схеме нс
показан) состоит из приводной и непри-
водной тележек, объединенных общей
траверсой. Цилиндрические катки направ-
|яют движение ходовой тележки вдоль
ездовой балки, а скобы — подхваты пре-
дотвращают падение тележки в случае
поломки осей у катков. Приводная тележ-
ка состоит из двух конических катков,
редуктора и электродвигателя.
108
Эчектротали имеют грузоподъемность
0,25...5 т, скорость подъема груза 8 м/мин,
скорость передвижения 20 м/мин и вы-
соту подъема до 6 м. Изготовляются так-
же электротали грузоподъемностью i0 т
с высотой подъема груза до 20 м. Элект-
ротали используют для обслуживания
складских, производственных помещений
и монтажных плота юк. Их применяют
для комплектации комбинированных од-
нобалочных козловых и полукозловых
кранов. Иногда для получения большей
грузоподъемности кран укомплектовы-
вают двумя спаренными электроталями.
3.5. Строительные
подъемники
Строительные подъемники предназна-
чены для подьема груза и людей на эта-
жи зданий при отделочных и ремонтных
работах. Грузы размещаются в ковшах,
кабинах и на площадках, движущихся
в жестких направляющих в вертикальном
или близком к вертикальному направле-
ниях.
Строительные подъемники по назначе-
нию делятся на грузовые и грузопасса-
жирские, а но конструкции направляю-
щих — на мачтовые, шахтные и струнные.
Грузовые мачтовые подъемники (рис.
3.9). Их устанавливают снаружи возводи-
мого здания. Подъемник состоит из сле-
дующих основных сборочных единиц:
опорной рамы /, мачты 4 с направляю-
щими блоками, каретки 6, грузовой плат-
формы 7, электрореверсивной лебедки
и электрооборудования 2. По н шравляю-
щим мачты перемещается каретка с гру-
зовой платформой. Канат барабана
электрореверсивной лебедки огибает на-
правляющие блоки 8 каретки и крепится к
мачте, состоящей из отдельных, нара-
щиваемых по мере возведения здания
секций. При высоте мачты более 10 м ее
крепят к стене здания настенными опо-
рами 5. Опорную раму оборудуют пнев-
матическими колесами для перемещения
подъемника вручную или в прицепе к тя-
гачу.
Подъемники устанавливают на основа-
нии так, чтобы грузовая плдгформа при-
ходилась против оконных проемов, а
длинная сторона ее располагалась вдоль
Рис. 3.9. Грузовой мачтовый подъемник:
а — схема подъемника; б — схема механизма подъ-
ема платформы; в — выдвижная площадка
стены здания или перпендикулярно ей.
В первом случае на грузовой платформе
можно поднимать длинномерные мате-
риалы. Современные подъемники с высо-
той подъема груза 17 м и более выпол-
няются с выдвижной площадкой 10 с при-
водом 9 или другими устройствами, обес-
печивающими перемещение груза в окон-
ный проем для удобства разгрузки и пре-
дотвращения травматизма. Подъемники
оборудуются выключателями, отключаю-
щими двигатель лебедки по достижении
платформой нужного уровня, а также
автоматическими аварийными ловителями
различных типов для остановки плат-
формы при обрыве грузового каната.
Путь свободного падения кабины до на-
чала действия ловителей не должен пре-
вышать 250 мм. Путь замедления до пол-
ной остановки зависит от скорости и типа
ловителей. У отдельных конструкций
подъемников он не превышает 100 мм.
Управление подъемниками производится
только с одной площадки, пульты управ-
109
Рис. 3.10. Грузопассажирский строительный подъ-
емник:
а — общий вид; б — схема канатоведения
ления, расположенные на других уровнях,
в это время отключаются.
Грузовые мачтовые подъемники общего
назначения могут поднимать и подавать
в оконные и дверные проемы зданий вы-
сотой до 16 этажей грузы массой 0,3...
0,5 т. В практике строительства высот-
ных зданий грузоподъемность специаль-
ных подъемников достигает до 1,6 т с вы-
сотой подъема до 200 м.
Разновидностью мачтовых строитель-
ных подъемников являются бесканатные
подъемники. Они выполняются в виде
одно- или двухстоечной мачты, к направ-
ляющим которой прикреплены зубчатые
рейки. С рейками находятся в постоянном
зацеплении приводные шестерни меха-
низма подъема, располагаемого на плат-
форме. Реечный привод значительно об-
легчает наращивание мачты и направ-
ляющих подъемника.
Грузопассажирские строительные
подъемники. При строительстве высотных
зданий для подъема грузов и людей при-
меняют строительные грузопассажирские
подъемники. Они могут обслуживать зда-
ния высотой до 30 этажей (110 м) при
грузоподъемности 0,5...1,0 т. По конструк-
ции грузопассажирские подъемники по-
добны лифтам, с той лишь разницей, что
кабина у них располагается сбоку мачты,
а не внутри шахты как в лифтах. Грузо-
пассажирский подъемник (рис. 3.10) со-
стоит из мачты / с направляющими,
блоков 4 на головке мачты, кабины 5,
закрепленной на подвижной каретке, про-
тивовеса 2, основания с установленной
на нем лебедкой с канатоведущим шки-
вом 6 и стрелы 3 для наращивания мачты.
Кабины подъемников оборудуются выд-
вижной площадкой и ограничителями,
обеспечивающими безопасность при вы-
садке людей и разгрузке материалов.
Пульт управления кабиной и выдвижения
площадки располагают внутри кабины.
Все строительные подъемники выпол-
няются и эксплуатируются в соответ-
ствии с Правилами устройства и безопас-
ной эксплуатации лифтов Госгортехнадзо-
ра СССР. Они оборудуются ловителями,
приводимыми в действие ограничителями
скорости, концевыми выключателями и
сигнализацией. До пуска в работу
подъемники подлежат регистрации в ор-
ганах технадзора и подвергаются техни-
ческому освидетельствованию.
3.6. Мачтовые
и мачтово-стреловые краны
Мачтовые и мачтово-стреловые краны
являются стационарными кранами, что
ограничивает область их применения. Их
используют главным образом для мон-
тажа сборных конструкций и технологи-
ческого оборудования крупных строитель-
ных объектов.
Мачтовые краны. У мачтового крана
поворотная мачта опирается на раму-
фундамент и дополнительно прикрепляет-
ся к зданию или расчаливается вантами.
На мачте устанавливается поворотная
стрела — укосина. Для подъема груза
используют имеющуюся в распоряжении
лебедку, к которой в зависимости от тре-
110
Рис. 3.11. Вантовый мачтово-стреловой кран:
а — общий вид; б — нижняя опора крана; в — оголо-
вок; г — график грузоподъемности
буе мой грузоподъемности подбирают по-
лиспаст.
Мачтово-стреловые краны по виду
крепления мачты делятся на вантовые и
подкосные.
Вантовые мачтово-стреловые краны.
Такой кран (рис. 3. И) состоит из
мачты 9, стрелы 8, грузового 6 и стрело-
вого 3 полиспастов, опорной рамы 11, ле-
бедок 14 и вант 2. Стрела крепится шар-
нирно к мачте у ее нижнего основания
и вместе с ней может поворачиваться
вокруг вертикальной оси с помощью пово-
ротного крута 10 на 360°. Механизм вра-
щения мачты и стрелы — канатный. Мач-
та опирается внизу на специальную ша-
ровую пяту /5, а вверху мачту через не-
подвижную опору 1 раскрепляют че-
тырьмя—восемью вантами (в зависимости
от грузоподъемности), расположенными
111
Рис. 3.13. Схема к расчету натяжений в вантах
мачтово-стрелового крана
обычно под углом 30 к горизонту. Ван-
ты натягивают и удерживают в натяже-
нии в процессе эксплуатации ручными ле-
бедками или стяжными муфтами, при-
крепляемыми к якорям. Стрела стрело-
подъемным полиспастом связана с ого-
"овком мачты. Концевые ветви стрелового
и грузового полиспастов через отводные
блоки 12, 13 вводятся внутрь мачты и
через отверстие в пяте стрелы выводятся
на барабаны электрорсверсивных лебе-
док 14. Для увеличения вылета основной
стрелы и высоты подъема груза ее обо-
рудуют управляемым с помощью полис-
паста 7 гуськом 4 и вторым механизмом
подъема груза и полиспастом 5 меньшей
грузоподъемности.
Подкосные мачтово-стреловые краны
опираются на основание / (рис. 3.12).
Стрела 7 удерживается в наклонном по-
ложении стрелоподъемным полиспастом
6 шарнирным соединением 5 с жесткой
пространственной конструкцией, образо-
ванной мачтой 4, горизонтальными бал-
ками 2 и подкосами 3. Мачта вместе со
стрелой опирается на поворотный круг 9
и может поворачиваться относительно
подкосов и горизонтальных балок на угол
до 240°. Отсутствие вант у подкосных
кранов позволяет делать стрелу в 1,5...2
раза длиннее мачты. Схема канатоведе-
ния грузового 8 и стрелоподъемного 6
полиспастов, конструкция опор, приводы
механизма подъема груза, изменения вы-
лета стрелы и вращения крана подобны
описанным ранее. Подкосные мачтово-
стреловые краны изготов. 1яются грузо-
подъемностью 5...20 т с одинаковыми зна-
чениями ее на всех вылетах.
Расчет натяжений в вантах
(рис. 3.13). При действии на мачту натя-
жения стрелового полиспаста о та часть
вант разгружается, провисание их увели-
чивается, другая часть вант допо ши-
112
тельно нагружается, в результате чего
мачта наклоняется. Наклону мачты не
препятствует шаровая опора. При боль-
шом числе вант задача является стати-
чески неопределимой. В приближенных
расчетах предполагают, что вся натру зка
(Н) воспринимается одной вантой, нахо-
дящейся в плоскости стрелы, ее опреде-
ляют из суммы моментов относительно
опоры
< мт
дв /zcosp ’ '* }
где Q — масса груза и крюковой подвески;
Р—масса мачты и стрелы; U —ветро-
вая нагрузка рабочего состояния на кран и
груз; / — вылет груза; R и 11 — коорди-
наты центра масс крана.
В действительности мачта удерживает-
ся несколькими вантами с различным на-
тяжением. Натяжение наиболее нагру-
женной ванты S = SnA.’i, где k\ — коэффи-
циент, зависящий от числа вант; его при-
нимают при 4 вантах равным 1,0; при
6—0,67; при 8 — 0,5; при 10 — 0,4;
при 12 — 0,3. Стальные проволочные ка-
наты для вант подбирают по pj (рывному
усилию при запасе прочности не менее 3,5.
3.7. Башенные краны
Башенный кран — это грузоподъемная
машина со стрелой, закрепленной в верх-
ней части вертикальной башни и выпол-
няющая работу по перемещению и монта-
жу конструкций за счет сочетания рабо-
чих движений: подъема и опускания гру-
за, изменения вылета, передвижения са-
мого крана по рельсам и поворота стрелы
с грузом. Большая обслуживаемая рабо-
чая зона, определяемая длиной подкра-
новых рельсовых путей и двойным выле-
том груза, в сочетании с большим под-
стреловым пространством обусловили ши-
рокое использование башенных кранов
как основной грузоподъемной машины
для выполнения строительно-монтажных
работ в гражданском, промышленном и
энергетическом строительстве.
Типы и параметры башенных кранов
определяются их технологическим назна-
чением. Параметры башенных кранов рег-
ламентируются ГОСТами. Главным пара-
метром башенного крана является
грузоподъемность, т. е. наиболь-
шая масса груза на соответствующем
вылете. Поскольку грузоподъемность
стреловых кранов переменна, ее характе-
ризуют грузовым моментом.
К основным параметрам относятся мини-
мальный и максимальный вылеты, высота
подъема и глубина опускания крюка, ско-
рости рабочих движений, габариты, масса
крана, показатели мощности и опорные
нагрузки.
В жилищном и гражданском строи-
тельстве применяют краны грузоподъем-
ностью З...Ю т с вылетом до 25 м и высо-
той подъема крюка до 50 м. Краны для
высотного строительства имеют грузо-
подъемность от 6,3 до 12,5 т, вылет до
45 м и высоту подъема крюка до 150 м.
В промышленном строительстве, напри-
мер, при сооружении корпусов главных
зданий и монтаже технологического обо-
рудования электростанций применяют
специальные монтажные краны грузо-
подъемностью до 80 т с грузовым момен-
том до 15 000 кН-м, вылетом 25...45 м,
высотой подъема 50...80 м.
Применительно к конкретным условиям
строительства на основе базовых моделей
изготовляются краны различных исполне-
ний (с укороченными или удлиненными
стрелами и башнями, краны-погрузчики,
для работы в различных климатических
условиях и др.). Каждая базовая модель
крана или ее исполнение снабжается
грузовысотной характери-
стикой, представляющей зависимость
грузоподъемности от высоты подъема и
вылета, используемой при выборе кра-
на или его оборудования при эксплуата-
ции.
Башенные краны разделяются на пере-
дни ж н ы е по рельсовым путям, ста-
ционар н ы е (приставные), прикреп-
ленные к возводимому сооружению, и
са моподъемные, устанавливаемые
на каркасные конструкции зданий и пере-
мещаемые по нему в вертикальном на-
правлении. Но способу изменения вылета
крюка различают башенные краны с
подъемной стрелой и краны с г о-
ризонтальной балочной стре-
лой. По типу башен башенные краны
выпускают с поворотной и не по-
воротной башней.
113
Рис. 3.14. Система индексации башенных кра-
нов
Базовые модели башенных кранов обо-
значаются буквами КБ (кран башенный)
и цифрами (рис. 3.14). Первая цифра
указывает размерную группу по грузо-
вому моменту, две вторые — порядковый
номер базовой модели, имеющей поворот-
ную или неповоротную башню, четвер-
тая— номер исполнения, отличающийся
от базовой модели, например длиной
стрелы, высотой подъема, величиной мак-
симальной грузоподъемности. После цифр
может указываться обозначение очеред-
ной модернизации (А, Б, В) и климати-
ческое исполнение для холодного, тропи-
ческого и тропического влажного кли-
мата (ХЛ, Т, ТВ).
Большинство моделей башенных кранов
выполняю'тся по единой конструктивной
схеме с максимальным использованием
унифицированных узлов и механизмов,
а также устройствами для плавного пуска
и торможения механизмов и посадки гру-
зов с малой скоростью.
В последние годы получило развитие
наиболее прогрессивное направление про-
изводства башенных кранов — модульная
система, включающая проектирование,
изготовление и эксплуатацию кранов.
Сущность модульной системы состоит в
создании семейства башенных кранов
разнообразных исполнений на базе узкого
ряда базовых унифицированных узлов —
модулей (как механизмов, так и метал-
локонструкций) Модульная система спо-
собствует снижению затрат на проектиро-
вание, развитию специализации производ-
ства и, как следствие, снижению себе-
стоимости изготовления и повышению на-
дежности модулей, уменьшению эксплуа-
тационных расходов на техническое об-
служивание и ремонт.
Наибольшее применение в строитель-
стве получили башенные краны с поворот-
ной башней (платформой). По сравнению
с кранами с неповоротной башней они
имеют меньшую массу, так как располо-
жение механизмов и балласта в нижней
части крана понижает положение его
центра тяжести и точки приложения рав-
нодействующей ветровой нагрузки. Кроме
того, они отличаются малыми сроками
монтажа и демонтажа, удобством транс-
портирования и технического обслужива-
ния.
Башенные краны с поворотной башней.
Башня крана 2 (рис. 3.15) крепится к по-
воротной платформе 4, которая через
опорно-поворотное устройство 6 опира-
ется на ходовую часть 5. На поворотной
платформе размещаются: противовес 7,
грузовая 8, стреловая 9 лебедки и меха-
низм вращения поворотной платформы 3.
Стрела 1 крепится шарнирно к башне и
удерживается канатными тягами /2, кото-
рые через направляющие блоки соеди-
нены с подвижной обоймой стрелового
полиспаста 10 Подъем и опускание груза
выполняются грузовым полиспастом 13
с помощью грузовой лебедки и крюковой
подвески. Управление краном ведется из
114
Рис. 3.15. Башенный кран с поворотной башней:
а — схема крана с подъемной стрелой; б — схема запасовки грузового каната при подьемной стреле и четп-
рехкратном полиспасте; в — тоже, при двукратном полиспасте;г — схема крана с горизонтальной и наклон-
ной с переломом балочной стрелой; д — схема запасовки тягового каната при горизонтальной стреле; е — го
же. грузового каната; ж то же, грузового и тягового канатов при наклонной с переломом балочной стреле
кабины //.В башенных кранах для меха-
низма подъема груза в зависимости от
грузоподъемности применяют одиночные
и сдвоенные полиспасты двух, трех, четы-
рех и большей кратности.
Крюковые подвески состоят из грузо-
вого крюка, траверсы, двух боковых щек,
осей с установленными на них блоками.
Грузовой крюк крепится в траверсе на
упорном подшипнике, благодаря чему он
может свободно поворачиваться и пре-
дохранять грузовой канат ог закручива-
ния. Число блоков в подвеске определя-
ется кратностью полиспаста, а также не-
обходимостью изменения ее для повыше-
ния грузоподъемности крана без увеличе-
ния мощности грузовой лебедки. В неко-
торых конструкциях кранов с большой
высотой подъема груза применяют под-
вески с разнесенными блоками (см. ниже
рис. 3.16, поз. 15) для предотвращения
каната от закручивания. Изменение вы-
лета груза осуществляется наклоном
стрелы (рис. 3.15, а) или перемещением
карегки с грузом вдоль горизонтальной
стрелы (рис. 3.15,6)
При оборудовании крана горизонта.ib-
ной балочной стрелой грузовая каретка
перемещается в ноль стрелы с помощью
тяговой электрореверсииной лебедки 14,
расположенной на стреле или на поворот-
ной платформе. Тяговый канат навива-
ется на барабан лебедки, а два свободных
его конца огибают направляющие блоки
и крепятся с разных сторон к каретке 15
(рис. 3.15,6). На каретке размещены
блоки грузового каната. При перемеще-
нии каретки блоки обкатываются по гру-
зовому канату и груз, не изменяя подо-
жения по высоте, перемещается вдоль
стрелы (рис. 3.15, е). При необходимости
изменения вылета груза наклоном стрелы
грузовая каретка фиксируется на стреле.
Высота подъема груза при горизонталь-
ной стреле ниже, чем при наклонной.
Однако горизонтальное перемещение гру-
за вдоль стрелы требует меньшей энергии,
чем перемещение этого груза подъемом
всей стрелы и одновременно упрощает
операции по наводке монтажного эле-
мента на место монтажа. У кранов с на-
клонной стрелой при изменении вылета
груз одновременно изменяет свое поло-
жение и по высоте. Для устранения зтого
недостатка необходимо обеспечить гори-
зонтальное перемещение груза при изме-
нении вылета стрелы
На рис. 3.15, б, в представлена схема
канатове гения грузового каната при че-
тырех- и двухкратном полиспасте. Один
конец грузового каната закреплен на гру-
зовом барабане, а второй — на стреловом
барабане меньшего диаметра в обратном
по отношению к стреловому направле-
нии. При изменении вылета крюка грузо-
вой канат будет сматываться (или нама-
тываться) со стрелового барабана при
неизменном по высоте положении крюка.
Балочная стрела с грузовой кареткой
может быть установлена и в наклонном
с переломом в 30° положении. При этом
грузовая каретка но приведенной на рис
3 15, ж схеме может перемещаться по
наклонной стреле при сохранении гори-
зонтального хода груза и увеличенной
высоте его нодьема. Однако изготовление
кранов с нижним расположением опорно-
поворотного устройства, у которых вра-
щается весь кран, кроме его ходовой
части, при большой грузоподъемности с
большой высотой подъема груза приводит
к значительному увеличению всей массы
крана. Поэтому башенные краны грузо-
под ьеМностью более 10 т изготовляются
с неиоворогной башней и вращающейся
только верхней частью крана.
Кран с неповоротной башней и гори-
зонтальной стрелой (рис. 3.16) Башня
крана / через опорную часть — раму 2
или портал — установлена на ходовые
тeлeж^ и 3, которые перемещают кран по
рельсовому пути. На опорной части рас-
положен балласт 4, обеспечивающий ус-
тойчивость крана в рабочем и нерабочем
состояниях. Поворотная головка 12 опи-
рается на верхнюю секцию башни через
опорно-поворотное устройство 6. Стрела
14 и противовесная консоль 7 шарнирно
закретсны на поворотной головке и
удерживаются растяжками 10. На проти-
вовесной консоли размешены грузовая ле-
бедка 9, лебедка передвижения противо-
веса // и противовес 8, уравновешиваю-
щий верхнюю часть крана. По нижнему
иоясу стрелы перемещается грузовая ка-
ретка 15 с помощью тяговой лебедки 13,
размещенной внутри корневой се <ции
стрелы. Наращивание башни осуществ-
ив
61000
Рис. 3.16. Башенный кран с неповоротной баш-
ней:
а — схема крана; схемы запасовки канатов; б — пе-
ремещения противовеса; в — перемещения каретки;
г - подъема груза при четырехкратном полиспасте;
д— то же, при двукратном полиспасте; е— график
грузоподъемности
ляют с помощью монтажной стойки 5.
Дчя подъема груза применяют двукрат-
ные (рис. 3.16, d) или четырехкратные
(рис. 3.16, г) грузовые полиспасты, обес-
печивающие ра пличные грузовые характе-
ристики. Запасовка канатов механизмов
передвижения и грузовой к фотки пока-
зана на рис. 3.16, б,в.
Кран КБ-674А с неподвижной башней
имеет свыше десяти исполнений, отличаю-
щихся высотой башни, длиной стрелы и
грузовой характеристикой, что обусло-
вило его широкое применение для механи-
зации строительно-монтажных работ при
возведении высотных жилых и админи-
стративных зданий, а также промышлен-
ных объектов.
Приставные (стационарные) башенные
краны (рис. 3. 17). Их применяют при
строи Iельстве высогных сооружений (вы-
сотой 150 м и более). Они выполняются
с поворотной головкой, горизонтальной
стрелой и перемещающейся по ней гру-
зовой кареткой. Приставные краны мон-
тируют на фундаменте, который может
быть специальным или являться частью
фундамента здания. Увеличение высоты
117
Рис. 3.17. Приставной (стационарный) кран:
а — схема крана; б — схема запасовки грузового ка-
ната при двух электрореверсивных лебедках; в —
крепление крана к зданию; г — запасовка каната
монтажного полиспаста
башни кранов осуществляется методом
подращивания снизу или методом нара-
щивания ее сверху промежуточными сек-
циями, длина которых составляет 2,5...7 м.
У приставных кранов и кранов с непово-
ротной башней, имеющих значительную
высоту подъема крюка, наращивание ве-
дется методом сверху. При наращивании
башни две крайние верхние секции крепят
к монтажной стойке 2 и расстыковывают
между собой. Предварительно промежу-
точная секция 4 поднимается крюковой
подвеской и навешивается на выдвижную
раму 3.
Запасовка канатов монтажного полис-
паста показана на рис. 3.17, г. Монтаж-
ной лебедкой 7 верхняя часть крана с
оголовком, стрелой и противовесной кон-
солью перемещается вверх по направ-
ив
ляющим стойки и в образовавшееся
между расстыкованными секциями прост-
ранство ручной лебедкой заводится новая
промежуточная секция. Башня крана
крепится к зданию с помощью закладных
рам /, монтируемых между двумя сек-
циями (рис. 3.17, в).
У башенных кранов, башня которых
охвачена порталом (см. рис. 3.15), приме-
няют метод подращивания секцш башни
снизу, при котором очередная промежу-
точная секция заводится снизу, пристыко-
вывается к башне и с помощью монтаж-
ной лебедки выдвинется вверх. Метод
подращивания проще, так как работы
ведутся с земли, но требует более мощ-
ных лебедок для подъема башни.
Самоподъемные краны. Их изготовляют
грузоподъемностью до 15 т с грузовым
моментом до 3300 кН-м. Вертикальное
перемещение крана осуществляется сле-
дующим образом (рис. 3.18). Башня кра-
на / опирается на опорные балки с от-
кидными упорами 3 и охвачена верти-
кально подвижной обоймой 2, также
снабженной откидными упорами 4, но в
другой плоскости. Специальной лебедкой
5 обойма снимается с упоров и подни-
мается на высоту двух этажей и вновь
устанавливается на упоры. После этого
башня и опорные балки снимаются со
своих упоров, подтягиваются на высоту
двух этажей и устанавливаются на кар-
кас здания. Демонтаж крана ведется в
обратной последовательности. При такой
конструкции крана не требуется большая
длина башни. Самоподъемные краны при-
меняются на строительстве зданий с ме-
таллическим каркасом.
При возведении крупных промышлен-
ных объектов — доменных печей, главных
корпусов мартеновских цехов, тепловых,
атомных и гидроэлектрических станций —
используется блочный метод монтажа,
при котором значительная часть работ
ведется на площадках укрупнительной
сборки. Это позволяет при монтаже ме-
таллических и сборных конструкций и
оборудования перейти к схемам, близким
к работе поточных линий. При блочном
методе последовательно ведутся разгруз-
ка и сортировка строительных конструк-
119
Рис. 3.19. Специальный монтажный кран с гру-
зовым моментом 10 000 кН-м:
а — схема крана; б - - график грузоподъемности и
высоты подъема крюка; / — высота подъема вспомо-
гательного крюка; //—то же, основного крюка;
III — грузоподъемность при четырехкратном поли-
спасте; /1 — то же, при двукратном полиспасте; 1-'^—
ру<оподъемность вспомогательного крюка
ций, укрупнитсльная сборка их и уста-
новка блоков и оборудования в проект-
ное положение. Для выполнения монтаж-
ных работ используются монтажные гусе-
ничные, козловые, а также специальные
монтажные башенные краны большой
грузоподъемности.
Специальные монтажные башенные
краны. Такие краны изготовляются с гру-
зовым моментом 10 000... 15 000 к11-м
в нескольких исполнениях, в том числе
для гидротехнического строительства.
Для выполнения монтажных операций
одновременно используют два или три ба-
шенных крана. Краны располагают таким
образом, чтобы они могли работать раз-
дельно — каждый в своей зоне и совме-
стно — при установке наиболее тяжелых
блоков и технологического оборудования.
Схема башенного крана с грузовым мо-
ментом 10 000 кН-м представлена на
рис. 3.19. Конструкция крана сущест-
во
ценно отличается исполнением металло-
конструкций и механизмов. Поворотная
часть крана опущена внутрь портала 6.
Портал состоит из цилиндра, трех опор-
ных но] и опорной диафрагмы 3. На опор-
ной диафрагме портала установлены под-
пятник 4 и цевочное колесо механизма
вращения. Башня крана / опирается на
подпятник и на горизонтальные опорные
катки 14, установленные в диафрагме сек-
ции башни, обкатывающиеся по кольце-
вому рельсу цилиндра. Портал опирается
на ходовые тележки 5. каждая из кото-
рых передвигается ио двухколейному
рельсовому пути. Оп служит также для
размещения на нем балласта и пропуска
под крапом железнодорожного подвиж-
ного состава. Краны такого типа снаб-
жаются стрелами 10 с удлини гелями (гусь-
ками) 11 и обору дуются механизмами
с полиспастами главного 13 и вспо-
могательного подъема 12. Грузо-
подъемность вспомогате льного подъема
постоянна на всех вылетах. У большин-
ства модолей кранов вылет изменяется
наклоном стрелы с помощью стреловой
лебедки и стрелового полиспаста 9. Для
уравновешивания стрелы и груза кран
снабжен противовесной консолью 8 и
противовесом 7. Лебедки крана, пускоре-
гулирующая аппаратура и пульт управле-
ния краном размешаются в машинном от-
делении 2, опоясывающем башню и вра-
щающемся вместе с ней.
Стреловые колесно-рельсовые краны
(СКР). Отличительной особенностью
СКР является наличие у них башенно-
стрелового оборудования (шарнирно-со-
члененных стрел) и специальных рельсо-
вых путей, ширина колеи которых дости-
гает 15 м. Эти краны имеют грузо-
подъемность 30... 100 т при грузовом мо-
менте 15 000....30 000 кН-м. Большие зна-
чения вылетов ((\Ь...31 м) и высот
подъема груза (30... 145 м) достигаются
при наибольшей грузоподьсмности. Так,
кран с I рудовым моментом 30 000 кН-м
способен поднять груз 100 т на высоту
107 м при вылете 30 м.
Большая грузоподъемность при значи-
тельных вылетах и высоте подъема груза
создает экономическую целесообразность
применения таких кранов на новом строи-
гельечве и ш при реконстрхкции промыш-
ленных объектов и предприятий, напри-
мер для монтажа конструкций угольных
ГРЭС с блоками 800 и 1000 МВт, зданий
котлоагрегатов чт аппаратных отделений
АЭС и др.
Башенные краны имеют много двига-
тельный электропривод с питанием от
внешней электросети напряжением
220/380 В через кабель и токоприемник.
Всеми механизмами крана управляет ма-
шинист из кабины, в которой размешена
аппаратура управления. Рабочие движе-
ния башенных кранов выполняются с помо-
щью мсханивмов подьема груза, измене-
ния вылета, поворота и передвижения.
Для механизмов подъема груза и измене-
ния вылета применены электрореверсив-
ные лебедки (см. рис. 3.4, б; 3.5). Регули-
рование скорости подьема и опускания
груза в элсктрореверсивных лебедках с
двигатсчями переменного тока возможно
только в ограниченных пределах, опреде-
ляемых жесткой внешней механической
характеристикой крановых асинхронных
двигателей. Вместе с тем развивающиеся
тенденции в укрупнении монтажных эле-
ментов и ограничении допусков на их мон-
таж требуют от грузоподъемных машин
плавной посадки строительных конструк-
ций на место установки. С этой целью в
электрореверсивных лебедках, используе-
мых в кранах в качестве механизмов подъ-
ема грузов, применяют тормозные генера-
торы (вихревые тормоза), двигатели с
частотным регулированием скорости на
переменном токе или двигатели постоян-
ного тока, позволяющие получить значи-
тепьно большие пределы регулирования
скоростей, повышать скорости подъема и
опускания малых грузов и пустого крюка,
осуществлять плавное регулирование ско-
рости при подъеме и торможении груза.
Электрореверсивная лебедка с юрмоз-
ным генератором и характеристика тормоз-
ного генератора показаны на рис. 3.20.
Тормозной генератор монтируется на про-
тивоположной от двигателя 3 стороне
редуктора. Статор генератора / жестко
закреплен па корпусе редуктора, а ротор
2 — с ротором электродвигателя и враща-
ется вместе с ним. При вращении ротора
генератора в постоянном магнитном поле
неподвижного статора в нем создается
в результате взаимодействия ночей тор-
121
Рис. 3.20. Кинематическая схема электроревер-
сивной лебедки с тормозным генератором (а) и
характеристика тормозного генератора (б)
Рис. 3.21. Схема многоскоростной лебедки с не-
симметричным дифференциалом
мозной момент, пропорциональный скоро-
сти вращения ротора и регулируемому
току возбуждения обмоток статора. При
наложении характеристики генератора
на внешнюю механическую характеристи-
ку двигателя получают совместные харак-
теристики с плавно изменяющимися малы-
ми скоростями опускания 1руза. В неко-
торых конструкциях башенных кранов для
механизма подьема груза используют две
электрореверсивные лебедки, совместная
работа которых значительно расширяет
диапазон рабочих скоростей (см. рис.
3.17,6). По такой схеме еюзможнэ совме-
стная работа барабанов 5 и 6 в одном или
разных направлениях, работа только одно-
го барабана при заторможенном втором.
В монтажных кранах большой грузо-
подъемности применяют многоскоростные
лебедки с несколькими двигателями и
барабанами. На рис. 3 21 показана
схема такой грузовой лебедки крана с
грузовым моментом 10 000 кН-м. Кине-
матическая схема основана на применении
редуктора 5 с несимметричным дифферен-
циалом 6. Электродвигатели 2 и 11 посред-
ством зубчатых муфт 3 и 10 соединены
с валами 7 и 8 несимметричного диффе-
ренциала. На валах двигателя установ-
лены колодочные тормоза 4 и 9. На выход-
ных валах редуктора смонтированы
барабаны / и 12, свободно вращающиеся
на оси 13. В лебедке, изготовленной по
этой схеме, возможно получить четыре
скорости в каждом направлении: первая —
при вращении обоих двигателей в одном
направлении; вторая — при вращении
только двигателя 2; третья — при враще-
нии только двигателя //; четвертая — при
вращении двигателей 2 и 11 в противопо-
ложных направлениях.
Опорная часть передвижных башенных
кранов (рис. 3.22,о) включает нижнюю
ходовую раму 3, шарнирные кронштейны
2 и четыре ходовые тележки /. В рабочем
положении ходовые тележки удерживают-
ся тягами 5 в соответствии с шириной
рельсового пути. В транспортном положе-
нии тележки устанавливают вдоль про-
дольной оси, уменьшая ширину неповорот-
ной части краАа. Шарнирное крепление
тележек с ходовой рамой обеспечивает
122
Рис. 3.23. Кинематические схемы механизмов
вращения:
а — с цилиндрическим планетарным ретуктором;
б — с червячным редуктором; в — с канатным приво-
дом от »лектрореверсивной лебедки
крану возможность перемещения по криво-
линейному пути и не требует демонтажа
тележек при переводе крана в транспорт-
ное положение. Для лучшего вписывания
в кривые участки пути приводные ходовые
тележки располагают по одной стороне
крана.
Ходовые тележки (приводные и неири-
водныс) могут иметь два, три и большее
число ходовых колес (рис. 3.22,6). Для
равномерного распределения нагрузок
между колесами они объединяются в ба-
лансирные тележки Механизм передвиже-
ния приводных кодовых тележек (рис.
3.22.6) состоит из электродвигателя 10,
муфты с тормозом 9, редуктора 8 и откры-
той зубчатой передачи 6, приводящей во
вращение ходовые колеса 7. На нижней
ходовой раме укреплено опорно-поворот-
ное устройство 4, которое воспринимает
вертикальные и горизонтальные усилия
от поворотной части крана. У большинства
кранов оно выполнено в виде специаль-
ного упорного подшипника большого диа-
метра, состоящего из наружного 13 и внут-
реннего 11 колец, шариковых или ролико-
вых тел качения 12 и зубчатого венца.
Зубчатый венец и внутреннее колесо кре-
пятся к неподвижному основанию, а на-
ружное кольцо соединено с поворотной
платформой.
Кинематические схемы механизмов вра-
щения показаны на рис. 3.23. Механизм
вращения (рис. 3.23,а) состоит из двига-
теля 2, цилиндрического или планетарного
редуктора 1 и тормоза 3. Выходная
шестерня механизма 4. установленного на
поворотной платформе, находится в по-
стоянном зацеплении с неподвижным зуб-
чатым венцом и заставляет поворачивать-
ся платформу вокруг оси 1—1. Механизмы
вращения тяжелых монтажных башенных
кранов выполняются с цевочным зацшию-
нием поворотного венца с выходным коле-
сом редуктора или с канатным приводом,
принципиальные схемы которых представ-
лены на рис. 3.23,6,6. Они снабжаются
муфтами предельного момента, срабаты-
вающими при действии на кран чрезмер-
ных инерционных и ветровых нагрузок.
3.8. Стреловые
самоходные краны
Стреловые самоходные краны широко
используются при производстве строи-
тельно-монтажных и погрузочно-разгру-
зочных работ. Основным достоинством
стреловых самоходных кранов является
автономность их привода, способность
124
быстрого перебазирования с одного обьск-
та на другой, ботынос разнообразие
сменного оборутования.
Стреловые самоходные краны класси-
фицируют но типу ходового оборудования
и привода, по исполнению и виду стрело-
вого оборудования. По типу ходово-
го оборудования их разделяют на
краны автомобильные, пневмоколесные, на
специальном шасси автомобильного типа,
гусеничные, на короткобазовом шасси, на
тракторах и прицепные П о тип у при-
вет! краны бывают с одно- и многомотор-
ным (индивидуальным) приводом. Чаще
применяют многомоторный привод —
электрический, дизель-электрический, гид-
равлический или комбинированный (с раз-
личными типами привода отдельных меха-
низмов) .По ис и о л нению и виду
стрелового оборудования
стреловые самоходные краны выпускаются
с невыдвижными (постоянной длины),
выдвижными и телескопическими стре-
чами. Цлипа выдвижных стрел изменя-
ется бет нагрузки,телескопических — с на-
грузкой на крюке Телескопические стрелы
в сочетании с гидроприводом преимущест-
венно применяют в конструкциях автомо-
бильных кранов и кранов на специальном
шасси автомобильного типа, так как благо-
даря взаимному перемещению секций
относительно друг друга обеспечивается
наводка монтажного элемента на место
установки, в том числе и в труднодоступ-
ных местах. Длину стрел изменяют встав-
кой ,исполнительных секции и ти установ-
кой управляемых гуськов. Hi стреловых
кранах широко испо тьзуется башенно-
стреловое обору юваште.
11аспортная грузоподъемность всех стре-
ловых кранов (кроме гусеничных) может
быть реализована только при работе на
выносных опорах, когда ходовое обору-
дование полностью освобождается от на-
грузки. При работе без выносных опор
грузоподъемность снижается в несколько
раз. Движение самоходных кранов с гру-
зом допускается со значительными ограни-
чениями по грузоподъемности и скорости,
указываемой в технической характеристи-
ке крана, и только при стреле, располо-
женной вдоль оси ходсвой части крана.
Кранам, выпускаемым заводами Мин-
строидормаша, прись швается индекс, со-
стоящий из двух букв — КС (кран стрело-
вой) и четырех цифр Цифры означают:
первая — размерную группу, вторая —
тип ходового оборудования, третья — ис-
полнение стрелового оборудования, чет-
вертая — порядковый номер модели.
После цифр в индексе могут указываться
очередная модернизация (А, Б, В» и
климатическое исполнение (Х.П, Т, ТВ)
(рис 3.24). Так, ин хеке КС-8362Х.Ч озна-
чает: кран стреловой грузоподъемностью
100 т, нневмоколесный с гибкой подвеской,
второй модели в северном исполнении.
Действует и другая индексация. Например,
МК1 25ЬР — монтажный кран гусенич-
ный. грузопод ьемностью 25 г с башенно-
стреловым оборудованием и раздвижными
гусеницами, СКГ 63А— стреловой кран
! гусеничный, грузоподьемностью 63 г, мо-
дернизация А.
Автомобильные краны. Автомобильные
краны выпускаются грузоподъемностью 4;
6.3; 10 и 16 т. Их монтируют на двух- или
трехосном шасси серийно выпускаемых гру-
зовых автомобилей Привод всех механиз-
мов автомобильных кранов осуществля-
ется от двигателя автомобиля. По типу
привода различают автомобильные краны
с механическим (преимущественно малых
типоразмеров),гидравлическим и электри-
ческим приводом.
Кроме основной стрелы краны оснаща-
ются удлиненными стрелами, стрелами с
гуськами, башенно-стреловым оборудова-
нием, а гидравлические краны — те 1еско-
пическими выдвижными стрелами.
В зависимости от массы поднимаемого
груза и вылета стрелы, краны могут рабо-
тать на выносных опорах или без них,
перемещаться с грузом в предечач строи-
тельной плоша тки, масса которого мень-
ше номинального на соответствующем
вылете, со скоростью до 5 км/ч при поло-
жении груза вдоль оси крана («стрела
назад») и поднятом на высоту не более
0,5 м.
При механическом приводе движение
от двигателя рабочим механизмам пере-
дается через систему промежуточных
передач. При этом скорость рабочих дви-
жений регулируют частотой вращения
двигателя и коробками перемены передач,
а направление вращения — коническими и
цилиндрическими реверсами. Для управле-
125
Рис. 3.24. Система индексации стреловых само-
ходных кранов
ния механизмами (муфтами, тормозами)
применяют пневматическую систему уп-
р вления, действующую от компрессора,
приводимого в работу от двигателя авто-
мобиля.
На рис. 3.25 показана схема автомо-
бильного крана с механическим приводом.
Для снижения нагрузок на шасси автомо-
биля и обеспечения его устойчивости
шасси / усиливают дополнительной рамой
4, которую оборудуют выносными опорами
3 и 8 и стабилизирующим устройством 6,
блокирующим подвеску автомобиля при
р гботе крана. Поворотная платформа 9
вращается на роликовом опорно-поворот-
ном устройстве 7, закрепленном на допол-
нительной раме. На поворотной платформе
кроме стрелы размещены противовес 10,
двуногая стойка 11, реверсивно-распре-
делительный механизм 13, механизм
вращения 14, грузовая 15 и стреловая 12
лебедки, кабина крановщика и электро-
оборудование.
Крутящий момент двигателя через ко-
робку перемены передач, коробку отбора
мощности 2 и промежуточный редуктор 5
передается реверсивно-распределитель-
ному механизму 13 и далее при переклю-
чении муфт в распределительной короб-
ке — механизму вращения 14, грузовой 15
и стрелоподъемной 12 лебедкам. Кине-
матическая схема позволяет совмещать
операции подъема груза с поворотом
поворотной платформы. Гидравлический и
электрический приводы существенно упро-
щают кинематическую схему крана, рас-
ширяют технологические возможности
крана и обеспечивают более глубокое
регулирование скоростей рабочих дви-
жений.
На рис. 3.26,0 показан общий вид
гидравлического крана. Основным видом
рабочего оборудования является телеско-
пическая стрела 1, состоящая из подвиж-
ных и неподвижной секций. Передвижение
подвижной секции производится гидро-
цилиндром 2 двустороннего действия.
Для увеличения подстрелового простран-
ства на подвижной секции устанавливают
гуськи разной длины и под различными
126
углами к ее продольной оси. Изменение
угла наклона стрелы производится парал-
лельно действующими гидроцилиндрами
3 с фиксацией их штоков в заданном
положении гидрозамками. Подъем и опус-
кание груза осуществляются грузовой
лебедкой, состоящей из гидромотора 10,
редуктора 8, барабана 9 и нормально-
замкнутого тормоза. Механизм вращения
7 состоит из гидромотора 6, редуктора
4, на выходном валу которого установлена
шестерня, входящая в зацепление с непод-
вижным венцом опорно-поворотного
круга. Фиксирование механизма поворота
осуществляется тормозом 5.
Гидравлический насос 11 приводится
в движение от двигателя автомобиля 14
через коробку передач 13 и редуктор
отбора мощности 12. Система привода и
управления им допускает совмещение опе-
раций: подъем и опускание груза — с
подъемом и пусканием стрелы, с поворотом
платформы, с выдвижением и втягиванием
секции телескопической стрелы; подъем и
опускание стрелы — с выдвижением и втя-
гиванием ее секции, с поворотом платфор-
мы; поворот платформы — с выдвижением
и втягиванием секции стрелы.
На рис. 3.26,6 показаны: 1) характе-
ристика грузоподъемного крана четвертой
размерной группы: а — при работе на вы-
носных опорах со стрелой 9,75...21,7 м;
б — для телескопической стрелы с гуськом
общей длиной 27 м; в — при работе без
выносных опор; 2)высота подъема крюка:
/ — для стрелы с гуськом; II — для стрелы
длиной 21,7; /// — то же, 9,75 м.
При дизель-электрическом приводе каж-
дый механизм имеет индивидуальный
электродвигатель, получающий энергию от
генератора трехфазного тока, вращаемого
двигателем автомобиля.
Автомобильные краны оснащаются уст-
ройствами, обеспечивающими их безопас-
ную эксплуатацию: ограничителями грузо-
подъемности, высоты подъема крюка, угла
наклона стрелы, указателями крена и
грузоподъемности.
127
Рис. 3.26. Гидравлический автомобильный кран:
а - общий вид и кинематические схемы механизмов; б- - график грузоподъемности и высоты подьема гру
за крана четвертой размерной группы
128
Пневмоколесные краны. Они имеют гру-
зоподъемность 25, 40, 63 и 100 т. Большая
грузоподъемность пневмоколесиых кранов
в сочетании со значительными высотой
подъема (до 55 м) и вылетом крюка (до
38 м) обусловили их широкое использова-
ние на строительстве промышленных пред-
приятий, сооружений. тепловых электро-
станций и установке технологического обо-
рудования.
11невмоколесный кран состоит из двух
основных частей: поворотной и ходовой,
соединенных меж чу собой опорно-поворот-
ным устройством. На поворотной части
крана располагаются рабочее оборудова-
ние, силовая установка, механизм главного
и вспомогательного подъема груза, меха-
низм изменения вылета стрелы, механизм
вращения поворотной части и кабина
управления. Рабочим оборудованием кра-
на служит основная решетчатая стрела,
удлиненные вставками стрелы с управ-
ляемыми и неуправляемыми гуськами
различных размеров, а также башенно-
стрсловос оборудование. Все механизмы
крана имеют .индивидуальный электриче-
ский привод постоянного тока по системе
Г — Д. Силовая установка обеспечивает
глубокое регулирование рабочих скоростей
в широком диапазоне путем изменения
напряжения генератора, питающего якори
двигателей, что особенно существенно для
механизмов подъема груза и передвижения
крана при выполнении монтажных опе-
раций.
Ходовая часть крана состоит из сварной
ходовой рамы, опирающейся на веду-
щие и управляемые мосты автомобильно-
го типа, и выносных опор. Количество
мостов (2...5) зависит от грузоподъем-
ности крана. При большой грузоподъем-
ности мосты крана объединяются в балан-
сирные тележки с жесткой подвеской
к ходовой раме. Управление передвиже-
нием из кабины машиниста и жесткая
по iBt-ска мостов ограничивают скорость
передвижения крана до 18 км/ч. В рабочем
положении кран опирается на выносные
опоры. Допускается работа крана без
выносных опор и передвижение его с гру-
зом на крюке в соответствии с грузовой
характеристикой крана
На рис. 3.27 показан общий вид мощного
пневмоколссного крана грузоподъемно-
стью 100 т, схемы канатоведения при рабо-
те с основным и сменным оборудованием,
характеристики грузоподъемности для не-
которых его видов, а на рис. 3.28 — кине-
матические схемы силовой установки и
механизмов. Кран оборудован основной
стре юй длиной 15 м. Длину последней
с помощью секций можно увеличивать
до 26, 25, 30, 10, 50 и 55 м. Стрелы длиной
20..40 м оснащают неуправляемым гусь-
ком; длиной 45...55 м —управляемым.
Гуськи крана состоят из отдельных секций
длиной по 5 м каждая. При работе крана
без I ська тебедки основного и вспомо-
гательного потьемов используются для
подъема основного груза; при оборудова-
нии управляемым гуськом лебедка глав-
ного по иьема обеспечивает изменение
вылета гуська.
Силовая установка состоит из дизеля /.
вращающего основной 2 и вспомогатель-
ный <? генераторы, насоса .5 гидравлической
системы управления выносными опорами.
При длите тьной работе на площадке
вместо дизеля используют электрический
двигатель 4, питаемый от сети перемен-
ного тока. Основной генератор обеспе-
чивает работу двигателей основного и
вспомогательного подъемов, стрелоподь-
емного механизма и механизма передвиже-
ния. Вспомогательный генератор питает
двигатель механизма вращения. Механиз-
мы кранов состоят из рабочих двигателей,
редукторов, соединительных муфт и тормо-
зов и исполнительных органов (барабанов,
зубчатых колес).
Кинематическая схема крана позволяет
совмещать следующие операции: подъем и
опускание груза на крюке главного
подъема с поворотом крана; подъем и
опускание стрелы с подьемом и опусканием
груза; подъем и опускание груза крюком
вспомогательного подъема с поворотом
крана. Пневмоколесный кран транспорти-
руется собственным ходом, на буксире
к тягачу или по желе' шой дороге.
Краны на специальных шасси автомо-
бильного типа. По своему технологи-
ческому назначению краны Чанного типа
должны обеспечивать эффективную работу
на рассредоточенных объектах, иметь
большую грузоподъемность, хорошую про-
ходимость и маневренность в условиях
строительной площадки. В современных
5 Строительные машины
129
Рис. 3.27. Пневмоколесный кран грузоподъемностью 100 т:
а — схема конструкции; б — схема запасовки канатов механизмов главного подъема; в — то
же, вспомогательного подъема; г — графики грузоподъемности; д — схема запасовки канатов
стрелоподъемного механизма; / — барабан лебедки главного потъема; 2 — то же, вспомога-
тельного подъема
конструкциях кранов эти требования реа-
лизуются путем применения специальных
шасси автомобильного типа, гидравличе-
ского привода механизмов крана и теле-
скопических стрел, что создает им значи-
тельные преимущества по сравнению с
пневмоколесными кранами с решетчатыми
стрелами. Грузоподъемность кранов на
специальных шасси 25...500 т, скорость
передвижения 60...70 км/ч.
По конструкции специальные шасси су-
щественно отличаются от обычных шасси
автомобиля числом приводных и управ-
ляемых осей, их распределением на базе,
конструкцией подвесок и управления. Для
удовлетворения требований о предельной
нагрузке на ось специальные шасси изго-
товляют многоосными (3...8 осей). Число
приводных осей назначают, исходя из
условий достижения проходимости при
движении по стройплощадке, а число
управляемых осей выбирается из расчета
минимального радиуса поворота, доста-
точного для вписывания крана в суще-
130
Рис. 3.28. Кинематические схемы механизмов
пневмоколесного крана:
а — силовой установки; б—механизма вращения;
в — механизма вспомогательного подъема; г — ме-
ханизма главного подъема; д — стрелоподъемного
механизма
ствующую дорожную сеть. На рис. 3.29
показан общий вид крана грузоподъем-
ностью 120 т на шестиосном шасси с коле-
сной формулой 12X8 с четырьмя управ-
ляемыми осями Отличительной особен-
ностью кранов на специальных шасси
является также наличие у них двух сило-
вых установок, из которых одна разме-
шена на шасси /, а вторая — на поворот-
ной части крана 4. Силовая установка,
расположенная на шасси, обеспечивает
передвижение крана и привод гидравли-
ческих насосов для управления выносными
опорами 6. Силовая установка поворотной
части крана обеспечивает работу крановых
механизмов. Она состоит из дизеля,
гидравлических насосов (одного или не-
скольких), питающих через гидрораспре-
делители гидравлические моторы лебедок
главного и вспомогательного подъемов 5
и механизма вращения крана. Кроме того,
эти насосы питают гидроцилиндры
подъема стрелы 3 и гидроцилиндры
выдвижения секций телескопической
стрелы 2. Гидропривод кранов позво-
ляет получить широкий диапазон ско-
ростей рабочих движений механизмов за
счет совмещения расходов жидкости двух
напорных линий по параллельной или
последовательной схеме, а также совмеще-
ние рабочих движений в разных вариантах.
Управление рабочими операциями крана
производится из кабины, расположенной
на поворотной части.
Механизмы лебедок состоят из одного
или двух гидромоторов, цилиндрических
редукторов, встроенных в барабаны, коло-
дочных или дисковых тормозов. Телеско-
пические стрелы конструктивно выполня-
ются из трех (у кранов грузоподъем-
ностью 25 и 40 т) и четырех (у кранов
грузоподъемностью 63 и 100 т) секций и
оснащаются удлинителями различных
размеров. Выдвижение секций осущест-
вляется гидроцилиндрами, а последней
секции — канатным приводом.
При работе крана вся нагрузка от соб-
ственной силы тяжести и массы груза
воспринимаются выносными опорами, при
этом горизонтальность платформы контро-
лируется системой автоматики. Отечест-
венной промышленностью выпускаются
краны на специальных шасси грузоподъ-
емностью 25, 40, 63 и 100 т.
Краны на короткобазовом шасси. Они
бывают двухосными, с обеими ведущими
и управляемыми осями и базой в пределах
1,8...2,0 м, имеют малый радиус поворота и
5*
131
4000
132
предназначены для работы в стесненных
условиях. 1 идравлические насосы приво-
дятся от коробки отбора мощности при-
вода шасси. Краны изготовляются грузо-
подъемностью 6,3... 10, 16 и 25 т.
Гусеничные краны. Применение для
стреловых кранов гусеничного ходового
оборудования привело к созданию монтаж-
ных гусеничных кранов с большой номен-
клатурой их по грузоподъемности — 16, 25.
40, 63, 100, 160, 250 г. Гусеничные краны
работают бе з выносных опор и могут
передвигаться в пределах строительной
площадки в любом направлении со ско-
ростью 0,5... 1,0 км/ч. Высокая маневрен-
ность, а также большая грузоподъемность
обусловили их широкое применение в
различных отраслях строительства на
объектах с большими и в том числе
с рассредоточенными объемами работ для
монтажа укрупненных конструкций и
технологического оборудования. Эти
качества создали гусеничным кранам вы-
сокую конкурентную способность по отно-
шению к специальным башенным кранам,
требующим устройства подкрановых
путей.
На рис. 3.30 приведена конструктив-
ная схема монтажного гусеничного крана
с различными видами рабочего оборудо-
вания. Он состоит из поворотной платфор-
мы, опирающейся через опорно-поворотное
устройство на ходовую часть крана. На
поворотной платформе монтируются рабо-
чее оборудование, силовая установка,
механизмы стреловой и грузовых (основ-
ного и вспомогательного подъема) ле-
бедок, механизм вращения и управле-
ния краном. Гусеничные краны изготов-
40000
160
Рис. 3.30. Гусеничный кран грузо-
подъемностью 160 т:
а—основная стрела; б—удлинен-
ная стрела; в — башенно-стреювое
оборудование, е—графики грузо-
подъемности; 1 — с основной стре-
лой. 2 с башенно-стреловым обо-
рудованием
140
120
100
80
60
40
20
40L,m
133
Рис. 3.31. Кинематические схемы механизмов гусеничного крана:
а — расположенных на поворотной платформе; б — то же, на кодовой части; / — стреловая лебедка; 2 — си-
ловая установка;.? — механизм вспомогательного подъема: 4 — механизм вращения: 5 — механизм главного
подъема; 6 — механизм передвижения; 7 — гусеницы
134
ляются с механическим (групповым) и
электрическим приводом. Для тяжелых
гусеничных кранов грузоподъемностью
25 т и более применяется электри-
ческий привод по системе двигатель —
генератор — двигатель. Кинематические
схемы силовой установки и механиз-
мов показаны на рис. 3.31,а. Ходовая
часть гусеничных кранов состоит из
неповоротной рамы, опирающейся на две
приводные гусеничные тележки с много-
опорными гусеничными звеньями, обес-
печивающими низкие (до 0,1 МПа)
удельные давления на грунт. Механизмы
передвижения тележек выполняются с не-
зависимым приводом каждой гусеницы,
чибо с приводом от одного или от двух
двигателей, работающих на один вал.
Кинематическая схема механизма пере-
движения с независимым приводом мон-
тажного гусеничного крана дана на
рис. 3.31,6. Привод каждой гусеницы 7
состоит из тихоходного электрического
двигателя, редукторов, ведущей звездочки
гусеницы и тормоза Поворот крана
осуществляется торможением одной
из гусениц. Для увеличения опорного
контура при работе поперек гусениц у ряда
моделей гусеничных кранов применяют
раздвижные гусеничные тележки.
Перебазирование гусеничных кранов с
одной строительной площадки на другую
осуществляется с помощью специальных
транспортных средств — тяжеловозов.
Специальные краны-трубоукладчики.
Используются в строительстве нефте- и
газопроводов для укладки сварных трубо-
проводов в траншею, обслуживания очист-
ных и изоляционных машин и других подъ-
емно-транспортных операций. Стрела кра-
на монтируется сбоку трактора, который в
рабочем положении передвигается вдоль
траншеи.
Кран-трубоукладчик (рис. 3.32) состоит
из базового трактора /, стрелы 4, лебедок
для полиспастов независимого подъема
стрелы 3 и груза 5 и выдвижного противо-
веса 2. Ходовое оборудование крана долж-
но обеспечивать надежную продольную и
поперечную устойчивость машины и быть
приспособленным к работе в сложных
дорожных и климатических условиях. Для
этого оно выполняется с расширенной
колеей, удлиненными и уширенными гусе-
Рис. 3.32. Кран-трубоукладчик
ницами, а для увеличения силы тяги —
ходоуменыпителями. Независимый привод
стреловой и грузовой лебедок, а также
изменение вылета противовеса осущест-
вляются от вала отбора мощности тракто-
ра через редукторы. У некоторых моделей
кранов привод — гидравлический. Грузо-
подъемность крана зависит от тиаметра
укладываемого трубопровода. Так, для
укладки трубопроводов малых диаметров
(425, 720 мм) применяют трубоукладчики
грузоподъемностью 6,3... 12,5 т; для сред-
них диаметров (1020 мм) — грузоподъем-
ностью до 30 т; больших диаметров
(1420, 1620 мм) — грузопотъемностью до
80 т. В укладке длинных сварных труб
одновременно участвуют три-четыре
машины.
3.9. Козловые, мостовые
и кабельные краны
Козловые, мостовые и кабельные краны
принадлежат к кранам пролетного типа.
По сравнению со стреловыми кранами
они имеют постоянную грузоподъемность
по всей площади обслуживаемой зоны,
большую устойчивость, меньшую массу,
но менее маневренны и сложнее в монтаже.
Козловые краны. Их широко используют
для механизации погрузочно-разгрузоч-
ных работ на складах и полигонах заво-
дов строительных изделий, на площадках
укрупнительной сборки, монтаже строи-
тельных конструкций и технологического
оборудования, при строительстве главных
135
Рис. 3.3-3. Козловой кран грузоподъемностью
100 т:
и — схема крана; б — схема запасовки канатов ме-
ханизма передвижения гележки; в - то же, механиз-
ма подъема груза
корпусов тепловых и атомных электростан-
ций, укладке бетона в плотину гидро-
станций. монтаже оборудования доменных
и цементных обжиговых печей и другого
тяжелого промышленного оборудования.
Козловые краны разделяют на мон-
тажные и общего назначения.
Краны общего назначения имеют грузо-
подъемность до 5 т, монтажные — до 500 т.
Размеры пролета и высоты подъема груза
устанавливают в зависимости от техноло-
гического назначения.
Несущей конструкцией козлового крана
(рис. 3.33) является мост 2 с двумя опора-
ми 7. По мосту крана перемешается гру-
зовая тележка 3 с грузозахватным устрой-
ством. Опоры крана устанавливаются на
ходовые тележки 8, каждая из которых
перемешается по двурельсовому пути.
Мосты кранов малой (до 5 т) грузоподъем
ности изготовляют в виде пространствен-
ной трехпоясной фермы и ездовой балки
двутаврового профиля, по которой пере-
двигается элсктроталь. Мосты кранов
средней и большой грузоподъемности вы-
полняются в виде четырехпоясной решет-
чатой фермы прямоугольного или трапе-
цеидального сечения. Грузовая тележка
этих кранов может перемешаться по
нижнему или верхнему поясу моста. Рас-
пространены комбинированные конструк-
ции кранов, у которых по верхнему поясу
перемещается грузовая тележка основ-
ного, а по нижнему — вспомогательного
механизма 9 меныпей грузоподъемности.
Мосты кранов выполняются с консолями
и без них. Длина консолей достигает
25...30% от длины пролета. В этом случае
тележка вспомогательного подъема пере-
мещается по всей длине пролетного строе-
ния. При больших пролетах одна из опор
крана обычно жестко соединяется с мос-
том, а другая — шарнирно. Шарнирная
опора устраняет опасность заклинивания
ходовых тележек при температурных изме-
нениях или изменении положения подкра-
новых путей. При небольших пролетах обе
опоры могут быть жесткими.
Передвижение грузовой тележки
вдоль моста осуществляется с помощью
канатов и электрореверсивной лебедки /
(рис. 3.33,6). Механизм подъема имеет
зва полиспаста 4, расположенных сим-
метрично с обеих сторон моста и работаю-
щих на общую траверсу 5. Верхние блоки
полиспастов установлены в подшипниках
тележки, а нижние — на траверсе. У тя-
желых монтажных кранов для достиже-
ния малых скоростей посадки груза для
механизма подъема применяют четыре
лебедки (рис. 3.33,в). При такой подвеске
скорости подъема (опускания) можно
изменять в широких пределах путем
включения всех лебедок, либо лебедок
10 и 11 или 12 и 13, либо лебедок 10 и 11
в одну сторону, а лебедок 12 и 13 — в дру-
гую. Для уменьшения нагрузки на мост
грузовые и тяговые лебедки располагают
на опорах или на жестких поперечных
балках, соединяющих стойки опоры. Уп-
равление краном осуществляется из каби-
ны 6. На ходовых тележках устанавли-
вают противоугонные захваты с раздель-
ным приводом. Анемометр при ураганном
ветре автоматически включает в работу
двигатель захвата.
Представленный на схеме козловой
монтажный кран используется при монта-
же котлов тепловых электростанций при
открытой установке оборудования и имеет
грузоподъемность главного подъема 100 т,
вспомогательного 10 т, высоту подъема
37,5 м, пролет 31 м, массу 225 т.
Большинство козловых кранов — само-
монтирующиеся. Мост крана стреловым
краном укладывают на шпальные клетки,
одновременно устанавливают на рельсы
ходовые тележки, стойки опор соединяют
шарнирно с поясом моста и тележками,
затем левые и правые стойки стягивают
посредством лебедки и устанавливают
кран в рабочее положение. Стойки опор
внизу соециняют жесткими поперечинами
(затяжками опор крана).
Полукозловые краны. Такие краны (рис.
3.34) обычно устанавливают на большой
высоте и передвигают по путям 4, уложен-
ным на строительных конструкциях зда-
ния, например, на этажерке главного
корпуса ТЭС для монтажа систем пыле-
приготовления и золоулавливания. Несу-
щий мост 3 и жесткая опора 5 выпол-
нены в виде Г-образных жестких рам.
В связи с тем что нагрузка от крана
воспринимается каркасом здания, они
должны иметь малую массу. Уменьшение
массы крана достигается снижением под-
Рис. 3.34. Полукозловой кран
вижной нагрузки на мост крана, для чего
лебедки механизма подьема 2 и механизма
передвижения / грузовой тележки уста-
навливаются на жесткой опоре.
В теплоэнергетическом строительстве
используются полукозловые краны гру-
зоподъемностью 10...30 т с пролетом II...
28 м и высотой подъема 16...60 м.
В связи с большой высотой установки
полукозловых кранов их рассчитывают на
большую ветровую нагрузку и обязательно
снабжают противоугонными захватами ав-
тома гического действия.
Мостовые краны. Эти краны применяют
в строительстве электростанций и других
обьектов при сооружении фундаментов,
монтаже оборудования и строительных
конструкций. По завершению строитель-
ства они остаются в качестве «штатного
оборудования» для обслуживания техноло-
гического оборудования в процессе
эксплуатации.
Мостовой кран (рис. 3.35) состоит из
двух основных частей — моста 2 и грузо-
вой тележки 3. Мост крана представляет
собой металлическую конструкцию, опи-
рающуюся на ходовые колеса, которые
137
Рис. 3.35. Мостовой кран
приводятся в действие механизмом пере-
движения моста 6. Последний установлен
непосредственно на мосту и осуществляет
горизонтальное перемещение крана по
рельсовому пути, уложенному на подкра-
новые балки здания.
По конструкции моста различают одно-
и двухбалочные мостовые краны. Одно-
балочные краны выполняют грузоподъем-
ностью до Юте небольшим пролетом
(5... 17 м). При большой грузоподъемности
мост крана выполняют из двух продольных
балок коробчатого или таврового сечения,
соединенными концевыми балками. На
про вольных несущих балках моста пере-
жигается грузовая тележка. Она состоит
из рамы, опирающейся на ходовые колеса,
механизмов подъема груза 4 и передви-
жения 5. В мостовых кранах грузоподъем-
ностью более 20 т применяют два меха-
низма подъема груза — главный и вспомо-
гательный; грузоподъемность вспомога-
тельного в 3...5 раз меньше главного
механизма подъема. Все три механизма
мостового крана — механизм подъема гру-
за, передвижения моста и передвижения
тележки — имеют самостоятельные двига-
тели и приводятся в действие независимо
друг от друга. Их выполняют по обычным
схемам: двигатель — муфта — тормоз —
редуктор — исполнительный орган (ходо-
вое колесо или барабан лебедки). Управ-
ление краном ведется из кабины оператора
/, подвешенной к мосту крана.
Мостовые краны в энергетическом строи-
тельстве имеют большую грузоподъем-
ность главного и вспомогательного подъе-
мов при относительно небольших проле-
тах и высоте подъема крюка. Так, для
обслуживания главных залов ГРЭС приме-
няют краны грузоподъемностью 100 — для
главного и 20 т — для вспомогательного
подъема при пролетах 20...23 м и высоте
20...25 м. Грузоподъемность кранов
машинных залов ГЭС достигает 400 -
для главного и 100 т — для вспомога-
тельного подъемов при примерно анало-
гичных значениях высот и пролетов.
Кабельные краны. В кабельном кране
(рис. 3.36) грузовая тележка 6 перемеща-
ется тяговым канатом 5 по стальному про-
волочному несущему канату 3 специальной
конструкции, натянутому между двумя
мачтами 1. Мачты крана растянуты
вангами 2, прикрепленными к якорям.
Грузовой канат 4 образует полиспаст 8
между блоками на грузовой тележке и
на крюковой подвеске. Один конец этого
каната закреплен на мачте, а другой —
на барабане грузовой лебедки. Натяжение
138
Рис. 3.36. Кабельный кран
несущего каната обеспечивается полиспас-
том 7. Между мачтами натянут также
поддерживающий канат, на котором раз-
мещены устройства для удержания всех
канатов на определенном расстоянии друг
от друга и относительно несущего каната.
Лебедки крана размещены в машинном
отделении на опорах мачт.
По степени подвижности мачт разли-
чают кабельные краны: с обеими непод-
вижными мачтами; с качающимися мачта-
ми в обе стороны на угол до 8°; с обеи-
ми подвижными на тележках мачтами, пе-
редвигающимися по рельсовым путям;
с одной подвижной мачтой, передвигаю-
щейся по дуге окружности, и др. В зависи-
мости от степени подвижности мачт зона
обслуживания представляет линию, пря-
моугольник или сектор круга.
Кабельные краны используют для тран-
спортирования строительных материалов
через водные препятствия, при строи-
тельстве и реконструкции действующих
предприятий, подаче крупных блоков,
бетона, закладных деталей к объектам
ГЭС и прочим труднодоступным местам,
где применение других грузоподъемных
машин затруднено или становится невоз-
можным. К достоинствам кабельных кра-
нов относится также большая протяжен-
ность зоны обслуживания — от 250. .400
до 1000 м. Высота подъема груза опреде-
ляется конкретными условиями рельефа
местности и габаритами сооружения. Она
назначается такой, чтобы при максималь-
ной стреле провисания несущего каната
груз свободно проходил над возводимым
или реконструируемым сооружением. Гру-
зоподъемность кабельных кранов 5.. .15 т,
а в отдельных случаях может достигать
25 т и более.
Недостатком кабельных кранов являют-
ся колебания несущего каната в верти-
кальной плоскости в результате изменения
стрелы провисания при кратковременном
снятии нагрузки (например, при разгрузке
грейфера, опорожнении бадьи с бетоном
и др,), я также необходимость постоянного
контроля за натяжением несущего каната
и вант.
3.10. Эксплуатация
грузоподъемных машин
Эксплуатация грузоподъемных машин в
строительстве регламентируется требова-
ниями СНиПов и правил устройства и
139
Рис 3.37. Схема к опре-
делению среднего машин-
ного времени
безопасной эксплуатации грузоподъемных
кранов, контроль за соблюдением которых
возложен на органы Госгортехнадзора
СССР Эти требования направлены на
обеспечение длительной работы грузоподъ-
емных машин с максимально возможной
производительностью и обязательное вы-
полнение правил техники безопасности —
обеспечение устойчивости кранов, обору-
дование их устройствами безопасности,
систематическое проведение технического
освидетепьствования кранов и грузоза-
хватных органов и др.
Производительность строительных кра-
нов. Среднечасовая эксплуатационная
производительность (т/ч) строительных
кранов характеризуется массой поднятых
грузов за один машино-час:
П 4 = (i()QA?,A?B//u, (3.12)
где Q — грузоподъемность, т; kr — коэф-
фициент использования крана по грузо-
по темности; k„ — то же, по времени
(значения kr и kB принимают в зависимости
от типа рабочего оборудования: при крю-
ковом оборудовании /г, =0,8...0,9, ka —
= 0,75...0,9; при грейферном /гг = 0,8...0,9,
/ги = 0,85...0,95); Л, — продолжительность
рабочего цикла, мин; /ц =/м +/ро, где /ч —
средняя продолжительность машинного
времени цикла, приведенная к конкретным
условиям эксплуатации (высота подъема
груза, угол поворота крана, длина гори-
зонтального перемещения проекции груза
при изменении вылета, расстояние пере-
движения крана в течение никла и др.),
определяемая с учетом совмещенных дви-
жений механизмов, мин; —средняя
продолжительность ручных операций по
строповке, наводке и установке груза в
проектное положение, определяемая видом
грузозахватных устройств, типом монтаж-
ных элементов и квалификацией монтаж-
ников, мин.
В общем случае (рис. 3.37)
/ц = 21///vT -f- h/Vi -Г /г/Иг +
+ а/(360л)]/г + /рО, (3.13)
140
где Н = H\-\-h — высота подъема груза, м;
Н\ — высота монтажного здания, м; h —
расстояние от верхней отметки здания до
низа груза, м; v,—скорость подьема
(опускания) груза, м/мин; /,—средний
путь каретки, стрелы (при изменении выле-
та), м; /2 — средний путь крана, м; ut -
скорость изменения вылета, м/мин; —
скорость передвижения крана, м; а — угол
поворота крана (стрелы), град; k — ко-
эффициент, учитывающий совмещение
операций; п — частота вращения крана
(стрелы), мин
Годовую эксплуатационную производи-
тельность можно определить через средне-
часовую по формуле
/79Г = /7эч77гв, (3.14)
где Т — рабочее время крана в году, ч;
kR — коэффициент использования внутри-
сменного времени, принимаемый на осно-
вании статистических данных; усредненное
значение kK — 0,86.
Для определения эффективности ис-
пользования для всего списочного парка
кранов установлены директивные нормы
выработки кранов, исчисляемые в тоннах
на I т грузоподъемности крана. Например,
для стреловых самоходных кранов грузо-
подъемностью 25 т годовая директивная
норма выработки при монтаже металло-
конструкций составляет 155 т на 1 т грузо-
подъемности.
Устойчивость кранов. Степень устойчи-
вости свободно стоящих кранов, определя-
емая коэффициентами устойчивости, пред-
ставляет собой отношение удерживающего
момента к опрокидывающему. Нагрузки,
создающие опрокидывающий момент в
этих кранах, как правило, приложены
за пределами опорного контура, а сила
тяжести крана, приложенная внутри опор-
ного контура, создает соответственно
удерживающий момент. При разных поло-
жениях рабочего оборудования изменяют-
ся координаты его центра тяжести, зна-
чения действующих сил и их плечи, а
следовательно, значения опрокидывающих
и удерживающих моментов. Коэффици-
енты устойчивости и методика их опре-
деления регламентированы правилами
Госгортехнадзора, а для башенных кра-
нов — ГОСТ 13994-81.
Различают грузовую (во время работы)
и собственную (в нерабочем состоянии)
устойчивость. Проверку устойчивости
производят в условиях, когда сочетание
действующих на кран нагрузок наиболее
неблагоприятно с точки зрения возмож-
ности опрокидывания крана Согласно
правилам Госгортехнадзора значения
коэффициентов грузовой и собственной
устойчивости должны быть не менее
1,15.
При проверке грузовой ус-
тойчивости считают, что кран стоит на
наклонной площадке, подвержен действию
ветра, поворачивается, одновременно
тормозится опускаемый груз и движущий-
ся кран (рис. 3.38,а).
Коэффициент грузовой устойчивости
1,15,
(3.15)
где = Gg[(b + c)cosa — /?isina| — мо-
мент, создаваемый силой тяжести частей
крана относительно ребра опрокидывания;
^С41 инМнн гр —К*44 нн кр гр + ‘41 ц суммар-
ный момент сил инерции и груза, возника-
ющих в процессе торможения крана и
груза, и центробежной силы при вращении
крана с грузом; Л1В = 1ГК[,а-|- W'rpC — мо-
мент, создаваемый ветровой нагрузкой
рабочего состояния на кран и груз, дейст-
вующий параллельно плоскости, на кото-
рой установлен кран; Alo=Qg(/l—b)
момент создаваемый номинальным весом
груза относительно ребра опрокидывания.
Сила инерции при торможении опуска-
ющегося груза Л’И11Гр= Qv/t (с — скорость
установившегося движения груза; t — вре-
мя торможения) совпадает с силой тя-
жести груза и приложена к оси головных
блоков. Опрокидывающий момент от этой
силы V/HHIp = /’'нн Гр(/4—b).
При торможении движущегося крана
силы инерции возникают от массы крана и
груза, которые направлены горизонтально
вдоль пути перемещения крана. Опроки-
дывающий момент от этих сил Л1„н.Кр.Гр. =
— Guh/1 + QvL/t. где v и / — скорость
передвижения и время торможения крана.
Во время поворота крана возникает
горизонтально направленная центробеж-
ная сила F—Q^’r, создающая опроки-
дывающий момент Л1Д=где о> =
141
Рис. 3.38. Схемы к проверке устойчивости стре-
лового крана:
а — грузовой; б — собственной
= лп/30 — угловая скорость крана; п —
частота вращения крана. Под действием
центробежной силы груз отклоняется от
вертикали на угол р и радиус вращения
груза превысит вылет крана г —А //tg(3.
Тогда центробежная сила F==Qn2n2/l/
(900 — ггН). Опрокидывающий момент этой
силы V/H = QtrHhL(W — п2Н).
Коэффициенты грузовой устойчивости
определяются для двух расчетных положе-
ний стрелы: 1) стрела направлена в
сторону уклона и перпендикулярна ребру
опрокидывания; 2) стрела направлена
в сторону уклона, но расположена под
углом 45° к ребру опрокидывания (в пла-
не).
Правилами Госгортехнадзора допуска-
ется проверка гру ювой устойчивости
крана без учета дополнительных нагру-
зок. При этом кран считается установлен-
ным на твердой горизонтальной площадке
в безветренной зоне, на крюке подвешен
груз для данного вылета стрелы, а меха-
низмы крана не совершают движений.
Коэффициент грузовой устойчивости
определяется как отношение момента,
создаваемого весом всех частей крана,
к моменту, создаваемому рабочим грузом,
относительно того же ребра опрокиды-
вания. В этом положении должно соблю-
даться условие Kv = Mg/Mq 1,4.
При проверке собственной
устойчивости (рис. 3.38, б) считают,
что кран стоит на наклонной площадке,
стрела установлена вдоль пути, вылет —
минимальный, кран подвержен действию
только ветра нерабочего состояния. Коэф-
фициент собственной устойчивости
Ке = М'с,/М'^\,\Ь, (3.16)
где M’G — момент, создаваемый массой
крана относительно ребра опрокидывания;
Мв — момент ветровой нагрузки нерабо-
чего состояния.
Для стреловых самоходных кранов авто-
мобильных, пневмоколесных, гусеничных,
кроме того, проверяется устойчивость
при движении на участках пути с продоль-
ным и поперечным уклонами.
Устройства безопасности. Строительные
краны оборудуются устройствами безопас-
ности, к которым относятся ограничители
грузоподъемности, ограничители рабочих
движений, указатели наклона, анемомет-
ры, упоры, противоугонные захваты и др.
В стреловых кранах применяют в ос-
новном 01 раничители грузоподъемности
электромеханического типа ОГП-1. Огра-
ничитель состоит из релейного блока с
датчиками фактической и предельной
нагрузок (рис. 3.39).
Датчик фактической нагрузки представ-
ляет собой динамометр 3 в виде упругого
кольца 5, деформация которого передается
на рычажный потенциометр 4. Динамо-
метр включают в систему канатов 1 стре-
лового полиспаста и стержней 2, так как
142
Рис. 3.39. Ограничитель грузоподъемности эле-
ктромеханического типа:
а — схема включения ограничителя; б — датчик фак-
тической нагрузки; в — установка датчика предель-
ной нагрузки; г — схема электрического моста
усилие в нем зависит от веса груза, стрелы
и вылета крюка. Датчиком предельной
нагрузки является потенциометр 12, поло-
жение ползуна которого устанавливается
рычажной системой 6, 7, 9, 10, 11 зависи-
мой от угла наклона стрелы 8. Зависи-
мость электрического сигнала от угла
поворота стрелы создается профилем ку-
лачка, установленного в датчике. Потен-
циометры 4 и 12 и поляризованное реле
нагрузки 13 соединены по схеме электри-
ческого моста, питаемой постоянным током
напряжением 12 В. Работа ограничителя
грузоподъемности основана на принципе
сравнения усилия, измеряемого датчиком
нагрузки, с предельно допустимым, зада-
ваемым датчиком вылета (предельной
нагрузки). При массе поднимаемого груза
меньше допустимой мостовая схема не
уравновешена и через катушку реле PH
проходит ток. Если фактическая нагрузка
превысит допустимою, то изменится на-
правление тока в катушке реле, что приве-
дет к размыканию контактов реле и отклю-
чению крана.
В кранах с гидроприводом датчик
фактической нагрузки приводится в дейст-
вие гидроцилиндром, соединенным трубо-
проводом с поршневой и штоковой поло-
стями цилиндра подъема стрелы, давле-
ние в котором определяется величиной
вылета стрелы и массой поднимаемого
груза.
Ограничители рабочих движений снаб-
жаются автоматически действующими
устройствами, концевыми выключателями
для остановки механизмов подъема груза,
передвижения, поворота или изменения
вылета стрелы в крайних положениях
(например, высоты подъема крюка или его
опускания ниже установленной отметки).
После срабатывания такие ограничители
не препятствуют движению механизма в
обратном направлении. Ходовые тележки
143
рельсовых кранов, работающих на откры-
том воздухе, оборудуются противоугон-
ными захватами. Захват представляет
собой клещи, соединяющие тележку крана
с рельсами с помощью механического
привода или вручную (рис. 3.40).
Башенные краны, а также краны с несу-
щими канатами имеют ветровую защиту
в виде анемометров, которые при дости-
жении скорости ветра нерабочего состоя-
ния включают звуковую сигнализацию,
а в отдельных конструкциях кранов —
противоугонные захваты с одновременным
отключением крана. Стреловые самоход-
ные краны снабжаются также прибором,
включающим звуковой сигнал оповещения
щимся под напряжением проводам
оюкгрической сети. Кабины кранов и гру-
зопассажирских подъемников оборуду-
ются электрической блокировкой двери,
исключающей движение крана при откры-
той Твери.
Организация технического надзора за
строительными кранами. Качество изготов-
ления и контроль за состоянием и безопас-
ной эксплуатацией строительных кранов
осуществляют органы Госгортехнадзора
СССР. Непосредственная ответственность
за содержание грузоподъемных машин,
сьемныч грузозахватных приспособлений в
исправном состоянии и безопасные условия
их работы возлагается на руководство
строительной организации и ответственных
по надзору за грузоподъемными машинами
инженерно-технических работников, наз-
начаемых приказом по организации. В их
обязанности входит надзор за техниче-
ским состоянием и безопасной эксплуата-
цией грузоподъемных машин, грузозахват-
ных устройств, крановых путей, правиль-
ностью стропов^.и груза; проведение техни-
ческих освидетельствований кранов и
выдача разрешений на их работу; контроль
за соблюдением сроков осмотров и ремонта
кранов и грузозахватных приспособлений,
за порядком допуска к управлению кри-
нами; участие в проведении аттестации
и в проверке знаний обслуживающего и
ремонтного персонала
Техническое освидетельствование кранов.
До пуска в работу строительные краны
должны быть зарегистрированы в органах
Госгортехнадзора. Краны, находящиеся в
эксплуатации, подвергают полному техни-
ческому освидетельствованию, которое
проводится не реже одного раза в три года.
После монтажа на новом месте, ремонта
его металлических конструкций, замены
V’NiVYib'k хрюка или крюковой
подвески краны также подвергают полно-
му техническому освидетельствованию,
которое предусматривает осмотр машины и
проведение статического и динамиче-
ского испытаний.
Статическое испытание крана прово-
дится под нагрузкой, превышающей на
25 % его грузоподъемность, с целью
проверки прочности крана и его отдель-
ных элементов, а у стреловых кранов -
для проверки грузовой устойчивости. Стре-
лу крана устанавливают в положение
наименьшей устойчивости, а груз подни-
мают на высоту 100...200 мм и выдержи-
вают в таком положении 10 мин. Кран
считают выдержавшим испытание, если
груз не опустился на землю, а также не
обнаружено трещин, остаточных деформа-
ций и повреждений.
Динамическое испытание (проверка в
работе механизмов, приборов безопас-
ности, тормозов и аппаратов управления)
проводится под нагрузкой, превышающей
на Ю% грузоподъемность. На основе
технического освидетельствования выда-
ется разрешение на эксплуатацию крана
144
Сменные грузозахватные устройства при
техническом освидетельствовании подвер-
гают осмотру и испытанию под нагруз-
кой, превышающей на 25 % их номиналь-
ную грузоподымность. Осмотр траверс —
через кажцые 6 мес, захватов— 1 мес,
строп К) дн.
Перебазировка, строительных кранов.
Она включает демонтаж, перевозку, монтаж
(для рельсовых — монтаж кранового пути,
устройство заземления и т. п.), испытание
и сдачу в эксплуатацию. Продолжитель-
ность перебазировки зависит от типа и
конструкции крана, вида транспорта и ка-
чества [орог. Перебазировка кранов осу-
ществляется своим ходом, на тяжело-
возах, на буксире, автотранспортом и по
железной дороге.
Автомобильные краны переба-
зируются своим ходом (до 150 км), по же-
лезной дороге без разработки или с частич-
ной разборкой. Пневмоколесные
краны перебазируются своим ходом (до
50 км), на буксире или по железной дороге.
При буксировке габариты крана не долж-
ны превышать по ширине и высоте 4,2 м,
по длине с тягачом — 28 м. Тормозная
система крана подключается к тормоз-
ной системе тягача. 11ри грузоподъемности
Рис. 3.41. Схема монтажа башенных кранов с
поворотной платформой серии КБ:
а начато монтажа; б — подъем башни со стрелой;
в — подращивание башни
25 т и более перед транспортированием
краны разбирают. Гусеничные краны
транспортируются собственным ходом (до
10 км), на тяжеловозах и по железной
дороге. При грузоподъемности до 20 т
по железной дороге транспортирование
кранов осуществляют без разборки, но
со снятой стрелой. При большей грузо-
подъемности кран разбирают на состав-
ные части, соблюдая требования габарита
подвижного железнодорожного состава.
Башенные краны транспортируют дву-
мя способами: легкие и средние модели —
в собранном и сложенном виде без разбор-
ки, тяжелые модели — укрупненными эле-
ментами.
Монтаж башенных кранов. До монтажа
крана выполняют комплекс подготовитель-
ных работ, к которым относятся: укладка
подкрановых путей, устройство защитного
заземления,подвод электрической энергии,
проверка монтажных приспособлений и
другие операции. Способы монтажа зави-
сят от конструкции крана. Монтаж башен-
ных кранов осуществляют в соответствии
с инструкцией по сборке, монтажу и
испытанию, прилагаемой к паспорту
каждого крана. Типовая последователь-
ность монтажных операций для основных
типов кранов следующая. Краны с пово-
ротной платформой монтируют путем
подъема сложенных вместе башни и стре-
лы посредством собственных механизмов и
вспомогательного стрелового крана. На
145
строительную площадку эти краны достав-
ляют на автомобильном тягаче и подкатной
тележке в собранном виде, но со снятыми
промежуточными секциями башни, голов-
ной секцией стрелы, кабиной и противо-
весом. Тягач с краном въезжает на под-
крановый путь и с помощью стрелового
крана башню опускают на козлы, удаляют
тягач и подкатные тележки (рис. 3.41, а).
На кран устанавливают кабину и противо-
вес, стреловой лебедкой поднимают башню
и фиксируют ее в вертикальном положе-
нии (рис. 3.41, б). Состыковывают
секцию стрелы, стреловой лебедкой
поднимают стрелу. Грузовой лебедкой
осуществляют подращивание башни.
Для этого заводят промежуточную секцию
башни, состыковывают ее с подвижной
обоймой и вместе с промежуточной секцией
поднимают вверх, стыкуя ее с фланцами
башни (рис. 3.41. в). Дальнейшее подра-
щивание башни ведется аналогично.
Башенные краны с неповоротной башней
собирают из укрупненных элементов
посредством монтажного стрелового крана
и собственных механизмов с наращива-
нием башни. Вначале устанавливают на
рельсовый путь ходовые тележки, монти-
руют ходовую раму, укладывают балласт,
устанавливают башню, на ее верхней
секции укрепляют опорно-поворотное
устройство вместе с поворотным оголовком
и кабиной. Затем собирают стрелу и
противовесную консоль, монтажным кра-
ном укрепляют их на поворотной части
крана. После этого выполняют монтаж-
ные работы и наращивают секции башни
с помощью монтажной стойки и монтаж-
ной лебедки. По завершении монтажных
работ проверяют работу механизмов
крана, приборов безопасности и предъяв-
ляют кран к техническому освидетельство-
ванию.
Демонтаж кранов ведется в последова-
тельности, обратной монтажу, с помощью
собственных механизмов, а также допол-
нительных стреловых кранов и приспо-
соблений.
Контрольные вопросы. 1. Устройство домкра
тов, лебедок и талей, область их применения,
зависимости для расчета усилий, необходимых
для подъема груза. 2. Зарисуйте кинематиче-
скую схему механизма подъема груза с приме-
нением электрореверсивной лебедки. Приведите
зависимости для выбора каната, канатоемкости
барабана, тормозных устройств и мощности дви-
гателя. 3. Типы подъемников, их схемы и обла-
сти применения. 4. Схемы конструкций основных
типов башенных кранов, их параметры и обла-
сти применения, а также механизмы, с помощью
которых осуществляются рабочие движения
кранов. 5. Схемы устройства различных типов
стреловых самоходных кранов, их параметры,
области применения и условия работы 6. Обла-
сти применения и схемы устройства козловых
мостовых и кабельных кранов. 7. Объясните
требования Госгортехнадзора к устройству и бе-
зопасной эксплуатации грузоподъемных кранов,
порядок ввода в эксплуатацию грузоподъемной
машины. 8.1 [окажите на схемах действующие на
кран нагрузки для определения грузовой и соб-
ственной устойчивости. Напишите уравнения
устойчивости. 9. Напишите формулу произво-
дительности грузоподъемной машины и укажите
способы повышения производительности.
Машины
для земляных
работ
4.1. Общая характеристика
рабочего процесса.
Классификация машин
для земляных работ
Земляные работы являются составной
частью строительства большинства инже-
нерных сооружений. Они включают в
себя: отрывку котлованов, траншей и
мелиоративных каналов; возведение насы-
пей, плотин; устройство закрытых прохо-
док в грунте в виде шахт и туннелей под
различные подземные сооружения; буре-
ние горизонтальных, наклонных и верти-
кальных скважин при бестраншейной
прокладке трубопроводов под насыпями
железных и шоссейных дорог, для уста-
новки свайных опор в плотных грунтах,
для закладки зарядов взрывчатых ве-
ществ при разработке грунтов взрывом
и т. п.
По характеру рабочего процесса, соста-
ву операций и последовательности их
выполнения земляные сооружения делят
на выемки и насыпи. Выемка образуется
в результате удаления излишков грунта
за ее пределы, а насыпь — путем отсыпки
грунта, внесенного извне, с его послой-
ным уплотнением. Последняя операция
обусловлена необходимостью восстанов-
ления плотного состояния грунта в насы-
пи, которое было им утрачено при отде-
лении от массива вследствие разрыхле-
ния. Удаленный из выемок грунт укла-
дывают в отвалы, а для отсыпки насы-
пей его доставляют из карьеров или ре-
зервов, расположенных вблизи соору-
жаемой насыпи. Если выемки чередуются
с насыпями, как, например, в дорожном
строительстве, то извлекаемый из выемок
грунт обычно используют для отсыпки
насыпей. Для каждой из перечисленных
технологических схем производства зем-
ляных работ — выемка-отвал, резерв-на-
сыпь — характерны операции отделения
грунта от массива, его перемещения и
отсыпки. При возведении насыпей добав-
ляется операция уплотнения грунта, а
обшей для насыпей и выемок является
планировочная операция, которой зти ин-
женерные сооружения доводятся до про-
ектных размеров. При планировке сре-
заются выступы и засыпаются впадины
подобно разработке резервов и отсыпке
насыпей, но только в размерах микро-
рельефа планируемой поверхности. Ту
же структуру рабочего процесса имеет
разработка карьеров строительных мате-
риалов (песка, гравия и т. п.), а также
добыча полезных ископаемых открытым
способом. Отличие заключается в том,
что ни выемка- (забой), ни отвал не
являются инженерными сооружениями, а
планировку дна карьера (подошвы за-
боя) выполняют лишь для удобства пере-
движения по нему машин и подготовки
устойчивого основания для их работы.
Отделение грунта от массива—разру-
шение—является основной операцией
процесса его разработки Наибольшее
распространение в строительстве (около
85 % от общего объема земляных работ)
получил механический способ разрушения
грунтов, при котором грунт отделяется
147
от массива вследствие контактного сило-
вого воздействия на него землеройного
рабочего органа Энергоемкость этого
способа составляет 0,05...0,6 кВт-ч/м3.
Прочные грунты и горные породы разру-
шают взрывом с использованием взрыв-
чатых веществ, которые закладывают в
специально пробуренные скважины.
Этот способ наиболее дорогой, но позво-
ляет существенно сократить сроки произ-
водства работ. Около 12 % грунтов
разрабатывают гидромеханическим спо-
собом путем отделения грунта от масси-
ва струей воды под высоким давлением
или в сочетании с механическим спосо-
бом. Энергоемкость процесса составляет
0,15...2 кВт-ч/м3.
Рабочие органы машин, предназначен-
ные только для отделения грунта от мас-
сива механическим способом, используют
лишь в случае разработки весьма проч-
ных грунтов на стадии их предваритель-
ного-разрыхления. Большей частью рабо-
чие органы также перемещают и отсы-
пают грунт в отвалы, насыпи или транс-
портные средства, выполняя эти операции
после отделения грунта от массива и его
захвата или совмещая полностью или
частично перечисленные операции во вре-
мени. Грунт может перемещаться к месту
отсыпки только за счет движений рабо-
чего органа или за счет перемещения
всей машины. В конструкциях землерой-
ных машин непрерывного действия завер-
шающую стадию транспортирования
грунта выполняет специальный транспор-
тирующий орган, например, типа ленточ-
ного конвейера. Отсыпают грунт путем
освобождения от него рабочего или транс-
портирующего органа в конце транспорт-
ной операции. В случае гидромеханиче-
ской разработки грунт переносится к
месту намыва в потоке воды, а при взрыв-
ном способе он отбрасывается в стороны
расширяющимися газами, образующи-
мися вследствие взрыва. Грубую плани-
ровку земляных поверхностей выполняют
теми же землеройными рабочими органа-
ми путем более четкой координации их
движения, а для точной планировки при-
меняют специальные рабочие органы или
машины. Уплотнение грунта заключается
в компактной укладке его частиц, вслед-
ствие чего уменьшается объем грунта и
увеличивается его плотность. Для этого
применяют специальные машины и обо-
рудование. Частично грунт может уплот-
няться также перемещающимися по его
поверхности транспортными срс (ствами.
В общем комплексе работ на строитель-
ном объекте земляные работы чаще всего
выполняют раньше других. В этом случае
им предшествует подготовка строитель-
ной площадки — удаление камней, срезка
кустарника, корчевка пней, планировка и
засыпка ям и т. п. Большую часть этих
работ выполняют землеройными машина-
ми, оборудованными специальными рабо-
чими органами. В связи с этим машины
для подготовительных работ рассматри-
вают вместе с машинами для земляных
работ. К подготовительным работам так-
же относят предшествующее разработке
рыхление прочных и мерзлых грунтов.
Машины для земляных работ класси-
фицируют по назначению, режиму рабо-
ты, степени подвижности и другим призна-
кам. Классификация по назначению
условна, поскольку привоты, ходовые
устройства и другие структурные элемен-
ты современных машин позволяют исполь-
зовать одну и ту же их базовую часть для
работы с различными видами сменного
рабочего оборудования, нередко различ-
ного по назначению. Универсальность
машин существенно расширяет область
их применения, способствует их лучшему
использованию по времени, особенно в
условиях небольших объемов однотип-
ных работ, выполняемых строительной
организацией, более эффективной орга-
низации технического обслуживания. Уни-
версальные машины классифицируют по
основным видам выполняемых ими работ,
определяемым по технико-эксплуатацион-
ным, экономическим и другим соображе-
ниям. Различают землеройные машины
для отрывки и перемещения грунта в пре-
делах зоны досягаемости рабочего обо-
рудования (одно- и многоковшовые эк-
скаваторы), землеройно-транспортные ма-
шины для послойной разработки грунта
и перемещения его на большие расстоя-
ния (бульдозеры, скреперы, грей геры,
грейдер-элеваторы), машины тля подгото-
вительных работ, машины и оборудова-
ние для уплотнения грунтов, для бурения
скважин, в том числе в прочных и мерз-
148
лых грунтах при их разрушении взрывом,
оборудование для гидромеханической
разработки, а также машины и оборудо-
вание для разработки грунтов в особых
условиях. Машины тля планировочных
работ относятся к группе землеройно-
транспортных машин и частично к экска-
ваторам (экскаваторы-планировщики).
По режиму работы рассматри-
ваемые машины бывают цикличного и не-
прерывного действия. К последним отно-
сятся многоковшовые экскаваторы, неко-
торые виды землеройно-транспортных ма-
шин, оборудование для гидромеханиче-
ской разработки грунтов, а также неко-
торые виды машин для работы в особых
условиях. Остальные машины работают
в цикличном режиме, выполняя операции
рабочего цикла последовательно или с их
частичным совмещением во времени.
Но степени подвижности ма-
шины для земляных работ относятся
большей частью к передвижным самоход-
ным или прицепным, за исключением не-
которых видов оборудования для уплот-
нения грунтов, бурения скважин под
взрыв, оборудования гидромеханизации,
Рис. 4.1. Основные виды рабочих органов ма-
шин для земляных работ:
а - з\б рыхлителя; б... ж — экскаваторные ковши
прямой и обратной лопат, драглайна, погрхзчика,
грейфера, планировщика; з — ковш скрепера, и —
отвал бульдозера
а также некоторых mi шин и оборудова-
ния для работы» в особых условиях. Эти
машины длительное время работают на
одной строительной площадке, они не
имеют собственных ходовых устройств и
по этим признакам относятся к подуста-
ционарным. По другим признакам на ма-
шины для земляных работ распростра-
няются положения, приведенные ранее в
общей классификации строительных ма-
шин.
4.2. Землеройные
рабочие органы и их
взаимодействие с грунтом
Рабочие органы, с помощью которых
грунт отделяется от массива (зубья ков-
шей, бульдозерных отвалов, рыхлите-
лей— рис. 4.1, а), называют землеройны-
ми. В конструкциях землеройных и земле-
ройно-транспортных машин, рабочий про-
цесс которых состоит из последовательно
выполняемых операций отделения грунта
от массива, его перемещения и отсыпки,
землеройные рабочие органы совмещают
с транспортирующими — ковшами (экска-
ваторы, скреперы) или отвалами (буль-
дозеры, грейдеры), называя первые ков-
шовыми, а вторые — от вольными. Ковшо-
вый рабочий орган представляет собой
емкость с режущей кромкой, оснащенной
зубьями (рис. 4.1, б...г, е) или без них
(рис. 4.1, д, ж, з). Ковши с режущими
149
Рис. 4.2. Параметры режущего клина
кромками без зубьев чаще применяют для
разработки малосвязных песков и супе-
сей, а ковши с зубьями — в основном для
разработки суглинков, глин и прочных
скальных грунтов. В режиме разработки
грунта ковш перемещается так, что его
режущая кромка или зубья внедряются в
грунт, отделяя его от массива. Разрых-
ленный грунт поступает в ковш для после-
дующего перемещения в нем к месту раз-
грузки. Отвальные рабочие органы обору-
дуют в нижней части ножами (рис. 4.1, и),
в этом случае их называют ножевыми.
Для разрушения более прочных грунтов
на ножи дополнительно устанавливают
зубья. Рабочий процесс отвального рабо-
чего органа аналогичен описанному выше.
Режущая часть землеройного рабочего
органа имеет форму заостренного клина
(рис. 4.2), ограниченного передней / и
задней 3 гранями. Линию пересечения этих
граней 2 называют режущей кромкой.
Параметрами режущего клина служат:
угол заострения v, угол резания б и зад-
ний угол 0. Углы б и 0 образуются накло-
ном соответственно передней и задней гра-
ней к направлению движения режущего
клина, а угол заострения v = 6 — 0. Внед-
ряясь в грунт, режущий клин отделяет
его часть, называемую стружкой. Форма
и размеры последней зависят от ви ia
разрабатываемого грунта (рис. 4.3, а...в).
После проходки режущего клина в грунте
образуется выемка с трапецеидальным
поперечным сечением, расширяющимся
кверху (рис. 4.3, г). Грунт отделяется от
массива по граничным поверхностям выем-
ки путем сдвига по части периметра BCDE
и отрывом по поверхностям АВ и EF. Со-
отношения размеров поперечного сечения
выемки различны для разных грунтов:
скалывающимся связным грунтам соот-
ветствуют большие, а пластичным грун-
там — меньшие расширения грунтовой
прорези в ее верхней части. Эксперимен-
тально установлено, что для одних и тех
же грунтов при определенной ширине ре-
жущей кромки b с увеличением толщины
среза с приложенные к рабочему органу
усилия растут медленнее площади попе-
речного сечения выемки. Такая законо-
мерность, характеризуемая снижением
энергоемкости рассматриваемого процес-
са при увеличении толщины среза, наблю-
дается до определенного предела с = сКр,
называемого критической глубиной реза-
ния. При дальнейшем увеличении толщи-
ны среза энергоемкость процесса возрас-
тает. При этом изменяется в основном
глубина центральной части прорези (штри-
ховая линия на рис. 4.3, ?), а размер
по верхней части практически остает-
ся неизменным. Следовательно, для сни-
жения энергоемкости разработки грунта
Рис. 4.3. Характерные формы грунто-
вых стружек при разработке плас-
тичных (а), сыпучих (б) и скалы-
вающихся (в) грунтов и поперечное
сечение прореви в грунте посте про-
ходки режущего каина (г)
150
Рис. 4.4 Поперечные сечения грунтовых проре-
зей при послойной разработке грунтов с распо-
ложением режущих рабочих органов (зубьев)
по гребням (а) и впадинам (б), образованным
после предыдущей проходки
толщину среза необходимо поддерживать
на уровне ее критического значения. Это-
го добиваются как при эксплуатации ма
шин путем управления рабочими движе-
ниями, так и при создании машин подбо-
ром соответствующей ширины режушей
кромки землеройного рабочего органа.
Обычно грунты разрабатывают послой-
но, снимая последующий слой после пре-
дыдущей проходки рабочего органа или
серии таких проходок. Перед снятием
очередного слоя, кроме первого, подле-
жащая разработке поверхность грунта
представляет собой чередующиеся гребни
и впадины, образованные в результате
предыдущих проходок (рис. 4.4). При
последующей разработке грунта по греб-
ням (рис. 4.4, и) затрачивается меньше
энергии, чем при разработке по впади-
нам (рис. 4.4, б) вследствие того, что во
втором случае преодолеваются в основ-
ном сопротивления сдвигу грунта, кото-
рые по удельным шачениям (на единицу
площади поверхности, по которой проис-
ходит отделение грунта) значительно пре-
восходят сопротивления отрыву грунта,
характерные для первого случая. Первая
схема также предпочтительна по суммар-
ной площади поперечного сечения отде-
ленного от массива грунта, а следователь-
но, она обеспечивает более высокую
производительность. Результаты этого
анализа широко используются в практике
разработки грунтов, а также при проек-
тировании рабочих органов многоковшо-
вых экскаваторов, где режущие элементы
располагаются в определенном порядке,
обеспечивающем минимум энергоемкости
землеройного процесса.
В рассмотренном взаимодействии режу-
щего клина с грунтом предполагалось
наличие на рабочем органе режущей
кромки, что возможно только в случае
острых режущих органов. В процессе
эксплуатации землеройные рабочие орга-
ны (зубья, режущие кромки ковшей, ножи
бульдозерных отвалов и т. п.), взаимодей-
ствуя с грунтом, обладающим абразив-
ными свойствами, изнашиваются и за-
тупляются. При этом между передней и
задней I ранями режущего рабочего орга-
на образуется поверхность, близкая к ци-
линдрической, без явно выраженной ре-
жущей кромки. При разработке грунта
таким рабочим органом в зоне поверх-
ности затупления образуется грунтовый
нарост — ядро 1 (рис. 4.5), которое пере-
мещается вместе с рабочим органом, как
бы восполняя его изношенную часть. Пе-
ремещаемая вверх по передней грани ре-
жущего рабочего органа стружка будет
отделяться от массива по поверхности,
расположенной несколько выше следа ра-
бочего органа в соответствии с формой
и размерами грунтового ядра. Часть грун-
та 2 между поверхностью раз тела и сле-
дом рабочего органа при проходке послед-
него уплотнится в оставшийся массив
грунта. Из сравнения взаимодействия с
грунтом острого и затупленного рабочих
органов следует, что в последнем случае
возникают дополнительные сопротивления
уплотнению грунта и повышенных сит
Рис. 4.5. Взаимодействие с грунтом затуплен-
ного землеройного рабочего органа
151
Рис. 4.6. Схема самозатачивания землеройного
рабочего органа, упрочненного по передней гра-
ни
Рис. 4.7. Схема силового взаимодействия зем
леройного рабочего органа с грунтом
трения между грунтом и уплотненным яд-
ром, а также между ядром и отделяемой
стружкой. С увеличением затупления ре-
жущего рабочего органа энергоемкость
процесса разработки грунта возрастает.
Для повышения износостойкости режу-
щих -рабочих органов переднюю грань
упрочняют твердым сплавом в виде напла-
вок износостойкими электродами или на-
паек из металлокерамических твердо-
сплавных пластин. Последние более эф-
фективны по сравнению с наплавками.
Они обладают высокой твердостью (не-
сколько выше твердости оксида кремния,
содержащегося в песчаных грунтах), но
подвержены хрупкому разрушению при
встрече с валунами. Упрочненные по
передней грани землеройные рабочие ор-
ганы обладают эффектом самозатачива-
ния, который проявляется в том, что дер-
жавка рабочего органа / (рис 4.6),
имеющая более низкую твердость по срав-
нению с упрочняющим слоем 2, изнаши-
вается быстрее последнего (формы изно-
са показаны на рис. 4.6 тонкими линиями),
так что рабочий орган во все время работы
остается практически острым с затуплени-
ем лишь по толщине упрочняющего слоя.
Такие рабочие органы обеспечивают менее
энергоемкую разработку грунта по сравне-
нию с рабочими органами без упрочнения.
Процессу отделения грунта от массива,
называемому резанием., сопутствует пере-
мещение грунта перед рабочим органом
или по нему. Совокупность этих процес-
сов называют копанием. При копании рабо-
чий орган воздействует на грунт силой Р
(рис. 4.7), преодолевая сопротивления
грунта Ро. Касательную составляющую
последнего Рщ (кН) на направление дви-
жения рабочего органа, численно рав-
ную касательной силе копания Pi, опре-
деляют выражением
Poi — k\bc, (4.1)
где k\ — коэффициент пропорционально-
сти, называемый удельным сопротивле-
нием грунта копанию, кПа; при разработ-
ке песков, легких и средних супесей и
суглинков одноковшовым экскаватором
61 = 18...80 кПа, а при разработке тех же
грунтов траншейным многоковшовым эк-
скаватором 61 =70...230 кПа; при разра-
ботке теми же способами тяжелых и очень
тяжелых глин соответственно 61 = 220...
400 кПа и 61 =650...800 кПа; b и с — ши-
рина и толщина стружки, м.
По существу, удельным сопротивлением
грунта копанию определяется трудность
его разработки. По этому критерию, а
также по средней плотности в плотном
состоянии грунты делят на группы, ис-
пользуемые для определения норм выра-
ботки при механизированных земляных
работах. Согласно этой классификации
одни и те же грунты могут быть отнесены
к различным группам в зависимости от
того, какими машинами они разрабаты-
ваются. Это затрудняет сравнительную
оценку землеройных машин, реализую-
щих различные способы разработки грун-
тов, в связи с чем при проектировании
и испытаниях указанных машин поль-
зуются научно обоснованной классифика-
цией немерзлых землистых грунтов по ме-
тоду проф. A. 11 Зеленина, в основу кото-
рой положена сопротивляемость грунтов
внедрению в них плоского штампа —
стержня (табл. 4.1). Согласно этой клас-
сификации грунты делят на восемь кате-
152
Таблица 4.1. Характеристики грунтов
Р ате! ория грунта (по А. Н. Зеле- нину ) Вид грунта Плотность, Мг/м3 Коэффици- ент разрых- ления Удельное сопротивле- ние реза- нию, кПа Удельное сопротивление копанию, кПа, при разработке
прямыми и обратными лопатами драглайнами
I Песок, супесь, суг- линок мягкий, средней -крепости влажный и раз- рыхленный без включений 1,2...1,5 1,08...1,17 12...65 18...80 30... 120
II Суглинок без вклю- чений, гравий мелкий и средний, глина мягкая влажная или раз- рыхленная 1,4...1,9 1,14...1,28 58-130 70-180 120-250
1(1 Суглинок крепкий, глина средней крепости влаж- ная или разрых- ленная, аргилли- ты и алевролиты 1,6..2 1,24...1,3 120...200 160...280 220...400
IV Суглинок крепкий со щебнем или галькой, глина крепкая и очень крепкая влажная, сланцы, конгло- мераты 1,9...2,2 1,26..1,37 180...300 220...400 280...490
V Сланцы, конг чоме- раты, глина и лёсс отвердев- шие, очень креп- кие, мел, гипс, песчаники, из- вестняки мягкие, скальные и мерз- лые породы, хо- рошо взорванные 2,2...2,5 1,3-1,42 280..500 330...650 400...750
V 1 Ракушечники и кон- гломераты, слан- цы крепкие, из- вестняки, песча- ники средней кре- пости, мел, гипс, опоки и мергель очень крепкие 2,2...2,6 1,4...1,45 400...800 450 .950 550... 1000
VU Известняки, мерз- лый грунт средней крепости 2,3...2,6 1,4 ...1,45 1000...3500 1200-4000 1400-4500
VIII Скальные и мерз- лые породы, очень хорошо взорван- ные (куски не более 0,3 ширины ковша) 2,5...2,8 1,4...1,6 — 220-250 230-310
торий, из которых первые четыре разра-
батываются машинами в состоянии при-
родной плотности, а для разработки грун-
тов V...VIII категорий их предварительно
разрыхляют, преимущественно взрывом.
Норма гьная составляющая сопротив-
ления гранта копанию (кН)
Pm — фДн, (4.2)
где ф — коэффициент пропорциональности;
например, для одноковшовых экскавато-
ров, работающих в однородных грунтах,
ф = 0,1...0.15; при работе в неоднородных
грунтах и тупой режущей кромке значе-
ния ф увеличиваются в 1,5...2 раза и бо-
лее.
Боковая составляющая сопротивления
грунта копанию Р[)3, численно равная бо-
153
ковой силе копания Р3, возникает лишь в
случае разработки неоднородных по ши-
рине режущей кромки грунтов, а также
когда режущая кромка наклонена к на-
правлению движения под углом отлич-
ным от прямого— косое резание Влияние
этих сил на энергетические характеристи-
ки процесса будет рассмотрено ниже при
изучении взаимодействия с грунтом на-
клонного в плане отвала бульдозера.
В случае необходимости выделения из
усилия Р] силы резания Рр ее абсолют-
ное значение (кН)
Pp = k'\bc, (4.3)
где k\ — удельное сопротивление грунта
резанию, кПа (см. табл. 4.1). Там же при-
ведены удельные сопротивления грунта
копанию экскаваторами с рабочим обо-
рудованием лопаты и драглайна.
Как отмечалось выше, землеройные ра-
бочие органы обычно обьединяют с транс-
портирующими ковшовыми или отваль-
ными органами, конструкция, форма и
размеры которых должны удовлетворять
требованиям землеройного процесса. Ос-
новным параметром ковша является его
вместимость, которая должна быть доста-
точной для накопления в нем грунта, от-
рытого за один рабочий цикл. Рассчиты-
вая вместимость ковша, учитывают, что
при разрыхлении грунт увеличивается в
объеме. Это увеличение характеризуется
коэффициентом разрыхления (см. табл.
4.1), равным отношению объемов грунта
определенной массы после и до разрыхле-
ния. Ту же способность накапливать грунт
перед отвальным рабочим органом оцени-
вают длиной и высотой последнего, а так-
же размерами боковых щек и открылков.
При расчете этих размеров кроме разрых-
ляемости грунта учитывают его способ-
ность сохранять устойчивое положение
в естественном откосе, характеризуемую
либо крутизной откоса, равной отношению
его заложения к высоте, либо углом есте-
ственного откоса по отношению к гори-
зонту, который изменяется для сухих
грунтов от 25° (для мелких песков) до
50° (для суглинков). С повышением влаж-
ности этот коэффициент уменьшается в
большей мере для связных глинистых,
растительных и торфянистых грунтов,
составляя 14.. 15° в их мокром состоянии.
в меньшей мере для малосвязных песков,
суглинков и гравия — 20...35°.
Большая часть грунтов, особенно влаж-
ных, обладает способностью прилипать к
рабочим поверхностям землеройных и
транспортирующих рабочих органов. При
разгрузке часть грунта остается на внут-
ренних поверхностях рабочего органа,
вследствие чего уменьшается его вмести-
мость, повышаются сопротивления пере-
мещению грунта по рабочему органу, сни-
жается производительность землеройной
машины. Это свойство грунтов учиты-
вают при конструировании и изготовле-
нии землеройных рабочих органов, прида-
вая им соответствующие формы, а также
оборудуя их специальными очистными
устройствами. В процессе эксплуатации
землеройных машин их рабочие органы
периодически очищают внешними сред-
ствами, кроме того, осуществляют газо-
вую и жидкостную смазки рабочих по-
верхностей землеройных органов, их обли-
цовку полимерами и др. Однако широко-
го промышленного применения последние
три способа пока не получили из-за их
дороговизны и сложной технологии произ-
водства.
Описанное выше взаимодействие земле-
ройных рабочих органов с грунтом спра-
ведливо главным образом для грунтов
немерзлого состояния. При замерзании
свойства грунтов изменяются прежде
всего из-за цементирующего влияния за-
мерзшей воды, находящейся в их порах,
повышаются их прочность, абразивность,
связность. Разработка таких грунтов тра-
диционными способами становится мало-
эффективной.
4.3. Экскаваторы
Экскаватором называют землеройную
машину, выполняющую операции по отде-
лению грунта от массива и перемещению
его в отвал или транспортные средства
в пределах зоны досягаемости рабочего
оборудования. Экскаваторы оборудуют
одним или несколькими ковшами. В пер-
вом случае их называют одноковшовыми,
во втором — многоковшовыми.
Одноковшовые экскаваторы. Рабочий
процесс одноковшового экскаватора (эк-
скавация) состоит из последовательно
154
выполняемых операций: отделения грунта
от массива, заполнения им ковша, транс-
портирования грунта в ковше к месту
разгрузки, разгрузки грунта из ковша,
возвращения последнего в забой на исход-
ною позицию. Совокупность этих опера-
ций составляет рабочий цикл экскавато-
ра, в результате выполнения которого
выдается одна порция продукции в объе-
ме разгруженного из ковша грунта. По
этому признаку в соответствии с приня-
той ранее классификацией строительных
машин одноковшовые экскаваторы отно-
сят к машинам цикличного действия.
По назначению одноковшовые
экскаваторы делят на строительные — для
выполнения земляных работ, погрузки и
разгрузки сыпучих материалов; строитель-
но-карьерные— для выполнения работ по
назначению строительных экскаваторов,
а также для разработки карьеров строи-
тельных материалов и добычи полезных
ископаемых открытым способом; карьер-
ные— для работы в карьерах; вскрыш-
ные — для снятия верхнего слоя грунта
или горной породы перед карьерной разра-
боткой; туннельные и шахтные — для ра-
боты под землей при строительстве под-
земных сооружений и разработке полез-
ных ископаемых.
Одноковшовые экскаваторы могут раз-
рабатывать грунты выше 8 (рис. 4.8) и
ниже 9 уровня своей стоянки соответ-
ственно рабочим оборудованием прямой
и обратной лопат. Для увеличения рабо-
чей зоны, например, при разработке кот-
тованов больших размеров, на погрузоч-
ных и разгрузочных, а также на вскрыш-
ных работах на экскаваторы устанавли-
вают рабочее оборудование драглайна
12. Для отрывки глубоких котлованов,
ям, колодцев используют рабочее обору-
дование грейфера 10, для планировочных
работ — специальное планировочное обо-
рудование 11 и т.п. На экскаваторы мо-
жет быть установлено также крановое,
сваебойное и другое сменное рабочее
оборудование — всего более 40 видов.
Одноковшовый экскав.лтор может иметь
только один вид рабочего оборудования
или комплектоваться его сменными вида-
ми, устанавливаемыми на машину в за-
висимости от выполняемых работ. В пер-
вом случае экскаваторы называют спе-
Рис. 4.8. Базовая часть одноковшового экска-
ватора и основные виды рабочего оборудования
циальными, а во втором — универсальны-
ми. К последним относится большинство
строительных экскаваторов. В нашей
стране более 90 % выпускаемых одноков-
шовых экскаваторов являются универ-
сальными. Используемые на массовых
разработках горных пород открытым спо-
собом специальные карьерные экскавато-
ры имеют только один вид рабочего обо-
рудования — прямую лопату.
Вскрышные экскаваторы имеют одина-
ковую с карьерными машинами базу и
отличаются от последних главным обра-
зом размерами рабочего оборудования—
ковшом большей вместимости, увеличен-
ным его вылетом — расстоянием от оси
вращения экскаватора до центра масс
ковша. Это позволяет более полно исполь-
зовать энергетические параметры сило-
вой установки, прочностной ресурс маши-
ны и другие характеристики с целью по-
лучения наибольшей производительности
на разработке вскрышных грунтов, менее
прочных по сравнению с залегающей под
ними горной породой. Для работы в карье-
рах широко применяют мощные шагаю-
щие драглайны, которые используют как
на погрузке взорванной породы, так и на
вскрышных работах. Карьерные и вскрыш-
ные экскаваторы, а также шагающие
драглайны относятся к горным машинам.
Однако их широко используют на строи-
тельстве крупных земляных сооружений,
например плотин, дамб, водохранилищ,
каналов и т. п.
Одноковшовые экскаваторы различают
по исполнению рабочего обо-
рудования, элементы которого могут
быть соединены между собой и с базой
машины шарнирами и канатами или иметь
155
жесткие шарнирные сочленения. Послед-
ние присуши гидравлическим экскава-
торам. Жесткое сочленение позволяет бо-
лее полно использовать массу экскавато-
ра для реализации больших усилий на
зубьях ковша, благодаря чему представ-
ляется возможным разрабатывать грунты
с повышенными площадями поперечных
сечений срезов, что существенно повы-
шает производительность этих машин.
Гидравлический привод одноковшовых
экскаваторов обеспечивает рабочему обо-
рудованию большую маневренность, поз-
воляет выбирать более рациональные ра-
бочие движения. Благодаря существен-
ным преим^ществ 1м перед канатными ма-
шинами гидраь шческие экскаваторы в
общем объеме производства одноковшо-
вых экскаваторов в нашей стране состав-
ляют более 80 %. В отдельную группу по
рассматриваемому признаку выделяют
экскаваторы с телескопическим оборудо-
ванием, применяемым в конструкциях эк-
скаваторов-планировщиков // (см. рис.
4.8), с помощью которых выполняют
планировочные, зачистные и обычные
экскавационные работы.
Одноковшовые экскаваторы изготов-
ляют как самоходные машины, способные
передвигаться в пределах строительной
площадки, а также при смене строитель-
ного объекта. Для передвижения по грун-
там с пониженной несущей способностью
применяют гусеничные ходовые устрой-
ства с увеличенной опорной поверхностью.
При частой смене строительных объектов
для придания экскаваторам большей мо-
бильности их оборудуют пневмоколесны-
ми ходовыми устройствами, используя
для этого также автомобильную или трак-
торную базу, или специальные шасси
автомобильного типа. Карьерные и
вскрышные экскаваторы оборудуют, как
правило, гусеничными ходовыми устрой-
ствами, а мощные драглайны—шагаю-
щим ходом с развитой поверхностью
опорной рамы, что позволяет снизить
удельное давление машины на грунт до
допустимых значений.
По возможности вращения
поворотной части различают пол-
ноповоротные (с неограниченными угло-
выми перемещениями) и неполноповорот-
ные (с ограниченными угловыми переме-
щениями) экскаваторы. Нсполноповорот-
ными изготовляют лишь экскаваторы на
базе пневмоколесных ipaкторов, все ос-
тальные одноковшовые экскаваторы изго-
товляют полноповоротными.
По числу установленных
двигателей различают одно- и много-
моторные экскаваторы. К одномоторным
относят также экскаваторы с нескольки-
ми двигателями, работающими на один
вал. Одноковшовые строительные экска-
ваторы оборудуют преимущественно одно-
моторной силовой установкой с механи-
ческим, гидромеханическим или гидравли-
ческим приводом. .’1ишь отдельные моде-
ли экскаваторов с канатной подвеской
рабочего оборудования имеют многомо-
торный привод. Карьерные и вскрышные
экскаваторы, а также шагающие драг-
лайны оборудуют многомоторным электро-
приводом постоянного тока с питанием
от сети высокого напряжения.
Главным параметром отноковшового
экскаватора является ьместимость ковша,
которая совместно с продолжительностью
рабочего цикла определяет производи-
тельность экскаватора. Каждой вмести-
мости строительного универсального эк-
скаватора соответствует определенная
размерная группа:
Размерная 1 2345678
группа
Вмести моегь 0,15 0,25 0,4 0,65 1.0 1,62,54.0
ковша, мл
Для других типов экскаваторов такое
соответствие не регламентировано. Со-
гласно ГОСТу на гидравлических экскава-
торах устанавливают ковши больше и пи
меньше приведенных вместимостей.
В соответствии с принятой в 1968 г. си-
стемой индексации одноковшовые стро-
ительные экскаваторы обозначают индек-
сами, состоящими из двух заглавных букв
ЭО (экскаватор очноковшовый универ-
сальный) и через дефис обязательных
четырех цифр, которые соответственно
определяют: размерную группу экскавато-
ра, тип ходового устройства, конструктив-
ное исполнение рабочего оборудования,
порядковый номер модели данного типа и
исполнения. Для обозначения типа хо io-
вого устройства применяют индексы: 1 —
гусеничное, 2 — гусеничное с увеличенной
опорной поверхностью, 3 - пневмоколес-
156
ное, 4— специальное шасси автомобиль-
ного типа, 5 — шасси грузового автомо-
биля, 6 — на базе трактора и т. д , а ис-
полнения рабочего оборудования: 1 — ра-
бочее оборудование с канатной подвеской,
2 — то же, с жесткой подвеской, 3 — то
же, телескопическое. Например, ЭО-4123
означает: экскаватор одноковшовый уни-
версальный четвертой размерной группы
(вместимость основного ковша 1,0 м‘) с
гусеничным ходовым устройством и жест-
кой гидравлической подвеской рабочего
оборудования, модель 3. Буквами после
цифр обозначают очередную модерниза-
цию экскаватора А, Б, В и т. д. и специ-
альное климатическое исполнение (XJI —
северное, Г — тропическое, ТВ — тропи-
ческое влажное).
Строительные экскаваторы, выпущен-
ные до 1968 г., имеют другую структуру
индексов, например, Э-652Б, что озна-
чает: экскаватор одноковшовый универ-
сальный с ковшом вместимостью 0,65 м3
второй модели, прошедший вторую модер-
на ацию. Индексы карьерных и вскрыш-
ных экскаваторов строят по типу ЭГ-12
(экскаватор гидравлический с ковшом
вместимостью 12 м1), ЭШ.20/90 (экска-
ватор-драглайн шагающий с ковшом вме-
стимостью 20 м' и стрелой длиной 90 м)
и т. д.
Независимо от вида рабочего оборудо-
вания, за исключением машин, изготов-
ленных на базе пневмоколесных тракто-
ров, все одноковшовые экскаваторы имеют
структурно одинаковую базовую часть,
состоящую нз нижней рамы 5 (см. рис.
4.8) с ходовым устройством 4 и поворот-
ной платформы 2 с кабиной / силовой
установкой 7 и противовесом 6. Поворот-
ная платформа опирается на нижнюю
раму и без ограничений поворачивается
на ней с помощью опорно-поворотного
устройства 3, по конструкции и принципу
работы сходного с аналогичными устрой-
ствами для башенных и автомобильных
кранов (см. гл. 3).
Прямая лопата. Как уже отмечалось
ранее, рабочее оборудование прямой ло-
паты применяют для экскавации грунтов
выше уровня стоянки экскаватора. Стро-
ительные экскаваторы с этим видом рабо-
чего оборудования имеют ковши вмести-
мостью то 3,2 м * с канатной и до 1,6 м3 —
с гидравлической подвеской, а карьерные
и вскрышные экскаваторы — до 20 м'.
Рабочее оборудование экскаватора
включает стрелу, рукоять и ковш со сплош-
ной режущей кромкой в верхней части его
лобовой стенки или оснащенной зубьями.
У канатных экскаваторов
(рис. 4.9, а) стрела 13 своей нижней
частью (пятой) соединена цилиндриче-
ским шарниром с поворотной платформой
/ в ее передней части, а верхней голов-
ной частью она подвешена канатом 4 стре-
лоподъемной лебедки 2 к двуногой стой-
ке 3. С помощью этой лебедки изменяют
угол наклона стрелы к плоскости опорной
поверхности экскаватора в интервале
45...60°. Рукоять 10 с закрепленным на
ней ковшом 7 опирается на стрелу через
устройство 11, называемое седловым под-
шипником и позволяющее ей изменять
свой вылет, а также поворачиваться от-
носительно стрелы в одной с ней плоско-
сти. Рукояти бывают однобалочными (рис.
4.9, б) при двухбалочной стреле и двух-
балочными (рис. 4.9, в) при однобалоч-
ной стреле. Ковш представляет собой пря-
моугольную в плане емкость, слегка рас-
ширяющуюся книзу, с открывающимся
днищем 8 (см. рис. 4.9, а), которое фикси-
руют в закрытом положении подпружи-
ненным засовом, установленным внизу
лобовой стенки ковша. Задней частью че-
рез проушины ковш крепят к рукояти, а
его наклон к последней регулируют тяга-
ми 9, переставляя их из среднего положе-
ния в отверстия на рукояти ближе к ков-
шу при работе в плотных грунтах или
дальше от ковша при работе в легких
грунтах и в низких забоях, соответствен-
но уменьшая или увеличивая угол реза-
ния. Через уравнительный блок 18 (рис.
4.9, бив), установленный на задней стен-
ке ковша (рис. 4.9, б) или на коромысле
24 (рис. 4.9, в), ковш подвешивают к поли-
спасту 6 подъемной лебедки 12.
Рабочие движения канатных одноков-
шовых экскаваторов в режиме экскава-
ции грунта обеспечиваются механизмами
подъема ковша, напора, поворота и от-
крывания днища ковша. Для выработки
требований, предъявляемых к этим меха-
низмам, рассмотрим рабочий процесс эк-
скаватора.
Для начала экскавации машину уста-
157
Рис. 4.9. Одноковшовый экскаватор с рабочим
оборудованием прямой лопаты:
а — конструктивная схема; б, в — схемы напорных
механизмов; г — кинематическая схема механизма
открывания днища ковша; д — схема экскаватора с
маятниковой подвеской рукояти к стреле
навливают ближе к забою и опускают
ковш до уровня стоянки (рис. 4.10, по-
ложение /). Далее, при совместной ра-
боте механизмов подъема и напора ковша
последний перемещают по траектории /,
имеющей вид трохоиды, заполняя его
грунтом, отделяемым от забоя. По запол-
нению ковша напорное движение заме-
няют на возвратное, незначительно ото-
двигая ковш от забоя, чтобы при после-
дующем его боковом перемещении исклю-
чить задевание за забой. Далее поворотом
платформы перемещают ковш с грунтом
к месту разгрузки. В зависимости от
взаимного расположения экскаватора и
отвала или транспортного средства обыч-
но одновременно с поворотным движением
наводят ковш на цель, после чего откры-
ванием днища его разгружают. Далее
включают возвратное движение поворот-
ного и напорного механизмов, а барабан
подъемной лебедки растормаживают, да-
вая ковшу возможность свободно опус-
титься до уровня стоянки экскаватора.
Механизмы переключают на начало копа-
ния, когда ковш займет исходную пози-
цию для выполнения следующего рабо-
чего цикла Новое исходное положение
ковша не совпадает с предыдущим. Оно
зависит от принятой схемы копания. Так,
при работе веерной схемой каждое новое
положение Б (рис. 4.10, б) выбирают как
смежное с предыдущим А. Этого дости-
гают смещением поворотного движения по
отношению к предыдущему на угол 0.
После отработки первого слоя забоя по
всему фронту, определяемому углом р,
исходное положение ковша // (см. рис.
4.10, а) приближают к забою, перемещая
далее ковш из этого положения по траек-
тории 2, и т. д. После отработки забоя
в пределах досягаемости рабочего обору-
дования (элемента забоя) экскаватор
перемешают на новую стоянку.
Толщина среза, а следовательно, сопро-
тивление грунта копанию и текущее зна-
чение развиваемой силовой установкой
158
мощности зависят от напорного переме-
щения, которое не остается постоянным
при переходе от одной траектории к дру-
гой, а также при отработке различных
по высоте забоев. При постоянной ско-
рости этого движения, реализуемой экска-
ваторным приводом, требуемых напорных
перемещений добиваются периодическим
выключением этого движения в течение
копания.
Изложенное позволяет сформулировать
следующие требования к механизмам эк-
скаватора. Механизм подъема
ковша должен обеспечивать подъем ков-
ша, удерживать его в фиксированном по-
ложении, а также обеспечивать грави-
тационное опускание ковша. С этой целью
для одномоторных экскаваторов его вы-
полняют в виде нереверсивной, а для
многомоторных экскаваторов в виде ре-
версивной лебедок, оборудованных тормо-
зами.
Механизм напора должен обес-
печивать перемещение рукояти в прямом
(на забой) и возвратном (от забоя)
направлениях, а также ее фиксирование
на определенном вылете при временном
отключении напора в процессе копания
грунта и для удержания рукояти от произ-
вольного опускания во время транспорт-
ной операции. Этот механизм выполняют
в двух вариантах: при однобалочной ру-
кояти — в виде реверсивной лебедки, при
двухбалочной рукояти — в виде реверсив-
ной зубчато-реечной передачи. По перво-
му варианту (см. рис. 4.9, б) барабан 14
напорной лебедки, приводимый в прямое
или возвратное вращение от силовой
установки с помощью цепной передачи
15, устанавливают соосно с шарнирами
пяты стрелы. Напорные канаты 19, обо-
гнув блоки 16, установленные на стреле
в ее средней части, закрепляются в хвос-
товой части рукояти, а канат возвратного
движения 20 — в ее передней части, у
ковша. Эта канатная система обеспечи-
вает перемещение рукояти в направлении
увепичения ее вылета и в возвратном при
соответствующих вращениях барабана в
прямом (по часовой стрелке) и возврат-
ном направлениях
В большинстве случаев на экскавато-
рах с канатным напором свободную ветвь
17 подъемного каната закрепляют на
Рис. 4.10. Схема разработки грунта одноков-
шовым экскаватором с рабочим оборудованием
прямой лопаты
напорном барабане (см. рис. 4.9, б), обес-
печивая этим монотонную зависимость
напорного усилия от подъемного — с уве-
личением сопротивления грунта копанию
возрастает также усилие в подъемном
полиспасте, а следовательно, и в ветви
17, в результате чего увеличивается кру-
тящий момент на напорном барабане.
Этим достигается плавная работа подъем-
ного и напорного механизмов, легкость
управления рабочими движениями ковша
при копании.
При врезании ковша в твердый грунт
с поверхности земли, а также для выдви-
жения максимально подзя'нутой к голов-
ным блокам 5 рукояти с груженым ков-
шом, когда усилия в канате 17 недоста-
точно для ее выдвижения, дополнительно
используют крутящий момент, передавае-
мый напорному барабану цепной передi
чей 15. По второму варианту (см. рис.
4.9, в) независимое от подъемного напор-
ное движение рукояти передается от сило-
вой установки через систему двух цепных
передач 15 и 22 и пар шестерни 23 —
зубчатые рейки 21, установленные на
нижних полках балок рукояти. В любом
159
варианте напорные механизмы оборудуют
тормозами для фиксирования положения
рукояти относительно стрелы.
Механизм поворота должен
обеспечивать прямое (на разгрузку) и
возвратное (в забой) вращения поворот-
ной платформы. С целью снижения не-
производительных затрат времени на по-
воротные движения, которые в среднем
составляют более 2/з продолжительности
рабочего цикла, используют режимы
ускоренного разгона и торможения. В
режиме копания платформа должна быть
зафиксирована в заданном положении
с целью предотвращения ее самопроиз-
вольного вращения от неуравновешенных
относительно оси вращения сил, для чего
в кинематическую схему привода вводят
тормоз.
Для открывания днища ковша
применяют канатные механизмы. На рис.
4.9, г представлена схема такого механиз-
ма для экскаватора с канатным напором.
Засов днища 8 ковша соединен тяговой
цепью 32 с рычагом 31, шарнирно за-
крепленным на рукояти 10. К рычагу
прикреплен канат 30, который, огибая
блоки 29, 27 и 25, навивается на компен-
сирующий (напорный) барабан 14. Блоки
25 и 27 установлены на рычаге 26, кото-
рый с помощью пневмотолкателя 28 мо-
жет поворачиваться против часовой стрел-
ки относительно шарнира А, натягивая
канат 30 и открывая этим движением дни-
ще ковша. Закрывают днище в конце опус-
кания ковша на исходную позицию рез-
ким торможением подъемной лебедки.
Ходовой механизм включается
в работу редко — только для передвиже-
ния экскаватора на новую стоянку после
отработки элемента забоя и в случае пе-
ребазирования Экскаватора на новую
строительную площадку. При этом обыч-
но ограничиваются малыми скоростями
передвижения. Более высокие скорости
используют на машинах, часто меняющих
рабочш места. Еще реже работает
стрелоподъемный механизм. Его
выполняют в виде реверсивной лебедки
с червячным или другим приводом, в
состав которого входит специальная об-
гонная муф-ij, предохраняющая от рез-
кого падения стрелы, что может привести
к аварии машины.
В случае одномоторного при-
вода передача движения отдельным
рабочим механизмам осуществляется
посредством зубчатых и цепных пар. Для
включения отдельных кинематических це-
пей используют фрикционные и кулачко-
вые муфты. Например, дисковой фрик-
ционной муфтой 22 (рис. 4.11. а) под-
ключают к дизелю 21 главную передачу,
состоящую из цепной передачи 23 и систе-
мы зубчатых колес 24, 27 и 35. Для вклю-
чения барабана 39 механизма подъема
ковша и цепной передачи 38 напорного
механизма применяют ленточные фрик-
ционные муфты 41 и 36 соответственно.
Ковш фиксируют на заданной высоте
тормозом 40, а на заданном вы лете— тор-
мозом 37. Опускается ковш гравитацион-
но после растормаживания барабана 39.
Для возвратного движения рукояти при
отключенной муфте 36 сначала кулачко-
вой муфтой двустороннего действия 31
включают цепную передачу 30, а затем
конусной фрикционной муфтой 28— вал
29 подключают к главной передаче Теми
же муфтами включают барабан 32 тля
подьема стрелы. Удерживают стрелу в
заданном положении тормозом 33, а опус-
кают за счет гравитационных сил после
растормаживания барабана 32 при вклю-
ченной главной передаче. Частота враще-
ния барабана 32 и, следовательно, ско-
рость опускания стрелы ограничиваются
при этом обгонной муфтой 42, с которой
барабан 32 связан цепной передачей 34.
Для вращения поворотной платформы
относительно центральной цапфы // при-
водят во вращение шестерню 12, кото-
рая, обегая вокруг жестко соединенного
с нижней рамой зубчатого венца 10, ув-
лекает за собой поворотную платформу.
Для этого включают кулачковую муфту
19 и соответственно направлению враще-
ния платформы одну из конусных фрик-
ционных муфт 25 или 26. Поворот платфор-
мы на разгрузку ковша обычно выпол-
няют на пониженной скорости, установив
блок зубчатых колес 15 и 16 в верхнее
положение и введя в зацепление зубчатые
колеса 16 и 17, а поворот в забой — на
повышенной скорости при зацеплении
зубчатых колес 15 и 14. Для работы в тор-
мозном режиме используют тормоз 18.
Ходовой механизм включают кулачко-
160
Рис. 4.11. Кинематические схемы одноковшо-
вых экскаваторов:
а — одномоторного четвертой размерной группы:
б...д — многомоторного дизе.1ь-элсктрического седь-
мой размерной группы
вой муфтой 20 и одной из муфт 25 или 26
соответственно направлению движения —
вперед или назад. Как и ранее, скорости
движения регулируют положением блока
зубчатых колес 15 и 16. В случае прямо-
линейного движения включают обе кулач-
ковые муфты 3 и 6 на валу 5, обеспечи-
вая передачу движения зведочкам гусе-
ничных цепей 1 и 8 посредством цепных
передач 2 и 7. Для изменения направле-
ния движения одну из кулачковых муфт
3 или 6 отключают, вследствие чего движе-
ние будет передаваться только одной звез-
дочке гусеничной тележки при останов-
ленной второй звездочке. Ходовой меха-
низм оборудован тормозом 4 и управляе-
мым стопорным устройством 9, используе-
мым как стояночный тормоз для удержи-
вания машины на наклонных стоянках и
предотвращения ее откатывания во время
экскавационных работ.
При многомоторном приводе,
особенно в случае индивидуального при-
вода каждого механизма отдельным дви-
гателем, кинематические схемы сущест-
венно упрощаются. Например, на дизель-
электрическом экскаваторе седьмой раз-
мерной группы только два механизма —
подъема ковша и подъема стрелы — при-
водятся от одного электродвигателя (рис.
4.11, б), все остальные механизмы имеют
индивидуальный привод. Все электродви-
гатели — реверсируемые, благодаря чему
отпадает необходимость в механическом
реверсе. Объединение механизмов подъе-
ма ковша и стрелы в одну приводную
группу обосновано весьма редким исполь-
зованием стрелоподъемного механизма.
Барабаны этих механизмов посажены на
один вал и включаются раздельно фрик-
ционными муфтами. Весь привод напор-
ного механизма с зубчато-реечными па-
6 Строительные машины
161
Рис. 4.12. Конструктивные схемы гидравличе-
ской прямой лопаты с неповоротным (а) и пово-
ротным (б) ковшом
рами (рис. 4.11, в) монтируется на стре-
ле, чем обеспечивается его компактность.
Так же компактно, в зоне шестерни, обе-
гающей зубчатый венец, установлен на
платформе механизм ее поворота (рис.
4.11, г). Ходовой механизм (рис. 4.11, б)
выполнен в виде двух чстырехступенча-
тых редукторов, быстроходные валы кото-
рых с помощью кулачковых муфт подклю-
чены к электродвигателю, а тихоходные
валы — к ведущим звездочкам гусенич-
ной тележки. При прямолинейном движе-
нии экскаватора к электродвигателю под-
ключают оба редуктора, а при поворотах
один редуктор отключают и стопорят его
тормозом.
Каждая из тележек ходового устрой-
ства может также приводиться в движе-
ние независимо от другой собственным
двигателем. В этом случае повышается
маневренность машины. Так, при вклю-
чении одного двигателя на прямое, а дру-
гого на возвратное движение можно обес-
печить разворот экскаватора на одном
месте относительно собственной оси. Не-
достатком раздельного привода ходовых
тележек является повышенная суммар-
ная установочная мощность электродви-
гателей по сравнению с приводом от од-
ного двигателя. Эту мощность назначают
из условия обеспечения поворотного дви-
жения только одним двигателем, в то вре-
мя как второй двигатель, служащий для
привода остановленной гусеницы, в этом
движении не участвует. В случае же при-
вода обеих гусеничных тележек одним
электродвигателем при остановке одной
гусеницы вся его энергия направляется
на привод второй, движущейся гусеницы.
Элементы рабочего оборудования гид-
равлической полно н оборот-
ной лопаты (рис. 4.12, а) соединены
между собой и с пилоном 2 поворотной
платформы / шарнирно. Положение стре-
лы 3 относительно платформы и рукояти
4 относительно стрелы регулируется гид-
роцилиндрами 10 и 9. Соединение ковша
5 с рукоятью выполняют в двух вариан-
тах’ жестким с помощью шарнира и тяг
7 и шарнирным (рис. 4.12, б). По перво-
му варианту ковш разгружают через дон-
ную часть после открывания днища 6
гидроцилиндром 8, а по второму вариан-
ту— поворотом ковша тем же гидроци-
линдром. Поворотный ковш обеспечивает
более эффективную разработку грунта в
конце операции копания, его применяют
также для планировки забоев.
Структура рабочего цикла гидравличе-
ских прямых лопат такая же, как и у ка-
натных экскаваторов с этим видом рабо-
чего оборудования, но рабочие движения
существенно проще: подъемное движение
ковша обеспечивается поворотом рукояти,
а напорное — опусканием стрелы. По ха-
рактеру рабочих движений гидравличе-
ские экскаваторы имеют аналоги среди
канатных машин третьей размерной груп-
пы (см. рис. 4.9, б), у которых рукоять
33 соединена со стрелой 13 шарнирно
(маятниковая подвеска).
Поворотный механизм гидравлической
лопаты приводится в движение от низко-
или высокомоментных гидромоторов. Пер-
вый вариант структурно сходен с приво-
дом от индивидуального электродвигателя
(см. рис. 4.11, г) с тем отличием, что
вместо электродвигателя в этой схеме
применен гидромотор. В случае привода
от высокомоментного гидромотора его ва п
соединяют с ведущей шестерней поворот-
ного механизма непосре (сгвенно или
через зубчатую передачу с небольшим
передаточным числом. Недостатком высо-
комоментных гидромоторов по сравнению
с низкомоментными является большая
масса, а преимуществом — большая на-
дежность из-за меньшего числа структур-
ных элементов и меньшая инерционность
из-за отсутствия быстроходных звеньев,
благодаря чему улучшаются условия
разгона и торможения поворотной плат-
формы.
162
Гусеничные ходовые устройства полно-
поворотных гидравлических экскаваторов
оборудуют, как правило, раздельным при-
водом на каждую гусеничную тележку.
Оценка эксплуатационных качеств тако-
го привода была дана выше. Привод
пневмоколесных ходовых устройств вы-
полняют как одномоторным от низкомо-
ментного гидромотора через коробку пе-
редач на задний и передний мосты, так и
раздельным на каждое колесо от высоко-
моментных гидромоторов. В последнем
случае ходовые качества машины сущест-
венно повышаются.
Гидроцилиндры рабочего оборудования
и гидромоторы поворотного и ходового
механизмов питаются рабочей жидкостью
от насосов, установленных на поворотной
платформе и приводимых во вращение
двигателем внутреннего сгорания, обычно
дизелем. Последний располагают в зад-
ней части платформы, сокращая за счет
этого массу противовеса. В состав гидрав-
лической системы входят также масля-
ные баки, распределительная, регулирую-
щая и контрольная аппаратура. Сущест-
вуют некоторые особенности экскавации
грунта прямыми лопатами, влияющие на
производительность последних. Совмеще-
ние операций поворотного движения эк-
скаватора на раз1рузку с маневровыми
движениями подъемного и напорного ме-
ханизмов у канатных экскаваторов, а так-
же поворотом стрелы и рукояти — у гид-
ра влических, поворотного движения с
разгрузкой, а также поворотного возврат-
ного движения с опусканием ковша со-
кращает продолжительность цикла, уве-
личивая тем самым производительность
машины. Возможность этих совмещений
зависит от квалификации машиниста.
При прочих равных условиях разгрузка
в отвал всегда производительнее разгруз-
ки в транспортное средство. В первом
случае размер полосы разгрузки не имеет
строгих ограничений, в связи с чем эту
операцию можно начинаю еще до окон-
чания поворотного движения и, не оста-
навливаясь, переключать его на возврат-
ное Во втором случае разгрузку можно
начинать только после тою, как ковш бу-
дет установлен в соответствующее поло-
жение, а начинать возвратное поворотное
движение —- после окончания разгрузки,
иначе неизбежны потери (просыпание)
грунта. Чтобы не повредить рессорную
подвеску и кузов транспортного средства,
грунт разгружают с небольшой высоты.
При разгрузке скалистых грунтов сна-
чала ковш плавно опускают на дно кузо-
ва, а затем, открыв днище, также плавно
поднимают его. При отработке низких за-
боев, когда к концу копания грунт запол-
няет менее половины вместимости ковша,
целесообразно дополнить его повторе-
нием операции копания, а при большем
заполнении необходимо доводить цикл до
конца с неполным ковшом.
Для оценки эксплуатационных возмож-
ностей прямых лопат наряду с такими
параметрами, как производительность,
максимальное усилие на зубьях ковша и
др., пользуются рабочими размерами
(рис. 4.9, а). К ним относятся: максималь-
ный радиус /?тах и максимальная высота
Н max копания, МЭКСИМЭЛЬНЫЙ /?тах И МИНИ-
мальный /?min радиусы копания на уровне
стоянки экскаватора, максимальные ра-
диус /?разгртах И ВЫСОТЭ //разгр max раЗГруЗКИ.
Радиусы отсчитывают от оси вращения
экскаватора, а высоты — от уровня его
стоянки. Максимальной высотой копания
оценивают, в частности, предельную вы-
соту забоя, который способен разрабаты-
вать экскаватор, а максимальной высотой
разгрузки — предельную высоту транс-
портных средств, которые могут работать
в комплекте с экскаватором.
Обратная лопата. Одноковшовые экс-
каваторы с рабочим оборудованием
обратной лопаты предназначены для от-
рывки грунта ниже уровня стоянки (раз-
работка котлованов, траншей). Выпускае-
мые отечественной промышленностью
обратные лопаты ограничены внерядовой
вместимостью ковша 1,4 м3 для канатных
машин и 2 м3 — для гидравлических.
Создаются мощные карьерные гидравли-
ческие обратные лопаты.
Рабочее оборудование обратной лопа-
ты включает стрелу, рукоять и ковш. Ру-
коять 5 (рис. 4.13) канатного экскаватора
соединена со стрелой 9 шарниром на кон-
це последней, а ковш 6 укреплен на кон-
це рукояти. Кроме основных зубьев, уста-
новленных на козырьке ковша, последний
оборудуют также подрезными боковыми
зубьями. При разработке траншей эти
6*
163
Рис. 4.13. Канатный одноковшовый экскаватор
с рабочим оборудованием обратной попаты
зубья подрезают боковые стенки, преду-
преждая заклинивание ковша. Применяют
также ковши с полукруглыми днищами и
режущей кромкой вместо зубьев. Рабочие
движения ковша обеспечиваются изме-
нением длин тятвого 7 и подъемного 4
полиспастов. Последний образован кана-
том и блоками, установленными на конце
р)кояти и головной части дополнительной
стойки 3, служащей для отклонения
подъемных канатов от стрелы. Нижним
концом дополнительная стойка шарнирно
закреплена на поворотной платформе в ее
передней части, а верхним подвешена ка-
натами к двуногой стойке. Подъемный
канат навивают на барабан / подъемной
лебедки, а тяговый, через блок 8 на стре-
ле,— на барабан 2 тяговой лебедки.
После отрывки пионерной выемки, в ко-
торую можно опустить ковш, последний
устанавливают в исходную позицию на
дно выемки (положение /). Подтягивая
далее тяговый канат и опуская подъем-
ный, перемешают ковш кверху, разраба-
тывая грунт зубьями или режущими кром-
ками и заполняя им ковш (положение
//). По достижении ковшом верхнего об-
реза выемки при заторможенном тяговом
барабане подъемным полиспастом под-
нимают рабочее оборудование над выем-
кой (положение ///). В таком его положе-
нии поворачивают платформу на разгруз-
ку. В зависимости от требований, предъяв-
ляемых к размерам полосы разгрузки, в
конце поворотного движения или не-
сколько раньше отпусканием тягового ка-
ната и выбором подъемного выбрасывают
рукоять с ковшом вперед (положение IV)
и, опрокидывая ковш, разгружают его.
Возвратный поворот совмещают с опуска-
нием рабочего оборудования путем от-
пускания подъемного полиспаста (поло-
жение /). Сложением поворотных движе-
ний стрелы и рукояти режущие кромки
ковша или его зубья могут занять любое
положение в границах контура ABCD,
которым определяются основные рабочие
размеры. /?та\’ /?ппп. max Дразгр max"
При переоборудовании универсального
экскаватора с прямой лопаты на обрат-
ную кроме установки соответствующего
рабочего оборудования переоборудуют
также напорный механизм в тяговый
Стрелоподъемную лебедку используют
для установки в требуемое положение до-
полнительной стойки.
У гидравлических экскаваторов вто-
рой — четвертой размерных групп обрат-
ная лопата является основным видом ра-
бочего оборудования. Ее стрелу чаще все-
го выполняют из двух секций — коренной
2 (рис. 4.14, а) и удлиняющей 4 — соеди-
ненных между собой шарниром и тягой 3.
Последнюю можно устанавливать на уд-
линяющей секции в отверстия /, // и ///,
изменяя тем самым длину стрелы (рас-
стояние между шарнирами крепления ко-
ренной секции к поворотной платформе и
рукояти 6 к удлиняющей секции). Соеди-
нение рукояти со стрелой и ковша 10 с
рукоятью — шарнирное. Д ,я управления
поворотом стрелы, рукояти и ковша ис-
пользуют гидравлические цилиндры /, 5
и 7. При этом последний управляет пово-
ротом ковша через коромысло 8 и тягу 9.
Такая схема обеспечивает ковшу боль-
шие угловые перемещения На некоторых
экскаваторах применяют моноблочную
стрелу Г-образной формы. В зависимости
от прочности разрабатываемых обратной
лопатой грунтов и видов выполняемых
работ ее оборудуют ковшами 11... 15 (рис.
4.14, б) различной вместимости и формы
В частности, ковши для дренажных ра-
бот 14 и для рытья узких траншей 15 вы-
полняют в размерах и форме профиля
разрабатываемой выемки.
164
Рабочий процесс гидравлической об-
ратной лопаты аналогичен описанному
выше для канатных экскаваторов. Разли-
чие заключается в способе передачи дви-
жения ковшу, которое у гидравлических
экскаваторов обеспечивается гидравли-
ческими цилиндрами /, 5 и 7. Характер
движения ковша зависит от конкретных
условий выполнения работ и в значитель-
ной мере определяется опытом машиниста.
Ча те всего движения стрелы используют
для установки ковша в исходное положе-
ние, а также для его перевода в транс-
портное положение. Для копания исполь-
зуют в основном движение рукояти, а в
конце этой операции работают ковшом,
обеспечивая его заполнение. Движения
рхкояти. а затем и ковша используют так-
же для разгрузки последнего. Благодаря
возможности относительного движения
ковша он приобретает высокую маневрен-
ность, что обеспечивает полное заполне-
ние его грунтом, удержание в нем грунта
во время транспортной операции без по-
терь, направленную разгрузку, в том числе
в транспортные средства, что затруднено
в случае канатных обратных лопат.
Важнейшим преимуществом гидравли-
ческих обратных лопаг перед канатными
является их способность реализовать на
зубьях или режущей кромке ковша боль-
шие усилия благодаря жесткому сочле-
нению элементов рабочего оборудования
между собой и с базовой частью маши-
ны, работающей в отношении устойчи-
вости как единое целое. У канатных эк-
скаваторов эти усилия ограничены силой
тяжести только рабочего оборудования,
прижим нощей его к забою. Попытка уве-
личить усилия на зубьях ковша приводит
к подъему рабочего оборудования—его
повороту относительно шарнира у пяты
стрелы в направлении от забоя. Это
позволяет при прочих равных условиях
навешивать на гидравлические экскава-
торы ковши большей вместимости — в
среднем на 60 % по сравнению с ковшами
канатных экскаваторов. Следствием этого
является повышенная в таком же отноше-
нии производительность обратных лопат.
Вместе с тем это приводит к более тяже-
лым условиям нагружения ходовых уст-
ройств, в частности, гусеничных, унифи-
цированных на некоторых моделях с ка-
натными машинами. В последнее время
в конструкциях ряда моделей полнопо-
воротных гидравлических экскаваторов
применяют гусеничные ходовые устройст-
ва тракторного типа со звеньями из про-
ката, обладающие высокой надежностью
и большим ресурсом по сравнению с эк-
скаваторными гусеничными устройствами.
Этим достигается унификация с сельско-
хозяйственными и дорожными машинами,
сокращаются затраты на техническое об-
служивание.
Драглайн. Экскаваторы с рабочим обо-
рудованием драглайна применяют для
165
6
разработки грунтов преимущественно ни-
же уровня стоянки. Благодаря удлинен-
ной по сравнению с другими видами ра-
бочего оборудования стреле драглайны
работают на большем радиусе копания,
поэтому их используют преимущественно
на отрывке больших котлованов и тран-
шей, а также для погрузки и разгрузки
сыпучих строительных материалов. Как
отмечалось ранее, мощные шагающие
драглайны используют для добычи полез-
ных ископаемых открытым способом и
на вскрышных работах. Отечественной
промышленностью выпускаются строи-
тельные драглайны с ковшами 0,3...3 м1,
а шагающие драглайны — от 5,45 до
100 м3.
Рабочее оборудование драглайна вклю-
чает стрелу 5 (рис 4.15, а) обычно решет-
чатой (строительные экскаваторы), реже
вантовой (шагающие драглайны) кон-
струкции, по длине значительно превы-
шающую стрелу лопаты, ковш 7, тяговый
8 и подъемный 4 канаты. Последний огибает
головной блок 6 и навивается на барабан
2 подъемной лебедки. Тяговый канат
направляется роликовым устройством 1
и навивается на барабан 3 тяговой лебед-
ки. Ковш подвешивают к тяговому кана-
ту цепями 9 (рис. 4.15, б), а к подъемно-
му канату — цепями 13. Чтобы подъем-
ные цепи не препятствовали свободному
перемещению ковша при разгрузке, меж-
ду ними ставят распорку 12. На ковше
устанавливают также разгрузочный ка-
нат 10, закрепляя его одним концом на
арке ковша, а вторым — в узле соедине-
ния тяговых цепей с тяговым канатом. С
подъемными цепями разгрузочный канат
соединяется через блок 11, установлен-
ный в узле соединения подъемных цепей
с подъемным канатом.
Для начала разработки ковш опускают
на грунт (положения / Г, I", Г"— рис.
4.15, а), затем тяговым канатом при ос-
лабленном подъемном канате его переме-
щают по забою (положение II). После
запотнения ковша, не ослабляя тягового
каната, подъемным канатом его подтяги-
вают к стреле (положение III), вкчючают
166
поворотный механизм с одновременным
перемещением ковша к голове стрелы
подъемным и тяговым канатами. В конце
этой операции тяговый канат отпускают,
ковш опрокидывается и разгружается
(положение IV). Далее возвратным пово-
ротным движением с одновременным
отпусканием подъемного и тягового кана-
тов опускают ковш в исходное положение.
За счет центробежных сил, возникающих
при повороте, подъемный канат отклоня-
ется от вертикали на угол до 20...30 °,
благодаря чему достигается больший
радиус заброса ковша в исходное поло-
жение (положения Г, Г")
Предельная форма продольного сечения
пионерной выемки ABCD показана на
рис. 4.15, а, а с учетом центробежных сил
при возвратном поворотном движении —
A'B'C'D. Углы наклона к горизонту за-
ходного и выходного откосов составляют
в среднем 45 и 30 ° соответственно, а дли-
на горизонтального участка — не менее
длины ковша. После отработки пионерной
выемки экскаватор перемещают от забоя
на новую стоянку, с которой может быть
разработана выемка с предельным конту-
ром A'B"C"D" и т. д., до получения тре-
буемой глубины Н. Предельное значение
этого размера Нтах, а также радиуса
копания А*тах ограничивается длиной
стрелы и у!лом выходного откоса. Управ-
ление экскаватором сводится к включе-
нию и отключению подъемной и тяговой
лебедок, а также механизма поворота.
При ослабленном тяговом канате ковш
свободно висит на подъемном канате, а
при натяжении тягового каната он вос-
станавливает рабочее положение посред-
ством разгрузочного каната. Драглайны
работают преимущественно с разгрузкой
в отвал. Разгрузка грунта в транспортные
средства возможна, но ина резко снижает
производительность экскаватора из-за не-
обходимости выполнять эту операцию
после полной остановки поворотного дви-
жения и пониженных скоростей послед-
него во и »бежание раскачки ковша
В отличие от прямой и обратной лопат,
j которых ковш имеет жесткое соединение
с рукоятью, у драглайнов ковши подвеши-
вают к стреле на канатах. При этом в
режиме копания ковш перемещается под
действием тягового усилия ST (рис. 4.16),
преодолевая сопротивление грунта копа-
нию PQ и частично силу тяжести ковша с
грунтом 6к+г (при работе на наклонных
Рис. 4.16. Схема силового взаимодействия ков-
ша драглайна с грунтом
участках). В начале копания порожним
ковшом момент силы его тяжести GKa
оказывается недостаточным, чтобы проти-
востоять моменту тягового усилия S7h
относительно режущих кромок зубьев,
вследствие чего происходит незначитель-
ное опрокидывание ковша вперед с вреза-
нием его в грунт. По мере заполнения
ковша грунтом возрастает сила б\ + г и
плечо этой силы а относительно режущих
кромок, вследствие чего движение ковша
относительно дневной поверхности земли
стабилизируется. Дальнейшее увеличение
силы G,+г и перемещение центра масс
ковша в направлении к задней стенке
приводят к выглублению ковша. Устойчи-
вая работа ковша драглайна возможна
при определенных соотношениях ра шеров
а и h. В случае недостаточной высоты
установки петель тягового каната путь
врезания ковша в грунт увеличивается, а
при большой высоте может произойти его
опрокидывание. Процесс можно стабили-
зировать изменением размера h. С этой
целью петли тяговых канатов делают
переставными, устанавливая их в верхнее
положение при работе в легких грунтах и
в нижнее — при работе в плотных гран-
тах, соответственно увеличивая или
уменьшая толщину среза. При этом, есте-
ственно, будет изменяться и путь напол-
нения ковша, который при работе в лег-
ких грунтах кратен двум — четырем дли-
нам ковша и увеличивается с повышением
прочности грунта. Для работы в легких
гр'нтах применяют ковши увеличенной
(в 1,3...1,5 раза) вместимости без зубьев
или с звумя зубьями с полукруглым дни-
щем и режущей кромкой.
При переоборудовании строительного
универсального экскаватора с прямой
лопаты на драглайн заменяют его рабо-
чее оборудование, устанавливают направ-
ляющее роликовое устройство у пяты
167
/4
стрелы и подобно переоборудованию в
обратною лопату—напорный механизм
переоборудуют в тяговый.
Мощные шагающие драглайны отлича-
ются о г описанных большими размерами,
индивидуальным приводом рабочих меха-
низмов и ходовым устройством. На этих
экскаваторах устанавливают электродви-
гатели постоянного тока, питаемые от
сети переменного тока высокого напряже-
ния через сетевой двигатель переменного
тока и генераторы постоянного тока. Ша-
гающие ходовые устройства обеспечивают
перемещение экскаватора только в на-
правлении задней части поворотной плат-
формы. Поэтому маневровые движения
осуществляются с поворотом платформы в
нужном направлении.
Грейфер. Грейферное рабочее оборудо-
вание используют для отрывки глубоких
котлованов, очистки водоемов и каналов,
а также для погрузки и разгрузки сыпу-
чих материалов. В грейферном рабочем
оборудовании с канатным управлением
(рис. 4.17, а) используются стрела драг-
лайна 3 и челюстной ковш 6, подвешен-
ный на поддерживающем 4 и замыкаю-
щем 5 канатах. Для предотвращения за-
кручивания канатов при поворотных дви-
жениях и раскачивания ковша приме-
няют оттяжной канат 7, огибающий
блоки 2 на стреле и заканчивающий-
ся подвешенным к нему грузом 1, свобод-
но переметающимся в направляющих
стрелы. Ковш состоит из двух челюстей
12, шарнирно соединенных с нижней го-
ловкой // Тягами 9 челюсти подвешены
к верхней головке 8. Под герживающий
полиспаст 4 закрепляется на верхней
головке, а замыкающий образует полис-
паст 10, обоймы которого закреплены
соответственно на верхней и нижней го-
ловках. При работе грейферный ковш
может быть подвешен на поддерживаю-
щем или hi замыкающем канатах. В пер-
вом случае нижняя головка вместе с ниж
ней обоймой полиспаста опускается и
челюсти раскрываются. Во втором случае
из-за возникающих в полиспасте усилий
его головки сближаются и челюсти за-
крываются.
Для работы грейфером его ковш опус-
кают на поддерживающем канате на
грунт в раскрытом положении, ослабляют
поддерживающий канат, а замыкающим
канатом поднимают ковш. В первой ста-
дии этого движения челюсти ковша сбли-
жаются, захватывая грунт, а затем
загруженный грунтом ковш поднимается
из выемки. В таком его положении экс-
168
каватор поворачивают на разгрузку, а
в конце этого движения переключа-
ют подвеску канатов, удерживая ковш
поддерживающим канатом, в результате
чего челюсти раскрываются и грунт высы-
пается из ковша. Возвратным поворотным
движением и опусканием ковша на под-
держивающем канате его уста на в шва ют
в исходную позицию следующего рабо-
чего цикла.
В гидравлическом варианте (рис.
4.17, б) рабочее оборудование грейфера
подвешивают к рукояти обратной лопаты
13 на двух цилиндрических шарнирах 14
и 15, позволяющих ковшу занять отвесное
положение. Для гашения инерционных
сил при раскачивании ковша во время по-
ворота платформы на пальцах этих шар-
ниров устанавливают фрикционные диски.
Относительно вертикальной оси ковш
грейфера может быть поворотным или
неповоротным. Поворотный ковш обла-
дает лучшей маневренностью при копании
и на погрузочно-разгрузочных работах.
Поворотная часть состоит из полой штан-
ги 16, связанной шарнирами 18 с челюс-
тями ковша. Внутри штанги помещается
гидроцилиндр 17, соединенный с ней кор-
пусом, а штоком — с траверсой 8. Послед-
няя шарнирно соединена с челюстями
ковша тягами 9. Выдвинутый шток гидро-
цилиндра соответствует закрытому поло-
жению ковша /, а вдвинутый — открыто-
му положению //. Для работы на боль-
ших глубинах штангу удлиняют встав-
ками.
Усилия, которые могу-г быть реализова-
ны на челюстях канатного грейфера при
захвате ими грунта, определяются раз-
ностью силы тяжести ковша и усилия
натяжения замыкающего каната, т. е. на
разработку грунта реализуется только
часть силы тяжести ковша. Кроме того,
удовлетворяющая требованиям производ-
ства 1 рейферных работ загрузка ковша
обеспечивается при низких скоростях
сближения челюстей при действующих
на грунт нагрузках, близких по значению
к статическим. С увеличением этих ско-
ростей ковш отрывается от грунта,
не успев заполниться. Эти факторы суще-
ственно снижают производительность
машины, которая составляет примерно
почовину производительности драглайна,
смонтированного на той же экскаватор-
ной базе. У гидравлических грейферов
для внедрения челюстей ковша в грунт
используют напорное усилие гидроци-
линдра, что позволяет разрабатывать
более прочные грунты без ограничения
скорости сближения челюстей. По срав-
нению с канатными грейферами это по-
зволяет сократить рабочий цикл более
чем на 30 %, что при прочих равных усло-
виях в таком же отношении снижает ма-
териалоемкость этого рабочего оборудо-
вания.
Погрузчики. Гидравлические экскавато-
ры эффективно применяют для погрузки
дробленых и сыпучих материалов. При
загрузке ковша последний перемещают
по подошве осыпающегося откоса, рабо-
тая на малых вылетах. По условиям ус-
тойчивости машины и наилучшего исполь-
зования энергетических параметров ее
силовой установки на этих работах можно
применять ковши повышенной вмести-
мости (в 1,5...2 раза больше вместимости
ковшей прямых лопат). В соответствии с
характером работы изменяется и схема
рабочего оборудования (рис. 4.18, а),
называемого погрузчиком. Для этого
обычно используют коренную секцию
стрелы обратной лопаты 1, связанную с
подвеской 9 ковша 7 посредством рукояти
3 и тяги 4. Рукоять, тяга, стрела и под-
веска образуют шарнирный четырехзвен-
ник (параллелограмм). Ковш соединен с
подвеской шарнирно и может переме-
щаться относительно нее в вертикальной
плоскости. Рабочие движения обеспечи-
ваются четырьмя гидроцилиндрами: стре-
ловым 10, шарнирно соединенным корпу-
сом с поворотной платформой; двумя
гидроцилиндрами 2 для поворота рукояти
и гидроцилиндром поворота ковша 5;
корпусом, шарнирно соединенным с руко-
ятью, а штоком через рычаг 8 и тягу 6—
с ковшом.
При фиксированном положении штока
гидроцилиндра ковша относительно его
корпуса поворотом рукояти посредством
гидроцилиндра 2 обеспечивают перемеще-
ние ковша параллельно опорной поверх-
ности экскаватора, используя это движе-
ние для заполнения ковша по подошве
забоя. В конце этой операции, а при необ-
ходимости и в процессе ее выполнения
169
Рис. 4.18. Рабочее оборудование гидравлического погрузчика (а) и его сменные ковши (б)
гидроцилиндром 5 ковш поворачивают
зубьями вверх, а посредством гидроци-
линдров 10 и 2 рабочее оборудование
поднимают и выносят вперед. Эти движе-
ния начинают до поворота машины на
разгрузку и заканчивают непосредствен-
но перед разгрузкой. Разгружают ковш
его поворотом зубьями вниз с помощью
гидроцилиндра 5. Возвращают ковш в
исходное положение теми же движениями
в обратном порядке. Для выполнения
погрузочных работ машину оборудуют
широким ковшом // без зубьев Погруз-
чики применяют также для разработки
грунтов. В этом случае их оборудуют
ковшами с зубьями 12 и 13.
Экскаватор'Планировщик. Применение
описанных выше видов рабочего оборудо-
вания, изготовленного на базе шарнирно-
рычажных схем гидравлических экскава-
торов, для планировочных работ требует
четкой координации нескольких простых
движений, из которых может быть состав-
лено прямолинейное движение режущей
кромки ковша. Исключением является
рабочее оборудование погрузчика, но с
ограниченным перемещением в направле-
нии планируемой поверхности. Более
просто эта задача решается в конструк-
ции экскаватора-планировщика с телеско-
пическим рабочим оборудованием, кото-
рое состоит из рамы стрелы 2 (рис. 4.19,
а), двух секций стрелы — неподвижной 4 и
подвижной 6 и ковша 8. Раму укрепля-
ют шарнирно на поворотной платформе, а
для ее перемещения в вертикальной плос-
кости используют гидроцилиндр подъема
стрелы 1 Неподвижную секцию стрелы
монтируют на раме, обеспечивая ей воз-
можность поворота относительно продоль-
ной оси последней. С этой целью ее опи-
рают на бандаж 3 и через ось 9 — на
заднюю стенку рамы 11. На рис. 4.19, а
(вид Л) показан один из вариантов
конструктивного решения поворотного
механизма, выполненного из гидроцилинд-
ра 12 и зубчатой пары, состоящей из
зубчатого сектора 13 и шестерни 10-
Последняя жестко закреплена на оси 9, а
зубчатый сектор подвешен в верхней
части задней стенки рамы. Приводной
гидроцилиндр закреплен шарнирно кор-
пусом на кронштейне задней стенки, а
штоком — на зубчатом секторе. Поворот-
ные относительно продольной оси движе-
ния неподвижной секции стрелы обеспе-
чиваются соответствующими поступатель-
ными движениями штока гидропилиндра.
Выдвижная секция стрелы 6 может пере-
мещаться относительно неподвижной сек-
ции 4 с помощью гидроцилиндра 5, раз-
мещенного внутри стрелы. Ковш закреп-
лен шарнирно на конце подвижной сек-
ции. Он может поворачиваться относи-
тельно этого шарнира посредством гидро-
цилиндра 7. Положение ковша в прост-
ранстве определяется совокупностью сле-
дующих движений: егп поворотного пере-
170
метения относительно стрелы, выдвиже-
ния подвижной секции стрелы и поворота
неподвижной секции относительно собст-
венной продольной оси. а также поворота
платформы. Для планировки и зачистки
поверхностей ниже уровня стоянки экска-
ватора используют продольные перемеще-
ния стрелы и при необходимости — час-
тичные поворотные движения ковша. Для
зачистки и планировки горизонтальных и
слегка наклонных поверхностей к этим
движениям добавляются подъем и опус-
кание стрелы, а для зачистки боковых
стенок траншей и котлованов — еще и
поворот стрелы относительно ее продоль-
ной оси. Частично последние движения
используют также для зачистки и плани-
ровки горизонтальных и наклонных по-
верхностей. После заполнения ковша
грунтом во избежание его просыпания
при последующей транспортной операции
ковш подворачивают к стреле, стрелу
поднимают из забоя, поворачивают плат-
форму в сторону разгрузки и поворотом
ковша зубьями или режущей кромкой
вниз разгружают его. Возвращают ковш
в исходное положение теми же движения-
ми в обратном порядке.
Для планировочных и зачистных работ
применяют широкие ковши (рис. 4.19, б),
обычно без зубьев. Экскаваторы-плани-
ровщики используют также для выполне-
ния обычных экскавационных и погрузоч-
но-разгрузочных работ. Основными рабо-
чими размерами экскаватора-планировщи-
ка являются максимальный радиус копания
Алщх (см. рис. 4.19, д), максимальные глу-
Рис. 4.19. Экскаватор-планировщик
биНЗ //max И ВЫСОТЭ //(пах КОПЭНИЯ, 3 ТЭК-
же максимальная высота разгрузки.
Неполноповоротные гидравлические
экскаваторы на базе пневмоколесных
тракторов. Для выполнения небольших
рассредоточенных объемов земляных ра-
бот в условиях частого перебазирования
с объекта на объект применяют гидравли-
ческие экскаваторы, построенные как на-
весное оборудование на серийно выпус-
каемые пневмоколесные тракторы. Кроме
основных рабочих органов, которыми
являются ковши прямых и обратных ло-
пат, эти экскаваторы комплектуют смен-
ным рабочим оборудованием грейфера,
ковшового и вилочного погрузчиков и
крана. В качестве дополнительного обору-
дования на экскаватор навешивают отвал
бульдозера и другие виды оборудования.
Рабочее оборудование // (рис. 4.20)
подвешивают к поворотной колонке 10,
смонтированной на полой цапфе в задней
части несущей рамы 9 трактора. Пово-
ротные движения колонки (до 90° в каж-
дую сторону) обеспечиваются двумя по-
переменно работающими гидроцичиндра-
ми 5 через цепь 4 и звездочку 3. Отвал
бульдозера 7, управляемый гидроцилинд-
ром 8, смонтирован на дышле 6, шарнир-
но соединенном с несущей рамой 9. Для
обеспечения экскаватору устойчивости в
рабочем режиме в задней части рамы 9
по обе ее стороны устанавливают вынос-
ные опоры 2. Перед экскавацией грунта
гидроцилиндрами 1 экскаватор устанав-
ливают на выносные опоры, а по окончании
работ их поднимают.
Технико-эксплуатационные показатели
канатных и гидравлических экскаваторов
171
Рис. 4.20. Неполноповоротный гидравлический
одноковшовый экскаватор на базе пневмоколес -
ного трактора
сравнивают по основным видам рабочего
оборудования, которыми являются пря-
мая лопата для канатных и обратная
лопата—для гидравлических машин.
Вместимость ковшей гидравлических об-
ратных лопат по сравнению с канатными
прямыми лопатами той же размерной
группы в среднем на 60 % больше при
примерно одинаковой продолжительности
их рабочих циклов, массе и энергоемкости.
Фактическая энергоемкость сравниваемых
машин с основными ковшами составляет
0,35...0,47 кВт-ч/м для канатных и 0,47...
0,55 кВт-ч/м3 для гидравлических экска-
ваторов, а материалоемкость соответ-
ственно 130...230 кг/(м3/ч) и 102...
164 кг/(м3/ч). Приведенные данные ха-
рактеризуют перспективность гидравличе-
ских экскаваторов в отличие от канат-
ных.
Среди канатных экскаваторов наиболь-
шую производительность обеспечивают
прямые лопаты, по сравнению с которыми
производительность обратных лопат сос-
тавляет 75...100 %, а драглайнов — 70...
90 %. По сравнению с гидравлическими
обратными лопатами прямые лопаты про-
изводительнее в 1,2... 1,4 раза, а погрузчи-
ки — в 1,7...2 раза. Производительность
гидравлических грейферов составляет в
среднем 50...70 % производительности об-
ратных лопат на той же экскаваторной
ба зе.
Эксплуатационные расчеты. Требуемая
мощность силовой установки определя-
172
ется из условий преодоления расчетных
сопротивлений на расчетных скоростях
рабочих движений. Расчетные параметры
(сопротивления и скорости) определяют
как средневзвешенные из диапазона про-
изводственных условий, в которых может
работать экскаватор. Значения этих вели-
чин выработаны практикой проектирова-
ния и эксплуатации одноковшовых экска-
ваторов.
Мощность (кВт) наиболее энергоем-
кой операции копания
где Агд— удельная энергоемкость копа-
ния, равная работе, затрачиваемой па
разработку 1 м3 грунта и принимаемая
равной 200 кПа для грунтов III категории
и 250 кПа для грунтов IV категории;
tK— продолжительность копания, с (для
экскаваторов с механическим приводом
она определяется по эмпирической зави-
симости /К^2,7\'ЩЭ, где т3 — масса экс-
каватора, т); для экскаваторов Ill 1\
размерных групп с гидроприводом /к =
= 5,5...8 с; q — вместимость ковша, м ;
кы— коэффициент использования мощнос-
ти двигателя при копании с учетом приво-
да вспомогательных устройств, а также
запаса мощности для обеспечения долго-
временной работы двигателя и преодоле-
ния кратковременных случайных перегру-
зок (k^ =0,72...0,75); qJB.p.o— коэффициент
полезного действия привода и рабочего
оборудования, принимаемый равным
0,65 для экскаваторов с механическим,
0,57 — с гидромеханическим, 0.45...
0,56 — с гидравлическим приводом с на-
сосами постоянной подачи и 0,52...0,64 —
с насосами переменной подачи.
В ориентировочных расчетах строитель-
ных одноковшовых гусеничных экскава-
торов мощность силовой установки /Vcy
(кВт) назначают по наиболее энергоем-
кой операции копания, принимая ее про-
порциональной вместимости ковша:
N с.у — k^q.
(4.5)
где kK— коэффициент пропорциональнос-
ти; для экскаваторов с канатной подвес-
кой рабочего оборудования feK = 73,5 кВт/м3,
а с жесткой подвеской kK — 88 кВт/м .
Скорость передвижения гусеничных
экскаваторов определяют, исходя из полу-
ченной мощности силовой установки и
расчетных сопротивлений передвижению.
Для обеспечения необходимой скорости
передвижения пневмоколесного экскава-
тора мощность силовой установки прини-
мают на 25...30 % больше полученной
приведенным расчетом.
Теоретическая производи-
тельность (м3/ч) одноковшового экс-
каватора
По = ф1 = 3600д/гЦпйп, (4.6)
где п — максимапьно возможное чисто
рабочих циклов за 1 ч работы экскава-
тора; /umin—-минимальная продолжитель-
ность рабочего цикла при заданных усло-
виях работы, с; в соответствии с действу-
ющим стандартом продолжительность ра-
бочего цикла опреде1яют при разработке
гранта III категории, средних парамет-
рах забоя, повороте платформы на раз-
грузку на угол 90° с выгрузкой в от-
вал.
Техническую производитель-
ность (м3/ч) определяют как наиболь-
шую среднюю прои водительность экска-
ватора за 1 ч непрерывной работы в конк-
ретных условиях (по грунту в плотном
состоянии) •-
П,=3б00^н/(МО, (4.7)
где k„ — коэффициент наполнения ковша,
равный отношению объема разрыхленно-
го грунта в ковше перед разгрузкой к
вместимости ковша; его максимальное
значение для ковшей строительных лопат
составляет 1,02, для ковшей драглай-
нов — 0,9; kp — коэффициент разрыхления
грунта; /ц — продолжительность рабочего
цикла, с.
Эксплуатационную произво-
дительность (м3/см, м3/мес, м3/год)
определяют также по грунту в плотном
состоянии:
Пэ=11т/р^в, (4.3)
где tp— продолжительность периода
работы, ч; — коэффициент исполыова-
ния машины по времени, в среднем /гв =
= 0,2...0,25.
Многоковшовые экскаваторы. Много-
ковшовые экскаваторы применяют для
отрывки траншей в трубопроводном стро-
ительстве, при прокладке подземных ли-
ний связи и электроснабжения, теплово-
дов и других коммуникаций (траншейные
экскаваторы); отрывки траншей с одно-
временной укладкой дренажных труб, от-
рывки мелиоративных каналов, их очист-
ки и восстановления в процессе эксплуа-
тации (мелиоративные экскаваторы);
разработки карьеров строительных мате-
риалов и добычи полезных ископаемых
(карьерные экскаваторы).
Подобно ковшу одноковшового экскава-
тора каждый ковш многоковшового экс-
каватора работает в цикличном режиме,
но рабочие движения смежных ковшей
смещены по фазе. Так, если какой-либо
ковш лишь начинает отрыв грунта от
массива, то предшествующий ему ковш
находится в промежуточной ичи конечной
стадии этой операции, а следующий за
ним ковш — в положении возврата на
исходную позицию после разгрузки. Та-
ким образом, в одно и то же время раз-
личными ковшами осуществляются опера-
ции отрыва грунта, его транспортирова-
ния, разгрузки и возврата в забой. Мно-
гоковшовые экскаваторы оборудуют, как
правило, дополнительными транспортиру-
ющими устройствами, на которые разгру-
жается грунт и которыми он отгружа-
ется непрерывным потоком в отвал, на
другие перегрузочные устройства или в
транспортные средства. По характеру
выдачи продукции непрерывным потоком
многоковшовые экскаваторы относят к
машинам непрерывного действия. Их ха-
рактерной особенностью является более
равномерная загрузка силовых устано-
вок во времени и более высокая произво-
дительность по сравнению с машинами
цикличного действия.
Обычно все ковши многоковшового
экскаватора закрепляют на едином рабо-
чем 1вене — роторе (роторные экскавато-
ры) или замкнутой цепи (цепные экскава-
торы), располагая их с одинаковым ша-
гом. Рабочий орган роторного экскавато-
ра может быть и бесковшовым (фрезер-
ные экскаваторы). В этом случае зубья
закрепляют непосредственно на роторе
(фрезе). Фрезерные экскаваторы приме-
няют для нарезания щелей при укладке
кабелей связи, а также для подготовки
173
прочных грунтов перед последующей
разработкой другими средствами, напри-
мер путем сдвига расчлененных блоков
грунта мощными бульдозерами. У цепных
экскаваторов ковши могут быть заменены
скребками (скребковые экскаваторы).
Последние применяют для разработки
узких траншей в слабых грунтах. В этом
случае осыпание транспортируемого
скребками грунта ограничивается боковы-
ми стенками траншеи.
Режущие кромки ковшей (зубьев,
скребков) совершают сложное движение,
получаемое как ре (ультат вожения дви-
жений ковша вместе с ротором или ков-
шовой цепью относительно рамы, на кото-
рой они установлены (относительное дви-
жение), и рамы относительно неподвиж-
ной базовой части машины или машины в
целом (переносное движение). Если отно-
сительное движение совершается в плос-
кости переносного движения, как, напри-
мер, у траншейных экскаваторов, то этот
способ разработки грунта называют про-
дольным копанием, в противном случае
копание называют поперечным, как, на-
пример, у карьерных роторных экскавато-
ров с неподвижной базой и вращающейся
в горизонтальной плоскости стрелой, на
конце которой установлен ротор с ковша-
ми, вращающийся в вертикальной плос-
кости. Цепные карьерные экскаваторы
также относятся к машинам поперечного
копания. У них относительное движение
ковшей не совпадает по направлению с
перемещением в процессе экскавации
всей машины, движущейся вдоль разра-
батываемого карьера.
Многоковшовые экскаваторы оборуду-
ют преимущественно гусеничными (тран-
шейные, мелиоративные и карьерные
роторные экскаваторы) или рельсо-колес-
ными (цепные экскаваторы поперечного
копания) ходовыми устройствами. В от-
дельных случаях для траншейных экска-
ваторов малой мощности применяют так-
же пневмоколесный ход. Рельсо-колесные
ходовые устройства обладают невысокой
маневренностью, поэтому их применяют
на стабильных по длине объектах значи-
тельной протяженности. По мере выра-
ботки забоя, после исчерпания маневрен-
ности рабочего оборудования рельсы
перемещают из новую позицию.
Траншейные экскаваторы. Траншейный
экскаватор (рис. 4.21, а, б) состоит из
тягача, рабочего органа и отвалообразова-
теля. Тягач обеспечивает экскаватору
поступательное перемещение как в режи-
ме экскавации, так и при его перебази-
ровании. Его оборудуют ходовым устрой-
ством 5, силовой установкой 7 с переда-
точными механизмами и системой управ-
ления, кабиной машиниста 6. Тягач изго-
товляют преимущественно на базе трак-
торных узлов. Для снижения удельных
давлений на грунт его ходовые устрой-
ства удлиняют по сравнению с трактор-
ными, а для обеспечения продольной
устойчивости наиболее тяжелые агрегаты,
например, силовую установку располага-
ют в передней части тягача. При необходи-
мости там же устанавливают дополнитель-
ный противовес. На тягаче также монтиру-
ют раму 8 для его соединения с рабочим
органом.
Рабочий орган выполняют в двух вари-
антах: в виде- колеса (ротора) 2 с распо-
ложенными по его периферии ковшами 3
или в виде ковшовой цепи 26 (рис. 4.21,
б). Соответственно различают роторные и
цепные траншейные экскаваторы. Рабо-
чий орган роторного экскаватора
вращается в плоскости движения послед-
него, опираясь на раму 17 (см. рис. 4.21,
а) через опорные 15 и направляющие 19
ролики. Боковыми балками 16 рама
соединена с тягачом посредством ползу-
нов, перемещающихся с помощью гидро-
цилиндров 9 и полиспаста 11 по направ-
ляющим 4. Установкой ползунов в требуе-
мое положение по высоте регулируют
глубину отрываемой траншеи, а для пере-
вода рабочего оборудования в транспорт-
ное положение / применяют систему, со-
стоящую из гидроцилиндра 10, стойки 12
и каната 13. Соединение рабочего органа
с тягачом возможно и посредством колен-
чато-рычажного механизма (рис. 4.21, в).
Глубина траншеи в этом случае регули-
руется изменением угла между тяговыми
брусьями 28 и продольными балками 16
рамы рабочего органа. Этим же механиз-
мом рабочее оборудование переводится в
транспортное положение 1. Задней частью
рама 16 опирается на грунт через колес-
ную 27 или скользящую 20 (см. рис. 4.21,
а) опору, на которой устанавливают щит
174
Рис. 4.21. Траншейные экскаваторы
18 для зачистки дна траншеи от осыпав-
шегося грунта при возвратном движении
опорожненных ковшей в забой. Для воз-
можности разгрузки ковшей на отвалооб-
разователь 14 их изготовляют без внут-
ренних стенок с днищами из цепных ма-
тов, а для удержания в них грунта при
перемещении ковша снизу вверх в перед-
ней части рамы 17 устанавливают ци-
линдрический щит 29 (рис. 4.21, г).
Ковшовая цепь цепного экскава-
тора с помощью ведущих звездочек 25
(см. рис. 4.21. б) перемещается по натяж-
ному колесу 22 и поддерживающим роли-
кам 24, установленным на ковшовой
раме 23. Как и у роторного экскаватора,
ковши выполняют без внутренних стенок
и закрепляют их на цепи только передней
частью так, чтобы при переходе через
верхнее положение хвостовая часть ков-
ша поднималась вверх для гравитацион-
ной разгрузки грунта на отвалообразова-
тель (положение 11). Глубину траншеи
регулируют установкой в требуемое поло-
жение ползунов ковшовой рамы на на-
правляющих 4 рамы 8 тягача. Этим же
способом рабочее оборудование переводят
в транспортное положение I.
Для снижения энергоемкости копания
грунта зубья 30 (рис. 4.21, д) на ковшах
как роторных, так и цепных экскаваторов
устанавливают в таком порядке, чтобы по
следу любого зуба перемещался зуб, рас-
положенный на диаметрально противопо-
ложном ковше Это обеспечивает разра-
ботку грунта с повышенной толщиной
среза, близкой к критической, соответст-
вующей минимальной энергоемкости про-
цесса.
В неустойчивых грунтах траншеи отры-
вают с откосами, для чего на роторных
экскаваторах по обе стороны ротора уста-
175
навливают ножевые откосники / (см.
рис. 4.21, а). Срезанный ими грунт обру-
шивается вниз, где он подхватывается и
выносится к месту разгрузки ковшами.
На цепных экскаваторах применяют ак-
тивные откосники из тяговых цепей 32
(рис. 4.21, е) с закрепленными в их звень-
ях резцами. Каждая из двух цепей одним
концом крепится на качающемся балан-
сире 33, а вторым — на эксцентрично
расположенном пальце 31 натяжного ко-
леса, от которого она получает возвратно-
поступательное движение. Вследствие
этих движений часть грунта, находящая-
ся в верхней части откосов, отделяется от
массива и обрушивается вниз, где, как и
в случае роторных экскаваторов, захваты-
вается ковшами и выносится на поверх-
ность для разгрузки на отвальный кон-
вейер.
Отвалообраюватели 14 (см. рис. 4.21,
а, б), представляющие собой ленточные
конвейеры, устанавливают в полости ро-
тора — в случае роторных экскаваторов
или на тягаче — в случае цепных экскава-
торов. В современных траншейных экска-
ваторах применяют два типа отвальных кон-
вейеров: криволинейные 34 (рис. 4.21, ж),
у которых рабочая ветвь конвейерной ленты
изогнута по цилиндрической поверхности,
и двухсекционные 21 (см. рис. 4.21, а),
состоящие из двух прямых участков, один
из которых — горизонтальный — в зави-
симости от вида рабочего органа распола-
гается в полости ротора или на тягаче и
сложит для эвакуации грунта из этой
зоны, а второй — наклонный — отсыпает
грунт в отвал с одной стороны траншеи.
Криволинейные конвейеры используют
на экскаваторах малой мощности (до
75 кВт), а двухсекционные — на экскава-
торах средней и большой мощности. В
зависимости от требуемой дальности от-
брасывания грунта от траншеи, опреде-
ляемой глубиной траншеи и боковыми ук-
лонами дневной поверхности земли, кри-
волинейные конвейеры устанавливают в
требуемое положение путем передвиже-
ния в поперечном направлении относи-
тельно движения экскаватора. В двух-
секционных конвейерах эту регулировку
производят путем изменения угла накло-
на внешней, наклонной секции. Отваль-
ный конвейер может быть установлен с
любой стороны экскаватора. С этой целью
криволинейные конвейеры передвигают в
нужное положение, как и ранее, а двух-
секционные переставляют на другую сто-
рону с помощью грузоподъемного обору-
дования.
Траншейные экскаваторы оборудуют
автономной силовой установкой с двига-
телем внутреннего сгорания, обычно дизе-
лем. В зависимости от способа передачи
энергии основным рабочим механизмам
различают экскаваторы с механической,
электрической, гидравлической и комби-
нированной передачами Первый вид
передач характерен для машин малой и
средней мощности (до 120 кВ г), а второй
и последний — для машин большой мощ-
ности. Экскаваторы с чисто гидравличе-
скими передачами в настоящее время не
выпускаются. Благодаря возможности
бесступенчато изменять рабочие скорости
передвижения экскаватора для привода
ходового устройства весьма эффективны
гидрообъемные передачи с насосами пере-
менной подачи.
Для отрывки неглубоких и узких тран-
шей при небольших объемах работ на
одной строительной площадке и связан-
ной с этим частой перебазировкой земле-
ройных машин применяют цепные
экскаваторы на базе пневмоко-
лесных тракторов (рис. 4.22). Рабо-
чий орган этих машин, ь-вешенный на
трактор в его задней части, оснащают
чередующимися резцами 6 и скребками
3 соответственно для отделения грунта
от массива и его выноса на поверхность.
Вынесенный на поверхность грунт отодви-
гают в стороны от траншеи шнеками 7,
которые приводятся в движение от тяго-
вой цепи 5. Просыпавшийся на дно тран-
шеи грунт подгребают к скребкам зачист-
ным башмаком 4, укрепленным на раме ра-
бочего органа 2. Экскаватор дополнитель-
но оборудуют бульдозерным отвалом /.
На базе траншейных роторных экскава-
торов или их тягачей изготовляют ротор-
ные траншеезасыпатели, некоторые моде-
ли шнекороторных каналоконателей, а
также фрезерные экскаваторы. Ротор-
ные траншеезасыпатели оборуду-
ют широкозахватными роторами. Двига-
ясь вдоль траншеи, траншеезасыпатели
подобно роторному экскаватору разраба-
176
Рис. 4.22. Скребковый экскаватор для разра-
ботки узких траншей:
а — конструктивная схема рабочего оборудования;
б — схема работы шнеков
тывает бруствер, отсыпая грунт из ков-
шей на отвальный конвейер, откуда он
сбрасывается в траншею. Эти машины
весьма эффективны в трубопроводном
строительстве для засыпки траншей с
уложенным в них изолированным трубо-
проводом. Отсыпанный в траншею грунт
предварительно измельчается в процессе
его разработки ковшами и постепенно по
откосу отсыпается на уложенный трубо-
провод, не повреждая его изоляции.
В шнекороторных каналоко-
п а телях, применяемых для отрывки
каналов полного профиля в мелиоратив-
ном строительстве, полностью используют
тягач и рабочее оборудование траншей-
ного роторного экскаватора. Его дообору-
дуют двумя шнеками / (рис. 4.23) и дву-
мя (вместо одного у роторного траншее-
копателя) отвалообразователями 3. При
вращении относительно своих осей ножа-
ми, закрепленными на спиральных режу-
щих кромках 2, шнеки разрабатывают
грунт в откосах и перемещают его вниз,
где он захватывается ковшами ротора 4,
разрабатывающими среднюю часть попе-
речного сечения канала, выносится ими
на поверхность и отсыпается на отваль-
ные конвейеры 3, разгружающие грунт в
бруствер по обе стороны канала. Поло-
жение бруствера относительно оси канала
регулируют наклоном к горизонту отваль-
ных конвейеров По сравнению с базовы-
ми машинами эти экскаваторы имеют
пониженные рабочие скорости передвиже-
ния, что связано с необходимостью раз-
работки каналов, по площади поперечных
сечений более чем в два раза превышаю-
щих размеры траншеи без увеличения
мощности силовой установки базовой
машины.
На базе цепных экскаваторов изготов-
ляют экскаватор ы-д реноуклад-
ч и к и (рис. 4.24, а), применяемые в мели-
оративном строительстве для устройства
закрытого дренажа, для чего цепной экс-
каватор дополнительно оборудуют ящи-
ком-трубоукладчиком 5, шарнирно соеди-
няемым с рамой 2 цепного рабочего орга-
га. Трубоукладчик (рис. 4.24, б) дообору-
дуют лотком 7 для опускания дренажных
гончарных трубок в траншею и корытами
6 и 10 для укладки в них рулонов подсти-
лающей и накрывающей дренирующей
стеклоткани или армированного стекло-
холста. При укладке пластмассовой тру-
бы экскаватор оборудуют, кроме того,
барабаном 1 (см. рис. 4.24, а), навеши-
ваемым на тягач в его передней части.
На этот барабан насаживают бухту с
Рис. 4.23. Схема разработки канала шнекоро-
торны\\ эжжааатор^А
177
пластмассовой трубой, которая по мере
продвижения экскаватора разматывается
с барабана и поступает в трубоукладчик,
а оттуда укладывается в траншею. Экска-
вацию грунта эти машины осуществляют
как траншейные цепные экскаваторы, но
с меньшей производительностью из-за
необходимости точного соблюдения укло-
нов дна траншеи и остановок машин для
пополнения трубоукладчика дренирую-
щим материалом из запасных кассет 8
и 9 (рис- 4.24, б), а при укладке пласт-
массовой трубы, кроме того, для заправки
барабана новыми бухтами трубы Для
выдерживания заданных уклонов экска-
ватор оборудуют автоматической систе-
мой с датчиком 3 (см. рис. 4.24, а), сколь-
зящим по копирному канату 4, натяну-
тому по реперным столбикам рядом с от-
рываемой траншеей.
Среди экскаваторов траншеекопатели
имеют наиболее низкие показатели удель-
ной материалоемкости и энергоемкости:
43...63 кг/(м3/ч) и 0,16...0,23 кВт-ч/м3—
для роторных; 42...86 кг/(м3/ч) и 0,27...
0,37 кВт-ч/м3—-для цепных машин. По
сравнению с обратными лопатами, также
применяемыми для отрывки траншей,
траншейные экскаваторы расходуют в 1,7...
3 раза меньше энергии на отрывку каждого
1 м3 грунта при уменьшенной в 2,8...3,3 раза
массе этих машин. Они отрывают выемки
строго заданных проектных размеров, в
то время как для получения требуемых
размеров «в свету» обратными лопатами
необходимо вынуть грунта в 1,5...2 раза
больше расчетного. По сравнению с цеп-
ными роторные экскаваторы могут разра-
батывать более прочные грунты благода-
ря жесткой конструкции рабочего органа.
По этой же причине рабочий орган ротор-
ного экскаватора, имеющий меньше под-
вижных соединений по сравнению с цеп-
ным рабочим органом, в меньшей мере
подвержен износу. Однако цепные экска-
ваторы могут ра срабатывать более глу-
бокие траншеи, в то время как роторные
только до 3 м, что связано с увеличением
диаметра ротора и габаритной высоты
машины в ее транспортном положении.
Эксплуатационные расчеты
траншейных экскаваторов. Тех-
ническая производительность (м3/ч)
траншейного экскаватора
Пт=Лох, (4.9)
где А — площадь поперечного сечения
траншеи, м2; их— максимальная скорость
178
передвижения экскаватора в конкретных
грунтовых условиях при заданной площа-
ди А, м/ч.
Эта производительность обеспечивается
заданными вместимостью ковша q (м3),
числом ковшей на роторе z и частотой
вращения ротора п (мин-1) или шагом
ковшей (скребков) на ковшовой (скреб-
ковой) цепи /к (м) и скоростью ее переме-
щения пц (м/с):
для роторного экскаватора
nt = 606/feHzn/^p; (4.10)
для цепного экскаватора
lIT=3600<)feHUu/(kpQ, (4.11)
где kH— коэффициент наполнения ковшей,
который в зависимости от категории раз-
рабатываемого грунта изменяется для
ковшовых экскаваторов от 0,7 для плот-
ных до 1,2 для слабых грунтов; для
скребков этот коэффициент зависит от
наклона рабочей ветви тяговой цепи к
горизонту и изменяется от 0,32 (при на-
клоне в 55 °) до 0,74 (при 25°); /гр—
коэффициент разрыхления грунта (см.
табл. 4.1).
Развиваемая двигателем мощность N,
кВт, в режиме экскавации грунта тран-
шейным экскаватором определяется сум-
мой четырех ее основных составляющих:
на копание /VK, подъем грунта к месту
разгрузки N„, привод отвалообразователя
Л/Отв и ходового механизма Л\, т. е.
= + + + (4.12)
Мощность на привод отвалообразова-
теля определяют по форму нам, приведен-
ным ранее для транспортирующих машин
(см. гл. 3). Остальные составляющие
мощности определяют по формулам:
/VK = IU,/(3600i|p);
Л/п = Птр§Нср/?/(3600Лр);
Мх = Рцх/(3600т1х), (4.13)
где П — техническая производительность
экскаватора, м3/ч; k\ — удельное сопро-
тивление грунта копанию, кПа (k\ = 100...
400 кПа); р — плотность грунта в нераз-
рыхленном состоянии, кг/м3; g— ускоре-
ние свободного падения, м/с2; Hcv — сред-
няя высота подъема грунта к месту раз-
грузки, м; k — коэффициент, учитываю-
щий трение грунта о грудь забоя (для
ковшовых экскаваторов /г=1, для скреб-
ковых экскаваторов значение k опреде-
ляют по приведенной ниже зависимости) ;
Р — суммарное тяговое усилие с учетом
горизонтальной составляющей сопротив-
ления грунта копанию, кН; — скорость
передвижения экскаватора, м/ч; qp и цх —
коэффициенты полезного действия пере-
дачи и рабочего органа, передачи и дви-
жителя соответственно.
Среднюю высоту подъема грунта опре-
деляют расстоянием от центра тяжести
поперечного сечения траншеи до центра
тяжести грунта в ковше (на скребке) в
положении его разгрузки. Коэффициент,
учитывающий трение грунтов о грудь за-
боя для скребковых экскаваторов, опре-
деляют по формуле
k= 1 +/.ctgp, (4 14)
где fi — коэффициент внутреннего трения;
Р — угол наклона груди забоя к горизон-
ту.
На траншейных экскаваторах устанав-
ливают двигатели увеличенной на 20...
25 % мощности по сравнению с расчет-
ной, что обеспечивает им устойчивую ра-
боту в различных грунтовых условиях.
Карьерные экскаваторы поперечного
копания. Применяемые в строительстве
карьерные экскаваторы различают по ис-
полнению рабочего оборудования: соот-
ветственно роторные стреловые и цеп-
ные. По направлению рабочих движений
эти машины относят к экскаваторам по-
перечного копания.
Роторные стреловые экска-
в 1 то ры предназначены для разработки
грунтов I...1II категорий, однородных или
с наличием некрупных каменистых вклю-
чений. Эти машины имеют широкую об-
ласть применения: на вскрышных работах
и карьерной добыче строительных мате-
риалов, разработке больших котлованов
и других выемок в промышленном, транс-
портном и мелиоративном строительстве,
возведении насыпей, дамб, плотин, на по-
грузочно-разгрузочных работах на скла-
дах насыпных материалов. Отечественной
промышленностью выпускаются экскава-
торы на базе дизель-электрических одно-
ковшовых экскаваторов четвертой и шес-
той размерных групп для разработки грун-
179
Рис. 4.25. Роторный карьерный экскаватор по-
перечного копания
та выше уровня стоянки до 7,5 м и ниже
этого уровня до 3,5 м при радиусе копа-
ния до 11,5 м и технической производи-
тельности в грунтах I категории то 550
м3/ч. По удельной энергоемкости эти ма-
шины находятся на уровне лучших экска-
ваторов непрерывного действия (0,22...
0,24 кВт-ч/м3), но уступают им по удель-
ной материалоемкости (100...140 кг/(м3/ч).
От базовых одноковшовых экскавато-
ров в конструкциях роторных стреловых
экскаваторов сохраняют ходовые 8 (рис.
4.25, а) и опорно-поворотные устройства,
частично или полностью платформу 11,
на которой располагают силовую дизель-
генераторную установку 12 (обычно в
хвостовой части платформы с целью ее
уравновешивания), насосную станцию 6,
механизмы поворота 10, кабину 5 с орга-
нами управления и две стойки-пилоны 7.
В верхней части пилонов шарнирно за-
крепляют стрелу 2 с ротором / на конце
и приемным ленточным конвейером 3,
расположенным вдоль стрелы. Для рабо-
ты на уступах различных уровней стрела
может поворачиваться относительно шар-
нира на пилоне в вертикальной плоскости
посредством гь (роцилиндра 4. Ротор с
ковшами и тарельчатым питателем 19
(рис. 4.25, б) приводится во вращение
от электродвигателя 17 через систему
карданных валов и зубчатых передач, а
приемный конвейер — мотор-барабаном
16 (см. рис. 4.25, а). Последний пред-
ставляет собой барабан со встроенным
в него электродвигателем и зубчатым ре-
дуктором. Отвальный конвейер 18 опи-
рается на центрально установленный под-
пятник 9 с индивидуальным электрическим
приводом, обеспечивающим конвейеру
независимый поворот в плане относитель-
но поворотной платформы. Вертикальное
положение отвального конвейера в зави-
симости от высоты разгрузки регулируют
гидроцилиндром 15, шарнирно закреплен-
ным на кронштейнах стоек-пилонов с
возможностью соосного вращения с от-
вальным конвейером. Привод отвального
конвейера осуществляется мотор-бара-
баном 14 на его дальнем конце.
Для работы верхним копанием (выше
уровня стоянки экскаватора) машину
располагают перед забоем на расстоянии
вылета стрелы. Отвальный конвейер
устанавливают по высоте и в плане в по-
ложение разгрузки. Вертикальными пере-
мещениями стрелы при вращающемся
роторе последний заглубляют в грунт на
высоту уступа. Фиксируя в этом верти-
кальном положении стрелу, одновремен-
ным поворотом платформы и вращением
ротора при движении ковшей снизу вверх
разрабатывают грунт, отделяя его от мас-
сива, вынося ковшами вверх и разгружая
на тарельчатый питатель, выполненный
в виде наклонного вращающегося диска
19 (рис 4.25, б). С помощью скребка 20
грунт ссыпается с тарельчатого питателя
на приемный ленточный конвейер, транс-
портируется им и перегружается в цент-
ральной части поворотной платформы на
отвальный конвейер, которым выносится
и разгружается в транспортное средство
ичи в отвал. При разгрузке в транспорт-
ные средства положение отвального кон-
вейера в плане неизменно, <□ при разгруз-
ке в отвал конвейер может находиться в
180
очном положении или поворачиваться для
распределения отсыпанного грунта ров-
ным слоем в пределах отведенной поло-
сы. В конце поворотного перемещения
платформы, ограниченного шириной за-
хватки забоя, ротор со стрелой опускают
до уровня следующего уступа и реверсив-
ным движением поворотной платформы
при прежнем направлении вращения ро-
тора повторяют экскавацию грунта. После
разработки последнего уступа, чаще всего
соответствующего уровню стоянки экска-
ватора, машину перемещают в направле-
нии к забою на новую стоянку и повто-
ряют землеройный процесс.
Для работы нижним копанием ковши
на роторе переставляют, поворачивая их
на 180°, для возможности разработки
грунта вращением ротора в обратном
прежнему направлении. Опустив стрелу,
экскавацию грунта осуществляют по опи-
санной выше схеме для верхнего копания.
Для надежного транспортирования грун-
та круто наклоненным приемным конвей-
ером используют прижимной конвейер 18
(см. рис. 4.25, а), который устанавливают
на! приемным конвейером. Грунт переме-
щается между лентами двух конвейеров,
движущимися в одном направлении.
Для добычи полезных ископаемых от-
крытым способом, а также для вскрыш-
ных работ применяют мощные роторные
комплексы производительностью до
5000 мя/ч в составе роторного экскавато-
ра и накопительно-перегрузочных уст-
ройств с железнодорожными или автомо-
бильными транспортными средствами на
карьерно-добычных работах или транс-
портного отвального оборудования не-
прерывного действия на вскрышных рабо-
тах. По своей структуре эти экскаваторы
сходны с описанными выше строитель-
ными экскаваторами, но отличаются от
них размерами и конструктивными реше-
ниями отдельных узлов. Фактическая,
эксп чуатационная производительность
этих комплексов в значительной мере
зависит от типа транспортных средств,
которыми в основном определяются раз-
меры вынужденных простоев экскавато-
ра, меньшие для отвального оборудова-
ния непрерывного действия и большие
для железнодорожного транспорта, осо-
бенно одноколейного.
Цепные экскаваторы попе-
речного копания применяют для
добычи строительных материалов, в ос-
новном в карьерах кирпичных заводов.
Базовая часть машины (рис. 4.26, а) со-
стоит из нижнеи рамы, металлоконструк-
ций надстройки, рельсо-колесного ходово-
го устройства и механизмов привода ков-
шовой цепи, хода, подьема и опускания
ковшовой рамы с питанием от электри-
ческой сети. В процессе работы экскава-
тор перемещается по рельсам вдоль разра-
батываемого карьера. Рабочий орган,
состоящий из П-образной ковшовой рамы,
ковшовой цепи, приводного вала со звез-
дочками, натяжных колес и поддерживаю-
щих роликов, установлен так, что его ков-
шовая цепь перемешается в плоскости,
перпендикулярной перемещению экска-
ватора. Ковшовую раму подвешивают к
стойке через два полиспаста. Переме-
щаясь вдоль забоя, экскаватор ковшами
разрабатывает грунт, которым они за-
полняются, выносит его из забоя и отсы-
пает в бункер или отвальный конвейер.
Ковшовая рама состоит из четырех шар-
нирно сочлененных участков: верхней и
нижней рам, верхнего и нижнего плани-
рующих звеньев. С помощью полиспастов
можно получить различные конфигурации
ковшовой рамы, которыми обеспечивают-
ся необходимые схемы копания. Нижнее
планирующее звено DE (рис. 4.26, б) ис-
пользуют для разработки забоя постоян-
ной глубины параллельным нижним копа-
нием (ниже уровня стоянки экскаватора).
С этой цепью верхнее планирующее зве-
но ВС жестко соединяют с верхней рамой
АВ, а ковшовую раму посредством полис-
пастов устанавливаю? в исходное поло-
жение ACaDnEo. После отработки карьера
по всей его длине ковшовую раму опус-
кают на толщину среза h — положение
AC\D\E\, после повторной проходки—до
положения AC2D2E2 и т. д. до предель-
ного положения ABCDE, которым исчер-
пываются кинематические возможности
отработки забоя. После этого рельсовый
путь отодвигают от забоя на расстояние
S, определяемое начальным и конечным
положениями ковшовой рамы (0,8...2 м),
и повторяют процесс.
При жестком соединении нижнего пла-
нирующего звена DE (рис. 4.26, в) с ниж-
181
ней рамой CD и изменении положения
ковшовой рамы только с помощью ниж-
него полиспаста получаем веерную схему
копания. Последовательные положения
ковшовой рамы АСЕо, АСЕ\ и т. д. до пре-
дельного АЕ показаны на рис. 4.26, в.
Веерная схема проще в управлении по
сравнению со схемой параллельного ко-
пания. Для ее реализации не требуется
регулировать нижнее планирующее звено,
а установка ковшовой рамы в требуемое
положение обеспечивается одним поли-
спастом вместо двух. Ее существенным
недостатком является переменная толщи-
на среза по длине разрабатываемого от-
коса — максимальная внизу и уменьшаю-
щаяся практически до нуля в верхней
части. Это приводит к неравномерному
нагружению ковшей по длине разработки
и снижению вследствие этого производи-
те чьности экскаватора. Эта схема, кроме
того, не обеспечивает ровной поверхности
подошвы забоя, в связи с чем при пере-
ходе на новые уступы требуется прово-
дить дополнительные планировочные ра-
боты. Этих недостатков нет в схеме па-
раллельного копания, однако она более
сложна конструктивно и в эксплуатации.
Верхнее планирующее звено ВС исполь-
зуют для отработки забоя верхним копа-
нием (выше уровня стоянки экскаватора).
Схема верхнего копания параллельными
срезами показана на рис. 4.26, г.
Отечественной промышленностью вы-
пускаются цепные экскаваторы попереч-
ного копания на глубину (высоту) до
8,5 м производительностью до 45 м3/ч при
непрерывной работе. Энергоемкость раз-
работки грунта этими машинами состав-
ляет 0,39...1,33 кВт-ч/м1, а материало-
емкость— 260...560 кг/(м3/ч).
П роизводительность карьер-
ных экскаваторов поперечного копания
определяют по формулам (4.10) и (4.11).
182
Для цепных экскаг моров поперечного
копания техническая производительность
(м3/ч) может быть выражена через глу-
бину (высоту) карьера Н (м), среднюю
толщину среза hcp (м), угол заложения
откоса а и рабочую скорость передвиже-
ния экскаватора vn (м/ч) по формуле
Пп = Hhcpvnk/sina, (4.15)
где k — коэффициент, учитывающий по-
тери грунта из-за его осыпания на дно
карьера.
4.4. Землеройно-транспортные
машины (ЗТМ)
Землеройно-транспортными называют
такие машины, которые за счет тягового
усилия послойно отделяют грунт от мас-
сива и транспортируют его к месту уклад-
ки (отсыпки) в процессе собственного
перемещения. Исключение составляют
грейдер-элеваторы (см. ниже), у которых
грунт транспортируется и отсыпается в
отвал или в транспортные средства спе-
циальным транспортирующим органом
одновременно с его разработкой.
По режиму работы ЗТМ делят
на машины цикличного (бульдозеры,
грейдеры, скреперы) и непрерывного
(грейдер-элеваторы) действия. По кон-
струкции рабочего оборудо-
вания различают отвальные и ковшо-
вые ЗТМ. У первых рабочий орган выпол-
нен в виде отвала, оснащенного в его
передней части ножами (бульдозеры,
грейдеры) или дискового плуга (грейдер-
элеваторы). Ковшами оборудуют скрепе-
ры. По признаку подвижности
ЗТМ относят к передвижным машинам.
В последние годы все большее распростра-
нение получают самоходные ЗТМ (буль-
дозеры, скреперы, авзогрейдеры). Реже
применяются прицепные машины (скрепе-
ры, грейдер-элеваторы).
Рабочий процесс ЗТМ цикличного дей-
ствия состоит из операций отделения грун-
та от массива (копания), его транспор-
тирования к месту укладки (отсыпки),
разгрузки и возвращения машины на
исходную позицию. Грунт отделяют от
массива гладкими или оснащенными
зубьями ножами за счет тягового усилия
тягача. В зависимости от вида рабочего
оборудования отделенный грунт накапли-
вается перед отвалом или поступает в
ковш, которыми он транспортируется к
месту отсыпки. Скорости передвижения
ЗТМ выбирают в зависимости от преодо-
леваемых сопротивлений. При копании
скорости машины минимальны, меньше
при разработке прочных и больше при
разработке слабых грунтов. При транс-
портировании грунта сопротивления пере-
движению ЗТМ ниже, чем при копании
Поэтому в транспортном режиме скорости
передвижения машины увеличатся. Еще
большими они будут при возвращении
машины на исходную позицию вследствие
снижения сопротивлений передвижению
разгруженной машины. При движении
по уклонам под гору скорости увеличи-
ваются, а при движении в гору снижают-
ся. При движении по дорогам скорости
ограничиваются нормами Госавтоинспек-
ции. Скорости передвижения ЗТМ могут
быть также ограничены по технологиче-
ским соображениям, например, возмож-
ностью оптимального управления грейде-
ром или бульдозером при планировочных
работах. В большинстве случаев ЗТМ
перемещаются передним ходом. Некото-
рые виды работ в зависимости от местных
условий могут выполняться по челночной
схеме с возвратом машины на исходную
позицию задним ходом, например при за-
сыпке траншей и котлованов бульдозе-
ром, при планировочных работах на ко-
ротких по длине участках.
Все операции рабочего цикла ЗТМ не-
прерывного действия (копание, транспор-
тирование и разгрузка грунта) совмеща-
ются во времени. При этом для копания
используется землеройный рабочий орган,
а для перемещения и отсыпки грунта —
специальный транспортирующий орган в
виде ленточного конвейера.
ЗТМ особенно эффективны на массовых
разработках грунтов. Производительность
машины при разработке грунта скрепера-
ми с дальностью возки 0,5...1,5 км состав-
ляет в среднем 5...40 тыс. м3 грунта в год
при стоимости разработки 1 м3 грунта
0,6...0,19 руб. и удельном расходе энергии
6...3,2 кВт-ч/м3. При работе бульдозеров
с дальностью возки 50... 100 м соответ-
ственно: 6...76 тыс. м 1 грунта в год, 0,25...
0,085 руб. на 1 м3 грунта и 2,4...1,6 кВт-м‘.
183
По этим показателям ЗТМ не уступают
самой дешевой экскаваторной разработке
грунта с его транспортированием по же-
лезной дороге. Для машин очень большой
мощности производительность труда повы-
шается в 2...2,5 раза, а стоимость разра-
ботки грунта снижается в 1,5. .2 раза.
Бульдозеры. Бульдозеры предназначе-
ны для послойной разработки грунтов с
их последующим перемещением перед
рабочим органом (отвалом) по поверх-
ности земли на небольшие расстояния.
Их используют при сооружении выемок
и насыпей, обратной засыпке траншей и
котлованов, грубой планировке земляной
поверхности, разравнивании грунтовых
отвалов при работе экскаваторов и земле-
возов, устройстве террас на косогорах,
штабелировании и перемещении сыпучих
материалов, подготовительных работах
для валки отдельных деревьев, срезки
кустарника, корчевки пней, удаления кам-
ней, расчистки поверхности от мусора,
снега, на вскрышных работах, а также
в качестве толкачей скреперов. Эффектив-
ность работы бульдозеров в значитель-
ной мере зависит от проходимости базо-
вого трактора и его тягово-сцепных
свойств.
Бульдозеры выполняют как навесное
оборудование на пневмокопесных и гусе-
ничных тракторах 8 (рис. 4.27, а). Рабо-
чее оборудование в виде отвала 5 с ножа-
ми 4 в его нижнеп части навешивают на
трактор через два толкающих бруса 2
(рис. 4.27, 6) ити универсальную раму 3
(рис. 4.27, в), которые имеют шарнирные
соединения 1 с боковыми банками ходо-
вых тележек трактора или с кронштейна-
ми его нижней рамы (при пнсвмоколес-
ном тракторе). Вместе с толкающими
брусьями и раскосами 6 (см. рис. 4.27, а)
отвал образует жесткую систему, которая
с помощью одного или двух гидравличе-
ских цилиндров 7 может подниматься и
опускаться, поворачиваясь в вертикаль-
ной плоскости относительно шарниров /.
При этом режущая кромка ножей отвала
всегда остается перпендикулярной про-
дольной оси машины. По второй схеме
отвал соединяют с универсаньной рамой
шаровым шлрниром 12 (рис. 4.27, в) и
двумя толкателями 10, задние шарниры 9
которых закреплены в ползунах, переме-
щающихся по направляющим боковых
балок подковообразной универсальной ра-
мы и фиксируемых в требуемых положе-
ниях закладными штырями. Горизонталь-
ный поворот отвала с отклонениями в
каждую сторону на угол до 30...36° вы-
полняют двумя гидроцилиндрами 11. От-
валы, навешенные на базовый трактор
по этой схеме, называются поворотными
(в плане) в отличие от неповоротных
отвалов, навешенных по схеме рис. 4.27, б.
Их применяют для обратной засыпки
траншей и котлованов, на планировочных
работах, для очистки площадей от строи-
тельного мусора и т. п. Замена раскосов
6 постоянной длины винтовыми стяжками
(талрепами) или гидроцилиндрами, спо-
собными изменять свою длину, обеспечи-
вает регулирование угла резания и попе-
речный перекос отвала на угол до 12° в
каждую сторону (рис. 4.27, г). Угол ре-
зания регулируют одинаковым измене-
нием длин обоих раскосов, а для установ-
ки отвала с поперечным перекосом каж-
дому раскосу задают разную длину. С
теми же целями в схеме поворотных от-
валов изменяют положение шарниров 9
(см. рис. 4.27, в) по высоте ползунов.
За счет поперечных перекосов отвала
удается сократить число повторных про-
ходок при планировке поверхностей с по-
перечными уклонами и на косогорах и
повысить тем самым производительность
машины.
Бульдозеры могут быть дополнительно
оборудованы навешиваемыми в задней
части базового трактора рыхлителями для
предварительного рыхления мерзлой кор-
ки грунтов перед их разработкой отва-
лом, рыхления прослоек плотных грунтов
и т. и. Рыхлители обеспечивают автоном-
ную работу бульдозера в широком диапа-
зоне грунтовых условий без привлечения
для этого других машин и оборудования.
Устройство и принцип работы рыхлите-
лей приведены ниже в § 4.5.
Наряду с описанными в строительстве
иногда применяют также бульдозеры с
канатным подъемом отвала. По сравне-
нию с ги трофицированными бульдозе-
рами эти машины малоэффективны, осо-
бенно при послойной разработке плотных
грунтов, где сила тяжести рабочего обо-
рудования оказывается недостаточной
184
для внедрения отвала в грунт. Их приме-
няют главным образом на разработке лег-
ких грунтов, очистке поверхностей от му-
сора, снега и на других работах, где сила
нормального давления рабочего органа на
грунт не является определяющей.
Эффективность работы бульдозеров мо-
жет быть повышена за счет установки
сменного рабочего оборудования, кото-
рое также расширяет область применения
этих машин. В частности, для работы в
плотных грунта к применяют отвалы 13
(рис. 4.27, д), оборудованные одним пе-
редним и двумя задними зубьями. При
движении машины задним ходом задние
зубья прорезают в грунте прорези, а при
последующем движении передним ходом
гр\нг дополнительно разрыхляют перед-
ним зубом и захватывают отвалом. Для
взламывания асфальтовые покрытий при
ремонте дорог применяют отвалы 14,
оборудованные киркой в средней части.
Мерзлые грунты разрабатывают отвала-
ми 15 с гребенчатыми ножами или с усга-
185
Рис. 4.28. Операции рабочего цикла бульдозе-
ра на послойной разработке грунта:
а — начало копания; б — копание; в — форма приз-
мы волочения; г—транспортирование грунта; д. е,
ж — варианты разгрузки; з, и — возвращение буль
дозера на исходную позицию передним и задним хо-
дом
новленными на ножах зубьями Для одно-
временной планировки откосов и их подо-
швы отвал дополнительно оборудуют на-
клонной наставкой 16 с жестким или
шарнирным соединением с основным от-
валом. В последнем случае наклон настав-
ки регулируют специально установленным
гидроцилиндром. Установка соответ-
ствующего профиля наставки в средней
части отвала 17 позволяет выполнять
очистку и планировку канав. Для переме-
щения грунта от стен зданий применяют
отвальную приставку 18, двигаясь при
этом задним ходом Эффективность рабо-
ты бульдозера на расчистке поверхностей
от кустарника и мелких деревьев сущест-
венно повышается за счет установки в
средней части отвала кусторезного ножа
19. Установка на отвалы грузовых вил
20 или траверс с подъемными крюками
21 позволяет использовать бульдозеры
для грузоподъемных работ.
Для послойной разработки грунта отвал
б\льдозера опускают на грунт (рис. 4.28,
а\ и, перемещаясь вперед на рабочей ско-
рости цр (рис. 4.28, б), заглубляют его
за счет сил тяжести рабочего оборудо-
вания, а также принудительно гидроци-
линдрами. В процессе перемещения ма-
шины грунт отделяется от массива ножа-
ми отвала, перемещается по отвалу вверх
(рис. 4.29, а) и, переваливаясь вперед в
его верхней части, накапливается перед
отвалом в виде тела 3 (рис. 4.28, в), на-
зываемого призмой волочения и ограни-
ченного передним и боковыми откосами,
отвалом 2 и его боковыми щеками 1. Пос-
ле заполнения отвала, когда призма воло-
чения достигнет уровня его верхнего об-
реза, а при разработке весьма прочных
грунтов, когда тягового усилия трактора
окажется недостаточно для дальнейшего
накапливания грунта перед отвалом,
последний поднимают, выводя его режу-
щую кромку на уровень дневной поверх-
ности земли или несколько выше, и пере-
ключают ходовой механизм на транспор-
тную скорость vr (рис. 4.28, г) В таком
режиме грунт перемещают перед отвалом
до места его отсыпки. Последнюю вы-
полняют движением бульдозера вперед с
дополнительным подъемом отвала (рис.
4.28, б) или движением назад (рис. 4.28,
е). В первом случае грунт отсыпается
186
слоем постоянной толщины, определяемой
зазором между режущей кромкой и по-
верхностью ненарушенного или ранее
отсыпанного грунта, и частично уплот-
няется ходовой частью машины. Во вто-
ром случае после разгрузки отвала ос-
таются бугры, подлежащие дополнитель-
ному разравниванию. Частным случаем
второго варианта является засыпка ям,
траншей, котлованов и т. п. (см. рис.
4.28, ж). Для возвращения бульдозера
на исходную позицию его поворачивают
для движения в обратном направлении
на максимально возможной скорости пе-
реднего хода о™ (рис. 4.28, з). Перед
началом нового рабочего цикла следует
повторный поворот машины для движения
в направлении разработки грунта. На
коротких участках транспортирования
целесообразно в обратном направлении
звигаться задним ходом также на макси-
мально возможной скорости t’ax (рис.
4.28, и).
Бульдозеры с поворотным отвалом, вы-
полняющие планировочные работы, а так-
же очистку поверхностей от строитель-
ного мусора, снега, работают в режиме
машин непрерывного действия. В этом
случае отделенный от массива грунт (или
другие материалы) перемещается по отва-
лу вверх и в сторону его наклона в плане
по винтовым траекториям / (рис. 4.29, б).
При этом призма волочения, увлекаемая
потоками грунта, непрерывно перемещает-
ся в сторону наклона отвала (направле-
ние 2) за его край и укладывается в виде
валика параллельно с направлением дви-
жения машины. Такое взаимодействие ра-
бочего органа с грунтом, которое приво-
зит к сдвигу грунта вдоль режущей
кромки, называют косым резанием. При
косом резании возникают дополнительные
сопротивления перемещению грунта вдоль
отвала.
Эксплуатационные расче-
т ы Техническую производительность
(м3/ч) бульдозера на послойной разра-
ботке грунтов определяют в зависимости
от вида земляного сооружения. При раз-
работке выемок она равна объему грун-
та, вынутого из выемки за 1 ч непрерыв-
ной работы, приведенному к его плотно-
му состоянию:
Птв = 36004%/(/„%), (4.16)
Рис. 4.29. Схемы формирования призмы воло-
чения на неповоротном (а) и поворотном (б) от-
валах бульдозера
где 4% — объем грунта в призме волоче-
ния в конце копания в разрыхленном
состоянии, м'; tu — продолжительность
рабочего цикла, с; kp— коэффициент
разрыхления грунта;
V„p = BH2knp, (4.17)
где В и Н — длина и высота (без козырь-
ка) отвала, м; £пр — коэффициент про-
порциональности, зависящий от крутизны
откоса в призме волочения и выбираемый
в зависимости от отношения Н/В. При
H/B—G, 15...0,45 этот коэффициент изме-
няется в пределах от 0,65 до 0,6 для связ-
ных (типа глин и суглинков) и от 0,45 до
0,35 для несвязных (типа песков и супе-
сей) грунтов.
Продолжительность цикла (с) при дви-
жении бульдозера с поворотами на кон-
цах участка;
/ц = 3,6 |/к/Ор + /т/От + (/к + /т)/^пх] + 61 +
+ % (4.18)
а при возвратном движении задним ходом
/ц = 3,6[/к/Wp+ /т/^т + (/к+ /т)/Озх] +
+ % (4.19)
где /к и /т — длины участков копания и
транспортирования (несовмещенного с ко-
панием, м; Up, vr, Опх и v3x — скорости
рабочего, транспортного, возвратного впе-
ред и возвратного назад ходов, км/ч;
tn и — время, затрачиваемое на пово-
роты и управление машиной в течение
рабочего цикла, с.
187
Рис. 4.30. Схема к объяснению потерь грунта
при транспортировании бульдозером:
1 — с уклонами в гору; 2 — по горизонтальной трас-
се; 3 — с уклоном под гору; 4 — естественный откос
Все скорости опречеляют расчетом из
условий полного использования тягово-
сцепных свойств базового трактора и с
учетом буксования, особенно в режиме
кои<1ния, уменьшая рабочие скорости на
20...30 против расчетных. Так же рас-
четом определяют продолжительность по-
ворота бульдозера, а затраты времени на
управление машиной принимают равными
/у = 7...8 с.
Исли копание и транспортирование
грунта полностью совмещены, как, напри-
мер, при засыпке грунтом траншей и кот-
лованов, то зависимость (4.19) преобра-
зуется к виду
/ц = 3,6/к(1/ур+1/УзХ) + /у- (4.20)
При определении технической произво-
дительности на возведении насыпей Птн
ее вычисляют по объему отсыпанного
грунта, приведенного к плотному состоя-
нию, с учетом потерь при транспортиро-
вании через края отвала в боковые вали-
ки, которые составляют 3...6 % от теку-
щего объема призмы волочения:'
Птн = Птп^п. (4.21)
где kn — коэффициент потерь грунта.
Из-за значительных потерь грунта по
пути его транспортирования последний
ограничен дальностью до 70 м. При дви-
жении по трассе с подъемами в гору эти
потери возрастают, а при движении поч
гору — уменьшаются (рис. 4.30).
Чтобы сформулировать основные нап-
равления повышения производительности
бульдозеров на послойной разработке
грунтов, проанализируем приведенные
выше зависимости. Объем призмы воло-
чения при заданных размерах отвала и
категории разрабатываемого грунта не
поддаются увеличению. Обычно размеры
отвала назначают такими, чтобы в рас-
четных условиях тягово-сцепные свойства
базового трактора использовались пре-
дельно. В режиме копания тяговым уси-
лием преодолеваются сопротивления отде-
лению грунта от массива (резанию) Ш7Р,
перемещению грунта вверх по отвалу
UZr и перед отвалом (перемещению приз-
мы волочения) IVа также сопротивле-
ние самопередвижению машины Ц7М. Об-
щее сопротивление при копании (Н) опре-
деляется суммой
и , = (4.22)
а ее составляющие выражаются зависи-
мостями
Wp=k\cB; Wr = xBH2pg;
R = BH2pg(l ±z); U M = /?7j?(№±z),
(4.23)
где c — толщина срезаемого слоя (струж-
ки), м; В — длина отвала (ширина захва-
та), м; k'\— удельное сопротивление грун-
та резанию, Па; х— коэффициент про-
порциональности, зависящий от угла
внутреннего прения 1рунта (х = 0,25...
0,5, меньшие значения соответствуют
глинистым, а большие — песчаным грун-
там); Н—высота грунта в призме воло-
чения, м; р — плотность разрыхленного
грунта в призме волочения, р=(1,3...
1,8) 103 кг/м3; g— ускорение свободного
падения (g = 9,81 м/с2); / — коэффициент
трения грунта в призме волочения по не-
нар; шейному грунту (/ = 0,8... 1,0); пг—
масса бульдозера (машины), кг; I — уклон
пути передвижения, равный тангенсу угла
его наклона, w — удельное сопротивле-
ние бульдозера самопередвижению (о> =
0,1...0,15).
Из приведенных сопротивлений постоян-
ным является U/M, а при снятии слоя
постоянной толщины — также сопротив-
ление Wv. Сопротивления IV7 г и U7n, про-
порциональные объему призмы волоче-
ния, возрастают по мере накопления
грунта перед отвалом и достигают макси-
мальных значений в конце копания. Мо-
жет оказаться, что при работе в прочных
грунтах тн сово-сцепные свойства маши-
188
Рис. 4.31. Рабочие органы бульдозера повы-
шенной вместимости (а), рациональные способы
послойной разработки грунтов спаренными буль-
дозерами (б), широким отвалом на двух спарен-
ных тракторах (а), транспортирование грунта
траншейным способом (г) и рациональный про-
дольный профиль выемки (<?)
ны будут исчерпаны на преодоление
сопротивлений Wr, IV,, и U ч еще до пол-
ного заполнения отвала, после чего копа-
ние следует прекратить.
При работе в легких грунтах в конце
копания при полном заполнении отвала
может оказаться резерв тяги и сцепных
свойств трактора. В ^том случае для
повышения производительности машины
ее целесообразно оборудовать отвалами
с развитыми уширителями 1 (рис. 4.31,
а), боковыми открылками 2 и удлините-
лями 3. С той же целью грунт разраба-
тывают двумя сп тронными бульдозерами
(рис. 4о1, б) или бульдозером с широ-
ким отвалом па двух спаренных тракто-
рах (рис. 4.31, в). Кроме того, произво-
дительность бульдозеров, работающих на
отсылке насыпей, можно повысить за счет
сокращения потерь грунта при транспор-
тировании спаренными бульдозерами (см.
рис. 4.31, б), за счет примыкания их
отвалов и устранения таким образом
утечки грунта через внутренние края
каждого отвала. Если не предъявляется
особых требований к сохранности по-
верхности пути транспортирования, то
потери грунта через боковые края отвала
можно восполнить дополнительной разра-
боткой грунта по пути транспортирова-
ния при незначительном заглублении от-
вала. Удовлетворительные результаты
дает также перемещение грунта траншей-
ным способом. Для этого груженые бель-
дозеры перемещаются по одной и той же
трассе со слегка заглубленными отвала-
ми. Образовавшаяся в результате после-
довательных проходок бульдозеров про-
дольная выемка (траншея) небольшой
глубины, а также боковые валики из про-
сыпавшегося на предшествующих про-
ходках грунта (рис. 4.31, г) снижают его
потери по пути передвижения. С той же
целью выбирают оптимальный вариант
трассы передвижения бульдозеров, пред-
почитая движение ио горизонтальной
траектории (см. рис. 4.30) или под уклон.
При условии снижения потерь гр\нта в
процессе его транспортирования приве-
денная ранее предельная дальность воз-
ки может быть увеличена.
189
Повышения производительности буль-
дозера можно также добиться за счет
сокращения продолжительности рабочего
цикла. Кроме известных рекомендаций
работы на максимально возможных ско-
ростях передвижения рассмотрим рацио-
нальные отношения продолжительности
операций копания и транспортирования
грунта. Как показывает анализ состав-
ляющих силы сопротивления передвиже-
нию бульдозера, при постоянной толщи-
не стружки во время копания грунта тя-
гово-сцепные свойства машины реализуют-
ся в полной мере лишь в конце копания.
Во все остальное время этой операции
эти свойства оказываются недоиспользо-
ванными. Поэтому целесообразно в на-
чальной стадии копания, когда сопротив-
ления Wr и W'n еще весьма малы, за ко-
роткое время максимально заглубить от-
вал до полного использования тягово-
сцепных свойств машины (рис. 4.31, д).
По мере накопления грунта перед отва-
лом и возрастанием в связи с этим сопро-
тивлений IF, и W„, постепенно выглуб-
ляют отвал, уменьшая тем самым сопро-
тивление Wp при условии баланса общего
сопротивления. Такая схема работы поз-
воляет уменьшить длину участка копания
и сократить продолжительность операции.
Незначительное вследствие этого прира-
щение пути транспортирования не окажет
существенного влияния на увеличение
продолжительности транспортной опера-
ции, выполняемой на большей скорости
по сравнению со скоростью копания.
Полученную при этом форму выемки на-
зывают рациональным продольным про-
филем. Заметим, что толщину среза нель-
зя уменьшать ниже некоторого допусти-
мого минимального значения, при кото-
ром срезаемый слой грунта еще спосо-
бен пробиться сквозь толщу грунта внут-
ри призмы волочения для ее нормального
формирования (см. рис. 4.29, а). В про-
тивном случае разработанный грунт бу-
дет задерживаться в нижней части отва-
ла, отжимая вверх большие массы грун-
та и преодолевая при этом значительные
сопротивления.
Техническую производительность П,
бульдозеров, выполняющих планировоч-
ные и подобные им по характеру работы
(очистку поверхностей от мусора, снега,
расчистку кустарников, корчевку пней и
др.), определяют по формуле
Пт = 3600Т|Вп —Ь(п—1)|//у, (4.24)
где L — длина планируемого участка, м;
В — ширина захвата, м; п — число полос
планировки; Ь—ширина перекрытия по-
лосы планировки, м; Л—суммарная про-
должительность планировки участка, с;
при движении для последующих проходок
с разворотами машины /£=|3,6£/пр-|-
ц)п-)-/л(п—l)]z, а при работе по чел-
ночной схеме /^=[(3,6Т/Пр + ty)n -|-3,6LX
Х(л—- 1)/ц3х|г; z — число повторных про-
ходок по одному следу.
Из выражений для А следует, что рабо-
та по челночной схеме производительней
работы с разворотами машины при усло-
вии £<озх/п/3,6.
Для повышения качества планировоч-
ных работ и сокращения вследствие этого
числа повторных проходов бульдозеры
оборудуют автоматическими системами
управления подъемом-опусканием отвала,
основанным на стабилизации заданного
положения толкающих брусьев (боковых
балок универсальной рамы) относительно
горизонта. При отклонении брусьев от
этого положения за счет выработанного
командосигнала поток рабочей жидкости
автоматически направляется в соответ-
ствующие полости гидроцилиндров подъе-
ма отвала. Система обеспечивает точ-
ность планирования ±5 см при скорости
передвижения бульдозера до 3 км/ч.
Скреперы. Скрепером называют земле-
ройно-транспортную машину с ковшовым
рабочим органом, предназначенную для
послойной разработки грунта тяговым
усилием, его транспортирования и отсып-
ки в земпяные сооружения. Скреперы
применяют в промышленном, гидротехни-
ческом, дорожном строительстве для раз-
работки грунтов немерзлого состояния
на горизонтах выше уровня грунтовых
вод при возведении насыпей, дамб, раз-
работке выемок, на вскрышных работах
и т. п. Переувлажненные суглинки, лёссо-
вые грунты, чернозем и почвы с примесью
гравия и гальки разрабатываются скре-
перами без предварительной подготовки,
а те же грунты, но высохшие и отвердев-
шие, а также глины, солончаки и дресва
требуют предварительного рыхления пе-
190
ред их разработкой. Эффективная даль-
ность возки грунта зависит от типа тяга-
ча и составляет для скреперов с гусенич-
ными тягачами 100...800 м, а для скрепе-
ров, агрегатируемых с колесными тяга-
чами,—300. .3000 м и более.
Рабочим органом скрепера служит ковш
4 (рис. 4.32, а), ограниченный днищем,
боковыми и задней стенками и оснащен-
ный ножами /. Спереди ковш закрыт
зас юнкой 8, соединенной с ним ш^рнир-
но. Задней частью ковш опирается на
ось задних колес 6, а в передней части
он соединен упряжными шарнирами 3 с
боковыми балками 2 тяговой рамы, от по-
сительно которой он может изменять свое
положение в вертикальной плоскости. Тя-
говая рама своей передней балкой 10,
чаще всего изогнутой в вертикальной
Рис. 4.32. Самоходный скрепер (а), схемы сое-
динения с тягачом (б...д),скрепер с принудите 1Ь-
ной загрузкой ковша скребковым элеватором (е)
плоскости, соединена с тягачом 12 непо-
средственно (рис. 4.32, б, в) или через
тележку 13 (рис. 4.32, г). Опорой тяювой
рамы служит универсальный шарнир 11
(см. рис. 4.32, а), позволяющий прицеп-
ной части поворачиваться относительно
тягача или тележки в любых направле-
ниях. Скреперы, выполненные по схемам
рис. 4.32, б, в, называют полуприцепными
одноосными, а по схеме рис. 4.32, г — при-
цепными двухосными. По прицепной схе-
ме соединяют с тягачами также одноос-
ные скреперы, у которых ось колес распо-
ложена над центром масс груженого ков-
ша (рис. 4.32, д'). В качестве тягача при-
цепного скрепера обычно применяют трак-
тор, чаше всего гусеничный, а полупри-
цепные скреперы агрегатируют с двух-
осными (см. рис. 4.32, б) или одноосными
(рис. 4.32, в) тягачами. Последние назы-
вают также самоходными. Самоходные
скреперы обладают высокой маневрен-
ностью и способны развивать транспорт-
ные скорости до 45...60 км/ч. Дальнейшее
191
Рис. 4.33. Операции рабочего цикла скрепера
увеличение скорости этих машин неже-
лательно из-за вертикальных колебаний
в системе тягач — скрепер. Скреперы с
двухосными тягачами не имеют этого не-
достатка, их скорости доходят до 65...
70 км/ч, но по маневренности они усту-
пают самоходным. Для управления скре-
пером тягач оборудуют гидравлической
насосной установкой или канатной лебед-
кой, от которых движение передается
исполнительным механизмам (гидроци-
линдрам или потиспастам). Современные
скреперы оборудуют в основном гидравли-
ческими силовыми системами. Полиспаст-
ные системы сохранились лишь у отдель-
ных моделей прицепных скреперов.
Рабочий цикл скрепера состоит из пос-
ледовательно выполняемых операций ко-
пания грунта и заполнения им ковша,
транспортирования грунта в ковше к мес-
ту укладки, разгрузки ковша и возвра-
щения машины на исходную позицию сле-
дующего рабочего цикла. В начале ко-
пания ковш опускают на грунт с помощью
гидроцилин 1ров 9 (см. рис. 4.32, а) или
полиспаста, приоткрывая гидроцилиндра-
ми 5 или полиспастом заслонку с таким
расчетом, чтобы в режиме копания грунта
при заглубленных ножах ее нижний обрез
находился несколько выше уровня повер-
хности земли (рис. 4.33, и). Перемеща-
ясь вперед под действием сил тяжести,
а в случае гидравлического привода также
принудительно с помощью гидроцилинд-
ров 9 (см. рис. 4.32, а), ковш заглуб-
ляют в грунт и, регулируя в дальнейшем
теми же механизмами толщину срезаемо-
го слоя, заполняют ковш (рис. 4.33, б).
Образующаяся в процессе копания приз-
ма грунта (призма волочения) накаплива-
ется перед заслонкой, не препятствуя про-
движению срезаемого грунта в ковш. Пос-
ле заполнения ковша его поднимают в
транспортное положение так, чтобы меж-
ду режущей кромкой ножей и поверхнос-
тью земли был достаточный для транспор-
тирования за.-юр — клиренс, закрывают
ковш заслонкой и перемещаются на тран-
спортной скорости к месту укладки грунта
(рис. 4.33, в), где его разгружают по
одной из приведенных ниже схем, затем
ковш снова переводят в транспортное по-
ложение и возвращают машину на исход-
ную позицию следующего рабочего цикла.
На рис. 4.34 приведены схемы разгрузки
ковшей скреперов. Свободную (само-
свальную) разгрузку опрокидыванием ков-
ша вперед при открытой заслонке (рис.
4.34, а) применяют на прицепных скрепе-
рах с ковшами малой вместимости (до
4 м3). На прицепных одноосных скрепе-
рах средней вместимости (4...6 м3), ра-
ботающих на отсыпке насыпей «с головы»,
а также на обратной засыпке ям, тран-
шей применяют свободную разгрузку с
опрокидыванием ковша назад (рис. 4.34,
б). В этом случае ковш дополнительно
обор> дуют заднец заслонкой. Недостат-
ком этих схем является неполная разгруз-
ка ковшей из-за налипания грунта на их
внутренние поверхности, в связи с чем
уменьшается геометрическая вместимость
ковшей и, как следствие, снижается про-
изводительность скреперов. На машинах с
канатным управлением применяют полу-
принудительную разгрузку, выполняемую
поворотом днища ковша при неподвиж-
ных боковых стенках (рис. 4.34, в, г).
Эти схемы обеспечивают лучшее опорож-
нение ковшей за счет частичного соскре-
бания поворачивающимся днищем налип-
шего на боковые стенки грунта.
Современные полуприцепные скреперы
оборудуют устройствами для принуди-
192
Рис. 4.34. Схемы разгрузки ковшей скреперов:
а - свободная передняя; б — то же, задняя; в —- по-
тупринут ительная передняя; г — то же, донная; д —
принудительная
тельной разгрузки (рис. 4.34, д) путем
вытеснения грунта из ковша перемеща-
ющейся вперед с помощью гидроцилин-
дров задней стенкой 7 (см. рис 4.32, а). В
конце рабочего хода задняя стенка своими
кромками полностью очищает боковые
стенки и днище ковша от налипшего грун-
та. При разгрузке грунта в направлении
движения машины (рис. 4.34, а ... д) обес-
печивается отсыпка грунта слоем равно-
мерной толщины, регулируемой просве-
том пс ножами установленного в поло-
жение разгрузки ковша. Для повышения
качества планировочных работ при отсып-
ке грунта и разработке выемок современ-
ные скреперы оборудуют автоматическими
системами управления, основанными на
стабилизации положения рамы ковша от-
носительно горизонта, которое обеспечи-
вается гидроцилиндрами подъема — опус-
кания ковша. Точность планировочных ра-
бот на уклонах до 9 % в каждую сторону
составляет 0,3 %.
Эксплуатационные расчеты.
Тяговым усилием, реализуемым на сцеп-
ном устройстве тягача со скрепером, пре-
одо шва юте я сопротивления отделению
грунта от массива (резанию) U р, пере-
мещению грунте» в ковше U'z,, перемеще-
нию призмы волочения перед заслонкой
и сопротивления самопередвижению
машины IV м. Сопротивления IV’P и U м вы-
ражаются теми же зависимостями, что
и для бульдозера, в которых под В сле-
дует понимать длину ножа, равную ши-
рине ковша, а гщд И — среднюю высоту
грунта в ковше в конце копания. Сопро-
тивление призмы волочения перед заслон-
кой, (Н)
lV''=yB//ap£(f±z), (4.25)
где у — коэффициент высоты призмы во-
лочения (t/ = 0,5...0,6). Остальные обозна-
чения те же, что в формуле (4.23).
Диапазон удельных сопротивлений пе-
редвижению расширяют до значений гл =
0,1...0,25, принимая нижний предел для
плотных грунтов, а верхний — для сыпу-
чих песков. Как и ранее, постоянным бу-
дет лишь сопротивление 1ГЧ, а при не-
изменной толщине стружки — еще и со-
противление И7Р. Значение U во зраетает
по мере увеличения объема призмы во-
лочения и достигает наибольших значе-
ний в конце копания, так же изменяется
сопротивление IV7,.. В начальной фазе за-
полнения нижней части ковша / (рис. 4.35)
оно будет минимальным, возрастающим
по мере заполнения внутреннего объема
заслонки П и достигающим наибольших
7 Строи гены!. и* машины
193
Рис. 4.35. Фазы заполнения ковша скрепера грун-
том
значений в последней фазе заполнения
верхней части ковша 111. В этой фазе
грунтовой поток пробивается сквозь тол-
щу находящегося в ковше грунта, прео-
долевая сопротивления сил внутреннего
трения W'r и силы собственной тяжести
II/" Силу 117 определяют но формуле
(4.23) для бульдозера, а силу U7"r соот-
ношением
W"r'=cBll[)g.
(4-26)
Входящие в это выражение величины
имеют прежние значения.
Разработка грунтов по схеме рацио-
нального продольного профиля выемки
(см. рис. 4.31, д) позволяет стабилизи-
ровать энергозатраты скрепера и сокра-
тить тем самым продолжительность рабо-
чего цикла.
Производительность скрепера вычисля-
ют с учетом объема вынутого из выемки
или отсыпанного в насыпь за 1 ч работы
грунта, приведенного к плотному состоя-
нию по формулам (4.7) и (4.8) для одно-
ковшовых экскаваторов. В этих формулах
продолжительность рабочего цикла tu оп-
ределяют по методике, изложенной ранее
для бульдозеров при послойной разработ-
ке ими грунтов и движении в обратном
направлении с разворотами машины
(4.18), а коэффициент наполнения ковша
грунтом принимают: для песков feH = 0,6...
0,9, для глины и дресвы feH=l. 1,1, для
супесей и суглинков = 1,1... 1,2, для чер-
ноземов k„= 1,1. ..1,25.
Производительность скрепера может
быть повышена за счет лучшего напол-
нения ковша (т. е. увеличения /гн или
высоты грунта в ковше Н) и сокращения
продолжительности рабочего цикла маши-
ны. Как следует из анализа составляющих
силы сопротивления передвижению скре-
пера, высота грунта в ковше в конце копа-
ния шраничена тягово-сцепными свойст-
вами машины. При разработке толстыми
стружками переувлаженных суглинков,
лёссовых грунтов, черноземов и приравни-
ваемых к ним почв скреперные ковши на-
полняются «с шапкой» (йв= 1,1...1,25).
С повышением прочности грунтов сте-
пень наполнения ковшей снижается из-за
необходимости снимать грунт тонкими
стружками. Вследствие этого в последней
фазе заполнения ковша подпорного уси-
лия оказывается недостаточно для прео-
доления возрастающих сил внутреннего
трения в грунте. В частности, при раз-
работке сухих сыпучих песков с высоким
коэффициентом внутреннего трения ковш
удается заполнить лишь на 60...70 % его
геометрической вместимости. Увеличения
степени наполнения можно достигнуть за
счет применения фигурных ступенчатых
или полукруглых ножей (рис. 4.36, б, в) в
сочетании с разработкой грунтов по схеме
рационального продольного профиля вы-
емки. При постепенном выглублении ковша
и в связи с уменьшением толщины струж-
ки последняя остается в средней части
ножа еще достаточной для того, чтобы
обеспечить продвижение грунта в ковш.
Более эффективные результаты дает
применение тракторов-толкачей, оборудо-
ванных буферными устройствами. При ко-
пании толкач заходит сзади скрепера и,
упираясь в его буфер, сообщает ему до-
полнительное толкающее усилие, что поз-
воляет разрабатывать грунт более толсты-
ми стружками, обеспечивая удовлетвори-
тельное наполнение ковша при сокраще-
нии продолжительности операции копа-
ния, а следовательно, и всего рабочего
цикла. Тракторы-толкач и целесообразно
применять при групповой работе скрепе-
ров для их поочередного обслуживания
в зоне загрузки. Толкачи используют так-
же для подталкивания скреперов при дви-
жении в гору. При недостаточной мощ-
ности тракторов-толкачей они работают
тандемно по два-три в одной сцепке.
Обычно тяговое усилие скрепера огра-
ничивается условиями сцепления его хо-
довых устройств с грунтом и находится
194
в прямой зависимости от вертикальной
нагрузки, действующей на приводную
часть этих устройств. В конструкциях
самоходных полуприцепных скреперов с
ведущими передними колесами последние
воспринимают только часть весовой на-
грузки скрепера и грунта в его ковше.
Значительная часть этой нагрузки при-
ходится на задние неприводные колеса.
Для повышения тяговой способности этих
машин некоторые модели оборудуют до-
полнительным двигателем для привода
задних колес. ЛАощность этого двигателя
обычно не превышает 75 % мощности ос-
новного двигателя. Существенного умень-
шения сопротивления при копании дости-
гают установкой в передней части ковша
наклонного скребкового элеватора 14 (см.
рис. 4.32, е), обеспечивающего принуди-
тельную загрузку грунта в ковш. Недос-
татками скреперов с дополнительным дви-
гателем и элеваторной загрузкой являют-
ся увеличение массы машин и использо-
вание дополнительных устройств только
в течение операции копания. Поэтому их
выгодно применять при небольших (до
500...600 м) дальностях возки, а та^же при
небольших темпах работ, когда содержа-
ние трактора-толкача ввиду больших про-
стоев становится малоэффективным.
Некоторые самоходные скреперы со все-
ми ведущими колесами могут работать
по два-три в одной сцепке, загружаясь
поочередно, с последующим раздельным
перемещением к месту отсыпки грунта и
обратно. Выигрыш производительности в
этом случае достигается за счет удвоен-
ного или утроенного объема грунта при
увеличении продолжительности рабочего
цикла лишь на время заполнения соот-
ветственно одного или двух скреперов. Не-
достатками являются высокая стоимость
и значительная масса полуавтоматических
сцепных устройств.
Грейдеры. Грейдеры относят к земле-
ройно-транспортным машинам с отваль-
ным рабочим органом. Они предназначены
для послойной разработки грунтов немер-
злого состояния на горизонтах выше уров-
ня грунтовых вод. Их применяют для пла-
нировочных и профилировочных работ в
дорожном, аэродромном строительстве, в
других его отраслях для возведения на-
сыпей высотой до 1 м из боковых резер-
2?
б)
Рис. 4.36. Формы скреперных ножей:
а — прямолинейная; б — ступенчатая; в — полу-
круглая
вов, постройки грунтовых дорог с боко-
выми канавами, сооружения дорожного
корыта и распределения в нем материалов
основания дорожной одежды, профилиро-
вания дорожных обочин, сооружения и
очистки оросительных и придорожных ка-
нав, зачистки и планировки откосов, на-
сыпей и выемок, очистки дорог и площа-
дей от снега, льда и т. п. Грейдеры вы-
полняют как самоходные машины с соб-
ственным двигателем и приводным ходо-
вым устройством (автогрейдеры) (рис.
4.37, а). Реже применяют прицепные грей-
деры, буксируемые тракторами. Ходовая
часть автогрейдера состоит из четырех
приводных задних пневмоколес / и двух
приводных или неприводных управляемых
передних колес 11. Задние колеса с каж-
дой стороны машины попарно объединены
балансирными балками 2, шарнирно со-
единенными с подрамником 3, продолже-
нием которого служит основная рама 4,
называемая также хребтовой балкой Пос-
ледняя опирается на ось передних колес.
Это соединение выполнено в виде цилин-
дрического шарнира, позволяющего оси
совершать поперечные угловые (баланси-
рные) перемещения. Такая подвеска пере-
дних и задних колес обеспечивает опи-
рание машины на все шесть колес не-
зависимо от рельефа местности. Для из
7*
195
1
Рис. 4.37. Автогрейдер:
а — конструктивная схема; б — боковой наклон пе-
редних колес; в — кинематическая схема рабочего
оборудования; г.д.е — схемы работы отвала с откос-
никами — планирование поверхности насыпи и отко-
са (а), подошвы насыпи и откоса (.<?), очистка ка-
нав (е)
менсния направления движения передние
колеса могут поворачиваться в плане с
помощью рулевой тралении автомобиль-
ного типа. Для повышения устойчивости
движения при работе с ьосоустановлен-
ным отвалом эти колеса могут также от-
клоняться в боковом направлении (рис.
4.37, б).
Рабочий орган — отвал 7 (рис. 4.37,
а, в) через кронштейны 5 и поворотный
круг 8 закрепляют на тяговой раме 9.
Последнюю располагают под хребтовой
балкой и соединяют с ней в передней
части универсальным шарниром 10, а в
задней — с помощью гидравлических ци-
линдров 14 и 15 подвешивают к хребто-
вой балке. Два гидравлических цилиндра
14, работающих независимо о цш от друго-
го, обеспечивают по 1ъсм передней части
тяговой рамы и ее перекос, а гидроци-
линдр 15 — ее вынос в сторону от про-
дольной оси грейдера. Вращением пово-
ротного круга 8 с жестко закрепленными
на нем кронштейнами 5 обеспечивается
установка отвала в плане. Благодаря та-
кой подвеске отвал может быть установ-
лен горизонтально или наклонно в вер-
тикальной плоскости, под любым углом
наклона в плане, располагаться в полосе
колеи машины или быть вынесенным за се
пределы, быть опущеным ниже уровня по-
верхности, по которой перемещается ма-
шина, или поднятым над ней. Этим обес-
печивается высокая маневренность рабо-
196
чего органе! автогрейдера при выполнении
перечисленных выше работ.
В случае необходимости работы на
больших вылетах от продольной оси ма-
шины, например при нланировве откосов
боковых канав, отвал переставляют на
кронштейнах, располагая его асимметрич-
но продольной оси тяговой рамы. У гот
резания отвала регулируют установочными
гребенками 6, закрепляя их винтами в
требуемых положениях. На автогрейдсры
навешивают также вспомогательное обо-
рудование 12 бхл1 юзера или кирковщи-
ка, располагая последний перед передними
колесами или за ними, пот, хребтовой бал-
кой. Кирковщики, в частности, исполь-
зуют для разрушения твердых покрытий
дорог при их ремонте. Управляют отвалом
буль юзера или кирковщиком посредством
ги дроцилиндра 13. Для зачистных работ
на ломаных в поперечном направлении
поверхностях отвалы дополнительно обо-
рудуют откосниками 16 (рис. 4.37, г...е)
Управление рабочими движениями обес-
печивается ги транлическими системами.
В процессе работы грейдера управление
им сводится к выбору соответствующих
скоростных режимов движения машины,
вытержив 1нию заданного направления дви-
жения и регулированию положения отвала
но высоте и его перекосов. Все остальные
перемещения рабочего органа являются
установочными и выполняются обычно до
начала рабочего процесса. Качество пла-
нировочных и профилировочных работ в
значительной мере зависит от опыта ма-
шиниста по управлению высотным поло-
женно отвала и его перекосом в попе-
речном направлении. В конструкциях сов-
ременных авгогрейдеров для этих целей
применяют автоматические системы уп-
равления, выполняемые в двух вариантах.
По первому варианту правым по ходу 1ви-
жения машины гидронилиндром подъе-
ма — опускания тяговой ремы управляет
машинист, а второй, левый ги троцилиндр,
управляемый автоматически, обеспечива-
ет заданный поперечный наклон отвала.
Система автоматической стабилизации
поперечных уклонов обеспечивает профи-
лирование боковых уклонов земляного по-
лотна, планирование откосов насыпей и
выемок и копание кюветов с уклонами
откосов к гори зонту до 55 °. При скорости
движения машины до 3,6 км/ч точность
профилирования уклонов составляет ±1%.
Ио второму варианту к первой схеме до-
бавляется автоматическая система выдер-
живаиия продольного уклона ио установ-
ленной рядом с полосой движения машины
реперной канатной направляющей, кото-
рая управляет правым гидроцилиндром
подъема тяговой рамы. Точность плани-
рования продольных уклонов составляет
± 6 мм при рабочей скорости до 0,9 км/ч,
и до ±10 мм при скорости до 3,6 км/ч,
а поперечных уклонов соответственно
± 0,2 и ± 0,5 %. За счет повышения точ-
ности обработки поверхностей при исполь-
зовании автоматической системы стабили-
зации пре юльных и поперечных уклонов
повышается качество работ, число прохо-
дов автогрей тера сокращается примерно
в два раза, снижается утомляемость ма-
шиниста.
Рабочий процесс грейдера сходен с ра-
ботой бульдозера, оборудованного пово-
ротным в плане отвалом. При выполнении
профилировочных работ для лучшего вне-
дрения в грунт отвала широко пользуются
его перекосом, вырезая стружки треуголь-
ного поперечного сечения. Таким способом
сооружают, например, грунтовые юроги,
вырезая грунт из придорожных канав и
перемещая его в насыпь дороги, профи-
лируют корыто юроги в подготовлен ном
земляном полотне и т. п. Грейдеры эф-
фективно применять при длине рабочих
участков (захваток) более 50U м. На ко-
ротких захватках увеличивается количест-
во разворотов машины и перестановок ра-
бочего органа, в результате чего произ-
водительность грейдеров снижается. Пол-
ноповоротная система отвала автогрейie-
ра и дистанционное управление всеми его
рабочими перемещениями обеспечивают
работу на коротких захватках челночным
способом, который менее удобен по у п-
равлению при движении машины задним
ходом, но в некоторых случаях может ока-
заться более экономичным по сравнению
с обычным способом с разворотами на
границах захваток. При возведении насы-
пей из боковых резервов грейдеры эффек-
тивно применять при дальности перемеще-
ния грунта до 30 м.
Э к с п л у а т а ци о и н ы е расчет ы.
Требуемое тяговое усилие S* которым пре-
197
Рис. 4.38. Грейдер-элеватор
одолеваются сопротивления движению
грейдера, определяют по изложенной ранее
мето гике для бульдозеров. У автогрейде-
ров это усилие (Н) ограничивается сцепле-
нием ведущих колес с грунтом:
6'сц<р, (4.27)
где Gen— сила тяжести грейдера, прихо-
дящаяся на ведущие колеса, И; гр — ко-
эффициент сцепления; при работе в рых-
лых грантах принимают ц = 0,5...0,6.
При всех ведущих колесах в формуле
(4.27) учитывается полная сила тяжести
машины, а при четырех из шести ведущих
колесах —лишь 0,7...0,75 этой силы.
Так же по выведенным ранее формулам
для бульдозера определяют производи-
тельность грейдера на профилировочных
и планировочных работах.
Грейдер-элеваторы. Грейдер-элеваторы
предназначены для копания немерзлых
грунтов в материковом залегании на гори-
зонтах выше уровня грунтовых вод и от-
сыпки его в насыпи, отвалы или в тран-
спортные средства. Их используют для
возведения насыпей из боковых резервов,
образования продольных выемок, устрой-
ства каналов в полувыемках-полунасыпях
и других подобных сооружений.
Грейдер-элеваторы выполняют как по-
лз прицепные машины-орудия, агрегатиру-
емые с тракторами (гусеничными или ко-
лесными) или одноосными тягачами. Реже
их выполняют как сменное навесное обо-
рудование на автогрейдере. У полуприцеп-
ных грейдер-элевагоров основная рама /
(рис. 4.38) опирается на два пневмоколеса
10. У машин с большим вылетом отваль-
ного конвейера одно из колес — левое — в
транспортном положении устанавливают
симметрично со вторым колесом относи-
тельно продольной оси машины, а в ра-
бочем положении для повышения устой-
чивости его отодвигают, устанавливая на
специальной откидной оси. Передней час-
тью основная рама соединена с тягачом
по схеме универсального шарнира сцеп-
ным устройством 6. Рабочий орган в виде
дискового плуга 8 подвешен на кронштей-
не 9 к плужной балке 7. Он ориентирован
так, что при движении машины вперед
вырезает из грунта стружку с поперечным
сечением в форме эллиптического сегмен-
та. Отделенный от массива грунт, под-
нявшись по внутренней сферической по-
верхности плуга, отваливается на ленточ-
ный конвейер 5, расположенный поперек
основной рамы, которым он отсыпается
в насыпь, отвал или транспортное средст-
во. В зависимости от прочности разра-
батываемых грунтов глубину стружки ре-
гулируют подъемом-опусканием плужной
рамы с помощью гидроцилиндра 3. Угол
наклона ленточного конвейера и, следова-
тельно, высоту подъема грунта для раз-
грузки регулируют гидроцилиндром 4. Для
перемещения грунта на большие рассто-
яния ленточный конвейер наращивают
вставками. Гидравлические цилиндры пи-
таются рабочей жидкостью от насосной
установки, расположенной на тягаче или
на грейдер-элеваторе. В первом случае
она приводится в движение от двигателя
тягача, а во втором — от собственного
двигателя 2, управляемого дистанционно
из кабины машиниста тягача.
Рабочий процесс грейдер-элеватора сос-
тоит из последовательных проходов маши-
ны по отрабатываемому участку с раз-
воротами в конце последнего. Для сни-
жения непроизводительных затрат време-
ни на поворотные движения грейдер-эле-
ваторы целесообразно применять на участ-
ках протяженностью 200...500 м и более.
Некоторые модели грейдер-элеваторов по-
зволяют работать челночным способом
после установки рабочего органа в требу-
емое положение на концах участка.
Техническая производитель-
но с т ь грейдер-элеватора (м3/ч)
Пт = 3600.4 Lkm/t, (4.28)
где А — площадь поперечного сечения
198
стружки, м2; L — длина участка работы, м;
^„к— коэффициент потерь грунта при от-
валивании дисковым плугом на конвейер,
транспортировании и разгрузке (в сред-
нем knK— 0,85...0,95); t — продолжитель-
ность одной проходки машины с учетом
рабочего и холостого перемещения, одного
разворота на конце участка, а при раз-
грузке грунта в транспорт, кроме того,
потерь времени, связанных со сменой
транспортных средств.
4.5. Машины
для подготовительных работ
Подготовительные работы включают
очистку будущей строительной площадки
от леса и кустарников, вывозку древесины,
корчевку и уборку пней, удаление валунов,
устройство временных дорог и мостов через
естественные и искусственные препятствия,
понижение уровня грунтовых вод и т. п.
При разработке грунтов к подготовитель-
ным работам относят предварительное
рыхление прочных и мерзлых грунтов
рыхлителями или зарядами взрывчатых
веществ, заь чадываемых в пробуренные
скважины (шпуры). Для механизации этих
работ применяют различные строительные
и специальные машины, из которых ниже
будут рассмотрены кусторезы, корчеватели
и рыхлители. По сходству рабочего процес-
са машин для бурения шпуров с другими
буровыми машинами они будут рассмотре-
ны вместе с последними в § 4.6.
Кусторезы и корчеватели. Кусторезы
(рис. 4.39, а) применяют для расчистки
подлежащих застройке площадей от кус-
тарника и мелких деревьев, а корчеватели
(рис. 4.39, б) — для корчевки пней диамет-
ром до 50 см, расчистки участков от круп-
ных камней, сваленных деревьев и кустар-
ника, а также для рыхления плотных
грунтов. Эти машины изготовляют как на-
весные рабочие оборудования на гусенич-
ные тракторы. По устройству, принципу
работы и управлению они сходны с бульдо-
зерами и отличаются от последних рабо-
чим органом, который в случае кустореза
представляет собой отвал 3 (рис. 4.39,
а) клинообразной формы с гладкими или
пилообрг зными ножами 4 в его нижней
части и колуном 5 для раскалывания пней
и раздвигания сваленных деревьев. Отвал
Рис. 4.39. Машины для подготовительных ра-
бот
корчевателя 7 (рис. 4.39, б) в нижней
части снабжен зубьями 8. У обеих машин
отвалы с помощью сферического шар-
нира смонтированы на универсальной
раме /, толкающие брусья которой шар-
нирно закреплены на продольных балках
тележек базового трактора. Поднимают
и опускают рабочие органы гидроцилинд-
рами 2. В зависимости от условий работы
соответствующим переключением гидрозо-
лотников огвалы могут принудительно
заглубляться в грунт посредством гидро-
цилиндров 2 или скользить по поверхности
земли без принудительного заглубления.
У некоторых моделей корчевателей отвал
может поворачиваться в вертикальной
тоскости относительно рамы с помощью
дополнительных гидроцилиы.ров, чем об-
легчается разгрузка отвала, а при корчевке
пней обеспечивается хорошая избиратель-
ность по направлениям прилагаемых к пню
усилий. Силовая установка и кабина
машиниста кустореза защищены от воз-
можного падения деревьев ограждающим
каркасом 6 (см. рис. 4.39, а).
Для работы кусторезом его отвал опус-
кают на грунт и, перемещаясь вперед на
рабочей скорости, срезают кусты и мелкие
деревья, отодвигая их боковыми поверхно-
стями отвала в стороны. В зависимости от
местных условий выполняют повторный
проход по прежнему следу или переходят
на смежную полосу. При больших дли-
нах расчищаемых полос следующею
199
проходку начинают после разворота ма-
шины для движения в обратном направ-
лении, а на коротких участках произво-
дительнее расчистка по челночной схеме.
Дтя этого задним ходом возвращают ма-
шину на исхо шую позицию, после чего
начинают новый рабочий цикл.
Для работы корчевателем его отвал
опускают на грунт и, перемещаясь вперед
на рабочей скорости с одновременным за-
глублением отвала, погружают средние
зубья под пень, выдергивая его из земли
целиком или частично после нескольких
попыток. Сопротивление пней корчеванию
находится в прямой зависимости от диа-
метра пня и составляет от 18...20 до 180...
210 кН при диаметрах ог 10 до 50 см
соответственно. Полное тяговое усилие
корчевателя в рабочем режиме складыва-
ется из усилий, затрачиваемых на корче-
вание пня, сопутствующее ему разрыхле-
ние грунта и самопередвижение.
П р о и з в о д и т е л ь н о с т ь корчевате-
лей и кусторезов при сплошной расчист-
ке определяют по формуле (4.24) произ-
водительности бульдозеров на планиро-
вочных работах, а при избирательной рас-
чистке ее определяют по площади отдель-
но расчищенных участков с учетом потерь
времени на перегоны машины от одного
участка к другому. z
Рыхлители. Их применяют для послой-
ной разработки прочных грунтов, включая
мерзлые, многолетнемерзлые и скальные,
с последующей их уборкой землеройными,
землеройно-транспортными или погрузоч-
ными машинами. Рыхлители применяют
при отрывке котлованов и широких тран-
шей, устройстве выемок в гидротехничес-
ком строительстве, корыт под дорожное
полотно, разработке мерзлых россыпей по-
лезных ископаемых, проведении вскрыш-
ных работ.
Различают рыхлители основные и вспо-
могательные. Основные рыхлители изго-
товляют как навесное оборудование к гу-
сеничным или пневмоколеспым тракторам,
а вспомогательные агрегатируют с основ-
ным оборудованием 31М и погрузчиков
для рыхления плотных грунтов и слежав-
шихся материалов. Вспомогательные рых-
лители позволяют повысить производи-
тельность и расширить область примене-
ния основного оборудования. В последнее
время сменным рыхлительным оборудова-
нием оснащают универсальные строитель-
ные гидравлические jKCKaBaTopbi. В стро-
ительстве применяют также бу тьдозерно-
рыхлительные агрегаты (рис. 4.40), у ко-
торых используют как бульдозерное, так
и рыхлительное рабочее оборудование.
Эффективность работы основных рыхли-
те пей Зависит от тягово-сцепных свойств
базовых тракторов. Наиболее выгодно их
использовать для разработки многолетне-
мерзлых грунтов, трещиноватых и вывет-
ренных слоистых или низкопрочных гор-
ных пород (сланцев, ракушечников, бурых
углей, апатитов, фосфоритов, песчани-
ков, легких и средних известняков и т. п.).
Как основные, так и вспомогательные
рыхлители оборудуют одним или несколь-
кими зубьями 6 (рис. 1.40, а), устанав-
ливаемыми на поперечной батке 2 жестко
и пи с возможностью незначительных угле
вых перемещений в плане через поворот-
200
ные кронштейны 5, закрепленные на балке
шарнирно. Зубья с поперечной балкой на-
вешивают на базовый трактор через стой-
ку 3 по схеме трех точечной (рис. 4.40, а)
или четыре хточечной — параллелограмм-
ной (рис. 4.40, б) подвесок, регулируя
глубину погружения зубьев одним или дву-
мя гидроцилиндрами 4. Параллелограмм-
ная погвеска обеспечивает постоянство
угла резания независимо от глубины по-
гружения зубьев, что позволяет снизить
рабочие сопротивления на зубьях, повы-
сить производительность рыхлителя, а
также увеличить срок службы сменных
наконечников зубьев /.
Разрыхляют грунт заглубленными в не-
го зубьями тяговым усилием перемещаю-
щегося на рабочей скорости трактора.
Форма поперечного сечения образованной
после проходки рыхлителя выемки показа-
на на рис. 4 41. Для работы в плотных грун-
тах выгоднее использовать однозубые рых-
лители с жестким креплением зуба на попе-
речной бачке, которые по сравнению с мно-
гозубыми рыхлителями реализуют боль-
шие усилия на о гном зубе. С этой же
целью в тех же условиях многозубые рых-
лители переоборудуют в однозубые или
снабжают их буферными устройствами,
устанавливаемыми в верхней части сред-
него зуба, для работы с трактором-толка-
чом, также оборудованным буферным уст-
ройством в его передней части. При раз-
работке слоистых горных пород и вялых
пластичномерзлых грунтов, а также рых-
ления корчи мерзлого грунта на зубья
рабочих органов устанавливают уширите-
ли. благодаря чему увеличивается ширина
рыхления за каждый проход и повыша-
ется производительность машины. Отдель-
ные модели рыхлителей оборудуют дис-
танционными системами регулирования
угла резания и изменения вылета зуба
из кабины машиниста. Первое решение
позволяет выбирать рациональный угол
резания в зависимости от категории раз-
рабатываемых грунтов, а также сокраща-
ет время внедрения наконечников в проч-
ные грунты. Изменением вы чета зуба .мож-
но обеспечить оптимальный режим рых-
лення и сократить за счет этого число
проходок при послойном рыхлении грунта.
Техническая производитель-
ность рыхлителя (м3/ч)
Рис. 4.41. Поперечное сечение выемки после
проходки рыхлителя
Пт = 3600В/|,Ф£//ц, (4.29)
где В — средняя ширина полосы рыхления
за один проход при многозубом рабочем
органе (рис. 4.41) или между двумя смеж-
ными проходами при однозубом рабочем
органе, м; — эффективная глубина рых-
ления, м; L — длина пути рыхления, м;
/и— продолжительность цикла, с.
Под эффективной глубиной рыхления
понимают толщину разрушенного слоя
грунта до вершин гребешков ненарушен-
ного массива. Обычно /ъф = (0,6...0,8) h,
где h — средняя глубина рыхления. Сред-
нюю ширину полосы рыхления (м) опре-
деляют непосредственным измерением
или, для случая многозубого рабочего ор-
гана, расчетом
B = [z(n — 1 )ф-й + (2/7 — h,<j,)ctgT^n, (4.30)
где z — шнг зубьев, м; п — число зубьев
на рабочем органе; b — ширина режущей
кромки наконечника, м; у —- угол скола,
(у =15...60°); kn—коэффициент перекры-
тия полосы рыхления смежными проход-
ками (в среднем /г„ = 0,75).
Продичжигельность рабочего никла (с):
при разработке грунта продольными
проходками г разворотами на концах
участка
б1 = 3.6ЛД-р + /1, + Л-, (4.31)
при челночной схеме
/.^B^Lfl/opH-l/^j+Zy. (4.32)
Входящие в эти формулы величины име-
ют те же значения, что и в формулах
(4.18), (4.19). Дчя тракторов с гидроме-
ханическими передачами скорости рабоче-
го и заднего ходов составляют соответ-
201
ственно ур = 1,7...3,2 км/ч, v3X = 7,5...
14,5 км/ч, для тракторов с механическими
передачами ур —2,35...3,2 км/ч, цзх = 7,6...
8,5 км/ч.
При разработке высокопрочных грунтов
перекрестным способом (н двух взаимно
перпендикулярных направлениях) произ-
водительность определяют раздельно для
продольных и поперечных проходов, а за-
тем находят ее среднее значение.
Повысить производительность рыхлите-
ля и улучшить его тягово-сцепные свой-
ства можно за счет рационального выбора
направления рабочего движения, отдавая
предпочтение движению под уклон, резер-
вирования части неубранного после пред-
шествующих проходок грунта или породы
слоем 5...7 см, удаления снежного покрова
перед разрыхлением мерзлых грунтов для
улучшения сцепления движителя, сов-
местной работы с тракторами-толкачами.
В последнем случае энергозатраты на раз-
рыхление грунта увеличиваются примерно
в два раза, а производительность повы-
шается в три-четыре раза.
4.6. Бурильные машины
и оборудование
Бурением называют процесс образова-
ния земляной выемки обычно круглого по-
перечного сечения путем разрушения гр,н
та (горной породы) в ее лобовой (дон-
ной) части и извлечения на поверхность
продуктов разрушения. В зависимости от
ориентации подачи рабочего органа на
забой различают вертикальное, горизон-
тальное и наклонное бурение. Вертикаль-
ные выемки глубиной, соизмеримой с раз-
мерами поперечного сечения, называют
ямами. В ямы устанавливают столбы до-
рожных знаков, надолб и ограждений, же-
лезобетонные опоры линий электропередачи
и связи и т. п. Выемки большой глубины
по сравнению с размерами поперечных
сечений называют скважинами (напри-
мер, вертикальные колодезные скважины,
горизонтальные скважины для бестран-
шейной прокладки труб под насыпями до-
рог и т. п.). Скважины с малыми разме-
рами поперечных сечений, используемые
для закладки в них взрывчатых веществ
при разработке прочных грунтов и горных
порот взрывом, называют шпурами
Для образования ям и вертикальных
или наклонных скважин применяют бу-
рильно-крановые машины, на которых
кроме бурового рабочего оборудования
монтируют крановое оборудование для ус-
т ановкм я ямь\ столбе-н, надолб, опуска-
ния в скважины свай, блоков колодез-
ных облицовок и т. п. Из-за рассредо-
точенности строительных обьектов и необ-
ходимости в связи с этим частого пере-
базирования бурильно-крановое обору-
дование монтируют на автомобилях, трак-
торах или специальных самоходных шас-
си. Горизонтальные скважины под насы-
пями шоссейных и железных дорог раз-
рабатывают полустационарными установ-
ками горизонтального бурения в комплек-
те с обслуживающими их грузоподъемны-
ми машинами (обычно трубоукладчиками)
и экскаваторами для перегрузки вынутого
из скважины грунта в отвал или тран-
спортные средства. По окончании работ
буровое оборудопапне демонтируют и пе-
ревозят н. новый строительный объект
Для бурения шнуров при разработке проч-
ных грунтов и горных порот взрывом в
строительстве применяют самоходные бу-
ровые установки на базе нневмоколесных
и гусеничных тракторов. Перечисленные
машины и оборудование реализуют вра-
щательный или ударно-вращательный спо-
собы бурения, наряду с которыми известны
также другие способы (ударный, терми-
ческий), применяемые в горных работах.
Бурильно-крановые машины. Отечест-
венная промышленность выпускает бу-
рильно-крановые машины на базе авто-
мобилей, пнсвмоколесных и гусеничных
тракторов для бурения ям и скважин диа-
метром 0,3...С,8- и глубиной 3 м (на трак-
торной базе) и до 8 м (на автомобильной
базе) Для разработки выемок различного
диаметра машины комплектуют сменным
буровым оборудованием. Эксплуатацион-
ная скорость бурения скважин в грунтах
немерзлого состояния без каменистых
включений составляет в среднем 0,6...1,4
м/мин в зависимости от диаметра и глуби-
ны скважины. При разработке мерзлых
грунтов эт 1 скорость снижается в 3...6
раз Процесс бурения грунтов — наиболее
энергоемкий способ их разработки. На бу-
рение 1 mj грунта немерзлого состояния
затрачивается на порядок больше энергии,
202
чем на разработку одноковшовыми экска-
ваторами. В меньшей мере эти машины
уступают одноковшовым экскаваторам по
удельной материалоемкости (в среднем
в 1.5...3 раза). Однако для полной оценки
бурильно-крановых машин по технико-эк-
сплуатационным показателям следует упи-
тывать, что для отрывки ям и скважин эти
машины пока что являются единственно
возможными технически и экономически
обоснованными средствами. Лишь в от-
дельных случаях при разработке выемок
больших поперечных сечений в грунтах
немерзлого состояния возможно использо-
вать одноковшовые экскаваторы с грей-
ферным рабочим оборудованием, энерго-
емкость которого несколько ниже, чем у
бурильных машин.
Буровое оборудование рассматривае-
мых машин включает забурник 6 (рис.
4.42, а) или рыхлящую головку и две
или более копающие лопасти 5, жестко
закрепленные на конце граненой штанги
4. Последняя проходит через полую цапфу
редуктора-вращателя 3, которым она при-
водится во вращательное относительно
своей оси движение. При небольшой глу-
бине бурения штангу перемещают в осе-
вом направлении (на забой) гидроцилин-
дром 1 (рис. 4.42, а), установленным на
редукторе-вращателе, для чего ее верхний
конец соединяют со штоком гидроцилин-
дра. При большой глубине бурения штан-
гу перемещают перехватами четырехку-
лачковым патроном И с помощью двух
гидроцилиндров 10 (рис. 4.42, б). По ис-
черпанию хода штоков патрон разжима-
ют, поднимают вверх и снова зажимают
на штанге. Для подъема рабочего обору-
дования над землей при одноцилиндровом
напоре используют тот же гидравлический
цилиндр, а при двухцилиндровом напо-
ре — лебедку, канат которой закрепляется
на вертлюге 9 буровой штанги и навивает-
203
ся на барабан 7. Второй барабан 8 этой
[сбсдки предназначен для выполнения
грузоподъемных операций при установке
в пробуренные скважины свай, столбов
и т п. Для тех же целей на машинах
с одноцилиндровым напором применяют
грузовую лебедку (на рис. 4.42, а не пока-
зана) и м.лЧту 2. Обычно основное и вспо-
могательное (грузоподъемное) рабочее
оборудование размешают консольно сзади
шасси базовой машины Его установку
в требуемое положение бурения в плане
выполняют путем соответствующих манев-
ровых движений машины. У отдельных
моделей рабочее оборудование располага-
ют на поворотной платформе или сбоку
шасси, чем предопределяется большая
точность его установки в рабочее положе-
ние. Для повышения устойчивости маши-
ны при б' рении базовое шасси или раму
рабочего оборудования устанавливают на
выносные опоры (гидравлические или вин-
товые). Отдельные модели бурильно-кра-
новых машин оборудуют также бульдо-
зерным отвалом для планирования рабо-
чей площадки перед установкой машины
и для засыпки ям по завершению мон-
тажных работ
Бхрение начинают после установки ма-
шины на ровной площадке на выносные
Рис. 4.43. Двухшпиндель-
ная машина для бурения
шпуров на базе пневмоко-
лесного трактора:
а — общий вид; б — кинема-
тическая схема привода ра-
бочего органа
опоры, перевода рабочего оборудования
в рабочее положение и опускания бура
до уровня земли. Грунт разрабатывают
одновременным вращением бура и его осе-
вым перемещением на забой. Попе за-
буривания на глубину 0,3...0,5 м в грунтах
I...III категорий немерзлого состояния, а в
прочных грунтах и с каменистыми включе-
ниями чаще, бур поднимают над повер-
хностью земли и, не прекращая его вра-
щения, разбрасывают гр>нг в стороны от
ямы. После опускания бура процесс пов-
торяют до достижения требуемой глубины.
Частоту вращения бура выбирают в соот-
ветствии с прочностью разрабатываемого
грунта: большую — для слабых, мень-
шую — для крепких грунтов. Для разбра-
сывания грунта с лопастей используют
повышенные частоты. Для перевода рабо-
чего оборудования в транспортное поло-
жение его укладывают вдоль машины или
наклонно к ее шасси.
Машины для бурения шпуров. Рабочим
органом машин для бурения шпуров слу-
жит одна или две буровые штанги /
(рис. 4.43) с резцами или шарошечными
долотами на конце. Соответственно разли-
чают одно- и двухшпиндельные буровые
машины. Верхними гранеными концами
штанги входят в полые цапфы ведомых
204
Рис. 4.44. Установка горизонтального бурения
колес редукторов-врашателсй 4 и закли-
ниваются в них, образуя неподвижные со-
единения. Нижние концы штанг проходят
через направляющие отверстия в нижней
части рамы 6. Редукторы 4 вместе с при-
водными гидродвигателями 5 располагают
на подвижной каретке — 3, перемещаю-
щейся посредством гичроцилин ipa 2 в
направляющих рамы 6. Иос1едняя гид-
роцилиндрами южет быть установлена
в вертикальное или наклонное рабочее по-
ложение или уложена вдоль базовой ма-
шины (тр жтора) в транспортное положе-
ние. В случае пневмоколесного трактора
дтя обеспечения устойчивой работы ма-
шины ее устанавливают на выносные опо-
ры 7.
Для бурения шпуров машину устанав-
ливают в рабочее положение, опускают
1Ю1вижн}Ю каретку до касания бурами
земли и одновременным вращением штанг
и их осевым перемещением разрабатыва-
ют скважину. Про такты бурения выносят-
ся на поверхность сжатым воздухом от
передвижного компрессора или спираль-
ной нарезкой по длине буровых штанг.
При необходимости штанги периодически
поднимают над поверхностью земли и вра-
щением освобождают от буровой мелочи.
Технико-эксплуатационные показатели
этих машин следует оценивать по конеч-
ном\ результату буровзрывных работ, в
составе которых бурение шпуров пред-
ставляется сост 1вной частью. По энерго-
емкости буровзрывные работы уступают
лишь экскаваторной разработке грунта в
отвал (в среднем на 35...65 %) и имеют
самую низкую материалоемкость (на по-
рядок ниже магериалоемкости экскаватор-
ной разработки). Но по сравнению с дру-
гими работами в составе буровзрывного
комплекса бурение шпуров наиболее энер-
гоемко, а вся материалоемкость, по су-
ществу, образуется буровыми машинами.
Оборудование для бурения горизон-
тальных скважин. Бурение горизонталь-
ных скважин под шоссейными и желез-
ными дорогами для прокладки в них
трубопроводов, подземных кабельных
участков линий связи и лектроснабжения
и других выполняют из отрытого перет.
насыпью приямка-траншеи. Его размеры
должны быть достаточными для размеще-
ния в нем бурового оборудования и вспо-
могательных средств. Для контроля за
работой на последнем этапе бурения, а
также для подготовки к протаскиванию
в пробуренную скважину, например, ра-
бочего трубопровода, кабелей такой же
приямок отрывают с противоположной
стороны насыпи. По мере разработки сква-
жины и удаления из нее грунта в нее
осаживают трубу-кожух, которвя после
окончания буровых работ остается в сква-
жине как футляр для будущих коммуни-
каций.
Трубу-кожух 9 (рис. 4 14) укладывают
в приямке на катучие опоры 11, а внутри
трубы располагают винтовой конвейер 10,
собранный из отдельных секций, с рез-
цовой головкой 1 и забурником на вы-
ходящем перед трубой-кожухом конце.
Тыльный конец вала винтового конвейера
приводят во вращение силовой установ-
кой 6, состоящей из двигателя внутрен-
него сгорания и механических передач и
205
Рис. 4.45. Гидромонитор
укрепленной в задней части трубы-кожуха
хомутами 8. Напорное усилие трубе-кожу-
ху сообщают приводимой от того же дви-
гателя лебедкой 5, смонтированной на од-
ной с ним раме 4, через полиспаст 3,
неподвижные блоки которого укреплены
на якоре 2, вкопанном в насыпь.
Скважину разрабатывают вращением
резцовой головки с о гновременной пода-
чей ее вместе с трубой-кожухом на забой.
Разрушенный резцовой головкой грунт
поступает на винтовой конвейер, которым
он перемещается в трубе-кожухе к ее от-
крытому концу и высыпается на дно тран-
шеи, а из нее экскаватором — в отвал
или транспортные средства. Реактивный
момент сил сопротивления грунта разра-
ботке воспринимается трубой-кожухом,
которая по мере продвижения в скважину
все больше защемляется грунтом. От воз-
можного проворачивания относительно
своей оси, особенно в начальной стадии
проходки, труба страхуется трубоукладчи-
ком 7, удерживающим ее крюком за раму
силовой установки.
В установках для бхрения скважин
больших поперечных сечений (диаметром
1720 мм) напорное усилие создают гид-
равлическими цилиндрами, упирающимися
в щит, установленный у тыльной стенки
приямка. Выпускаемые отечественной про-
мышленностью установки обеспечивают
бурение горизонтальных скважин диамет-
ром 325... 1720 мм (по внешнему диаметру
трубы-кожуха) и длиной до 60 м. Мак-
симальные скорости проходки составляют
от 15 (для скважин диаметром до 630 мм)
до 1,37 м/ч (при диаметре скважины
1720 мм), а усилия подачи—от 480 до
7200 кН соответственно. Описанное обору-
дование уникально по своему назначению.
оно позволяет проводить буровые работы
на переходах без остановки движения по
шоссейным и железнодорожным дорогам.
Приведенные выше данные по скоростям
проходки характеризуют только техничес-
кие возможности этого оборудования, но
не могут служить основанием для опреде-
ления эксплуатационной продолжитель-
ности буровых работ на переходе, в сос-
таве которых значительную часть зани-
мают подготовите [ьно-заключительные
работы, а также простои различного ха-
рактера.
4.7. Оборудование
гидромеханизации
Гидромеханизацией называют способ
механизации земляных и горных работ,
при котором все или основная часть тех-
нологических процессов проводятся энер-
гией движущегося потока воды. В стро-
ительном оборудовании, реализующем
этот способ, используются устройства для
разрушения грунтов как струей воды, так
и механическим путем с последующим их
транспортированием в потоке воды и ук-
ладкой в земляные сооружения. При гид-
равлическом способе разработки грунта
требуемое давление потока воды создает-
ся водяным насосом, а струя формируется
и направляется гидромонитором. В случае
механической, обычно подводной, разра-
ботки применяют фрезерные рыхлители.
Гидромонитор (рис. 4.45) состоит
из нижнего неподвижного 3, соединенного
с напорным трубопроводом /, и верхнего
5 поворотного в плане колен, поворотного
в вертикальной плоскости ствола 7 и смен-
ной насадки 6. Струя формируется ребра-
ми внутри ствола и пропускным сечением
насадки. Размывающая способность струи
206
характеризуется ее давлением на забой,
которое обычно составляет 0,7...2 МПа
(при разработке прочных грунтов до
11 МПа). Направление струи регулируют
вручную рычагом 4 или дистанционно гид-
роцилиндрами 2 и 8.
Если уровень земляного сооружения на-
ходится ниже уровня разработки грунта,
то образовавшаяся в результате размыва
грунта водой смесь, называемая пульпой,
может перемещаться к месту укладки са-
мотеком по естественной поверхности или
по искусственным каналам, желобам и
трубам. Для перемещения пульпы выше
уровня разработки грунта сначала ее са-
мотеком собирают в специальном земля-
ном углублении (зумпфе), из которого по
трубам подают к месту укладки грунто-
выми центробежными насосами (земле-
сосами). Последние отличаются от во-
дяных центробежных насосов тем, что их
пропускные сечения и вращающиеся ло-
пасти рассчитаны на пропуск пульпы с
каменистыми включениями и изготовлены
из износостойких материалов. При разра-
ботке подводных грунтов пульпу отбирают
из зоны разработки, а при разработке
береговых урезов — из водоема вблизи
этой зоны. При этом используют как зем-
лесосы, так и гидроэлеваторы, реа-
лизующие эжекторный способ поступле-
ния пульпы в транспортный трубопровод.
В смесительную камеру 1 гидроэлева-
тора (рис. 4.46) по трубопроводу под на-
пором поступает вода. Проходя через на-
садку с большой скоростью, она создает
в расширяющейся зоне разрежение, бла-
годаря которому в смесительную камеру
подсасывается пульпа и, разжижаясь в
воде, подается в транспортный трубопро-
вод (пульповод) 2. Гидроэлеваторы имеют
низкий коэффициент полезного действия
из-за малой доли грунта в составе пуль-
пы (не более 2%), но по сравнению с
грунтовыми насосами они более долговеч-
ны в связи с тем, что подвижные части
входящего в состав гидроэлеватора насо-
са для подачи воды в смесительную камеру
непосредственно не контактируют с абра-
зивными частицами пульпы.
Реже для подъема пульпы со дна водоема
используют эрлифты, которыми в зону
разработки грунта подают воздух, направ-
ляя его в приемный грунтозаборник вса-
Рис. 4.46. Принципиальная схема устройства и
работы гидроэлеватора
сывающего трубопровода. Аэрированная
смесь, обладая меньшей плотностью по от-
ношению к окружающей среде, поднимает-
ся по трубопроводу, увлекая за собой твер-
дые продукты разрушения грунта.
Чисто гидравлический (гидромонитор-
ный) способ может оказаться малоэффек-
тивным для разработки прочных грунтов.
В некоторых случаях выгодно сочетание
механического разрушения с транспорти-
рованием грунта в потоке воды. Так, при
подводной разработке грунтов для их разру-
шения применяют различного рода фрезы
с последующим транспортированием пуль-
пы землесосами или гидроэлеваторами.
Этот способ разработки грунтов, называе-
мый гидромеханическим, широко применя-
ют в гидротехническом, мелиоративном и
других видах строительства, в системе вод-
ного хозяйства, в горной промышленности.
Этим способом сооружают и углубляют
водоемы и водохранилища, намывают дам-
бы и плотины, добывают строительный
песок и гравий, ра срабатывают полезные
ископаемые и т. п. Гидромеханический спо-
соб разработки грунтов отличается просто-
той оборудования, невысокой энергоемко-
стью (2...5 кВт-ч/м3) и материалоемкостью
207
Рис. 4.47. Принципиальная схема земснаряда
(а) и схема папипьонажа (б)
(на уровне экскаваторной разработки в от-
вал, а по массе машинного оборудова-
ния — самым низким уровнем после буро-
взрывной р тзработки), высоким качеством
\ кладки грунта. Для его реализации тре-
буется большое количество воды, в связи
с чем этим способом разрабатывают грун-
ты вблизи водоемов, с береговых урезов
и со дна водоемов.
Сухопутные средства гидромеханизации
представляют собой комплекты описанного
выше гидромониторного и землесосного
оборудования, смонтированного на салаз-
ках 9 (см. рис. 4.45) или самоходных,
обычно гусеничных, шасси. В первом слу-
чае его применяют на объектах с большими
объемами работ, а для перемещения с од-
ной стоянки на другую используют внеш-
ние транспортные средства. Самоход-
ные установки используют в случае
рассрс тоточенных работ в условиях час-
той смены строительных обьектов. Для
подводной разработки грунтов описанное
выше оборудование монтируют на специ-
альных плавучих средствах, называемых
цемснарядами. На мелиоративных и дно-
углубительных работах применяют земсна-
ряды производительностью до 100 м3/ч,
оборудованные собственной силовой ди-
зельной или дизель-элсктрической установ-
кой и приспособленные для работы при
быстром течении воды и больших волнах.
Сооружение крупных водоемов, намыв пло-
тин и дамб, подводную добычу песка и гра-
вия осуществляют земснарядами с элек-
трическим приводом с питанием от внешних
источников энергии производительностью
100...1000 м3/ч.
Корпус земснаряда представляет собой
разделенный на отсеки понтон 6 (рис.
4.47, а). В его перетней части шарнирно
укреплена рама 2, несущая на конце фре-
зу 1 (на некоторых земснарядах, кроме
того, гидромонитор) и грунтозаборник. Фре-
зу приводят во вращение через систему
карданных валов и механически к передач
от электродвигателя 8, установленного
на понтоне. Грунтозаборник сообщается
с всасывающим трубопроводом 5, которым
пульпа подается к землесосу 7 и дилее
в пульповод 10, проложенный по водоему
на поплавках и по суше на инвентарных
опорах. В зависимости от глубины разра-
ботки раму 2 опускают и поднимают лебед-
кой 4 посредством полиспаста, верхние
блоки которого закреплены на стойке 3.
Для работы на водоеме земснаряд уста-
навливают на одну из двух расположенных
в его кормовой части свай 9. Канаты 12
лебедок 11 (рис. 4.47, 6) бокового (па-
пильонажного) перемещения оттягивают в
стороны от земснаряда и заякоривают на
дне водоема, а если позволяет длина кана-
тов, огибаемые ими блоки 13 укрер 1яют на бере-
говых якорях. Грунт разрабатывают вра-
щающейся фрезой, отсасывая пульпу >е.м-
208
лесосом, при непрерывном вращательном
в плане движении (папильонировзнии)
корпуса земснаряда относительно опушен-
ной сваи. Это движение обеспечивается
одной из папильонажных лебедок при сма-
тывании каната с другой лебедки. При раз-
работке грунта на дне водоема по достиже-
нии головой рамы 2 границы полосы раз-
работки опускают на дно вторую сваю,
а прежнюю поднимают в нерабочее поло-
жение Включением второй лебедки (со
стороны опущенной сваи) и реверсирова-
нием первой достигают возвратного па-
пильонажного движения и т. д. Схема поло-
жений А и Б, соответствующих последова-
тельным траекториям движения головы
стрелы, показана на рис. 4.47, б.
При разработке береговых урезов, кото-
рую начинают обычно с наиболее высокого
уступа, после граничного папильонажного
перемещения земснаряда в одну сторону
раму опускают на нижележащий уступ
и разрабатывают его возвратным папильо-
нированием. Так, с одной свайной стоянки
разрабатываю! все уступы до дна водоема,
после чего переставляют сваи (зашаги-
вают). В некоторых случаях при разработке
слабых грунтов в береговых урезах, осо-
бенно при узких полосах па пилкопирова-
ния, земснаряд устанавливают в новое
положение после нескольких последова-
тельных шагов. По мере продвижения зем-
снаряда по во доему требуется периодически
перекладывать якоря, используя для этого
моторную лощу или катер.
Тля разработки траншей на дне водо-
емов глубиной до 25 м при строительстве
пйлводных переходов магистральных тру-
бопроводов применяют бессвайные земсна-
ряды производительностью до 200 м3/ч,
оборудованные четырьмя папильонажны-
ми и двумя становыми лебедками. Одну
становую лебедку располагают в носовой
части понтона, а вторую — на корме. Эти-
ми чебедками земснаряд перемещают вдоль
отрываемой траншеи.
Гехническая производительность земсна-
ряда (м3/ч)
rir=Qfc (4.33)
где Q — подача грунтового насоса по объ-
ему пульпы, м3/ч; k — средний коэффи-
циент консистенции грунта в пульпе (k —
= 0,1..0 25 — нижний предел соответствует
разработке гравийно-галечных, а верх-
ний — песчаных грунтов)
4.8. Грунтоуплотняющие
машины
После отсыпки грунта в насыпь вслед-
ствие его естественной осадки, а также
от воздействия внешних нагрузок, переда-
ваемых насыпи наземными сооружениями,
движущимися по ней транспортными сред-
ствами и в других случаях, с течением вре-
мени грунт частично изменяет свою плот-
ность, вызывая осадку земляного сооруже-
ния. Для получения проектных размеров
земляного сооружения в процессе строи-
тельства после отсыпки грунта его уплот-
няют укаткой, трамбованием, вибрацией,
виброукаткой или вибротрамбованием.
В процессе уплотнения частицы грунта
смещаются и укладываются более ком-
пактно за счет вытеснения жидкой и газо-
образной фаз.
При укатке необратимая деформация
(уплотнение) грунта развивается вслед-
ствие многократно повторяющегося дейст-
вия перемещающейся нагрузки на поверх-
ности контакта с грунтом перекатываемого
по нему вальца или колеса. При трам-
бовании грунт уплотняется па тающей
массой. При этом часть кинетической энер-
гии в момент удара о грунт преобразуется
в работу его уплотнения. В и б р о у п л о т-
н е н и е заключав гея в сообщении грунту
колебательного движения, которое приво-
дит к относительному смещению его частиц
и более плотной их упаковке. Эти движения
возбуждаются колеблющимися массами,
находящимися либо на поверхности уплот-
няемого грунта (поверхностные вибрато-
ры), либо внутри нею (глубинные вибра-
торы). При виброуплотнении рабочий ор-
ган вибратора колеблется вместе с грунтом
(присоединенной массой грунта). Если воз-
мущения превзойдут определенные) пре дел,
то виброуплотнение преобразуется в в и б-
ротрамбованиес отрывом рабочего
органа вибратора от грунт и частыми
ударами по нему. При этом грунт О', дет
встряхиваться и находящаяся в нем свя-
занная вода перейдет в свобо дную, благо-
даря чему уменьшится сопротивляемость
грунта внешним нагрузкам. Этим дости-
гается большая эффективность процесса
209
по сравнению с другими способами уплот-
нения. Как разновидность виброуплотне-
ния применяют также комбинацию этого
способа с укаткой, для чего перекатывае-
мому по грунту катку сообщают направ-
ленные вертикальные колебания.
При назначении режимов работы грун-
тоуплотняющего оборудования следует учи-
тывать, что большей глубине уплотняемого
слоя соответствуют большие давления на
поверхности контакта с грунтом рабочего
органа, которые, однако, не должны быть
выше предела прочности грунта. Если это
условие нс удовлетворяется, то происходит
разрушение структуры грунта, которое про-
является в сильном волнообразовании пе-
ред вальцами или колесами катков, выпира-
нии грунта в стороны. Так как после каж-
дой очередной проходки грунтоуплотняю-
щей машины предел прочности грунта на
его поверхности возрастает, то для повы-
шения эффективности процесса целесооб-
разно контактные давления увеличивать
от прохода к проходу (для катков) или
от удара к удару (для трамбующих ма-
шин). С этой целью рекомендуется двух-
стадийное уплотнение грунта: предвари-
тельное— легкой машиной, окончатель-
ное — тяжелой. При этом общее число
проходов или уларов по одному месту мо-
жет быть уменьшено в среднем на 25 %
с сокращением стоимости работ до 30 %,
в том числе и за счет частичной замены
тяжелых машин легкими. При уплотнении
грунтов после скреперной отсыпки получа-
ют более высокий эффект вследствие того,
что предварительное уплотнение грунта бу-
дет выполнено скреперами попутно с их
разгрузкой.
При уплотнении грунта укаткой скорости
передвижения катков не оказывают влия-
ния на изменение плотности грунтов. Но
при повышенных скоростях из-за больших
сдвигающих усилий на контактной поверх-
ности формируется менее прочная струк-
тура грунта. Исследованиями установлены
рациональные скоростные режимы — пере-
мещение катка на малой скорости (1,5...
2,5 км/ч) на первом и двух последних про-
ходах и на повышенных скоростях (8...
10 км/ч) на промежуточных проходах,—
которыми обеспечивается увеличение про-
изводительности катков примерно в два
раза по сравнению с работой в односко-
ростном режиме, удовлетворяющем требо-
ваниям прочности поверхностной струк-
туры грунта.
Катки. Катки предназначены для уплот-
нения грунтов и других сыпучих материалов
(гравия, щебня) при возведении отсыпае-
мых послойно дорожных насыпей, плотин
и дамб, оросительных сооружений и водо-
хранилищ, при засыпке канав и т. п. По спо-
собу силового воздействия на уплотняемый
грунт различают катки статического дейст-
вия и виброкатки. По типу рабочего органа
катки изготовляют с гладкими, кулачко-
выми, ребристыми и решетчатыми вальца-
ми и с пневмоколесами. По способу соеди-
нения с тягачом катки могут быть прицеп-
ными. полуприцепными и самоходными.
Последние применяют в основном для уплот-
нения дорожных оснований и покрытий.
Катки эффективно применять на линейных
объектах большой протяженности или пло-
щадях с большими размерами.
Катки с гладкими вальцами
наиболее просты по конструкции. Такой ка-
ток состоит из гладкого пустотелого валь-
ца 5 (рис. 4.48, а) и охватывающей его ра-
мы 3 с дышлом 2 и сцепным устройством 1
на конце. Валец соединяется с рамой через
подшипники 4 на торцовых шипах. Для
увеличения давления на грунт валец загру-
жают песком (балластируют) через люк 7.
Налипший на поверхность вальца грунт
очищается скребком 6, установленным на
раме Катки этого типа перемещаются за
тягачом (трактором). Последовательные
проходы выполняются либо с разворотами
на концах гонов для возвратного движе-
ния, либо челночным способом, для чего
тягач перецепляют на противоположную
сторону катка.
Гладкие катки уплотняют грунт слоями
0,15...0,2 м без разрыхления его поверх-
ности или с незначительным разрыхле-
нием на глубину 1...3 см (в несвязных
грунтах). Их применяют преимущественно
для прикатки в один-два прохода поверх-
ности грунта, уплотненного другими кат-
ками.
Кулачковые катки (рис. 4.48, б)
отличаются от катков с гладкими валь-
цами наличием на рабочей поверхности
вальцов кулачков 9, расставленных в шах-
матном порядке. Кулачки приваривают ли-
бо непосредственно к обечайке вальца.
210
либо к полубандажам 8, которые затем
монтируют на обечайке гладкого вальца.
Междурядья кулачков очищают штырями,
собранными на общей балке, прикреплен-
ной к рамс вместо скребка. Грунт уплот-
няют внедряемыми в него кулачками, а на
первых проходах также поверхностью валь-
ца. Кулачковые катки эффективны для
работы в рыхлых связных грунтах. Для
уплотнения несвязных грунтов их не при-
меняют из-за интенсивного перемещения
частиц грунта вверх и в стороны, вслед-
ствие чего практически невозможно достиг-
нуть требуемой плотности. Отечественной
промышленностью выпускаются прицеп-
ные кулачковые катки массой до 28 Мг
при диаметре вальцов до 2,4 м, ширине
уплотняемой полосы до 2,7 м и толщине
уплотняемого слоя до 0,4 м.
Рабочие поверхности ребристых
катков выполнены из нескольких соос-
ных кольцевых бандажей с волнообраз-
ными внешними поверхностями, выступы
которых расположены в шахматном поря д-
ке. Обечайку решетчатого катка
и зготовляют из прутков в виде решетки
с квадратными ячейками. Подобно кулач-
ковым ребристые и решетчатые катки про-
изводят глубинное уплотнение грунта, внед-
ряясь в него ребрами или прутьями.
Для укатки грунта на обширных пло-
щадях используют сцены из двух — пяти
катков и более, объединенных общиьи тра-
версами (рис. 4.48, в).
Прицепной пневмоколесный
каток (рис. 4.48, г, д) состоит из рамы 3,
соединенной посредством дышла 2 и сцеп-
ки с тягачом (трактором или автомоби-
лем), 4...6 пневмоколес 11, соединенных
с рамой одной осью (рис. 4.48, г) или через
балансиры (рис. 4.48, д), и одного 10
(рис. 4.48, г) или нескольких 12 (рис. 4.48,
д) по числу колес балластных ящиков.
В последнем случае крайние балластные
ящики жестко соединяются между собой
передней и задней поперечными балками,
а ось каждого из колес крепится к днищу
соответствующего балластного ящика. Сред-
ние ящики балансирно закреплены на зад-
ней поперечной балке. Такая конструкция
обеспечивает постоянный контакт всех ко-
лес с неровной поверхностью укатки и рав-
номерную передачу нагрузки на грунт каж-
дым колесом Катки с обшей осью колес
этими свойствами не обладают и при их
211
перемещении может нарушаться контакт
отдельных колес с грунтом. Пневмоколес -
ные катки применяю г для уплотнения грун-
тов, гравийных и щебеночных основа-
ний, а также черных смесей и асфальтового
бетона. Преимуществом этих катков перед
катками с жесткими вальцами является то,
что при уплотнении каменных материалов
они не измельчают их Отечественной про-
мышленностью выпускаются прицепные
пневмоколесные катки массой до 25 Мг
при ширине уплотняемой полосы до 2,8 м.
Эти катки уплотняют тр\нт слоями 0,45 м.
Требуемая плотность грунта достигается
за 6...8 проходов в связных и 3...4 про.хо та
в несвязных грунтах.
Весьма эффективно для уплотнения ма-
чосВязных грунтов применять вибраци-
онные катки (рис. 4.18. е) с гладкими,
кулачковыми или решетчатыми вальцами,
вну три которых вмонтирован вибратор на-
правленных колебаний, приводимый клино-
ременной передачей от автономного двига-
теля, установленного на рамс катка. Эффек-
тивность уплотнения достигается за счет
совместного действия на грунт гравита-
ционных и вотмушающих сил, генерируе-
мых вибр пором, что позволяет получить
требуемую плотность грунта при меньшей
массе катка. Гак, при уплотнении песков
за счет вибрационного воздействия масса
катка может быть снижена примерно в пять
раз, при супесях - в два раза, а при уплот-
нении средних и тяжелых суглинков лишь
на 10..30 %. Эффективность вибрацион-
ного воздействия снижается с увеличением
сотержания в грунте глинистых частиц.
11оэгому для уплотнения связных и высоко-
связных грунтов требуется применять весь-
ма тяжелые к ;тки. Виброкатки могут рабо-
та гь в вибрационном и виброударном режи-
мах. После шин наступает при амплитудах
возмущающей силы больше удвоенной силы
тяжести катков.
Промышленностью выпускаются вибро-
катки массой 3 W при диаметре вальца
1,2 м. Ширина уплотняемой полосы состав-
ляет 1,1 м, а глубина уплотнения то 0,6 м.
Возмущающая сила вибрации в 30 кН
генерируется вибратором, приводимым дви-
гателем мощностью 30 кВт. Частота виб-
рации составляет 30 Гц. Каток бу ксируется
колесные или гусеничным трактором клас-
са 15...30 к! 1 со скоростью до 3 км/ч. В рам-
ках социалистического содружества произ-
водство прицепных виброкатков массой до
12 Мг с гладкими, кулачковыми и решетча-
тыми вальцами освоено в ГДР. В западно-
европейски < странах широкое распростра-
нение получили самохотные двухвальцо-
вые виброкатки небольшой массы (600...
1200 кг) при диаметре вальцов 400...600 мм
и ширине, превышающей их диаметр в 1,4...
1,7 раза. Выпускаются также катки с комби-
нированием ведущих пневмоколес и ведо-
мых вибрационных стальных катков, уста-
новленных на шарнирно-сочлененной раме.
Трамбующие машины и оборудование.
Трамбованием уплотняют как связные, так
и несвязные грунты слоями большой тол-
щины (I...I.5 м). Рабочие органы трам-
бующих машин в виде чугунных или желе-
зобетонных плит круглой или квадратной
формы навешивают на экскаваторы или
специально приспособленные для этого ма-
шины. В первом случае в качестве базовой
машины используют экскаватор-драглайн,
к подъемному канату которого подвеши-
вают плиту массой 0,8... 1,5 Мг с площадью
опорной поверхности около 1 м'2. Всномо1а-
тельным канатом с легким оттяжным гру-
зом предупреждают закручивание основ-
ного каната. Плиту поднимают на высоту
1,2...2 м, с которой ее сбрасывают отключе-
нием от трансмиссии барабана подъемной
лебедки. Тремя — шестью ударами плиты
о грунт достигают его уплотнения на глу-
бину 0.8...1,5 м. Продолжительность рабо-
чего цикла с учетом поворотных движений
экскаватора в плане составляет в среднем
12...20 с, что опрс деляст невысокую произ-
водительность этого способа. Применение
экскаваторов для уплотнения грунтов эко-
номически невыгодно из-за высокой стои-
мости этих машин, а также из-за повышен-
ного износа подъемного и пере тающих
механизмов в описанном режиме нагруже-
ния. По этой причине указанный способ
уплотнения грунтов имеет ограниченное
применение - в местах, труднодоступных
для других гру нтоупло гняющих машин.
Для уплотнения грунтов па объектах
с широким фронтом работ использую г само-
ходные трамбующие машины на базе гусе-
ничного трактора класса 100... 150 кН (рис.
4.49, ц). Гру нг уплотняют шумя чугунными
плитами 3 массой 1,3 Мг каждая, поочеред-
но поднимаемыми но установленным сзади
212
Рис. 4.49. Тр 1мбуюшая
машина на базе гусе-
ничного трактора (а)
и кинематическая схе-
ма привода рабочего
оборудования (б)
трактора штангам 2 и падающими на грунт
при непрерывном движении машины впе-
ред. Плиты поднимают канатами 7 (рис. 4.49,
б) с помощью кривошипного механизма 6,
приводимого в движение через редуктор /
от двигателя 8, установленного в передней
части трактора. В момент перехода криво-
шипа через верхнюю «мертвую точку» уста-
новленная в его приводе муфта предельного
момента 5 отключает канатную систему
от редуктора, обеспечивая тем самым сво-
бодное падение трамбующей плиты. Ц ля
снижения динамических нагрузок в кана-
тах они прикреплены к передней раме и
трамбующим плитам чере* пружинные
амортизаторы 4 и 9. В зависимости от со-
держания в грунте глинистых частиц уплот-
нение на глубину ю 1,2 м достигается
за 3...6 ударов плиты по одному месту.
Соответствующая этим требованиям ско-
рость передвижения трактора составляет
160...320 м/ч.
Виброуплотняющее оборудование. Для
уплотнения грунта при oi раниченной в пла-
не его поверхности применяют вибрацион-
ные поверхностные уплотнители (вибро-
плиты). Грунт уплотняется плитой-поддо-
ном 1 (рис. 4.50), которой сообщаются
колебания, генерируемые двухдебалансным
вибратором 2, установленным на плите
шарнирно. При изменении положения кор-
пуса вибратора относительно плиты-под-
дона возникает горизонта 1ьная составляю-
щая возмущающей силы Q, обеспечиваю-
щая виброплите горизонтальные переме-
щения (самопередвижение) в направлении
действия этой составляющей. Вращение
дебалансам вибратора передается через
гибкую, обычно клиноременную передачу
от силовой установки, смонтированной на
подрамнике, установленном на плите на пру-
жинных или резиномсталлических аморти-
заторах (рис. 4.50, а) Управляет вибро-
плитой оператор с помощью рычагов, уста-
новленных на дышле, которое соединяется
с плитой через амортизаторы. Поворотом
дышла также изменяется направление само-
передвижения виброплиты. Виброплиты
213
Рис. 4.50. Виброплита (а), схема работы при
вибрировании на месте (б), при движении впе-
ред (в) и назад (г)
транспортируют на специальных тележках,
буксируемых трактором или автомобилем.
Изготовляемые в рамках социалистиче-
ского содружества в ГДР виброплиты про-
изводительностью от 300 до 900 м2/ч мас-
сой от 150 до 1400 кг обеспечивают уплот-
нение грунта на глубину 0,3... 1 м.
Производительность грунтоуплотняющих
машин и оборудования. Техническую про-
изводительность грунтоуплотняющих ма-
шин и оборудования непрерывного дейст-
вия (м’/ч) определяют по объему уплот-
ненного грунта:
Пт=1000(В — b)hv/z, (4.34)
где В — ширина полосы уплотнения, при-
нимаемая равной ширине катка, сцепа,
виброплиты, трамбующей машины, м; b —
ширина перекрытия смежных полос (6 = 0,1...
0,15 м); h — толщина слоя эффективного
уплотнения, указываемая в технической
характеристике уплотняющего оборудова-
ния, м; v — средняя рабочая скорость дви-
жения машины (оборудования), км/ч; z —
необходимое число проходов по одному
месту.
Для трамбующей плиты
Пт = 60/г(а —6)26/z, (4.35)
где п — число ударов плиты в 1 мин;
а—размер опорной поверхности плиты
(стороны квадрата или диаметр), м; z —
необходимое число ударов плиты по одному
и тому же месту
Контрольные вопросы. 1. Классификация машин
для земляных работ. 2. Виды рабочих органов
машин, реализующих механический способ раз-
рушения Iрунтов, элементы и параметры режу-
щей части землеройного рабочего органа. 3. Вза-
имодействие режущей части землеройного рабо-
чего органа с грунтом, понятия «резания» и «ко-
пания» грунтов. 4. Особенности взаимодействия
затупленных режущих рабочих органов с грун-
том, способы их упрочнения, эффект самозата-
чивания. 5. Классификация отнокЬршовых экс-
каваторов, основные параметры и индексация.
6. Назначение, устройство, р’бочий процесс,
рабочие размеры, основные технико-эксплуата-
ционные показатели одноковшовых экскавато-
ров с рабочим оборудованием прямой и обрат-
ной лопат, граглайна, погрузчика, грейфера,
планировщика. 7. Методика определения мощ-
ности силовой установки одноковшового экска-
ватора. 8. Производительность одноковшового
экскаватора. 9. Классификация многоковшовых
экскаваторов. 10. Устройство, рабочий процесс
и технико-эксплуатационные показатели тран-
шейных роторных и цепных экскаваторов, мето-
дика определения производительности и мощ-
ности силовой установки. 11. Особенности устрой-
ства и работы двухроторных и шнекороторных
каналокопателей, экскаваторов-дреноукладчиков;
стабилизация продольных уклонов выемок. 12.
Назначение, устройство, рабочий процесс, тех-
нико-эксплуатационные показатели и произво-
дительность роторных стреловых экскаваторов
и цепных экскаваторов поперечного копания.
13. Классификация землеройно-транспортных
машин. 14. Назначение, классификация, устрой-
ство и рабочие процессы бульдозеров с непово-
ротным и поворотным отвалами, скреперов, грей-
деров и грейдер-элеваторов. 15. Производитель-
ность буль юзеров и скреперов и пути ее повыше-
ния. 16. Характеристика сопротивлений пере-
движению бульдозеров и скреперов при послой-
ной разработке грунтов, разработке выемок по
схеме рационального продольного профиля. 17.
Продольная и поперечная стабилизация уклонов
при планировочных работах с помощью земле-
ройно-транспортных машин. 18. Назначение,
устройство, рабочий процесс и производитель-
ность кусторезов, корчевателей и рыхлителей.
19. Назначение, устройство, рабочий процесс
бурильно-крановых машин, машин для бурения
шпуров и оборудования для бурения горизон-
тальных скважин. 20. Оборудование для гидрав-
лического разрушения грунтов. 21. Назначение,
устройство и принцип работы земснаряда. 22.
Назначение, устройство и рабочий процесс кат-
ков с гладкими, кулачковыми, ребристыми и
решетчатыми вальцами, пневмо- и виброкатков,
машин и оборудования для уплотнения грунтов
трамбованием.
Машины
и оборудование
для свайных работ
5.1. Способы устройства
свайных фундаментов
Для устройства свайных фундаментов
применяют забивные, винтовые и набивные
сваи. Два первых типа свай изготовляют
на заводах, а третий устраивают на месте
из монолитного жетезобетона или в сочета-
нии со сборными элементами заводского
изготовления. В настоящее время на строй-
ках нашей страны массовое применение
(более 90 % от общего объема применяе-
мых свай) получили главным образом за-
бивные железобетонные сваи квадратного
сечения 0,2 X0,2...0.4 X 0,4 м длиной до 20 м
Используются также винтовые металли-
ческие сваи, воспринимающие в равной ме-
ре как вдавливающие, так и выдергиваю-
щие нагрузки. Их применяют, в частности,
для заанкеривания трубопроводов, укла-
дываемых в грунтах с подвижным поверх-
ностным слоем, в качестве инвентарных
анкерных устройств для стендовых испыта-
ний конструкций на статические нагруз-
ки и т. п. Набивные сваи в нашей стране
широкого распространения не получили.
Во многих зарубежных странах свайные
фундаменты изготовляют преимущественно
буронабивным способом.
Сваи заводского изготовления погружа-
ют в грунт приложением внешней верти-
кальной или наклонной нагрузки (забив-
ные сваи) или в сочетании ее с парой сил,
действующих в перпендикулярной плоскос-
ти (винтовые сваи). Этими силами преодо-
леваются силы сопротивления грунта по-
гружению в него сваи. В зависимости от
структуры, гранулометрического состава,
влажности, параметров внутреннего и внеш-
него трения и других свойств гру нты оказы-
вают различные сопротивления погру-
жению свай. В наиболее податливые гли-
нистые и супесчаные грунты текучей и
текучепластичной консистенции забивные
сваи BOiMOH<HO погружать вдавливанием.
Чтобы противостоять большим реактивным
силам сопротивления грунта, применяемое
оборудование должно обладать большой
массой. В противном случае оно будет
отрываться от земли (подниматься над
ней), не производя полезной работы Обыч-
но в ^вливающее оборудование пригружа-
Ю1 тяжелыми тракторами, которые наез-
жают на специальные откидные рамы, свя-
занные с направляющей мачтой. Из-за
бо 'ьшой материалоемкости вдавливаю-
щего оборудования и ограниченности грун-
товыми условиями — возможностью рабо-
тать только в слабых грунтах, его низкой
производительности этот метод редко при-
меняют в строительстве.
Для интенсификации процесса погруже-
ния забивных свай реализуются два основ-
ных направления: создание технических
средств, с помощью которых можно обес-
печить требуемые для погружения свай
нагрузки при уменьшенной массе оборудо-
вания, и средств, изменяющих силовое вза-
имодействие сваи с грунтом по разделяю-
щим их поверхностям и уменьшающим тем
самым сопротивляемость грунта погруже-
нию сваи, что в конечном счете приводит
к снижению требуемых внешних нагрузок,
а следовательно, и к меньшей массе обору-
215
ования. В первом случае применяют свае-
бойное оборудование— свайные молоты,
которые пере тают свае ударную нагрузку.
loiio.iHHre.ibHo к вдавливающей нагрузке,
которая передается в виде сил (равита-
ции — собственных и взаимодействующих
с ней рабочих органов, свае передается
часть кинетической энергии падающего на
нее ударного рабочего органа. Ударный
метод погружения свай широко применяют
в строительстве, практически в любых грун-
товых условиях, кроме скальных.
Второе направление реализовано в кон-
струкциях вибропогружателей, которые на-
гружают сваю периодически изменяемой
по значению и направлению возмущающей
нагрузкой высокой частоты. Вследствие
высоких мгновенных относительных знако-
переменных скоростей в пограничной со
сваей зоне резко снижается коэффициент
внутреннею и внешнего трения грунта,
который приобретает свойства жидкости,
чем снижается его сопротивляемость ногру-
кению сваи. В результате вибрационного
силового взаимодействия сваи с грунтом
т.in ее эффективного, соизмеримого но ско-
рости с другими способами, погружения
юстнточно небо пипой гравитационной при-
1 ру (ки. Этот метод весьма эффективен при
погружении свай в водонасыщенные пес-
чаные грунты, а также другие грунты плас-
тиной консистенции. По сравнению
г ударным способом в указанных грунтах
виоропогру жением можно повысить произ-
водительность труд 1 в 2,5...3 раза при сни-
жении стоимости работ в 1,5...2 раза.
Ci уменьшением влажности грунтов для
погружения свай с использованием вибро-
аффекта к ним требуется прикладывать
большие статические или динамические
(у тарные) вертикальные нагрузки. Спосо-
бы погружения свай сочетанием указанных
щцрузок называют соответственно вибро-
здавливанием и виброударным погружени-
ем. Каждую из составных частей нагрузок
при погружении свай вибровдавливанием
(вибрационную и вдавливающую) переда-
ют на сваю различными механизмами виб-
ров да вливающего агрегата. Виброудар-
ную нагрузку можно генерировать одним
механизмом — вибромолотом.
Для завинчивания свай можно приме-
нять все перечисленные методы с тем, одна-
ко, отличием, что реализующие их механиз-
ме
мы должны обладать возможностью пере-
давать свае пары сил в горизонтальной плос-
кости. В строительной практике применяют
кабестаны — устройства, осуществляющие
статический способ передачи вращающих
сил. Вертикальная пригрузка сваи при этом
способе ее погружения обязательна, осо-
бенно на начальном этапе, когда лопасти
сваи еще недостаточно защемлены грун-
том. Завинчиванием можно погружать сваи
в щебенисто-галечные, гравийно-песчаные,
глинистые, а также мерзлые (песчаные
и глинистые) грунты.
11еред устройством ростверков — кон-
струкций, обье диняющих сваи и служащих
для передачи нагрузки от надземной части
здания на сваи и грунтовое основание,—
головы погруженных в грунт свай вырав-
нивают на проектной отметке, срубая их
пневматическими молотками и газовой рез-
кой или срезая специальными устройства-
ми, называемыми сваерезами.
Набивные сваи изготовляют на месте пу-
тем заполнения предварительно пробурен-
ной скважины бетонной смесью с уплот-
нением или без него. Скважины образуют
бурением (вращательным, ударным, вибро-
термомехаиическим), пробивкой штампами
различной формы, иногда с раскаткой или
сочетанием этих способов. В плотных грун-
тах скважины разрабатывают без крепле-
ния стенок, а в обрушающихся грунтах —
с использованием обсадных труб, которые
оставляют в скважине или извлекают из нее
по мере ее заполнения бетонной смесью.
Уширения в скважинах образуют режущи-
ми или уплотняющими уширителями рабо-
чих органов или с помощью камуфлетного
взрыва, не вызывающего деформаций грун-
та за пределами означенной зоны. В боль-
шинстве случаев эти уширения выполняют-
ся в едином технологическом процессе
с устройством тела сваи. Помимо описан-
ного способа устройства набивных свай,
по содержанию которого эти сваи называют
буронабивными, известны также другие
способы — вибронабивной, виброштамио-
ванный. Для механизации работ но устрой-
ству набивных свай используют общестрои-
тельные машины и оборудование (буриль-
ные, бетоносмесительньк. машины для транс-
портирования, укладки и уплотнения бетон-
ной смеси и др.), а также специальные
машины, реализующие те же принципы.
но приспособленные для наиболее эффек-
тивного выполнения рассматриваемых ра-
бот. Более подробно эти машины и обору-
дование рассматриваются в специальной
литературе.
5.2. Машины и оборудование
для погружения забивных свай
Копры и копровое оборудование. Сваи
заводского изготовления погружают в грунт
с помощью копров, перемещающихся по
свайному нолю на собственном, обычно
рельсовом, хоту. Копры служат для под1>ема
и уста нов, и свай перед погружением в тре-
буемой точке свайного поля и обеспечения
их направления при погружении вместе
с погружателем.
Копер состоит из нижней рамы / (рис. 5.1)
с ходовыми тележками 2. поворотной плат-
формы 6. опирающейся на нижнюю раму7
через опорно-поворотное устройство, с рас-
положенными на ней силовой установкой
(обычно электрической), механизмами (втом
числе одной или двумя лебедками для
подъема и установки в рабочее положение
сваи и погружателя), органами управле-
ния, кабиной и противовесом, мачты 3
и механизмов 4 и 5 для изменения ориента-
ции мачты относительно платформы. В за-
висимости ог принятой технологии работ
копер комплектуют сваиными молотами,
вибропогружателями или вибромолотами.
Базовая часть копра — нижняя рама, ходо-
вые устройства, поворотная платформа
с опорно-поворотным устройством, а также
грузопод ьемные механизмы по своему
хстройству и принципу работы сходны с
аналогичными узлами самоходных кранов.
Рабочий процесс копра состоит из его
передвижения к месту установки сваи, ее
строповки, подтягивания, установки на точ-
ку погружения по предварительно выпол-
ненной разметвыверке правильности
ее положения, закрепления на свае наго-
ловника, предохраняющего се от разруше-
ния при ударном погружении, установку
на сваю погружателя, расстроповку сваи,
ее погружение с последующей выверкой
направления, подъем погружателя и снятие
с погруженной сваи наголовника. Для пере-
движения копра используют собственное
ходовое оборудование. Если размеры и кон-
фигурация свайного поля таковы, что с
одной установки рельсового пути нельзя
погрузить в грунт все сваи, то для работы
используют несколько копров, работающих
каждый на своем рельсовом пути, или порт
кладывают рельсовый путь после выполни
ния работ с прежней его установки. После
перемещения копра его надежно стопорят
стояночными тормозами или другими устрой-
ствами.
Для выполнения всех грузоподъемных
операций используют одну двухбарабан-
ную или две однобарабанные лебедки раз-
дельно для подьема сваи и погружателя.
Для правильной установки сваи и ее фи к
сирования в требуемом начальном положе
нии мачту оборудуют упорами, иногда за
хватами в ее нижней части. Для наводки
сваи на требуемую точку свайного поля
требуется две степени свободы мачгы. Обыч-
но это достигается поворотом платформы
и изменением вылета мачгы Еще одна сте-
пень свободы нужна для корректировки
направления последующего гвиження сваи
в процессе се погружения.
Ч
В представленной на рис. 5.1 парал-
лелограммной схеме подвески мачты к по-
воротной платформе вылет мачты изменя-
ется гидроцилиндрами 5, а ее наклон —
гидроцилиндром 4. Копры, у которых мач-
ты обладают описанными выше тремя сте-
пенями свободы, называют универсальны-
ми. При отсутствии одной какой-либо из
этих степеней свободы копер называют
полууниверсальным, а при наличии только
поворотного в плане движения — простым.
Рабочий цикл простых копров по сравне-
нию с универсальными и полууниверсаль-
ным и более продолжителен за счет увели-
чения затрат времени на вспомогательные
операции, которые в среднем составляют
более половины продолжительности всего
рабочего цикла. В строительстве применя-
ют также копры на гусеничном ходу, изго-
товленные на базе одноковшовых экска-
ваторов.
Для работы в особых условиях отдель-
ные узлы копров могут быть существенно
изменены. Так, для работы в котлованах
большой протяженности применяют спе-
циальные мостовые копры в виде стальной
фермы, передвигающейся на тележках по
рельсам, уложенным на противоположных
бровках котлована. Поворотная платформа
в этом случае заменяется перемещающей-
ся вдоль мостовой фермы тележкой.
В промышленном и гражданском строи-
тельстве широко применяют копровое обо-
рудование, навешиваемое на различные ба-
зовые машины (тракторы, автомобильные
краны, одноковшовые экскаваторы). Оте-
чественная промышленность выпускает коп-
ровое оборудование для работы со сваями
длиной 3...12 м. Копровое оборудование
на базе тракторов класса 100 кН автономно
по энергообеспечению, маневренно на строи-
тельной площадке, надежно в эксплуата-
ции. Его недостатком являются большие
затраты времени на маневровые движения
трактора при установке сваи в заданную
точку свайного поля. Мачту располагают
сбоку (боковая навеска) (рис. 5.2), сзади
или спереди трактора (фронтальная навес-
ка). По сравнению с фронтальной боковая
навеска улучшает обзорность рабочей пло-
щадки. позволяет повысить производитель-
ность оборудования, исключив в некоторых
случаях, особенно при линейном одноряд-
ном расположении свай, непроизводитель-
ные маневровые движения машины при
переходах к новому рабочему месту.
Навесное оборудование на базе авто-
мобильных кранов применяют при малых
рассредоточенных объемах свайных работ
и необходимости быстрого перебазирова-
ния (пробные сваи при инженерно-геоло-
гических исследованиях, строительство ли-
ний электропередач, трубопроводов боль-
шой протяженности и др.).
Машины и оборудоьание для бескопро-
вого погружения свай. Анализ работы коп-
ров и копрового оборудования показывает,
218
что последние поддерживают сваю только
в начальный период ее погружения, при-
мерно на 1 /4 ее длины. На дальнейший про-
цесс это оборудование уже не оказывает
в 1ИЯНИЯ. Разработаны и испытаны способы
бескопрового погружения сваи В случае
пирамидальных, суживающихся книзу свай,
сначала бурильной машиной (ямобуром) 1
отрывают лидерную скважину (рис. 5.3, а)
глубиной, равной 1 /4 длины погружаемой
сваи. Далее специальный наголовник 4,
подвешенный к крюку крана 2, закрепляют
на погружателе 3, вместе с ним подводят
к голове сваи и закрепляют на ней кони-
ческий хвостовик наголовника 5 (рис. 5.3,
б). Краном поднимают сваю с погружате-
лем и устанавливают ее в лидерную сква-
жину (рис. 5.3, в). Поддерживая в таком
положении погружатель, производят погру-
жение сваи на заданную глубину (рис. 5.3,
г), после чего наголовник отсоединяют
от сваи и перемешают на новое рабочее
место.
Порядок выполнения работ бескопрового
погружения призматических свай с исполь-
зованием сваеустановщика 1, оборудован-
ного захватным устройствам, и крана 2
представлен на рис. 5.4. После заглубле-
ния сваи 5 на 1 /4 ее длины она освобож ц-
ется от сваеустановщика, который переме-
щается к другой свае. Как и прежде,
до конца погружения сваи погружатель 3
поддерживается краном через наголов-
ник 4.
Свайные молоты. Как уже отмечалось,
свайные молоты применяют для погруже-
ния свай в грунт ударом. Свайный молот
включает в себя как обязательные ч асти
ударник, (падающую или ударную часть)
и наковальню, или шабот (неподвижную
часть, жестко соединенную с головой сваи).
Кроме того, в состав свайного молота вхо-
219
Рис. 5.5. Принцип работы п 1ровоздушных мо-
лотов одиночного (а. б) и двойного (в. г) дейст-
вия
дят устройства для привода (подъема)
ударной части и ее направления. Разли-
чают механические, паровоздушные, ди-
зельные и гидравлические свайные молоты.
Механический молот является
простейшим механизмом, представляющим
собой металлическую отливку массой до
5 Мг, сбрасываемую на погружаемую сваю.
Отливку поднимают вдоль мачты копра
канатом нодьемной лебедки, откуда ее сбра-
сывают на сваю, отсоединяя от каната
специальным расцепляющим устройством
или отключением барабана лебедки от
трансмиссии. Из-за низкой производитель-
ности (4 .12 ударов в I мин) механические
молоты применяют в основном при незна-
чительных объемах свайных работ.
Паровоздушный молот пред-
ставляет собой пару цилиндр — поршень.
В молотах одиночного действия
(рис. 5.5, а) поршень 3 через шток 2 соеди-
няется с наголовником 1 сваи, а ударной
частью является цилиндр 4, направляемый
поршнем. 11ог( действием сжатого воздуха
или пара, подаваемого в поршневую полость
цилиндра от компрессорного или паросило-
вого оборудования, цилиндр поднимается
вверх, а после перекрытия впускного тру-
бопровода и соединения поршневой полос-
ти с атмосферой (рис. 5.5, б) цилиндр
падает, ударяя по наголовнику сваи. Уп-
равляют впуском и выпуском сжатого воз-
духа (пара) вручную, полуавтоматически
и автоматически. Молоты с автоматиче-
ским управлением работают с частотой
ударов 40...50 мин
В молотах двойного действия
(рис. 5.5, в) ударной частью является со-
единенный с поршнем боек 5, движущийся
внутри направляющего цилиндра. Сжатый
воздух (пар) подают поочередно в нижнюю
штоковую и верхнюю —поршневую (рис.
5.5. г) полости паровоздушного пи.'шьгра,
обеспечивая тем самым подъем поршня
с бойком и принудительное его падение
на ударную плиту — наковальню 6 с часто-
той 3 с ’. По сравнению с молотами одиноч-
ного действия описанные молоты более
производительны при меньшем отношении
массы ударной части к общей массе, не пре-
вышающем ‘/4, в то время как у молотов
одиночного действия это отношение равно
в среднем 2/з-
Паровоздушные молоты используют для
забивки вертикальных и наклонных сваи
на суше, а также под водой. Основным
недостатком является зависимость от ком-
прессорных или паросиловых установок.
Гидравлический молот рабо-
тает по схеме паровоздушного молота двой-
ного действия с тем отличием, что вместо
воздуха или пара в рабочий цилиндр пода-
ется жидкость, для чего сваебойный агре-
гат с гидравлическим молотом оборудуют
насосной установкой. Для придания у пар-
ной части ускорения в момент удар-i к на-
сосу подсоединяют гидравлический акку-
мулятор, который подзаряжается во время
обратного хода поршня. Распределение по-
дачи рабочей жидкости в различные перио-
ды работы молота осуществляется авто-
матически. Гидравлические молоты разви-
вают энергию удара от 3,5 до 120 кДж
при частоте ударов 50...170 мин Масса
ударной части составляет 210...75(H) кг.
Наибольшее распространение в строи-
тельстве получили дизельные молоты, рабо-
тающие независимо от внешних нсгочнн-
220
Рис. 5.6. Дизельные молоты
ков энергии в режи ле двухтактного дизеля.
Различают дизель-молоты с направляю-
щими штангами — штанговые и с направ-
ляющим цилиндром —трубчатые.
У штанговых дизе.ть-мо ло-
то в (рис. 5.6, а} две направляющие штан-
ги 4 объг итены в нижней части основа-
нием 2, опитым заодно с поршнем 12.
Основание поршневого блока опирается
на сферическую пяту 1 и наголовник 15.
По штангам перемещается цилиндр 10,
служащий одновременно ударной частью
молота. В верхней части штанги объедине-
ны траверсой 7 захвата («кошки»), свобод-
но перемещающейся по ним и подвешен-
ной к канату 8 лебедки копра. Для запуска
молота «кошку» опускают до зацепления
подпружиненным крюком 6 пальца 5 удар-
ной части, после чего ударную часть 10
поднимают, а затем рывком нажатием на
рычаг 9 через присос диненный к нему ка-
нат расцепляют «кошку» с ударной частью.
Последняя падает вниз, нанося удар по ос-
нованию 2 и сжимая воздух в закрытой
поршнем 12 полости цилиндра. Одновре-
менно выступающий на ударной части
штырь 11 нажимает на рычаг топливного
насоса 14, которым по центральному ка
налу 13 в поршне топливо с некоторым
опережением конца хода по щется в ци-
лин др, распыляясь форсункой 3 и смеши-
ваясь с нагрет ым вследствие сжатия до вы-
сокой температуры воздухом. В послед
ней фазе* движения ударной части вниз
вследствие дополнительного сжатия топ
ливно-воздушной смеси происходит ее само-
воспламенение. Расширяющиеся при сго-
рании топлива газы отбрасывают ударную
часть вверх, откуда она снова падает, по-
вторяя процесс. Молот выключают пре
крашением подачи топлива.
Ударной частью трубчатого ди
з е л ь - м о л о т а (рис. 5.6, б) служит пор-
шень 22, перемещающийся в направляю-
221
щем цилиндре 21. Удары поршня воспри-
нимаются шаботом 17, герметично поса-
женным в нижнюю часть рабочей секции
цилиндра. Молот центруют на свае шты-
рем 16. Для пуска молота его поршень
«кошкой» 20, подвешенной к канату 8, под-
нимают в верхнее положение, откуда его
сбрасывают. При движении вниз поршень
отжимает рычаг 23, которым включается
насос 14, впрыскивающий из бака 19 в ци-
линдр порцию топлива. Последняя, сме-
шиваясь с воздухом, стекает в сферическую
выемку в шаботе 17. При дальнейшем
падении поршень перекрывает канал 18,
сообщающий цилиндр с атмосферой, и сжи-
мает воздух в замкнутом уменьшающемся
объеме. От удара поршня о шабот находя-
щаяся в сферическом углублении послед-
него топливо-воздушная смесь разбрызги-
вается и воспламеняется. Расширяющиеся
при сгорании смеси газы подбрасывают
поршень вверх, откуда он снова падает,
сжимая воздух, удаляя отработавшие газы
через канъл 18 в атмосферу и повторяя
процесс. Останавливают молот прекраще-
нием подачи топлива.
Для отвода теплоты при работе трубча-
того дизель-молота его топливный цилиндр
выполняют с ребристой внешней поверх-
ностью (воздушное охлаждение) или с до-
полнительно примыкающими к нему сек-
циями, соединенными в нижней части коль-
цевым баком, заполненным водой (водяное
охлаждение). При нагреве вода циркули-
рует по вертикальным трубам, равномерно
охлаждая цилиндр. Трубчатые Дизель-мо-
лоты с воздушной системой охлаждения
работают без перегрева при температуре
окружающего воздуха до 30 °C, а с водя-
ным охлаждением — до 40 “С и выше.
Штанговые дизель-молоты не имеют при-
нудительного охлаждения. Поэтому в лет-
нее время при температуре окружающего
воздуха 25 °C они работают с получасо-
выми перерывами после каждого часа ра-
боты. Штанговые дизель-молоты облада-
ют малой энергией удара — 3,2 и 65 кДж
при частоте 50...55 мин-1 и массе ударной
части 240 и 2500 кг соответственно. Их при-
меняют для забивки легких железобетон-
ных и деревянных свай в слабые и средние
грунты, а также для погружения шпунта
при ограждении траншей, котлованов и т. п.
Трубчатые дизель-молоты применяют для
забивки железобетонных свай в любые
нескальные грунты. Отечественной промыш-
ленностью выпускаются трубчатые дизель-
молоты массой ударной части 500...5000 кг
с энергией удара 15... 150 кДж при частоте
ударов 43...45 мин в том числе для ра-
боты в условиях низких температур (до
— 60 °C). Для запуска этих молотов при
низких температурах между фланцем ша-
бота и амортизатором вводят разъемную
(из двух частей) прокладку, увеличивая
гем самым рабочий ход поршня, а следова-
тельно, и степень сжатия топливно-воздуш-
ной смеси. При этом подачу топлива сни-
жают до минимума. После прогрева ци-
линдра прокладку снимают. При работе
в условиях низких температур воду сли-
вают. Заправлять зимой систему охлажде-
ния водой рекомендуется лишь после явных
признаков перегрева — снижения высоты
подьема ударной части и появления пла-
мени в выхлопных патрубках.
Для передачи ударных нагрузок свае без
разрушения ее головы применяют наголов-
ники со сдвоенным деревянным—обычно
дубовым амортизатором. После износа
амортизатора его заменяют новым. Забив-
ка свай без амортизатора приводит к их
разрушению (до 15...20 %).
Вибропогружатели и вибромолоты. Виб-
ропогружател ь представляет собой
возбудитель направленных колебаний вдоль
оси сваи. Соединяясь со сваей посредством
наголовника 4 (рис. 5.7), он сообщает
ей возмущающее периодическое усилие,
которым преодолеваются сопротивления
погружению сваи в грунт. Погружение
сваи будет обеспечено, если это усилие
вместе со статической пригрузкой больше
указанных сопротивлений. В противном
случае энергия вибровозбудителя будет
расходоваться на упругое деформирование
сваи и прилегающей к ней зоны грунта
без совершения полезной работы.
Возбудителями колебаний являются вра-
щающиеся дебалансы 3 со смещенными
относительно оси вращения центрами масс.
Для генерирования направленных колеба-
ний дебалансы спаривают, вращая их в про-
тивоположные стороны с одинаковой час-
тотой и в одной фазе. Возникающие при
этом центробежные силы приводятся к вер-
тикально направленной равнодействующей
(возмущающей силе), изменяющейся по
222
синусоидальному закону. Наибольшим зна-
чениям возмущающей силы, направленной
вниз, будут соответствовать положения де-
балансов, показанные на рис. 5.7, а. При
повороте дебалансов на 180° возмущаю-
щая сила того же значения будет направ-
лена вверх, а при повороте на 90 и 270° она
будет равна нулю. В зависимости от поло-
жения дебалансов эта сила оказывает на
сваю вдавливающее или выдергивающее
воздействие. За счет дополнительной ста-
тической пригрузки от силы тяжести сваи
и вибропогружателя вдавливающее воз-
действие будет увеличиваться, а выдер-
гивающее— уменьшаться. Если статиче-
ская пригрузка будет равна или больше
амплитуды возмущающей силы, то равно-
действующая этих сил будет приводиться
только к вдавливающему усилию. По мере
погружения сваи и роста в связи с этим сил
сопротивления на граничных с грунтом
поверхностях интенсивность погружения
сваи падает и при определенных условиях
дальнейшее ее погружение невозможно,
что означает полное исчерпание энергети-
ческих возможностей вибропогружателя.
Для увеличения амплитуды возмущаю-
щей силы вибропогружатели изготовляют
многодебала ясными, состоящими из не-
скольких пар дебалансов. Обычно дебалан-
сы выполняют заодно с зубчатыми коле-
сами 2, являющимися последней парой
в передаче движения дебалансам 3 от дви-
гателя / и синхронно вращающимися в про-
тивоположные стороны. Двигатели соеди-
няют корпусом с вибровозбудителем жест-
ко (рис. 5.7, а) или через пружинные амор-
тизаторы 5 (рис. 5.7, б). Последним реше-
нием снижаются вредные воздействия виб-
рации на электродвигатели. Частота виб-
рации у вибропогружателей, выполненных
по первой схеме, не превышает 10 Гц
(низкочастотные вибропогружатели), а у
вторых ее минимальное значение составля-
ет 16,6 Гц (высокочастотные вибропогру-
жатели). Как частоты, так и эксцентри-
ситет у этих вибропогружателей можно
изменить соответствующей настройкой, что
позволяет выбирать оптимальные режимы
их работы в зависимости от грунтовых
и других условий.
Вибропогружатели обоих типов обору-
дуют дистанционным пультом управления
с пусковой, регулирующей и защитной ап-
Рис. 5.7. Низкочастотный (а) и высокочастот-
ный (б) вибропогружатели
паратурой. В пределах своего назначе-
ния — погружения свай и шпунта в песчан-
ные и супесчаные водонасыщенные грун-
ты — вибропогружатели в 2,5...3 раза
производительнее свайных молотов, они
удобны в управлении, не разруш пот погру-
жаемых ими строительных элементов. К
недостаткам относятся ограниченная об-
ласть применения и сравнительно неболь-
шой срок службы электродвигателей из-за
вредного влияния вибрации.
Вибромолоты отличаются от вибро-
погружателей видом соединения корпуса
вибровозбудителя с наголовником 6 (рис.
5.8). Это соединение выполнено через
пружинные амортизаторы 5, которые поз-
воляют корпусу вибровозбудителя совер-
шать большие размахи, отрываясь от наго-
ловника и ударяя бойком 3 по наковальне 4
/
7
3
4
5
6
Рис. 5.8. Принципиальная схема устройства
вибромолота
223
при обратном движении. Обычно вибро-
молоты изготовляют бестрансмиссион-
ными, сажая небалансы 2 непосредствен-
но на валы двух синхронно работающих
электродвигателей, статоры которых ус-
тановлены в едином корпусе /.
Оптимальный режим работы вибромоло-
тов зависит как от соотношения парамет-
ров вибровозбудителя, так и от размера
зазора между бойком и наковальней, кото-
рый устанавливают на заводе-изготови-
теле на специальном стенде. Для сообще-
ния свае большой энергии удара пружин-
ные амортизаторы подбирают так, чтобы
один утар бойка о наковальню приходился
на два, три и т. д. оборота дебалансовых
валов. Важной особенностью работы виб-
ромолотов является их способность к са-
монастройке — повышению энергии удара
с уве шчением сопротивления погружению
сваи Это объясняется тем, что с ростом
сопротивлений уменьшается податливость
сваи (увеличивается ее жесткость), чем
определяется более высокая скорость об-
ратного хода (после удара) и последую-
щего прямого движения (вниз). Выпускае-
мые отечественной промышленностью ви-
бромолоты характеризуются Энергией уда-
ра до 3,9 кДж при массе ударной части до
2850 кг.
Если наголовки перемонтировать, то ви-
бромолот может быть повернут на 180 для
нанесения ударов снизу вверх. В такой ком-
поновке вибромолоты используют как ви-
броударные выдергиватели свай и шпунта.
Контрольные вопросы. 1. Виты свай и спосо-
бы устройства свайных фундаментов. 2. Виды
современного оборудования для свайных работ.
3. Назначение, устройство и рабочий процесс
копров и копрового оборудования. 4. Состав ра-
бот и перечень машин и оборудования для бес-
копровою погружения свай. 5. Н значение,
классификация, устройство, принцип работы
и основные технико-эксплуатационные показа-
тели механических, паровоздушных, гидрав-
лических и дизельных свайных молотов, виб-
ропогружателей и вибромолотов.
Машины
для дробления,
сортировки и мойки
каменных материалов
6.1. Машины для дробления
каменных материалов
В строительстве ежегодно потребляется
большое количество каменных материалов:
щебня, гравия и песка. Большая часть этих
материалов используется на приготовле-
ние бетона. Добыча песка и гравия произ-
водится в естественных отложениях меха-
ническим или гидравлическим способом, а
щебня — из естественного камня путем
дробления взорванных скальных пород
Добываемые каменные материалы перера-
батываются на камнедробильных и промы-
вочно-сортировочных заводах, а затем в
виде готового продукта стандартного каче-
ства доставляются потребителю.
Качество щебня характеризуется зерно-
вым составом, формой зерен, механической
прочностью и содержанием вредных при-
месей.
В зависимости от крупности зерен ще-
бень разделяют на фракции 5... 10; 10...20;
20...40 и 40...70 мм. Кроме того, для дорож-
ного строительства допускаются фракции
3...10; 10...15; 15...20 мм и для балластного
слоя железнодорожного пути 25...50 мм.
Дпя массивны к бетонных сооружений вер-
хний предел крупности может достигать
120... 150 мм По форме зерен их классифи-
цируют на лещадные, у которых ширина
в три раза и более меньше длины, и кубо-
образные. Действующие ГОСТы не допус-
кают содержание в шебне и гравии зерен
лещадной формы более 15 %. Щебень из
гравия получают дроблением гравия и ва-
лунов. Требования к щебню, полученному
из гравия, в основном такие же, как к щеб-
ню, полученному из взорванных каменных
пород. Механическая прочность щебня оп-
ределяется прочностью горных пород, из
которых он получен. Различают породы ма-
лой прочности 30..80 МПа, средней — 80...
150 и высокой — более 150 МПа.
Пески по степени крупности разделяют
по модулю крупности и другим показате-
лям на крупные, средние и мелкие. В про-
цессе переработки нерудных материалов
для освобождения песка и в отдельных слу-
чаях щебня от глинистых и других вредных
частиц применяют промывку и обезвожи-
вание. Обезвоживание производят для сни-
жения влажности до уровня, допускаю-
щего его транспортирование, и предотвра-
щения смерзания в зимнее время.
Дробление каменных материалов осуще-
ствляется приложением статических и
динамических нагрузок. Материалы изме-
льчают раздавливанием, разрушением
ударом, истиранием, раскалыванием,
а также разрушением взрывом. Во многих
случаях дробление происходит при однов-
ременном действии раздавливания и исти-
рания.
Степенью дробления называют отноше-
ние размера наиболее крупных, загружае-
мых в гробилку камней к размеру макси-
мальных зерен в продукте дробления:
I — О d (6.1)
Дробление разделяют на крупное
( Д шах = 1200... 1500 ММ, (7П1;1Х= 1ОО...ЗО() мм),
среднее (£)IIrtx= 100...300 мм, </,па| = 30...
100 мм), мелкое (Driid\= 30... 100 мм, dmax =
= 5...30 мм) и тонкое (помол). Дробление
8 Строительные машины
225
Рис. 6.1. Типовая схема дробильно-сортировоч-
ной установки:
1 — вагонетка; 2 — пластинчатый конвейер; 3 — ко-
лосниковый грохот; 4 — щековая дробилка; 5,7 —
виброгрохоты; 6 — валковая дробилка; 8 — бункер
для песка и пыли; 9 - расходный бункер; 10 — скла-
ды товарного щебня
пород высокой и средней прочности осуще-
ствляют раздавливанием, раскалыванием
и ударом; помол — истиранием и ударом.
В зависимости от степени измельчения
материалов дробильные машины разде-
ляют на дробилки и мельницы. Некоторые
машины могут работать как дробилки
и как мельницы (например, валковые дро-
билки, бегуны). По принципу действия и
конструктивным признакам дробилки
делят на щековые, конусные, валковые, мо-
лотковые и роторные дробилки; мельни-
цы — на барабанные, шаровые, бегунко-
вые и вибрационные. Различные типы дро-
билок позволяют получить определенную,
присущую данной конструкции, степень
дробления: щековые — 2...8; валковые —
1,5...10; конусные — 3...8; молотковые —
5...30; мельницы — 10...20.
Выбор типа дробильного оборудования
осуществляют в зависимости от макси-
мальной крупности кусков исходного мате-
риала, его прочности, необходимой степени
дробления и требуемой производительно-
сти.
Дробление материалов ведут в одну или
несколько стадий. Преимущественное рас-
пространение получило стадийное дробле-
ние, при котором материал дробят в 2...3
приема на дробилках разных типов. Уже на
каждой стадии дробления получают мате-
риал с требуемыми размерами кусков. Та-
кие куски отсеиваются на грохоте, устано-
вленном перед дробилками разных стадий.
Дробилки последних стадий работают, как
правило, в замкнутом цикле с виброгрохо-
том, при этом материал крупнее заданного
размера возвращается в ту же дробилку
для повторного дробления (рис. 6.1).
При одностадийном дроблении получае-
мые мелкие зерна заполняют промежутки
между крупными и защищают их от непос-
редственного воздействия дробящих орга-
нов машины, что сопровождается допол-
нительным измельчением материала и рас-
ходом энергии.
Основными показателями работы дро-
билок являются: максимальная крупность
дробления, степень измельчения, удельный
расход энергии (кВт-ч/м3), производи-
тельность (ма/ч или т/ч).
Щековые дробилки. Их применяют для
крупного и среднего дробления прочных и
средней прочности пород на первичной и
вторичной стадиях дробления. По характе-
ру движения подвижной щеки щековые
дробилки разделяют на дробилки с прос-
тым и сложным качанием щеки.
Дробилка с простым качанием
ще к и (рис. 6.2, а, б) состоит из сварного
корпуса /, в котором в подшипниках уста-
новлен эксцентриковый вал 7 с подвешен-
ным к нему шатуном 8. Нижний конец ша-
туна имеет специальные гнезда, в которых
свободно вставлены концы распорных плит
12 и 13. Противоположный конец распор-
ной плиты 13 вставлен в гнездо подвижной
щеки 3, подвешенной на оси 5. Конец пли-
ты 12 упирается в клиновой упор регули-
ровочного устройства 9. Тяга 11 и пружи-
на 10 обеспечивают обратное движение по-
движной щеки и удерживают от выпадания
распорные плиты. К неподвижной 2 и под-
вижной щекам крепятся дробящие плиты 4
с вертикальным рифлением, являющиеся
основными рабочими органами щековых
дробилок. Рабочие поверхности дробящих
плит и боковые стенки корпуса дробилки
образуют камеру дробления. Дробящие
226
fSTTT
|ф- Ф1
/3
/2
ужудавд|°
7ZZ23
Рис. 6.2. Щековая дробилка с простым качани-
ем щеки:
а — конструктивная схема; б — кинематическая схе-
ма; в — схема прохождения материала через разгру-
зочную щель; г — схема для опретсчения производи-
те тьности щековой дробилки
плиты устанавливают так, чтобы выступы
одной располагались против впадин другой
(рис. 6. 2, в). Привод дробилки состоит из
электродвигателя и многорядной клиноре-
менной передачи с массивным шкивом-ма-
ховиком 6.
Для обеспечения пуска дробилок, а
также пуска дробилок под завалом в пос-
ледних конструкциях дробилок применен
вспомогательный привод (рис 6.3). Он со-
стоит из электродвигатстя меньшей мощ-
ности 4, зубчатого редуктора 3 с большим
передаточным числом, обгонной муфты 2,
соединенной с валом главного электродви-
гателя /. Трогание с места осуществляется
вспомогательным приводом. После этого
включается главный двигатель, а вспомо-
гательный привод автоматически отключа-
ется.
Режим работы дробилки изменяется ре-
гулировкой выходной щели с помощью
клинового или иной конструкции регули-
ровочного устройства. Выходную щель за-
меряют между вершиной и впадиной дро-
бящих плит в момент наибольшего уда-
ления подвижной щеки. Ширина разгру-
зочной щели составляет 40... 120 мм для
8*
227
дробилок среднего дробления и 100...
250 мм для крупного дробления. При вра-
щении эксцентрикового вала подвижная
щека проводится в качательное, подобно
маятнику, движение. За один оборот экс-
центрикового вала подвижная щека, при-
ближаясь к неподвижной, совершает
рабочий ход (дробление) и холостой ход,
при котором продукт дробления выпада-
ет через разгрузочную щель. Для щековых
дробилок с простым качанием щеки наибо-
лее характерным видом разрушения мате-
риала является раздавливание, раскалы-
вание и излом. Поэтому их применяют для
крупного и среднего дробления высоко-
прочных пород на первичной стадии дроб-
ления.
Дробилка со сложным качани-
ем щеки (рис. 6.4) по конструкции про-
ще, чем с простым качанием, и имеет мень-
шую массу. В ней отсутствует шатун, а под-
вижная щека 1 подвешена непосредствен-
но к эксцентриковому валу 2, в результате
чего точки подвижной щеки движутся по
эллиптическим траекториям с минималь-
ной разностью осей эллипса вверху и мак-
симальной внизу. Дробление материала
происходит в результате раздавливания,
раскалывания, излома и истирания мате-
риала. Дробилки со сложным качанием
щеки применяют для среднего и мелкого
дробления пород средней крепости. Слож-
ное движение подвижной щеки приводит
к более интенсивному износу дробящих
плит и более частой их замене.
Недостатками щековых дробилок явля-
ются цикличный характер их работы и вы-
сокая энергоемкость процесса разрх шения.
Удельная мощность (кВт/(м°/ч) | при
минимальной ширине разгрузочной щели
достигает у дробилок с простым качанием
1,2...4,6 и со сложным качанием щеки —
0,9...4,6.
Типоразмер щековой дробилки опреде-
ляется размером ширины В и длины L заг-
рузочного зева дробилки. Величина В ха-
рактеризует максимальную крупность кус-
ков, загружаемых в дробилку (£6пах =
= 0.85 В), а величина ! определяет в осно-
вном ее производительность. Отечествен-
ные щековые дробилки выпускаются сле-
дующих типоразмеров: 400X600; 600X
Х900; 900X1200; 1200X1500; 1500Х
Х2100; 2100X2500 мм, производительно-
стью до 800 м3/ч.
Техническая производительность щеко-
вых дробилок (м3/ч)
/7г = 6О)/.е^р, /6.2)
где V — объем материала, выпадаю-
щий из зева дробилки за один оборот
эксцентрикового вала, м3 (рис. 6.2, г);
1/ 2а +1 I
' =—д-----7----п — число качаний
2 tg а
подвижной щеки в минуту; /гр —0,3...0,7 —
коэффициент, учитывающий разрыхление
дробимого материала.
Необходимо, чтобы раздробленный ма-
териал за один двойной ход щеки успел вы-
сыпаться из разгрузочной щели, т. е.
60/(2г?) =л/2/г/#, откуда число качаний
щеки n = 665\ ig-х// Так как свободного
падения___не происходит, то п =(600...
635)-\,'tga//, где / — ход подвижной шеки,
м; a — угол захвата, он зависит от коэффи-
циента трения материала о щеки и состав-
ляет 19...23"; S = a + / — ширина разгру-
зочной щели, м (см. рис. 6.2, е); а — раз-
мер при сближенном положении щек, м;
I — длина загрузочного зева дробилки, м.
228
Рис. 6.4. Кинематическая схема щековой дро-
бг.тки со сложным качанием щеки (а), ее конст-
руктивная схема (б)
Конусные дробилки применяют для дроб-
1ения поро i с прочностью псж до 300 Ml la
с высокой степенью абразивности. В таких
дробитках материал раздавливается в ка-
мере дробления рабочим конусом, совер-
шающим пространственное качание внут-
ри неподвижного конуса (рис. 6.5, а, б).
В каждый момент одна из образующих
дробящего конуса оказывается наиболее
приближенной к внутренней поверхности
неподвижного конуса, а противоположная
ей образующая — наиболее удаленной.
Тпкии образом, в любой момент поверхнос-
ти дробящих конусов, сближаясь, произво-
дят дробление материала, а в воне удале-
ния этих поверхностей ранее раздроблен-
ный материал под действием собственной
массы разгружается через кольцеобраз-
ную выпускную щель.
Процесс дробления в конусных дробил-
ках, в отличие от щековых, происходит
непрерывно при после ховательном пере-
мещении зоны дробления по окружности
коих сов, что способствует более равно-
мерной нагрузке механизма и двигателя
дробилки. Размер наибольших кусков, ко-
торые могут быть загружены в дробилку,
определяется радиальной шириной загру-
зочною отверстия. Характеристика круп-
ности дробления и производительность
дробилки зависят от радиальной ширины
разгрузочного отверстия.
Различают конусные дробилки для кру-
пного, среднего и мелкого дробления. Они
отличаются между собой способом устано-
вки и углами конусности дробяших кону-
сов.
В конусных дробилках для крупного
дробления (рис. 6.5, а) измельчение мате-
риала производится в кольцевом рабочем
пространстве, образованном двумя кону-
сами: неподвижным 2 и подвижным —
дробящим 7. Первый закреплен к основа-
нию дробилки /. Дробящий конус плотно
насажен на вал 6, верхний конец которого
шарнирно с помощью подвесного под-
шипника 4 крепится к траверсе 5, а ниж-
ний—свободно входит в стакан-эксцент-
рик // Последний может вращаться в вер-
тикальном подшипнике 12 станины дро-
билки. Вращение стакану-эксцентрику пе-
редается от электродвигателя через гори-
зонтальный вал 9 и коническую передачу
10. Дробящие конусы бронированы пли-
тами 3 и 8 из износостойкой стали. Геомет-
рические оси подвижного и неподвижного
конусов образуют угол то 2...3°. При вра-
щении эксцентрикового стакана геомет-
рическая ось подвижного конуса описы-
вает коническую поверхность с вершиной
в точке подвеса вала, а сам конус совер-
шает круговые качания внутри неподвиж-
ного. Дробтение материала происходит
в зоне, где поверхности конусов сближают-
229
ся, а разгрузка — там, где эти поверхности
расходятся.
Максимальная крупность кусков, загру-
женных в дробилку при В =900, 1200
и 1500 мм, состав 1яет соответственно 750,
1000 и 1200 мм, а ширина разгрузочной
щели — 125...225 мм.
Конусные дробилки для среднего
и мелкого дробления (рис. 6.5, б)
значительно отличаются от дробилок для
крупного дробления прежде всего очерта-
нием профиля рабочего пространства.
Подвижный дробящий конус 7 имеет угол
при вершине 80... 100° «пологий конус», у
дробилок крупного дробления этот угол со-
ставляет 21|...30° («крутой конус»). Непод-
вижный дробящий конус 3 также расши-
ряется книзу, образуя с подвижным «пара-
лельную зону» (рис. 6.5, в), при движении
по которой материал подвергается неод-
нократному сжатию и дроблению до раз-
мера, ровного выходной щели. Поэтому
крупность продукта дробления определя-
ется шириной закрытой, а не открытой,
как у дробилок крупного дробления, раз-
грузочной щели. Камеры дробления этих
дробилок принимают меньшие по размеру
куски и выдают более мелкий продукт. Наи-
больший размер загружаемого куска в
гробилки сре щего дробления 60...300 мм
при размере разгрузочного отверстия
12...60 мм; у дробилок мелкого дробления
соответственно 8... 170 мм при размере раз-
грузочного отверстия 5...20 мм.
В таких дробилках иначе выполнена
опора дробящего конуса. Вал 6
(рис. 6.5. б), на котором насажен дробя-
щий конус, выполнен консольным, не имею-
щим верхней опоры. Если у дробилок для
крупного дробления дробящий конус шар-
нирно подвешен к травг-рсе, то у дробилок
для среднего и мелкого дробления опора
дробящего конуса расположена в центре
его качания и выполнена в виде сферичес-
кого подпятника 13 большого радиуса, вос-
принимающего как массу конуса и вала,
так и усилия дробления. Нижний конец
вала вставлен в эксцентриковую втулку 11,
размещенную в стакане, представляющим
одно целое со станиной дробилки. Эксцен-
триковая втулка получает вращение от
электродвигателя через горизонтальный
вал и коническую передачу. Материал по-
ступает на диск-питатель 14 и равномерно
распределяется по всему загрузочному от-
верстию.
Дробилки для среднего и мелкого дроб-
ления более быстроходны. Число качаний
дробящего конуса в минуту — 215...350,
у конусных дробилок крупного дробле-
ния — всего 80... 170.
230
Рис. 6.6. Валковая дробилка:
а конструкция; б — схема дробилки
Техническая производительность конус-
ных дробилок (м3/ч)
Пт = ^, (6.3)
где q — производительность, приходящая'
ся на 1 мм выходной щели, м3/ч; для дро-
билок среднего пробления q = 0,54 D~n, для
мелкого дробления <;= 1,32/)2n; D — диа-
метр основания подвижного конуса, м; п —
частота круговых качаний, с-1; b — ши-
рина выходной щели. мм.
Преимуществами конусных дробилок яв-
ляются непрерывность их работы и отсут-
ствие холостого хода. Энергоемкоегь дро-
бления зависит от прочности продукта
дробления и степени дробления. При дроб-
лении известняков прочностью 60.-.80 МПа
в дробилках крупного дробления и размере
исходных кусков 300... 1500 мм при ширине
выходной щели 50...200 мм энергоемкость
дробления составляет 0,27...0,75 кВт-ч/т.
Валковые дробилки. Рабочими органа-
ми валковой дробилки (рис. 6.6) являются
два параллельных цилиндрических валка 2
и 4, вращающиеся навстречу один друго-
му. Попа тающий в рабочую зону кусок ма-
териала увлекается трением о поверхность
валков и затягивается в рабочее простран-
ство. где Нодвепгается дроблению в резуль-
тате раскалывания, излома и истирания.
Поверхности валков изготовляют глад-
кими и рифлеными. Валки монтируются на
станине 1 в подшипниках 3 и 6. Подшип-
ники одного либо двух валков имеют пру-
жинные опоры 5, которые могут перемеща-
ться в направляющих при попадании в дро-
билку недробимого предмета. Вращение
валка сообщается от электродвигателя че-
рез клиноременчую передачу с частотой
75...190 минГ*.
Наибольший размер куска материала,
загружаемого в дробилку, зависит от угла
захвата, определяемого диаметром валков
и коэффициентом трения о металлическую
поверхность валков. Для возможности зах-
вата гладкими валками исходного проду-
кта в зоне дробления необходимо, чтобы
угол за >.вата валков нс превышал угол тре-
ния материала о поверхность валков. Ма-
ксимальный размер кусков зависит от диа-
метра валков и размера разгрузочной ще-
ли. Для выполнения этих условий диаметр
231
гладкого валка в 20 раз должен превосхо-
дить размер камня, а при рифленых повер-
хностях ватков — в 12 раз. Поэтому валко-
вые дробилки применяют только для вто-
ричного дробления пород средней и малой
прочности, а также для измельчения вяз-
ких и влажных материалов. Степень из-
мельчения—4 .12. Типоразмер дробилки
характеризуют диаметром и длиной вал-
ков.
Производительность валковых дробилок
(м7ч)
Пт= 3600аЛи/г, (6.4)
где а — ширина разгрузочной шели, м;
L — длина валка, м; v — окружная ско-
рость, м/с; k — коэффициент, учитываю-
щий использование длины валков, степень
разрыхления материала, неравномерность
подачи; k = 0,1 ...0,3 для мягких и /г = 0,4...
0.5 для твердых пород.
Роторные и молотковые дробилки. Р о-
торные дробилки применяют дан
дробления известняка, доломита, руд, мрамо-
ра и других подобных им материалов, обла-
дающих малой абразивностью. Их выпус-
кают двух типов: для крупного дробления,
которые используют на первичной стадии
дробления; для среднего и мелкого дробле-
ния, используемые на заключите шных ста-
диях дробления. Работа таких дробилок
основана на принципе разрушения пород
ударными нагрузками. Роторные дробил-
ки обеспечивают получение щебня высо-
кого качества, преимущественно кубооб-
разной формы, с одновременным обогаще-
нием продукта дробления, так как более
слабые составляющие пород подвергают-
ся значительному измельчению и отсе-
иванию от основных фракций.
Роторная дробилка представляет собой
коробчатый корпус 3, в котором размеще-
ны вращающийся с большой скоростью ро-
тор 1 с жестко закрепленными на его внеш-
ней поверхности билами 2 (рис. 6.7.). Вра-
щение ротору сообщается от электродвига-
теля через клиноременную передач). Вну-
три корпуса подвешены отражательные
232
Рис. 6.8. Молотковая дробилка 2 3
плиты 4 и 7, нижняя часть которых опира-
ется на пружинно-регулировочное устрой-
ство 5 и 6, позволяющее регулировать ши-
рину выходной щели, а также пропускать
недробимое тело при его попадании в-ка-
меру дробления. Дробление материала
осуществляется в результате удара по не-
му бил и удара кусков об отражательные
плиты, чем достигается высокая (10...20)
степень дробления. В сравнении с другими
типами дробилок роторные дробилки
имеют мсныпую металлоемкость, неболь-
шие габариты, что в сочетании с высокой
степенью дробления обусловило примене-
ние их в передвижных дробильных устано-
вках. Размер наибольшего куска, загру-
жаемого в дробилки крупного дробления,
800... 1000 мм, среднего — 400...600 мм при
окружной скорости 20...35 м/с.
Для дрибпения пород средней прочности,
а также мягких материалов, таких, как
шлак, гипс, мел, глины, применяют молот-
ковые дробилки.
Молотковая дробилка (рис. 6.8)
состоит из сварного корпуса /, в котором
установлены ротор 2, отбойная плита 4.
поворотная 5 и выдвижная колосниковая
решетки 6 Ротор состоит из одного или
нескольких дисков, закрепленных на об-
щем приводном валу. Дробление мате-
риала осуществляется под действием уда-
ра по нему молотков 3 массой 15...20 кг,
шарнирно закрепленных к дискам враща-
ющегося ротора, и соударения кусков с пли-
тами и колосниковыми решетками. Поло-
жение колосниковых решеток и отбойной
плиты — регулируемое. Рабочий зазор
между внутренней поверхностью колосни-
ковой решетки и ротором выбирают в за-
висимости от крупности продукта дробле-
ния. При крупном дроблении обычно он в
полтора—два раза больше поперечника
максимальных кусков продукта дробления,
а при мелком — в три — пять раз. Размер
наибольшего куска материала, загружае-
мого в молотковые дробилки,— 75...600 мм
при окружной скорости молотков 60 м/с.
При вращении ротора молотки под дей-
ствием центробежных сил занимают нап-
равление по линии, соединяющей ось вра-
щения ротора с осью вращения молотка.
При ударе молотки поворачиваются вокруг
своей оси в направлении, противополож-
ном вращению ротора. Шарнирное крепле-
ние молотков у молотковых дробилок суще-
ственно отличает их от роторных с жестко
закрепленными билами. Недостатком мо-
лотковых дробилок является быстрый из-
нос молотков и колосниковых решеток. Они
также не могут быть рекомендованы для
измельчения слишком вязких (глинистых)
влажных материалов, которые забивают
колосниковую решетку.
233
6.2. Машины для сортировки
каменных материалов
Процесс разделения массы или смеси
зерен природного происхождения на клас-
сы по крупности называется грохочением
или сортировкой. Грохочение осуществ-
ляют механическим, гидравлическим, воз-
душным и магнитным способами. Наиболее
распространен механический способ, при
котором дроблению массу разделяют путем
просеивания на грохотах. Основной частью
грохота является просеивающая поверх-
ность. Она выполняется в виде сита из пле-
теной или сварной сетки, а также решета,
штампованного из листовой стали, или
литого из резины. Сита и решета должны
быть износостойкими, сохранять в процес-
се работы неизменным размер отверстий,
иметь ббпьшую площадь отверстий.
Различают грохочение предварительное,
промежуточное, товарное (окончатель-
ное). Предварительное грохочение приме-
няют для грубой сортировки на крупные
и мелкие куски перед дробилками перви-
чного дробления. При промежуточном гро-
хочении из дробленого материала отделя-
ются более крупные куски для направления
в дробилки последующих стадий дробле-
ния. При окончательном грохочении мате-
риал разделяют на фракции в соответствии
с требованиями стандарта. Разделение
материала по крупности на фракции осу-
ществляется в результате придания повер-
хности грохочения определенных по часто-
те и амплитуде колебаний, обеспечивающих
эффективное встряхивание материала
и прохождение зерен через просеивающие
поверхности. На грохотах можно устанав-
ливать до трех сит. Сита располагают в од-
ной плоскости (грохочение от мелкого к
крупному) или ярусами (грохочение от
крупного к мелкому).
При грохочении от мелкого к крупному
(рис. 6.9) грохот имеет конструкцию про-
стую, удобную для осмотра и ремонта сит.
Недостатками такой схемы являются боль-
шая длина грохота, интенсивный износ
первого сита, низкое качество грохочения,
так как мелкие частицы увлекаются более
крупными. При грохочении от крупного
к мелкому достигаются высокое качество
сортирования, более равномерный износ
сит, однако ухудшается возможность наб-
людения за работой грохота. Комбиниро-
ванная схема по сравнению с другими за-
нимает промежуточное положение и явля-
ется наиболее распространенной.
При перемещении по просеивающей по-
верхности сит материал разделяется по
крупности. Зерна материала, превышаю-
щие размер отверстий сит, схстят с повер-
хности грохочения, образуя верхний к пасс.
Зерна материала, прошедшие через отвер-
стия, называются нижним классом. Ниж-
ний класс каждого предыдущего сита
является исходным материалом для следу-
ющего расположенного за ним сита. При
движении материалов по ситу не все зерна
размером меньше отверстия сита могут
пройти через него. В результате верхний
класс оказывается засоренным зернами
нижнего класса. Отношение (в процентах)
массы зерен, прошедших сквозь сито, к ко-
личеству материала такой же крупности,
содержащегося в исходном мат<. риале, на-
зывают эффективностью грохочения. Эта-
лонное значение эффективности грохоче-
ния в зависимости от материала и типа гро-
хотов составляет 86...91 %.
По исполнению и типу привода грохоты
делят на неподвижные колосниковые, ба-
Рис. 6.9. Схемы расположения сит на грохотах:
а — от мелкого к крупному; б — от крупного к мелко-
му; в — комбинированная
234
рабанные вращающиеся, эксцентриковые
и инерционные виброгрохоты.
Неподвижные грохоты. Такие грохоты
представляют собой колосниковые решет-
ки из износостойкой стали с высоким удар-
ным сопротивлением. Их применяют для
предварительного грохочения.
Барабанные грохоты. Они имеют наклон-
ный, под углом 5...7°, вращающийся бара-
бан, состоящий из секций с различными раз-
мерами отверстий. Загрузка осуществляет-
ся в секцию с меньшими размерами отвер-
стий. При трехсекционном барабане полу-
чают четыре фракции щебня. Диаметры
барабанов таких грохотов 600... 1000 мм
при длине 3...3,5 м. Частота вращения гро-
хота зависит от его диаметра и составляет
15...20 мин-1. При большей частоте грохо-
чение прекращается. Производительность
их 10...45 м3/ч при мощности двигателя
1,7...4,5 кВт. В связи с низким качеством
грохочения и большим расходом энергии
барабанные грохоты имеют ограниченное
применение.
Рис. 6.10. Схемы плоских грохотов:
а — эксцентриковый; б — инерционный наклонный;
в, г — инерционный горизонтальный
Эксцентриковые грохоты. Грохот
(рис. 6.10, а) состоит из наклонного под
углом 15...25° короба 1 с ситами 6 и 8; шар-
нирно подвешенного к шейкам приводного
эксцентрикового вала 7 с дебалансами 5 и
опирающегося на пружины 2. Вращение
вала передается от электродвигателя 3 че-
рез клиноремениую передачу 4. При такой
подвеске короба материал на его просе-
ивающей поверхности получает круговые
колебания с постоянной амплитудой, рав-
ной двойному эксцентриситету вала, при
любой нагрузке. Эксцентриковые грохоты
изготовляют с двумя ситами размером
1500x3750 мм и амплитудой колебаний
3...4.5 мм и частотой колебаний 800... 1400
в минуту.
Инерционные виброгрохоты. Они делят-
ся на инерционные наклонные (угол нак-
лона сит 10...25°) и инерционные гори-
зонтальные
Инерционный наклонный виброгро-
хот (рис. 6.10, б) имеет приводной меха-
низм, представляющий собой вал 6 с деба-
лансами 5, опертый на два подшипника, кор-
пуса которых укреплены в стенках коро-
ба /. Короб с ситами 7 и 8 опирается на
основание через упругие связи 2. Форма
235
колебаний зависит от расположения неура-
вновешенных масс и способа подвески ко-
роба. Они могут быть круговыми, эллипти-
ческими или прямолинейными (грохоты с
пластинчатыми рессорами). Наиболее эф-
фективны грохоты на пружинных опорах.
Регулирование амплитуды колебаний дос-
тшается сменными дебалансами. В отли-
чие от эксцентриковых в инерционных гро-
хотах с увеличением нагрузки амплитуда
колебания короба уменьшается автомати-
чески, защищая конструкцию от перегру-
зок. Такие грохоты применяют для тяже-
лых условий работы при товарном грохоче-
нии, а также для предварительного грохо-
чения крупнокусковых материалов перед
первичным дроблением (вместо сит уста-
навливают колосниковые решетки в один
ярус). Размеры просеивающей поверхнос-
ти сит 1750X 1450 мм, частота вращения
вала вибратора порядка 800 мин" ', ампли-
туда колебаний 3,7...4,5 мм.
Эффективное сортирование достигается
с вибраторами направленного действия
(рис. 6.10. в, г).
Инерционный горизонтальный виб-
рогрохот имеет вибровозбудитель прямо-
линейно направленных колебаний 9, смон-
тированный на коробе с ситами. Возбу-
дитель состоит из двух параллельно распо-
ложенных дебалансных валов, синхронно
вращающихся в разных направлениях.
Возмущающая сила такого вибратора на-
правлена по прямой, перпендикулярной ли-
нии, гоединяющей центры дебалансных
валов, и изменяется по закону синуса. Угол
гействия между возмущающей силой и
плоскостью сит составляет 35...45°. Короб
с ситами опирается на основание через
вертикальные пружины. Размеры просеи-
вающей поверхности сит таких грохотов
1250X3000 ми, частота колебаний 500...
700 в минуту, амплитуда колебаний 8...
12 мм, мощность приводного двигателя
5,5 кВг. Горизонтальные виброгрохоты с
направленными колебаниями обеспечивают
большую удетьную производительность и
лучшее качество грохочения но сравне-
нию с наклонными.
Техническая производительность грохо-
тов (м3/ч) при промежуточном и окон-
чательном грохочении
Пг = <//!/? i/?2&3, (6.5)
где q — удельная производительность 1 м2
сита для определенного размера отверстий
(д 1Я отверстий от 5 до 70 мм изменяется
от 12 до 82 м3/ч); Л — площадь сита, м2:
k\ — коэффициент, учитывающий угол на-
клона грохота (для горизонтальных грохо-
тов с направленными колебаниями kt — 1,0;
для наклонных при угле наклона 9... 15° —
0,45... 1,54); k-2 — коэффициент, учитыва-
ющий содержание в данном продукте зе-
рен нижнего класса (при содержании 10...
90 % соответственно 0,58... 1,25); k$—ко-
эффициент, учитывающий содержание в
нижнем классе зерен меньше ’/г размера
отверстий сит (при содержании 10..90 %
соответственно 0,63... 1,37).
При приближенных расчетах можно
определять производительность грохота
как производительность желоба с опре-
деленной пропускной способностью
П, = 3600&/^р, (6.6)
где b — ширина сита, м; h — толщина
слоя сортируемого материала, м (прини-
мается равной размеру поступающих на
сито кусков); и =4),05...0.25 м/с — ско-
рость гвижения материала вдоль желоба;
/гр = 0,4...0,5 — коэффициент разрыхления
материала.
6.3. Машины для мойки
каменных материалов
Заполнители бетон.i промывают для уда-
ления глинистых и органических примесей
и пыли. Для этого используют различные
способы. Если крупность заполнителя не
превышает 70 мм, а загрязненность мала
и примеси легко отделимы, то промывку
совмещают с сортировкой. На грохот по
трубам из сопл подается вода под дав-
лением 0,2...0,3 МПа. Расход воды 1,5...
5 м3 на I м" промываемого материала.
Материалы крайностью 300...350 мм про-
мывают в цилиндрических гравиемойках-
сортировках, состоящих из наклонного ба-
рабанного вращающегося грохота с допол-
нительной моющей секцией с глухой (без
отверстий) поверхностью. Вода на промы-
вку подается вместе с материалом. Расход
воды до 2 м3 на 1 м3 промываемого матери-
ала. Для сильно загрязненного гравия
236
Рис. 6.11. Гидравлические классификаторы:
а — вертикальный; б — горизонтальный многока-
мерный
и щебня, содержащих глинистые включе-
ния, применяют моечные барабаны с лопа-
стями, закрепленными на внутренней повер-
хности барабана. Вода подается навстре-
чу движению материала. Диаметры бара-
банов — 1,5..2,0 м при длине до 4,0 м, про-
изводительность установок — до 100 гл'/ч.
Для мойки песка, отделения от него час-
тиц менее 0.15 мм и последующего обез-
воживания применяют гидромеханические
и гидравлические классификаторы.
Гидромеханический классифи-
катор представляет собой короб, внутри
которого размещена спираль. При враще-
нии спирали взвешенные в воде мелкие ча-
стицы отводятся в нижнюю часть короба,
а крупные направляются спиралью к верх-
нему разгрузочному окну. Короб устанав-
ливают под углом 16... 18°. Диаметр спи-
рали 1000... 1500 мм при частоте вращения
8... 14 мин-1. Производительность класси-
фикатора — до 200 т/ч.
Гидравлические классифика-
торы (рис. 6.11, а) применяют для про-
мывки и разделения песка на две фракции.
В таких установках песок, предварительно
смешанный с водой в виде пульпы, вво-
дится в вертикальный классификатор через
патрубок 1 и диффузор 2 в обогати-
тельную камеру 3, где скорость потока сме-
си значительно уменьшается и крупные
частицы выпадают в классификационную
камеру 5. По патрубку 6 в классифика-
ционную камеру подается чистая вода,
образуя в камере винтовой восходящий
поток. Частицы песка (до 0,5 мм) уносятся
выходящим потоком воды к верхнему слив-
ному коллектору 4, а крупные частицы вы-
падают из классификационной камеры,
обезвоживаются и поступают потреби-
телю. Гидроклассификаторы являются на-
порными аппаратами, давление на уровне
сливной трубы достигает 0,3 МПа. Про-
изводительность их по грунту — 20...
300 м3/ч.
При необходимости промывки и разде-
ления зернистого материала на несколько
фракций используют горизонталь-
ные многокамерные гидроклас-
сификаторы (рис. 6.11, б). Исходный
материал в пульпообразователе смешива-
ется с водой и поступает в пирамидальный
лоток 9, а оттуда — в прямоугольное коры-
то 8, разделенное вертикальными перегоро-
дками на четыре камеры. Разделение на
фракции получается путем регулирования
237
количества воды, подаваемой в классифи-
кационные камеры снизу и образующей во-
сходящие потоки. Вода, поднимаясь по ка-
мере, выносит частицы песка, скорость вы-
падания которых меньше скорости дви-
жения восходящих потоков. По мере на-
капливания взвешенных частиц в камере
плотность пульпы увеличивается, вследст-
вие чего уровень воды в гидростатической
трубке 11 вместе с поплавком 10 подни-
мается. Как только поплавок упрется в вер-
хний датчик, автоматически откры-
вается разгрузочный клапан 7. По мере ра-
згрузки поплавок опускается и касается
нижнего датчика, сигналы которого пере-
даются механизму закрытия клапана. За-
тем цикл работы камеры повторяется.
Производительность по исходному мате-
риалу— до 50 т/ч, расход воды — 4...6 mj/t.
Контрольные вопросы. 1. Последовательность
получения нерудных строительных материалов
и применя* мыс тля этой цели машины. 2. Нари-
суйте схемы щековой, конусной, валковой и ро-
торной дробилок. Укажите основные показатели
работы дробилок, а также принцип выбора дро-
бильного оборудования в зависимости от круп-
ности исходного продукта, его прочности
и требований к зерновому составу продукта дро-
бления. 3. Выведите формулы производитель-
ности щековой, конусной и валковой дробилок.
4. Опишите конструкции и принцип работы гро-
хотов Назовите показатель, оценивающий пол-
ноту разделения исходного материала на ниж-
ний и верхний классы.
Машины и оборудование
для приготовления,
транспортирования
бетонов и растворов
и уплотнения
бетонных смесей
7.1. Типы, основные параметры
и конструктивные схемы
бетоносмесителей
циклического и непрерывного
действия
Приготовление бетонов и растворов зак-
лючается в дозировании компонентов и
их перемешивании Дозирование компоне-
нтов производится дозаторами, а переме-
шивание — смесительными машинами.
Дозаторы. По принципу работы
дозаторы делятся на цикличные и непре-
рывного действия. Цикличные дозаторы
отмеривают заданную массу или объем
порции материала, загружаемого в мерный
бункер, и после разгрузки повторяют цикл.
Дозаторы непрерывного действия выдают
непрерывным потоком материал с задан-
ным значением производительности.
По методу дозирования матери-
алов дозаторы подразделяют на объемные,
весовые и объемно-весовые. Объемные до-
заторы сыпучих материалов просты по кон-
струкции, но они уступают весовым по
точности дозирования. Объемные доза-
торы жидкости обеспечивают более точную
дозировку, так как плотность жидкостей
при постоянной температуре изменяется
незначительно. Объемные дозаторы сыпу-
чих материалов применяются в смеситель-
ных установках небольшой производитель-
ности, а объемные дозаторы жидкостей
применяют более широко. Весовые доза-
торы обеспечивают высокую точность дози -
рования сыпучих и жидких материалов и,
несмотря на их сложность и повышенную
стоимость, они широко применяются во
всех современных смесительных установ-
ках различной производительности Объ-
емно-весовые дозаторы обеспечивают до-
зирование одного компонента по объему
с соблюдением суммарной массы двух ком-
понентов и применяют их в установках для
приготовления бетонной смеси с порис-
тыми заполнителями (керамзитом). В этом
случае керамзит дозируют по объему, но
с обязательным обеспечением заданной
массы двух заполнителей, например керам-
зита и песка вместе взятых. Дозируют эти
материалы в такой последовательности:
сначала отмеривается заданный объем ке-
рамзита с последующим взвешиванием,
затем дополняется песок до заданной сум-
марной дозы песка и керамзита
По способу управления дозаторы
бывают с ручным, полуавтоматическим ди-
станционным и автоматическим управле-
нием.
Бетоносмесители. Их применяют для при-
готовления бетонной смеси. Любая смеси-
тельная машина состоит из смесительной
емкости, рабочих органов с их приводом,
загрузочных и выгрузочных устройств.
Смесительные машины классифицируют по
следующим основным признакам: услови-
ям эксплуатации, режиму работы и способу
смешивания.
По условиям эксплуатации сме-
сительные машины бывают передвижными
и стационарными. Первые применяют на
рассредоточенных объектах при выполне-
нии небольших обьемов работ и при ремон-
тных работах, вторые — в условиях бетон-
239
ных и растворных заводов и в установ-
ках средней и большой производитель-
ности.
Но режиму работы смесительные
машины бывают циклического и непре-
рывного действия. В смесительных маши-
нах циклического действия приготовление
смеси заключается в загрузке, перемеши-
вании и выгрузке гигового замеса. Эти
операции выполняются последовательно
одна за другой и за время, равное полному
циклу на замес. Каждая последующая пор-
ция компонентов смеси подается в смесите-
льную емкость только после выгрузки гото-
вого замеса. Г 1авным параметром смеси-
тельных машин циклического действия
является объем готового замеса в литрах,
выданный за отин цикл работы. В смеси-
тельных машинах непрерывного действия
компоненты бетонной смеси или раствора
загружаются непрерывным потоком с по-
мощью ленточных питателей или ленточ-
ных конвейеров. Все сыпучие компоненты
подаются одновременно, образуя на ленте
слой материалов, например песка, цемен-
та, щебня различных фракций. Одновре-
менно непрерывной струей непосредствен-
но в смесительную емкость подается вода.
При перемешивании смесь перемещается
к выгрузочному отверстию. Готовая смесь
непрерывно поступает в транспортные сре-
дства. Главным параметром смесителей не-
прерывного действия является производи-
тельность (м3/ч). Смесители непрерывного
действия широко используют для пригото-
вления бетонов или растворов одинаково-
го состава, когда нет необходимости часто
переналаживать дозаторы.
По способу смешивания разли-
чают бетоносмесители гравитационные
и принудительного смешивания, а растворо-
смесите.чи — только принудительного сме-
шивания.
В гравитационных бетоносмесителях ра-
бочими органами являются вращающиеся
барабаны, на внутренних поверхностях ко-
торых закреплены лопасти. При вращении
барабана компоненты бетонной смеси под-
хватываются лопастями и поднимаются
вверх, откуда они свободно падают, пере-
мешиваясь с нижними слоями, а послед-
ние увлекаются вверх. Такие бетоносме-
сители хорошо смешивают умеренно под-
вижные и подвижные бетонные смеси, но
не обеспечивают достаточной однородно-
сти жестких и малоподвижных смесей.
В смесителях принудительного дейст-
вия — загруженные материалы смеши-
ваются посредством вращающихся чопас-
тей Смесительная емкость может быть
корытообразной формы с горизонтальным
расположением лопастных валов, чашеоб-
разной с вертикальным лопастным валом
и в виде бака с вертикальным быстровра-
щающимся ротором. В таких смесителях
можно приготовлять малоподвижные и же-
сткие бетонные смеси и растворы на плот-
ных и пористых заполнителях, получая
хорошо перемешанную однородную смесь.
Однако такой способ требует приложения
значительных усилий и вызывает сравни-
тельно большое абразивное изнашивание
рабочих органов. Затрачиваемая мощ-
ность для привода смесителей принхди
тельного действия намного превышает мо-
щность, необходимую для привоза грави-
тационных смесителей одинаковой вмести-
мости или производительности. Недос-
таток смесителей принудительного смеши-
вания заключается также в ограничении
щкеимадьных размеров зерен крупного
заполнителя по сравнению с гравитацион-
ными смесителями.
Стандартом предусмотрено девять типо-
размеров бетоносмесителей периодичес-
кого действия со свободным перемешива-
нием с объемом готового замеса: 65. 165,
330, 500, 800, 1000, 1600, 2000 и 3000 л. Они
выполняются с опрокидным барабаном
грушевидной формы, с наклоняющимся
двухконусным барабаном и с цилиндричес-
ким неопрокидным барабаном. Бетоносме-
сители с объемом готового замеса 65...330 л
выпускаются передвижными, а свыше —
стационарными.
Передвижные гравитационные бетоно-
смесители используют для приготовления
бетонной смеси с крупностью заполнителя
до 70 мм при выполнении небольших объ-
емов работ. На рис. 7.1 дан- кинематичес-
кая схема передвижного бетоносмесителя
с опрокидывающимся барабаном и дозато-
ром воды. От электродвигателя 1 через
многорядную клиноременную передачу 2,
вал 3 и зубчатую передачу 4 приводится в
движение вал 5, который конической шес-
терней соединен с зубчатым венцом 6
и вращает барабан 7 относительно верти-
240
кальной оси 10. Цепной передачей 12 пере-
трется твижепие на барабаны 15 механи-
зма подъема ковша 19. При включении
конусного фрикциона 16 посредством ры-
чага 14 канат 17, навиваясь на барабаны,
поднимает ковш. В верхнем положении
ковш 19 опрокидывается и его содержимое
выгружается в барабан. Одновременно
ковш свои .1 упором ударяет по выклю-
чателю 13, который при повороте отклю-
чает фрикцион и включает ленточный тор-
моз 18, удерживающий барабан в положе-
нии разгрузки Ковш опускается на тор-
мозе 18, управляемым рычагом 14. Наклон
барабана в момент разгрузки и опрокиды-
вания при разгрузке осуществляется пово-
ротом штурвала 9, шестерня которого име-
ет внутреннее зацепление с зубчатым сек-
тором 8. При повороте сектор наклоняет
траверсу 11 и барабан опрокидывается. В
нактонном положении барабан удержива-
ется тормозом или храповиком.
Цвухконусный барабан стационарных
бстономесителей состоит из двух усечен-
ных конусов: короткого (загрузочного) и
удлиненного (разгрузочного), соединен-
ных между собой нитинтрической встав-
кой. Барабан монтируют на поворачиваю-
щейся траверсе, цапфы которой опирают-
ся на стойки рамы. В процессе работы сме-
сителя барабан непрерывно вращается
вокруг своей продольной оси и может быть
наклонен относительно поперечной оси тля
выгрузки готовой смеси. К внутренней по-
верхности конических частей барабана на
кронштейнах крепятся стальные лопасти,
имеющие кромки повышенной износостой-
кости. Процесс перемешивания компонен-
тов смеси протекает таким образом, что
лопасти создают в центральной части вра-
щающегося барабана перекрестные потоки
поднимаемых и сбрасываемых компонен-
тов смеси, направленные вдоль его оси и
повышающие интенсивность перемеши-
вания и производительность бетоносме-
сителя при одновременном улучшении од-
нородности смеси. Наклон смеситель-
ных барабанов может производиться с по-
мощью механического, гидравлического и
пневматического приводов.
В бетоносмесителях с наклоняемыми
барабанами происходит ботее эффектив-
ное перемешивание компонентов, чем в ци-
линдрических барабанах с горизонтальной
Рис. 7.1. Кинематическая схема бетоносмеси-
теля
осью вращения. Выгрузка готовой смеси
из смесительных барабанов такого тина
производится в короткий срок струей боль-
шого сечения (укрупненным объемом),
что способствует сохранению достигнутой
однородности смеси. Такие смесители, по-
лучившие преимущественное распростра-
нение, сложнее по конструкции, но отлича-
ются большей степенью наполнения бара-
бана, а также более быстрой и полной
выгрузкой готовой смеси, чем гравита-
ционные смесители с ненаклоняемычи ба-
рабанами.
На рис. 7.2 показан гравитационный
бетоносмеситель, который предназначен
для приготовления бетонной смеси с запол-
нителями крупностью то 120 мм. Этот бето-
носмеситель является комплектующим
241
Рис. 7.2. Бетоносмеситель:
и — общий вид; б — кинематическая схема
изделием для бетонных заводов и устано-
вок товарных бетонных смесей и технологи-
ческих линий заводов железобетонных
изделий.
Основными сборочными единицами бето-
носмесителя (рис. 7.2, а) являются опор-
ные стойки 5, смесительный барабан 2 с рас-
полагаемыми на его внутренней поверхно-
сти лопастями, электродвигатель 3, пнев-
моцилиндр опрокидывания барабана 4
и цилиндрическая обечайка /, внутрен-
няя поверхность которой облицовывается
набором сменных листов из износостойкой
стали. От электродвигателя через втулоч-
но-пальцевую муфту 14 (рис. 7.2, б), тихо-
ходный вал-шестерню 15, зубчатые колеса
16, 17, 18 крутящий момент передается ти-
хоходному валу ретуктора и через шестер-
ню 13, насаженную на вал,— зубчатому
венцу 11 смесительного барабана. Для оп-
рокидывания смесительного барабана в
положение выгрузки и возвращения его в
исходное положение применен пневмати-
ческий привод, включающий в себя пнев-
моцилиндр 9, воздухораспределитель 8,
маслораспылитель 7, вентиль 6 и запорное
устройство 19. Барабан при вращении опи-
рается на опорные и поддерживающие ро-
лики, вращающиеся на подшипниках 10 и
12.
На рис. 7.3 дана кинематическая схема
цикличного бетоносмесителя принудитель-
ного действия, предназначенного для при-
готовления жестких и подвижных бетон-
ных смесей, а также керамзитобетонных
смесей и строительных растворов в усло-
виях технологических линий бетонных за-
водов и установок.
Стандартом предусматривается восемь
типоразмеров бетоносмесителей периоди-
ческого действия с принудительным пере-
мешиванием объемов готового замеса 65,
165, 330, 500, 800, 1000, 2000 и 3000 л.
Привод смесителя состоит из электродви-
гателя и редуктора /, выходной вал кото-
рого через втулочно-пальцевую муфту 2
передает вращение ротора 7, вращающе-
муся на двух роликоподшипниках. На ро-
торе жестко закреплены скребок и две ло-
пасти для перемешивания верхних слоев,
а держатели донных лопастей и наружного
очистного скребка снабжены амортизато-
рами, предотвращающими поломки при за-
клинивании в случае попадания крупных
кусков заполнителя. Загрузка смесителя
производится через патрубки в крышке, а
242
выгрузка готовой смеси через отверстие
в днище, перекрываемое плоским секторным
затвором. Для привода затвора применя-
ется пневматический цилиндр 6, к которо-
му через вентиль 5 и воздухораспредели-
тель 4 по гается сжатый воздух. Для умень-
шения шума имеется тушитель 3.
Обязательным условием работы бетоно-
смесителя является загрузил его исход-
ными материалами при вращающемся ро-
торе. Одновременно с подачей через пат-
рубок отдозированных заполнителей и це-
мента по трубе подается соответствующая
доза воды. Смеситт чьное устройство при
этом интенсивно перемешивает компоне-
нты в однородную смесь, которая затем вы-
гружается через донное отверстие при от-
крытом затворе.
Бетоносмеситель непрерывного действия
с принудительным перемешиванием состо-
ит ив привода, корпуса и двух лопастных
валов (рис. 7. 4). Привод включает эчек-
тродвигатель /, клиноременную переда-
чу 2, редуктор 3, уравнительную муфту 4
и зубчатую передачу 5. Корпус бетоносме-
сителя представляет собой горизонталь-
ною корытообразную смесительную ем-
кость Рабочими органами бетоносмесите-
ля служат два лопастных вала 10 с наса-
женными на них лопастями 7, оканчиваю-
щимися сменными лопатками 8. Лопатки
повернуты так. что с осью вала они соста-
вляют угол 452. Лопасти закрепляют рас-
порными втулками 9. Взаимное расположе-
ние лопастей на валах и повороты лопаток
образуют прерывистую винтовую поверх-
ность. Валы вращаются в подшипниках //
и /2, а осевые усилия воспринимаются упо-
рными подшипниками. Благодаря зуб-
чатой передаче 5 валы вращаются син-
хронно навстречу друг другу. Компоненты
смеси загружаются через патрубок 6 и, пе-
ремешиваясь вращающимися лопастями,
продвигаются вдоль смесителя к выгрузо-
чному отверстию. Лопасти расположены
так, что встречные потоки смешиваемой
массы в поперечном направлении переме-
шаются интенсивно, а вдоль корпуса сме-
сителя — сравнительно медленно, благо-
даря чему достигается однородность сме-
си.
Бетоносмесители непрерывного действия
с принудительным перемешиванием приме-
няются для приготовления жестких и под-
вижных смесей с крупностью заполнителя
40 мм и строительных растворов.
В гравитационных бетоносмеситечях
непрерывного действия вращающийся ба-
243
Рис. 7.4 Бетоносмеситель непрерывного действия с принудительным перемешиванием
рабан представляет собой цилиндр, опира-
ющийся на ролики. /Материалы из доза-
торов поступают в барабан непрерывно,
а в другом конце его происходит непре-
рывная выдача готовой смеси.
Растворосмесители Растворосмесители
предназначены для приготовления цемент-
ных, известковых, гипсовых, шлаковых и
сложных растворов при выполнении кла-
дочных, штукатурных, облицовочных и изо-
ляционных работ. По конструкции — это
перемешивающие машины периодического
действия с силовым воздействием рабочего
органа (лопасти) на обрабатываемую сре-
зу; форма и расположение лопастей зави-
сят от получаемого материала.
Различают лопастные смесители с гори-
зонтальным, вертикальным лопастным ва-
лом и турбулентные. У первых лопасти
при вращении перемешивают весь объем
смешиваемых материалов, их применяют
для приготовления кладочных и штука-
турных растворов. У турбулентных смеси-
телей потоки смешиваемой массы созда-
ются ротором, диаметр которого в 2...
2,5 раза меньше диаметра смесительной
емкости, а частота вращения ротора
в 10... 15 раз выше частоты вращения
валов обычных лопастных смесителей.
Веле ютвие этого в смешиваемой массе
возникают центробежные силы, создаю-
щие интенсивные потоки, благодаря кото-
рым приходит в движение весь объем
смешиваемых материалов.
Передвижные растворосмесители име-
ют объем готового замеса 30, 65. 125 и
250 л, а стационарные — 400, 800 и 1200 л.
Последними комплектуются автоматизиро-
ванные растворные узлы и заводы. Раст-
воросмесители с объемом готового замеса
30 и 65 л устанавливаются непосредствен-
но на месте производства работ и они нс
имеют загрузочных и дозировочных уст-
ройств. Весьма эффективна их работа
на сухих смесях. Растворосмесители пери-
одического действия с горизонтальным ва-
лом (рис. 7.5) состоят из тележки /,
барабана 5, редуктора 3 и электродвига-
теля 9. Барабан (бункер) опирается
на тве стойки 2 и свободно поворачивается
с помощью рукоятки 7. Загрузочное
отверстие барабана снабжено огражде-
нием 6, предотвращающим попадание
юнаты в барабан при загрузке. По оси
Рис. 7.5. Растворосмеситель периодического
действия с горизонтальным валом
проходит лопастной вал 4, вращающийся
в подшипниках 3, которые установлены
в стойках. Выходной вал редуктора
одновременно является лопастным валом
растворосмеситсля
Растворосмеситель периодического дей-
ствия с вертикальным лопастным валом
(рис. 7.6) предназначен для приготовле-
ния всех видов растворов для штукатурных
работ. Это — передвижная смесительная
машина периодического действия с откид-
ными лопастями состоит из рамы, откидной
траверсы 3, на которой смонтирован элек-
тродвигатель 4, и сменных тачек 1 со сво-
бодно вращающимися цилиндрическими
бункерами. Раствор готовится в бункере
2 и в нем же транспортируется к рабочему
месту, что позволяет быстро сменять
тачки-бункера для приготовления различ-
ных растворов.
Рис. 7.6. Растворосмеситель периодического дей-
ствия с вертикальным валом
245
Рис. 7.7. Турбулентный растворосмеситель
Турбулентный растворосмеситель
(рис. 7.7) представляет собой передвиж-
ную циклическую машину для приготов-
ления растворов с осадкой по конусу
СтройЦНИЛ не менее 7 см. Он состоит
из смесительного бака 1 и основания 3,
на котором установлен фланцевый элект-
родвигатель 2. Бак 1 загружают исход-
ными материалами через воронкообра шую
крышку. Ротор при этом должен вращать-
ся. Объем загружаемой порции состав-
ляет 80 л. При открытом затворе 5 готовая
смесь выгружается через люк 4. Ротор
приводится в действие от электродвига-
теля через клиноременную передачу и,
вращаясь, лопатками отбрасывает смесь
к конусной части бака. Для торможения
кругового движения смеси и образования
спиральных потоков в баке н« его верти-
кальной стенке установлены гве пластины,
которые поднимают смесь вверх, оттуда
она падает на ротор и вновь вовлекается
в движение по спирали, интенсивно
пере ме п\м в ансъ.
Производительность смесительных
машин периодического действия (м’/ч)
П = V3n /1 000, где 1/э — объем готовой
смеси в одном замесе, л; V3= VcK\
1'б—полезный объем барабана, л; К —
коэффициент выхода готовой смеси (для
бетона К = 0,65...0,7; для раствора К =
= 0,75...0,85); п— число замесов за 1 ч
работы; п = 3600/(/1 +/г +/з +/-1);
и — продолжительность загрузки,
смешивания, выгрузки и возврата бараба-
на в исходное положение или закрытие
затвора, с.
Производительность смесительных ма-
шин непрерывного действия с прину-
дительным смешиванием (м3/ч) П =
= 3600 AV, где A = /(Hnd2/4— средняя
площадь поперечного сечения потока смеси
в корпусе смесителя, м2; d — диаметр
лопастей смесителя, w, Кн — коэффициент
наполнения сечения корпуса смесителя
(— 0,28...0,34); V = sn— скорость дви-
жения смеси в направлении продольной
оси корпуса смесителя, м/с; s— шаг ло-
пастей, м; п — частота вращения лопаст-
ного вала, с-1.
Бетонные заводы. По сроку дейст-
вия в зоне обслуживания подразде-
ляются на стационарные, полустацио-
нарные и передвижные. Стационарные
бетонные заводы выпускают готовую
бетонную смесь, сухую смесь, бетонные и
железобетонные изделия. Они оснащены
оборудованием, обеспечивающим их
круглогодичную работу. Полустационар-
ные бетонные заводы предназначены для
обслуживания главным образом одного
строительного объекта и при необходи-
мости их можно перемещать с места
на место по мере завершения строитель-
ства. Передвижные бетонные заводы дей-
ствуют на одном месте обычно один
строительный сезон. Они имеют мобильное
оборудование, что обеспечивает возмож-
ность быстрого их перемещения с прове-
дением демонтажа и монтажа с мини-
мальными затратами времени и средств.
По типу основного оборудова-
ния бетонные заводы подразделяются на
заводы циклического и непрерывного дейст-
вия. На заводах циклического действия
применяют смесительные машины с повто-
ряющимся рабочим циклом—загрузка,
перемегиивлние, выгрузка. На заводах
непрерывного действия загрузка, переме-
шивание и выгрузка протекают непрерыв-
но и одновременно. По назначению
заводы бывают с законченным, расчленен-
ным и комбинированным технологическими
циклами. Продукцией заводов с закончен-
ным циклом является готовая смесь, рас-
члененным— сухая смесь, комбинирован-
ным— готовая и сухая смеси. По компо-
новке основного оборудования
различают два типа заводов: 1) башенного
типа, оборудованные по вертикальной
схеме, при которой все компоненты
смеси подаются в распределительные уст-
246
ройства, расположенные в верхней части
башни, и перемешиваются гравитационно,
т. е. под д» йствием собственной силы
тяжести; 2) партерного типа с оборудо-
ванием по двух- или трехступенчатой
схеме, при которой компоненты смеси
последовательно поднимают два или три
раза; завоцы партерного типа разделены
на две (три) части — в первой принима-
ются и дозируются компоненты, во вто-
рой (третьей) они перемешиваются в сме-
сителях и выгружаются в тр 1нспортные
средства.
По системе управления разли-
чают заводы с непосредственным управле-
нием с пульта, с дистационпым автоматизи-
рованным управлением и заводы-автоматы.
В последних кроме оборудования автома-
тизирована работа всех транспортных
коммуникаций, связывающих склады за-
полнителей. Переключение транспортных и
дозирующих устройств с одного вида
или фракции материала на другой,
контроль за наполнением бункеров мате-
риалами по мере их расходования — авто-
матические, часто — с помощью системы
программного управления. Процессы
взвешивания и опорожнения дозаторов,
режим перемешивания и время разгрузки
бетоносмесителей регулируются также ав-
томатически. С работой дозировочно-сме-
сительных агрегатов блокируется управле-
ние всеми операциями.
Блокировка обеспечивает одновремен-
ный или разновременный, с определен-
ной последовательностью запуск отдель-
ных агрегатов, почдержание требуемых
режимов и согласование работы машин
и механизмов. В управлении заводом
блокировка сочетается с контрольной
технологической сигнализацией, которая
на центральном пульте фиксирует пуск
и остановку механизмов и появление
неполадок в системе. Сигнализация
увязывается с системой учета работы
завода- учитываются отдельные операции,
количество выпускаемой продукции, произ-
водительность отдельных узлов и завода
в целом. При выдаче готовой смеси
в транспортные средства завод непрерыв-
ного действия может работать без
вмешательства оператора. При выдаче
продукции в автосамосвалы оператор
с главного пульта останавливает и пускает
завод по мере накопления ютовой смеси
в расходных бункерах и подачи тран-
спортных средств.
На рис. 7.8,а показан автоматизиро-
ванный бетонный завод непрерывного
действия производительностью 32 м3/ч,
предназначенный для приготовления бе-
тонной и отдозированной смеси. Завод
транспортируется и монтируется укрупнен-
ными блоками, что позволяет быстро
менять место работы. Монтаж произво-
дится краном грузоподъемностью 10 т
с вылетом стрелы 20 м. Почача электро-
энергии может производиться от дизель-
генератора или от централизованного
электроснабжения. Для снабжения водой
используются цистерны, водопровод или
водоем, расположенный в районе завода.
Завод состоит из блоков смесителя 5,
дозаторов цемента 6, наклонного тран-
спортера 2, тарировочного дозатора 4,
расходного бункера цемента 7, водо-
питания 10, элсктрооборуювания 8, доза-
торов-заполнителей / и управления 9.
Блоки монтируются на стойках <?.
Технологический процесс приготовления
показан на рис. 7.8,6. Заполнители из
питателей / транспортерами 2 подаются
в бункера 3, откуда через дозаторы 4
по транспортеру 5 перемещаются в разда-
точную течку 15. Цемент и.з расходного
бункера 7 самотеком поступает на дозатор
цемента 6 и затем в раздаточную течку
15. Для выдачи сухой смеси все компо-
ненты подаются в тарировочный дозатор
13 и выгружаются в автобетоносмеси-
тель 14. Для выдачи готовой смеси компо-
ненты из раздаточной течки 15 поступают
в смеситель непрерывного действия 12.
Одновременно с этим в смеситель посту-
пает вода из трехходового крана Ю, куда
она подается насосом-дозатором 9 из бака
для воды 8. Готовая смесь из смесителя
выгружается в автотранспорт 11.
Автоматизированная бегонорастворо-
смесительная установка (рис. 7.8, в) с рас-
положением оборудования по вертикаль-
ной схеме производительностью 50 м‘3/ч
по раствору работает в автоматическом
режиме без переналадок с выдачей гото-
вого раствора и подвижных бетонных
смесей с ограниченной крупностью запол-
нителя. Н з верхнем нрусе расходные
бункера песка 1, гравия 4 и цемента 6
247
Рис. 7.8. Бетонный завод
заполняют элеваторами 7 и /5 и винто-
вым конвейером 5. Песок перед подачей
в бункер просеивается на псскосеялке 2.
Из расходных бункеров в дозаторы 20
материалы подают ленточными конвейера-
ми <?, а цемент — винтовым конвейером 9.
Из расходных бункеров воды 8, извести 13
и жидких добавок 14 подача в доза-
торы извести 10, жидких добавок 12 и
воды 19 производится насосами Приго-
товление смеси производится турбулент-
ным смесителем 17 с объемом готового
замеса 900 л с длительностью цикла 58 с.
Управление установкой может вестись
по трем схемам: автоматическое — по же-
тонам через кассовый аппарат 16\ дистан-
ционное полуавтоматическое — через
пульт управления 18 и ручное, применяе-
мое при переналадке
248
Рис. 7.8. Продолжение
7.2. Машины
для транспортирования
бетонных смесей и растворов
Доставка бетонной смеси и растворов
на строительный объект осуществляется
автотранспортом. Широко используют спе-
циальные машины — автобетоновозы и ав-
тобетоносмесители, которыми в условиях
умеренного климата при температуре окру-
жающего воздуха ±40 °C осуществляется
перевозка в радиусе до 30 км.
Автобетоновозы. Автобетоновозы пред-
ставляют собой утешченную теплоизоляци-
ей емкость с плотно закрывающейся крыш-
кой, установленную посредством подрам-
ника на шасси автомобиля. Подрамник
является основанием емкости и опорной
частью гидроцилиндров подъемника. Фор-
ма емкости способствует выгрузке бетон-
ной смеси с наименьшим остатком. Меха-
низм 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 допол-
нительных нагрузок. Имеется конструкция
с побудителем посредством гидравличе-
ского привода, что предотвращает рас-
слаивание смеси при транспортировке.
Вместимость емкостей автобетоновозов 1.6
и 4 м3 в зависимости от базового шасси
автомобиля.
Авторастворовозы. Доставка и порцион-
ная выдача строительных растворов в усло-
виях умеренного климата осуществляются
при температуре окружающего воздуха не
ниже —5 °C авторастворовозами, В по-
следних утепленная емкость в виде
цилиндра расположена горизонтально и
249
в верхней ее части имеются откидные
двустворчатые крышки, через которые
производится загрувка. В нижней части
расположено выгрузочное отверстие, пере-
крываемое шиберным затвором-отсекате-
лем, позволяющим выдавать раствор
порциями. Внутри емкости расположен
лопастной вал — побудитель раствора.
Гидравлический привод побудителя и
шиберного затвора осуществляется отбо-
ром мощности от двигателя автомобиля.
Управление производится ручными
гидрораспределителями. В зависимости
от шасси автомобиля вместимость раство-
ровозов 2,5 и 3 м3.
Автобетоносмесители. Эти машины пред-
назначены для доставки отдозированных
компонентов бетонной смеси, приготов-
ления подвижной и малоподвижной бетон-
ной смеси в пути следования или по при-
бытии на строительный объект, доставки
готовой бетонной смеси и выдачи ее потре-
бителю.
Автобетоносмесители могут загружать-
ся: сухой смесью из предварительно
высушенных заполнителей, сухой смесью
послойно из заполнителей естественной
влажности, сухой перемешанной смесью
также из заполнителей естественной влаж-
ности, смоченной, частично перемешанной
смесью и готовой бетонной смесью.
Сухие бетонные смеси загружают в авто-
бе гоносмеситечь 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 побу-
дителем.
Автобетоносмеситель (рис. 7.9,а) —
гравитационный реверсивный установлен
на шасси автомобиля. Привод смеситель-
ного барабана — механический, осущест-
вляется от автономного двигателя внутрен-
него сгорания.
Автобетоносмеситель состоит из сзелмю-
щих сборочных единиц: шасси автомо-
биля 7, рамы в сборе 4, смесителя /,
загрузочно-разгрузочного устройства 2,
бака с оборудованием для подачи и дози-
рования воды 3 в смеситель и привод а
смесителя 5 с механизмами управления 6.
Все сборочные единицы смонтированы на
раме, укрепленной на шасси автомобиля.
На раме под углом 15° к горизонту
установлен смеситель на три опорные
точки: подшипник в передней части и два
опорных ролика, на которые опирается
бандаж у концевой части барабана.
Внутри барабан снабжен двумя винтовыми
лопастями для перемешивания бетонной
смеси при вращении его по часовой
стрелке и выдачу готовой смеси — при
вращении в обратном направлении.
Загрузочно-разгрузочное устройство со-
стоит из загрузочного бункера, приемного
и разгрузочного лотков и отклоняющего
устройства. Угол наклона разгрузочного
лотка изменяется винтом отклоняющего
устройства. В передней части разгрузоч-
ного лотка находится шарнир для склады-
вания в транспортное положение. Раз-
грузочный лоток автобетоносмесителя по-
ворачивается в горизонтальной плоскости
на 180° и в вертикальной — на 45°, обес-
печивая в некоторых случаях подачу бетон-
ной смеси непосредственно в бетонируе-
мую конструкцию, а также распределение
смеси по площади. Разгрузочный лоток
можно наращивать дополнительным лот-
ком, который крепят на левом крыле авто-
бетоносмесителя. Для контроля режима
работы и запуска автономного двигателя
на панели установлены контрольно-изме-
рительные приборы.
Автобетоносмеситель может загружать-
ся от специализированных установок для
выдачи сухих смесей, а также от передвиж-
ных и стационарных бетонных заводов
(рис. 7.9,6). Автобетоносмеситель загру-
жается через люк 7 смесительного отделе-
ния с копильником 8, опирающихся на
стойки 9. По окончании выгрузки бара-
бану сообщают максимальное число оборо-
тов прямого хода и подают оставшуюся
воду для промывки. Вода поступает как
через воронку, так и через отверстие в
цапфе барабана. По окончании промывки
воду при обратном вращении барабана
удаляют из бетоносмесителя. Вместимость
автобетоносмесителей в зависимости от
шасси автомобиля 2,6; 4,0; 7,0 м3.
Бетононасосы. Предназначены для пода-
чи по трубопроводам (бетоноводам) бетон-
ных смесей к месту укладки при строи-
тельстве сооружений из монолитного
бетона и железобетона. Они относятся
250
к объемным насосам, так как их работа
основана на принципе вытеснения, заклю-
чающегося в создании системы с изменяю-
щимся объемом. Если этот объем запол-
нить перекачиваемой смесью, а затем его
уменьшить, то смесь бутет вытесняться
в напорный трубопровод.
Бетононасосы можно подразделить: по
характеру работы — с непрерывной пода-
чей (шланговый) и с периодической
подачей (поршневой) смеси; по типу при-
вода — с механическим и гидравлическим
приводом; по количеству бетонотранспорт-
ных цилиндров — одно- и двухцилинд-
ровые; по исполнению — стационарные,
прицепные и мобильные (автобетоно-
насосы) Главными параметрами бетоно-
насосов являются производительность,
дальность и высота подачи бетонной
смеси.
Принцип действия бесноршневых
(шланговых) бетононасосов непрерывного
действия с гидравлическим приводом
значительно отличается от принципа
действия поршневых бетононасосов перио-
дического действия с механическим или
гидравлическим приводом (рис. 7.10,а).
Он состоит из насосной камеры 3, соеди-
ненной нейлоново-неопренным шлангом 6,
с одной стороны, с побудителем 7, а с дру-
гой — с потребителем / бетонной смеси,
подающейся по бетоноводу. Насосная
камера представляет собой герметичный
цилиндрический корпус, внутри которой
на роторе в вице связанных между собой
стальных пластин 5 смонтированы два
обрезиненных ролика 2. Ротор посажен
Рис. 7.9. Автобетоносмеситель
на вал 4, проходящий через ось цилиндри-
ческой камеры, по внутренней цилиндри-
ческой поверхности которой проложен
гибкий шланг, охватывающий примерно
/к ее окружности. При вращении ротора
с двумя обрезиненными роликами они
сдавливают шланг. Система с обрезинен-
ными роликами и гибким шлангом выпол-
няет роль насоса, проталкивая порцию
бетонной смеси по шлангу. Камера
постоянно находится под разрежением
0,008...0,009 МПа, создаваемым вакуум-
насосом производительностью 0,5 м3/ч.
Вследствие разрежения шланг расширя-
ется, засасывая порцию бетонной смеси
из смесителя-побудителя.
251
Рис. 7 10. Бетононасосы
Рабочий процесс прокачивания бетонной
смеси осуществляется следующим обра-
зом. Ролик, совершая планетарное движе-
ние, обкатывает шланг и выталкивает
смесь в бетоновод. После обкатывания
шланг стремится восстановить свою перво-
начальную форму под действием упругих
сил, этому также способствует разрежение
в камере. Порция бетонной смеси под
действием атмосферного тавления засасы-
вается в шланг, а диаметрально располо-
женный ролик выдавливает ее в бетоновод.
При образовании пробки в гибком
щданге изменяют направление вращения
ротора и выдавливают пробку в обрат-
ном направлении в побудитель; бетоновод
очищают с помощью резинового пыжа,
закладываемого в загрузочный раструб
бункера. При заполнении бункера водой и
включении ротора бетононасос работает
в режиме водяного насоса. При необхо-
димости шланг, находящийся внутри
рабочей камеры, легко заменяется. Для
этого освобождают его от обоих зажимов и
включают ротор, который выводит его
из камеры. После этого обратным враще-
нием ротора новый шланг устанавливает
внутри камеры и крепят зажимы.
К достоинствам таких бетононасосов
можно отнести: пониженный расход энер-
гии вследствие равномерности движения
бетонной смеси; простое исполнение гидро-
привода; возможность прокачки бетонных
смесей с легкими инертными заполните-
лями; неизменяющееся сечение шланга
способствует лучшему перекачиванию, так
как отсутствуют резкие перепады давле-
ния, бетононасос прост в обслуживании и
эксплуатации.
Однако бетононасосы этого типа имеют
недостатки: в частности, очень высокие
требования к составам и подвижности
перекачиваемых бетонных смесей; неболь-
шое давление, развиваемое бетононасосом,
что ограничивает дальность подачи; незна-
чительный срок службы гибкого шланга,
находящегося внутри рабочей камеры
бетононасоса. Заменять гибкий пыанг,
как показывает практика, необходимо
после перекачки 2000...3000 м3 бетонной
смеси. Все это ограничивает возможность
широкого применения шланговых бетоно-
насосов с гидравлическим приводом. Эти
бетононасосы особенно эффективны там,
где заполнителем является гравий и при
перекачивании тощих бетонных смесей
в гражданском и промышленном строи-
тельстве для всякого рода стяжек, армо-
цементных конструкций и т. п. Они рабо-
тают с подачей до 60 м3/ч бетонной смеси
на высоту до 30 м с давлением до 3,5 Mila
по шлангу диаметром 125 мм.
Поршневые бетононасосы с механиче-
ским приводом (рис. 7.10,6) конструктивно
просты. Коленчатый вал через кривошип-
но-шатунный механизм сообщает возврат-
но-поступательное движение поршню 3,
благодаря чему происходит изменение
обьема бетонной смеси в насосной камере
252
с расположенными в ней поворотными
цилиндрическими клапанами. Клапан 4
расположен между загрузочным бункером
/ и рабочим цилиндром 2, клапан 5 —
между бетоноводом и рабочим цилиндром.
Оба клапана поворачиваются системой
подпружиненных штанг и профилирован-
ными кулачками, приводимыми в движение
коленчатым валом бетононасоса. Это обес-
печивает защиту клапанов от поломки
при попадании крупного заполнителя
между клапаном и насосной камерой.
Стрелки показывают направление движе-
ния поршня: сверху на рисунке — всасы-
вание. снизу — нагнетание.
Нетостагками такой конструкции явля-
ются: большая цилиндрическая поверх-
ность трения, которую тру iho защитить
от цементного молока и мелких частиц
песка; затвор трудно очищается и промы-
вается после окончания работы насоса;
неравномерное изменение скорости дви-
жения поршня оказывает динамическое
воздействие на бетонную смесь в бетоно-
воде, что вызывает дополнительное сопро-
тивление перемещению смеси по бетоно-
воду; большое число ходов поршня в
единицу времени (40...50 в 1 мин) приво-
дит к усиленному износу всех трущихся
узпов бетононасоса, особенно клапанов;
низкий (около 0,3) объемный КПД из-за
неполного закрывания и износа клапанов.
Вследствие этих недостатков поршневые
бетононасосы с механическим приводом
распространения не получили. Чаще при-
меняются бетононасосы с гидравлическим
приводом.
Бетононасосы с гидравлическим приво-
дом отличаются друг от друга в основном
приводом поршня рабочего цилиндра и
конструкцией затвора На рис. 7.10,в
дана наиболее распространенная масло-
гидравлическая схема привода цилиндров.
Соосно устанавливаются два цилиндра:
первый, обычно большего диаметра,—
транспортный цилиндр 2; второй — рабо-
чий 3. Поршни транспортного и рабочего
цилиндров жестко соединяются между
собой общим штоком 4. В процессе работы
за счет давления масла, подводимого
попеременно в поршневую и штоковую
по пости рабочего гидроцилиндра, пор-
шень I транспортного цилиндра совер-
шает возвратно-поступательное движение.
При этом бетонная смесь из приемного
бункера бетононасоса через затвор
поступает в транспортный цилиндр и затем
нагнетается в бетоновод. Бетононасосы
выполняются с двумя транспортными и
дв\мя рабочими гидроцилиндрами.
Между транспортным и рабочим цилин-
драми располагается промывочная каме-
ра, в штоковые полости транспортных
гидроцилиндров подводится вода, которая
служит для охлаждения, уменьшения
коэффициента трения манжет поршней и
смыва со стенок транспортных цилиндров
мелких частиц цемента и песка, пропускае-
мых манжетами поршня. Жидкостью
для привода поршней рабочих гидроци-
линдров служит масло. Таким образом,
здесь две рабочих среды: вода и масло.
Изменение направления потоков масла
в поршневой и штоковой полостях выпол-
няется гидрораспределителем с электри-
ческим или гидравлическим управлением.
Среди множества конструкций затворов
поршневых бетононасосов с гидравличе-
ским приводом наиболее распространены
комбинированный затвор (рис. 7.11,а) и
затвор с поворотной трубой Внутри кор-
пуса 4 комбинированного затвора на
вертикальной оси 3 расположены гори-
зонтальная пластина 5, которая перекры-
вает отверстие из бункера, и вертикаль-
ная пластина 2, попеременно соединяю-
щая транспортные цилиндры 6 с бетоно-
водом /, съемная крышка 7 (стрелками
показано направление движения смеси).
Затвор с поворотной трубой (рис. 7.11,б,в)
работает следующим образом. Поворотная
труба 3 размещается в приемном бункере
бетононасоса /. Центр вращения пово-
ротной трубы совмещен с центром бетоно-
вода 4. При каждом цикле работы труба 3
поворачивается на определенный угол,
совмещаясь попеременно с транспортными
цилиндрами 2. При этом один из транспор-
тных цилиндров соединяется с приемным
бункером 1.
Преимущества этого затвора — мини-
мальное изменение направления движения
потока смеси при всасывании и нагнета-
нии. Недостаток состоит в том, что при
каждом цикле работы бетононасоса прихо-
дится поворачивать большую массу (массу
бетонной смеси в патрубке и массу самого
затвора); преодолевать инерционные на-
253
грузни и сопротивление трения в зоне уп-
лотнения поворотной трубы как при кон-
такте с транспортными цилиндрами, так
и в месте соединения с бетоноводом.
Подача бетона от бетононасоса к месту
его укладки производится по бетоноводу,
который состоит из элементов стальных
труб, соединенных между собой замками.
От правильного и обоснованного выбора
диаметра и трассы бетоновода во многом
зависят время добавки бетонной смеси
и сохранение ее качества. Следует учиты-
вать, что чем меньше диаметр бетоновода,
тем ниже стоимость и трудоемкость его
монтажа и демонтажа, тем выше напор,
создаваемый при подаче бетонной смеси,
ниже производительность бетононасоса
больше износ бетоновода и меньше допус-
тимая крупность заполнителя. Оптималь-
ным считается диаметр 100... 125 мм. Бето-
новод заканчивается резиновотканевым
шлангом того же диаметра длиной 5.. 10 м,
посредством которого и производится ук-
ладка бетона. При выборе трассы следует
учитывать, что каждое изменение направ-
ления движения смеси увеличивает потери
напора и изнашивание бетоновода в местах
его изгиба.
В последние годы широкое применение
получили бетоноводы в виде распредели-
тельных с грел, облегчающие подачу бето-
на к месту укладки. Стрела служит опорой
для бетоновода и концевого раздаточного
шланга. Стрелы бывают сборными, теле-
скопическими и шарнирно-сочлененными.
Последние самые дорогие в производстве,
но наиболее просты в монтаже на строи-
тельной площадке и маневренны. Звенья
стрел могут раскладываться под различ-
ными углами, что позволяет без перемон-
тажа бетоновода направлять концевой
шланг в любую точку в пределах длины
стрелы.
Возможные варианты показаны на
рис. 7.12. Шарнирно-сочлененная стрела
на легко перебазируемом автобетононасо-
се, загрузка которого осуществляется из
автобетоносмесителей, обеспечивает воз-
можность подачи бетонной смеси к месту
бетонирования при минимальных затратах
времени на подготовительные работы.
Основной тип применяемых в настоящее
время стрел — складывающиеся, шарнир-
но-сочлененные. В зависимости от длины
они могут состоять из двух или трех звень-
ев. Общая длина стрелы достигает 12...30 м.
Автобетононасос со стрелой оборудуется
дополнительными опорами, которые увели-
чивают устойчивость машины. Опоры де-
лятся на выносные, | неположенные
примерно в центре тяжести машины у
опорной части стрелы, и неподвижные,
находящиеся у задней оси машины.
Выносные опоры встречаются двух типов;
выдвигаемые вручную и откидывающиеся
с помощью гидроцилиндров.
Распределительные стрелы применяют
как самостоятельный агрегат при подаче
бетона. В этом случае бетононасос уста-
254
навливают на нулевой отметке, а распре-
делительную стрелу — на строящемся обь-
екте. Эга схема бетонирования особенно
эффективна при возведении высотных
объектов (элеваторы, высотные здания,
атомные электростанции и т. п.).
Имеется также опыт возведения много-
этажных зданий с использованием подачи
бетонной смеси бетононасосами с шарнир-
но-сочлененной стрелой, которые по мере
возведения здания поднимают на перекры-
тия кранами, имеющимися на площадке,
или бетононасосами, находящимися на ну-
левой отметке, с бетоноводами, проложен-
ными вдоль стрелы и башни «ползущих»
кранов, поднимающихся по мере сооруже-
ния этажей.
Автобетононасосы с распределительной
стрелой рационально использовать при
частых перебазировках. Время работы ав-
тобетононасоса на одном объекте не долж-
но превышать 5...7 смен. Почти во
всех случаях автобетононасос целесо-
образно использовать с распределитель-
ной стрелой и с загрузкой его авто-
бетоносмесителем. Так как темп
разгрузки автобетоносмесителя 1 м'/мин,
то подача бетононасоса должна быть
около 60 м*/ч. Использование подобных
бетононасосов в условиях монолитного
строительства позволяет подавать бетон-
ную смесь на значительнхю дальность и
высоту (до 30...40 м) без монтажа бетоно-
вода. После окончания работ бетононасос
может быть быстро перебазирован. Крано-
вая шарнирно-сочлененная стрела при
транспортировании не выходит за допусти-
мые габариты.
Стационарные бетононасосы устанавли-
вают на сала ши для передвижения
на незначительное расстояние в пределах
строительного объекта. Их применяют на
крупных строительных объектах или на
заводах железобетонных конструкций (с
бетоноводами большого диаметра— 150
и 180 мм).
Прицепные бетононасосы монтируют на
одноосном прицепе; двухосном прицепе со
сближенными осями, расположенными под
центром тяжести машины; двухосном
прицепе с передней поворотной осью. Од-
ноосный прицеп является наиболее прос-
тым транспортным средством и пред-
назначен для передвижения в пределах
Юм
Рис. 7.12. Варианты применения шарнирно-
сочлеиенной стрелы
строительной площадки или строительного
объекта. На этих прицепах монтируются
насосы небольшой и средней производи-
тельности. Некоторые модели прицепных
бетононасосов могут сниматься с прицепа
и устанавливаться непосредственно на
рабочей площадке, что позволяет умень-
шить высоту приемного бункера.
Автобетононасосы монтируются на шас-
си автомобиля или на специальном шасси
автомобильного типа. Установка бетоно-
насосов на автомобильном шасси расши-
рила сферу их применения. Возможность
быстрого перебазирования с одного строи-
тельного объекта на другой повышает
коэффициент использования автобетоно-
насоса.
Наиболее эффективна работа бетонона-
сосов при загрузке из автобетоносмесите-
лей. Их количество на один бетононасос
определяется производительностью насоса
и расстоянием от завода товарного бетона
до места разгрузки бетонной смеси.
Для работы бетононасосов нежелательны
перерывы. При вынужденных перерывах
в приемном бункере оставляют некоторый
запас бетонной смеси и через 10... 15 мин
вктючают бетононасос на 3...4 цикла
Работы. Общее время перерыва в работе
зависит от типа бетонной смеси и допуска-
255
Рис. 7.13. Растворонасос
ется не более 40...50 мин. После окончания
работы необходимо тщательно промыть
насос и бетоноводы водой под давлением,
которая выталкивает из бетоновода остат-
ки смеси. Следует обратить внимание на
защиту бетонируемой конструкции от
воды, которая может попасть из бетоно-
вода в конце промывки. Для отвода про-
мывочной воты вместе с остатками бетон-
ной смеси надо иметь специальную
емкость (0,5.. 0,8 м3). Рели давление
воды недостаточно для промывки всего
бетоновода, его следует разобрать на
несколько частей и промыть их поочередно.
После промывки бетоновода промывают
насос в соответствии с инструкцией ио
его эксплуатации и проводят техническое
обслуживание.
Подача поршневых бетононасосов
(м3/ч)
Q = 60V>Kh, (7.1)
где Кц — объем рабочего цилиндра, м1;
п — число двойных ходов поршня в мину-
ту; /<н = 0,8...0,9 — коэффициент объемно-
го наполнения смесью рабочего цилиндра.
Растворонасосы. Предназначены для
транспортирования по горизонтали и вер-
тикали строительных растворов при выпол-
нении штукатурных работ, а также работ по
изготовлению стяжки под полы и кровлю.
Наиболее распространены поршневые рас-
творонасосы. Они выпускаются производи-
тельностью 1, 2, 4 и 6 м3/ч, с наибольшей
дальностью подачи по горизонтали до
300 м, по вертикали — до 100 м и могут
перекачивать растворы с осадкой по
конусу СтройЦНИЛ от 7 см и выше.
Наиболее перспективной является кон-
струкция поршневого растворонасоса с не-
посредственным воздействием поршня на
раствор (рис. 7.13). Он предназначен для
транспортирования штукатурных раство-
ров с крупностью фракций песка в раст-
воре не более 5 мм. Растворонасос явля-
ется одноцилиндровым 11, дезаксиальным,
без промежуточной жидкости с непосред-
ственным воздействием поршня на пере-
качиваемый раствор 4. Поршневой шток 7
и шатун 10 соединяются через крейцкопф,
что обеспечивает прямолинейное возврат-
но-поступательное движение поршня. Ка-
мера корпуса цилиндра полностью запол-
няется чистой водой 5 через расположен-
ную вверху горловину. Слив воды произ-
водится внизу камеры через сливную проб-
ку. Чтобы вода из камеры не попала
в редуктор, между ними устанавливается
сальниковая втулка. Поршень насоса со-
стоит из двух резиновых манжет 6. К кор-
пусу цилиндра фланцем крепится клапан-
ный блок с двумя свободнодействующими
шаровыми клапанами: нижним всасываю-
щим 12 и верхним нагнетательным 3.
Для улучшения всасывания клапаны вы-
полнены обрезиненными. В местах уста-
новки клапанов на клапанном блоке
сделаны смотровые окна, которые закры-
ваются заглушками. Заглушки выпотепы
таким образом, чтобы их можно было
легко и быстро открыть непосредственно
на рабочем месте и устранить замеченные
неисправности в работе клапанов. Кроме
того, эти окна предназначены для про-
мывки насосной части растворонасоса.
К клапанному блоку фланцем подсоеди-
нен воздушный колпак 2, в который
систематически производится подкачка
воздуха. В средней части возд.шного
256
ко.।пака имеется смотровое окно с заглуш-
кой. В верхней части вмонтирован мано-
метр /. Рядом с воздушным колпаком
установлен перепускной кран для подачи
раствора из насоса в растворовод или
слив его в бункер.
Привод растворонасоса осуществляется
от электродвигателя 8 через двухскорост-
ной цилиндрический редуктор 9, который
обеспечивает частоту вращения кривошин-
ного вала растворонасоса 80 и 40 мин-1.
На рис. 7.14 показан растворонасос
с качающимся цилиндром. При использо-
вании такой, конструкции существенно
улучшается процесс всасывания и нагнета-
ния раствора.
Двухцилиндровый дифференциальный
противоточный растворонасос (рис. 7.15)
за счет попеременной работы поршней
4 и 11 обеспечивает равномерное поступле-
ние раствора в растворовод. Этим дости-
гается снижение сопротивлений при про-
хождении раствора по раствороводу и
увеличение дальности подачи до 100 м по
вертикали и до 300 м по горизонтали
при давлении 4 МПа. Практически с
одной установки растворонасос обеспечи-
вает подачу штукатурного раствора в лю-
б\ю точку здания повышенной этажности.
Ход основного поршня 4 в два раза больше
хода компенсационного 10. Штоки 3 и 12
этих поршней кинематически связаны
роликами 1 и 14 с торцовыми кулачками 2 и
15, расположенными на общем валу 13.
Вращение валу с кулачками передается
от электродвигателя 18 через редуктор 17,
муфту предельного момента, расположен-
ную ня входном валу редуктора, и эластич-
ную муфту 16. При вращении кулачка 2
поршень 4 основного цилиндра 5 совер-
шает ход всасывания и нагнетания.
Рис. 7.14. Растворонасос с качающимся цилин-
дром:
а - всасывание, б — нагнетание
Через патрубок 6 раствор поступает в
основной цилиндр. При этом всасывающий
клапан 7 открыт, а нагнетательный 8 за-
крыт. При нагнетании поршень основного
цилиндра вытесняет часть раствора в на-
гнетательный патрубок 9, а другую —
в компенсационный цилин ip 10. При дви-
жении основного поршня 4 на всасывание
поршень 11 компенсационного цилиндра
вытесняет часть раствора в нагнетатель-
ный патрубок 9. На выходе из растворо-
насоса установлен трехходовой кран, кото-
рый в случае образования пробки в раст-
вороводе позволяет перепустить раствор
из магистрали в бункер растворонасоса.
Давление в раствороводе снижается и
обеспечивается возможностью его разбор-
ки для ликвидации пробки.
9 Строительные машины
Рис. 7 15 Двухцилиндро-
вый растворонг1сос
257
Рис. 7.16. Пневматический растворонагнета-
тель
Приведенные растворонасосы являются
противоточными, так как раствор посту-
пает снизу вверх благодаря разрежению,
создаваемому в рабочей камере поршнем.
У прямоточных растворен icocob направле-
ние движения раствора совпадает с на-
правлением силы тяжести.
Подача поршневых противоточных раст-
воронасосов (м*/ч)
Q = 15лб/25/?Лн,
(7-2)
где d— диаметр поршня, м; s — ход
поршня, м; п — число ходов поршня
в 1 мин; — коэффициент объемного
наполнения (Ан = 0,7...0,85).
Для транспортирования растворов, не
содержащих твердых включений, рацио-
нально применять винтовые растворо-
насосы, которые работают при давлении
около 2 МПа и транспортируют растворы
на расстояние до 50 м по гориюнтали и
до 25 м по вертикали. Штукатурный
раствор, как правило, транспортируется
по резиновым шлангам диаметром 50,8 мм
с одним или несколькими кордовыми
слоями. Шланги прокладывают от насоса
к месту производства работ по проемам
лестничных клеток.
При устройстве стяжек под полы и
кровлю к месту укладки подают жесткие
растворные смеси из пневматических
растворенггнетателей (рис. 7.16), в кото-
рых бак 2 через загрузочную воронку
заполняют песком, цементом и водой.
Загрузочное отверстие закрывают крыш-
кой 3, затем сжатым воздухом, подавае-
мым в бак и растворовод, через краны 4, 8
смесь транспортируется к месту укладки.
Лопасти 6, сидящие на валу 7 встроен-
ного смесителя принудительного действия,,
получающего вращение через привод 1
(выполняющие одновременно функции
дозатора), охватывают весь внутренний
объем резервуара, и компоненты переме-
шиваются с образованием густой нетеку-
чей массы. Поскольку процесс происходит
в резервуаре с избыточным давлением
воздуха, цемент лучше раскрывается, в
результате повышается качество смеси
и ее прочность увеличивается на 10...20 %.
Смесь дозировочно-смесительными лопас-
тями подается к выходному отверстию
бака и вместе с воздухом через кран //
поступает в напорный трубопровод 10.
В подающем шланге образуется поток
материала, состоящий из порции смеси и
промежуточных воздушных прослоек.
При подаче происходит интенсивное
перемешивание, способствующее улучше-
нию качества смеси. В зависимости от
расстояния и высоты подачи давление
воздуха тостигает 0,2...0,7 МПа. Во избе-
жание пиковых давлений перепускной
клапан 9 дополнительно подает воздух
в трубопровод, если рабочее давление
превышает 0,6 МПа. Этим достигается
уменьшение количества материала в
подающем трубопроводе. В верхней части
бака установлен предохранительный кла-
пан 5, который or регулирован на наиболь-
шее давление 0,7 МПа, при превышении
которого он срабатывает и стравливает
воздух в атмосферу. Выгрузка смеси на
месте укладки производится посредством
гасителя 12, выполненного в виде изог-
нутой трубы с защитным кожухом. Это
необходимо для того, чтобы избежать
потерь смеси, так как она выбрасывается
с большой скоростью.
В пневматических растворонагнетателях
нет клапанов и поршней с кривошипно-
шатунными механизмами, что обеспечи-
вает высокую надежность их работы.
Однако необходимость применения комп-
прессора повышает стоимость их эксплуа-
тации. Наличие колесного хода дает
258
возможность быстрой перевозки его
на прицепе автомобиля. Пневматические
растворонагнетатели могут подавать до
2,5 м 'ч жесткой смеси на расстояние
до 40 м по вертикали и до 150 м— по
горизонтали, с расходом сжатого воздуха
2,5 м3/мин.
7.3. Комплекты
машин для укладки
и распределения бетона
и отделки его поверхности
Качество бетона в сооружении во многом
зависит от правильной укладки смеси при
бетонировании. Бетонная смесь должна
плотно прилегать к опалубке, арматуре и
закладным частям Процесс укладки состо-
ит из разравнивания бетонной смеси и ее
уплотнения на месте укладки. При выборе
пашины для подачи и укладки бетонной
смеси учитывают, что один строительный
кран обеспечивает установку опалубки,
каркасов арматуры и подачу бетонной сме-
си при темпах бетонирования до 20 мл в
смену. При более высоких темпах рента-
бельно применение специализированного
оборудования и машин. При небольших
рассредоточенных объемах бетонных работ
выгоднее использовать краны вследствие
их универсальности и возможности исполь-
зования на других видах работ.
При укладке и распределении бетонной
смеси по блоку бетонирования, как прави-
ло, стремятся использовать средства ее
подачи.
При подаче бетонной смеси применяют
следующие способы: краново-б\ нкерный,
трубный, гравитационный, виброгравита-
ционный и конвейерный.
Поворотные и неповоротные бункера.
Их применяют при краново-бункерном
способе подачи бетона. Поворотный бун-
кер — сварная металлическая емкость с
затвором и рукояткой для его открывания
и закрывания, загружается бетоном в го-
ризонтальном положении. При подъеме
краном он занимает вертикальное положе-
ние, перемещается к месту укладки и при
открывании затвора разгружается. Такие
бункера широко используют на строитель-
ных объектах. Неповоротный бункер —
емкость с затвором, но подастся под за-
грузку в вертикальном положении и после
перемещения выгружается открыванием
затвора. Их применяют на заводах железо-
бетонных изделий. Вместимость бункеров
0,5...2,0 м’. При краново-бункерном спосо-
бе подачи каждый последующий б\нкер
выгружают рядом с местом выгрузки пре-
дыдущего, ориентируясь на получение за-
данной высоты слоя после разравнива-
ния.
Бетоноводы и желоба. Бетонная смесь
распределяется переменой их местополо-
жения. Так как на конце бетоновода имеет-
ся гибкий резинотканевый рукав, то, меняя
его местоположение, обеспечивают равно-
мерное распределение бе гона по блоку бе-
тонирования.
Лотки, звеньевые хоботы, виброхоботы.
Если на строительном объекте уровень
подъездных путей значительно превышает
уровень блоков бетонирования, применяют
гравитационную или виброгравитацион-
ную подачу, т. е. подачу бетонной смеси
и ее вибрацию. Преимуществами гравита-
ционной подачи являются низкая себестои-
мость и высокая производительность с на-
именьшей затратой энергии. Недостаток —
возможность расслоения бетонной смеси
при скольжении по наклонной плоскости и
вертикальном падении при отсутствии мер,
предупреждающих возникновение этого
вредного явления При спуске с высоты до
10 м применяют звеньевые хоботы с длиной
звеньев 0,6... 1,0 м и диаметром проходного
отверстия 300 мм. Как правило, рекоменду-
ется не менее чг м трехкратное превышение
диаметра по отношению наибольшей круп-
ности щебня. При спуске бетонной смеси
с высоты более 10 м применяют виброхобо-
ты, представпяющие собой гибкий трубо-
провод, состоящий из звеньев труб диамет-
ром 350 мм с гасителями, снижающими
скорость падения смеси.
Инвентарные переставные ленточные
конвейеры без ходового оборудования или
с неприводным ходом и самоходные бето-
ноукладчики с подвижным или неподвиж-
ным относительно базовой машины рабо-
чим органом. П< реставныс конвейеры,
используемые по одному или в виде ряда
последовательно установленных секций,
применяются ограниченно — практически
только при возведении массивных блоков,
расположенных вблизи нулевых отметок.
9*
259
с относительно небольшими объемами
вспомогательных работ ио их перестановке.
На практике для подачи бетонной смеси
используются ленточные конвейеры общего
назначения стационарные или с непривод-
ным ходом и регулируемым вручную углом
наклона конвейерной рамы. Основным
достоинством этих устройств является
простота их конструкции.
Самоходные ленточные бетоноукладчики
выполняют комплекс работ, включая прием
бетонной смеси из транспортных средств,
в том числе и самосвалов, подачу к месту
укладки и ее послойное распределение. Они
применяются при бетонировании монолит-
ных конструкций, расположенных как вы-
ше, так и ниже нулевой отметки, и имеют
производительность 30... 100 м* бетонной
смеси в смену.
Производительность бетоноу кладчи-
ков (м3/ч)
11 = 360'1 1щр//ц, (7.3)
где .4 и и — и ющадь поперечного сечения
потока бетонной смеси (м2) и его скорость
(м/с) на сходе с разгрузочного барабана
конвейера; /р — время чистой работы кон-
вейера в течение цикла, с; /„ — время цик-
ла (с)
tu — Н- ^ВСП, (7.4)
где /всп — время, затрачиваемое на выпол-
нение вспомогательных (не совмещенных
с основными) операций (перемещение бе-
тоноукладчика на новую позицию, поворот
конвейера в плане и в вертикальной плос-
кости, изменение вылета телескопического
конвейера, загрузка приемного устройства
и связанные с ней операции по перемеще-
нию бетоноукладчика), с.
Малогабаритные бульдозеры. Такие
бульдозеры с навесным комплектом под-
весных глубинных вибровозбудителей при-
меняют при бетонировании крупных бло-
ков. Они обеспечивают распределение бе-
тонной смеси с одновременным ее уплотне-
нием. При этом сохраняются свойства
и показатели бетонной смеси, полученные
ею в бетоносмесителе. На всем пути про-
хож тения смеси от бетоносмесителя до
места укладки следует избегать перегру-
зок, так как при каждой перегрузке нару-
шается однородность смеси.
7.4. Оборудование
для уплотнения бетонной
смеси
При укладке бетонную смесь разравни-
вают и уплотняют. Уплотнение произво-
дится воздействием внешних сил посредст-
вом вибрирования, трамбования, укатки,
прессования, вакуумирования или их соче-
танием.
Вибровозбудители. Их применяют ддя
вибрирования бетонной смеси. Вибровоз-
будитечь — это механизм для возбуждения
механических колебаний, применяемый са-
мостоятельно или как сборочная единица
машин, работающих посредством вибра-
ции. В условиях строительного объекта
применяются переносные вибровозбудите-
ли для наружного и глубинного вибриро-
вания. а на заводах железобетонных кон-
струкций — стационарные виброплощадки.
Механические колебания в вибровозбуди-
телях создаются двумя способами; враще-
нием закрепленной на валу неуравнове-
шенной 1зссы или направленным возврат-
но-поступательным перемещением массы.
Вибровозбудидели можно классифици-
ровать по типу привода на электрические,
пневматические, гидравлические и с двига-
телем внутреннего сгорания; по условиям
работы - на переносные и стационарные
(как сборочная единица, встроенная в ма-
шину, работа которой основана на исполь-
зовании вибрации); по способу передачи
колебаний — на поверхностные и глубин-
ные; по характеру возбуждаемых колеба-
ний — на центробежные и возвратно-по-
ступательные. Центробежные вибровозбу-
дители подразделяют на дебалансные и
планетарные с круговой, а дебалансные
и с прямолинейно направленной вынуж-
дающей силой. Наружные вибровозбуди-
тели подразделяются на поверхностные и
навесные. Но конструктивному исполнению
они одинаковы, но первые отличаются на-
личием площадки или рейки. Поверхност-
ные вибровозбудители применяются для
бетонирования дорожных покрытий, полов,
при их подготовке под настилку, плит
перекрытий зданий и в других случаях,
когда имеется значительная площадь бе-
тонной смеси незначительной толщины.
Колебания в них через рабочие органы
(площадку или рейку) передаются слою
260
бетонной смеси. Навесные вибровозбуди-
тели предназначены для уплотнения бетон-
ной смеси в опалубке или форме посред-
ство и жесткого крепления на них.
Количество вибровозбудителей и рас-
стояние между ними подбирают с учетом
жесткости опалубки или формы и свойств
бетонной смеси.
Наибольшее распространение в строи-
тельстве среди наружных вибровозбуди-
телей получили вибровозбудители с при-
водом от электродвигателя, называемые
центробежными электромеханическими
вибровозб} дителями. Они выпускаются
двух типов: с круговыми колебаниями при
параллельном движении оси вибровозбу-
дигеля и с направленными колебаниями.
Общий вид и конструктивная схема
поверхностного вибровозбудителя с круго-
выми колебаниями показаны на рис. 7.17, а,
б. Он представляет собой заключенный
в корпус 1 трехфазный асинхронный элект-
родвигатель 2 с короткозамкнутым рото-
ром, на концах вала которого закреплены
дсбалансы 4. Вал опирается на два шари-
ковых подшипника 3. Возмущающая сила,
возникающая при вращении дебалансов,
создает круговые колебания, передаваемые
через площадку 5 бетонной смеси. Наруж-
ная часть дебалансов может закрепляться
в соответствии с имеющейся градуировкой
в несколько положений относительно не-
подвижной внутренней части. Таким обра-
зом можно осуществлять регулировку и
получать различные значения момента де-
баланса и возмущающей силы.
Для различных технологических процес-
сов возникает необходимость в применении
вибровозбудителей с прямолинейно на-
правленной возмущающей силой. Напри-
мер, в ряде конструкций вибропогружате-
лей и вибромолотов для забивки шпунта
и труб, свай, виброплощадок для изготов-
ления железобетонных изделий, вибро-
трамбовок для уплотнения грунта, вибро-
грохотов. Такие вибровотбудители изго-
товляются двухвальными с синхронным
вращением параллельных валов в противо-
положные стороны.
Общий вид и принципиальная схема виб-
ровотбудиre. 1я с направленными колебани-
ями представлены на рис. 7.18, а, б. Так как
дебалансы закреплены симметрично отно-
сительно продольной оси и вращаются с
261
Рис. 7.18. Вибровозбудитель с направленными
колебаниями
Рис. 7.19. Маятниковый вибровозбудитель
одинаковыми угловыми скоростями в про-
тивоположные стороны, горизонтальные
составляющие центробежных сил уравно-
вешены и на корпус вибровозбудителя
действует направленная и переменная по
величине возмущающая сила. Равенство
скоростей вращения дебалансов конструк-
тивно обеспечивается путем закрепления
на валах одинаковых зубчатых колес, на-
ходящихся между собой в зацеплении.
Разработаны и применяются конструк-
ции вибровозбудителей и с одним деба-
лансным валом (маятниковые), также
обеспечивающие получение направленных
колебаний. Общий вид и конструкция од-
ного из них представлены на рис. 7.19, а, б.
В корпусе / на два подшипника 2 опирает-
ся вал электродвигателя с закрепленными
на нем подпружиненными дебалансами <3.
Корпус 1 соединяется с опорной плитой 6
осью 5 и резиновыми амортизаторами 4.
Горизонтальная составляющая центро-
бежной силы передается корпусу вибровоз-
будителя и вызывает его колебания отно-
сительно продольной оси благодаря шар-
нирному соединению с опорной плитой.
Горизонтальные составляющие вынуж-
дающей силы гасятся за счет трения в шар-
нирах и резиновых амортизаторах Таким
образом, жестко соединенная с исполни-
тельным органом опорная плита воспри-
нимает действие только вертикальной со-
ставляющей вынуждающей силы.
Подпружиненные дебалансы конструк-
тивно выполнены в виде стержня и пружи-
ны, заключенных в обойму. При разгоне
электродвигателя дебалансы пружинами
смещены по направлению к валу. В этом
случае радиус неуравновешенной массы
наименьший, поэтому наименьшей будет
и величина возмущающей силы. При дости-
жении валом определенной частоты враще-
ния центробежная сила, действующая на
дебалансы, преодолевает силу сжатия пру-
жин и дебалансы автоматически выдвига-
ются, увеличивая тем самым возмущаю-
щую силу до расчетной величины. Таким
образом устраняются резонансные явления
в периоды пуска и останова вибровозбу-
дителя.
При использовании небольших мощнос-
тей рационально применять электромаг-
нитные вибровозбудители (рис. 7.20). Они
состоят из катушки 1 с сердечником 2 и
262
якоря 3, упруго закрепленного на стойках
пружинами 4. При подаче тока на катушку
происходит прямое преобразование элект-
ромагнитной энергии в механическую с
возвратно-поступательным движением.
Электромагнитные вибровозбудители от-
личаются простотой конструкций и высокой
надежностью в работе. Они широко при-
меняются для привода рабочих органов
вибропитателей, виброгрохотов, виброна-
сосов, дозаторов.
Глубинные вибровозбудители. Их при-
меняют для уплотнения бетонных смесей
при их укладке в монолитные и массивные
строительные конструкции с различной
степенью армирования (блоки, фундамен-
ты, пазухи), а также при изготовлении
железобетонных изделий (ферм, колонн,
балок). Уплотнение осуществляется путем
погружения их в массу бетонной смеси. Эти
вибровозбудители подразделяются на руч-
ные и подвесные, подвешиваемые на крюке
грузоподъемного устройства. По типу
центробежного механизма они делятся на
дебалансные и фрикционно-планетарные.
Для привода вибровозбудителей применя-
ют электрические, пневматические, гидрав-
лические двигатели и двигатели внутренне-
го сгорания.
Электрические ручные глубинные вибро-
возбудители конструктивно выполняются с
вынесенным и встроенным двигателем.
В конструкциях с вынесенным двигателем
вращение от двигателя передается через
гибкий вал посредством кулачковой муфты
правого вращения на вибронаконечник —
вибрационный механизм, заключенный в
цилиндрический корпус. Они комплекту-
ются вибронаконечниками различных раз-
меров. Вибровозбудители со встроенным
двигателем состоят из вибронаконечника
и рукоятки с выключателем, соединенных
резинотканевым рукавом.
Основной сборочной единицей глубинных
вибровозбудителей является вибронако-
нечник, выполненный в виде закрытого
цилиндрического корпуса с расположен-
ным в нем вибрационным механизмом, а в
некоторых конструкциях и двигателем. В чл
глубинного дебалансного вибровозбудите-
ля приводится во вращение от вынесенного
двигателя и опирается на подшипники, ус-
тановленные в его корпусе. Цри вращении
вача с деба ,ансом возникают круговые
Рис. 7.20. Электромагнитный вибровозбудитель
кочебания при параллельном движении оси
вибровозбудителя, которые через подшип-
ники передаются корпусу и через него бе-
тонной смеси. Достоинствами таких возбу-
дителей являются простота изготовления и
эксплуатации и низкая их стоимость.
Вибровозбудители фрикционно-плане-
тарного типа с наружной и внутренней об-
каткой представлены на рис. 7.21. а, б. Вра-
щение от шпинделя / через шарнир 2 пере-
дается на вал 3 с дебалансом 5, взаимо-
действующим с поверхностью детали 6,
вмонтированной в корпус 4. Каждая обкат-
ка дебаланса 5 вызывает одно круговое ко-
лебание вибровозбудителя. Связь между
частотой вращения вала п и частотой ко-
лебаний вибровозбудителя пк выражается
зависимостями: для наружной обкатки
пк = п/\D/d—1); для внутренней ик =
= «/(!—D/d), где D и d — диаметры
поверхностей обкатки, мм.
Это дает возможность при определенных
соотношениях D/d, используя электро-
двигатели нормальной частоты, получать
высокую частоту колебаний вибровозбуди-
те 1Я (ик=10...20 гыс. кол/мин). Это дает
возможность наиболее эффективно их при-
менять для уплотнения бетонных смесей с
мелким заполнителем.
Высокая частота обкатки достигается
при умеренной собственной частоте враще-
ния дебаланса, а вынуждающая сила вос-
принимается непосредственно корпусом
без участия подшипников. Такие вибровоз-
будители наиболее эффективно применять
при уплотнении бетонных смесей с мелким
заполнителем. Для некоторых случаев ис-
пользования имеет значение друюе пре-
имущество фрикционно-планетарных виб-
ровозбудителей: возможность получения
двухчастотной вибрации с применением
263
небалансов, неуравновешенных относи-
тельно собственной оси вращения. Тогда
будут порождаться две основные компо-
ненты радиапьной силы: высокочастотная,
соответствующая обкатке, и низкочастот-
ная, соответствующая собственному вра-
щению бегунка. Применение таких вибро-
возбудителей способствует увеличению ра
диуса их действия и производительности
вследствие нахож щния в заполнителе бе-
тонной смеси частиц разных размеров.
Выбор размера вибронаконечника зави-
сит от конкретных условий работы. Напри-
мер, для уплотнения бетонной смеси в гус-
264
Рис. 7.22. Вибровозбудитель со встроенным
электродвигатепем
тоармированных и стесненных местах при-
меняются вибронаконечники малого диа-
метра. При выборе принято считать, что
расстояние в свету между стержнями ар-
матуры составляет: для густоармирован-
ных конструкций — 40... 100 мм, среднеар-
мированных— 100...300 мм, малоармиро-
ванных — более 300 мм. С помощью глу-
бинных вибровозбудителей можно уплот-
нять пластичные и малоподвижные бетон-
ные смеси с осадкой стандартного конуса
не менее 1 см. Радиус эффективного дейст-
вия глубинных вибровозбудителей в бетон-
ной смеси увеличивается с ростом ампли-
туды в диапазоне от 0 до 3,5 мм при по-
стоянной частоте вибрирования. Увеличе-
ние диаметра корпуса виоровозбудителя
приводит к увеличению радиуса эффектив-
ного действия. Бетонная смесь на мелком
заполнителе лучше уплотняется на более
высоких частотах и меньших амплитудах
колебаний. При увеличении крупности за-
полнителя целесообразно увеличение
амплитуды колебаний.
На рис. 7.22 показан дебалансный виб-
ровозбудитель со встроенным двигателем.
При включении пускателя 6 ток по кабелю 5
подается на двигатель 4 с насадкой 2, вра-
щающейся на двух шарикоподшипниках,
установленных в корпусе 3 с приваренным
к нему наконечником 1. Колебания созда-
ются дсбалансом, расположенным между
опорными подшипниками с жидкой цирку-
лирующей смазкой. Благодаря отсутствию
гибкого вала повышается их надежность
в эксплуатации. Глубинные вибрсвозбужи-
тели со встроенным электродвигателем вы-
пускаются также и для работы при подве-
шивании к грузоподъемному устройству.
При диаметре корпуса 180 мм и мощности
электродвигателя 3,0 кВт их масса состав-
ляет 250 кг. Они применяются преиму-
щественно для уплотнения тяжелых бетон-
ных смесей с осадкой стандартного кону-
са 1...3 см, укладываемых в неармирован-
ные и малоармированные монолитные
конструкции.
На рис. 7.23 представлена схема пневма-
тического двухчастотного вибровозбудите-
ля, работа которого основана на принципе
планетарного обкатывания эксцентрично
расположенного дебаланса 2 вокруг оси 1
Рис. 7.23. Пневматический двухчастотный виб-
ровозбудмтеэь
265
корпуса 4 и вращения его вокруг своей про-
дольной оси. Вибровозбудитель приводится
в действие сжатым воздухом, действую-
щим на лопатку 3. Камера, образованная
бегунком и осью, делится лопаткой на две
полости. Сжатый воздух поступает по
шлангу в правую полость камеры через
отверстия в оси, что обеспечивает враще-
ние бегунка. Выхлоп отработанного возду-
ха из левой полости происходит через от-
верстия в щитах и отводится по отводяще-
му шлангу. Пуск и остановка пневмодви-
гателя осуществляется перекрытием проб-
кового крана. Такие вибровозбудители
работают при давлении воздуха 0,4...
0,6 МПа и его расходе 0,7...1,3 м3/мин с
частотой 2300. 14 000 кол/мин.
Для уплотнения очень больших объемов
бетонной смеси в монолитных сооружениях
при строительстве крупных гидроэлектро-
станций применяются подвесные глубин-
ные вибровозбудители повышенной мощ-
ности и производительности. Они состоят
из фрикционно-планетарного механизма и
пристроенного асинхронного электродви-
гателя. На некоторых из них к нижней
части корпуса приваривают лопасти, рас-
положенные асимметрично в продольно-
радиальных сечениях корпуса, что приводит
к повышению производительности вслед-
ствие увеличения поверхности, передающей
вибрацию бетонной смеси. Такие вибровоз-
будители подвешиваются на кран, кран-
балку или трактор. Их применение исклю-
чает непосредственный контакт оператора
с вибровозбудителями, избавляет бетон-
щиков от тяжелого ручного труда. При
этом осуществляется комплексная механи-
зация процессов укладки и уплотнения
малопо [вижных бетонных смесей на рабо-
тах большого объема, повышаются произ-
водительность и качество бетонных работ.
При изготовлении бетонных и железо-
бетонных изделий в заводских условиях
широко применяются вибрационные пло-
щадки и формовочные установки, в кото-
рых одной из основных сборочных единиц
является вибровозбудитель. Конструктивно
вибрационная площадка имеет один или
несколько столов, на которых устанавли-
вается заполненная бетонной смесью
форма для последующего вибрирования.
Преимущественное применение имеют виб-
роплощадки с дебалансны.м вертикально
или горизонтально направленным вибро-
приводом.
Контрольные вопросы.
1. Назначение и состав смесительной машины.
2. Классификация смесительных машин по усло-
виям эксплуатации, режиму работы и способу
смешивания. 3. Назначение дозаторов и их клас-
сификация. 4. Ь чассификация бетонных заво-
дов и схемы компоновки основного оборудова-
ния. 5. Принцип работы бетонного завода-авто-
мата. 6. Назначение и устройство автобетоно-
смесителей, автобегоновозов и авторастворово-
зов. 7. Назначение, принципиальные схемы и
основные параметры бетононасосов и растворо-
насосов. 8. Применение и устройство бетоново-
дов и распределительных стрел. 9. Основные
параметры автобетононасосов и условия их эф-
фективного применения. 10 Принцип работы,
условия применения и основные параметры
пневматических растворонагнетателей. 11. На-
значение вибровозбудителей и их классифика-
ция. 12. Принципиальные схемы поверхностных
вибровозбудителей и условия их применения.
13. Принципиальные схемы глубинных вибро-
возбудителей и условия их применения.
Ручные
машины
8.1. Классификация ручных
машин и их индексация
Ручные машины получили широкое при-
менение в строительстве и в других отрас-
лях народного хозяйства. В строительстве
наиболее широкое применение ручные ма-
шины получили при выполнении монтаж-
ных и отделочных работ. Ручными машина-
ми называют машины, у которых главное
движение (движение рабочего органа)
производится двигателем, а вспомогатель-
ное (подача) и управление выполняются
непосредственным воздействием оператора
вручную. Эти машины, как правило, имеют
встроенный в корпус двигатель, их масса
частично или полностью воспринимается
оператором. Для ручных машин характерен
непосредственный контакт оператора с ма-
шиной, при котором каждое его движение
сказывается на управлении машиной и
влияет на ход выполнения операции.
Поскольку конструктивное разнообразие
ручных машин чрезвычайно велико, их клас-
сификация по назначению весьма затруд-
нительна. Основными признаками класси-
фикации являются: принцип действия, ха-
рактер движения рабочего органа и режим
работы, дополнительными — область при-
менения и назначение, вид привода и метод
зашиты оператора от поражения электри-
ческим током (для ручных машин с электро-
приводом)
По принципу действия ручные
.машины делятся на непрерывно-силовые и
импульсно-силовые. К первым относятся
машины с непрерывно вращающимся ра-
бочим органом (сверлильные, шлифоваль-
ные машины, дисковые пилы и т. п.). Такие
машины характеризуются тем, что разви-
ваемый ими момент равен произведению
вращающего момента двигателя на пере-
даточное число редуктора или ременной
передачи При работе ими возникает реак-
тивный момент, который должен восприни-
маться руками оператора. Это является их
существенным недостатком и накладывает
определенные ограничения по мощности на
ряд машин. Ко вторым относятся машины,
у которых передача энергии привода на
обрабатываемый объект осуществляется в
прерывисто-импу тьсном режиме — удар-
ном (молотки, перфораторы, вырубные
ножницы) и безударном — ножевые нож-
ницы. Машины ударного действия могут
работать в чисто ударном (молотки, бето-
ноломы, трамбовки), ударно-поворотном
(перфораторы) или ударно-вращательном
(гайковерты) режимах.
По характеру движения ра-
бочего органа различают ручные
машины с вращательным, возвратным и
сложным движением рабочего органа. К
ручным машинам с вращательным движе-
нием рабочего органа относят машины с
круговым (дисковые пилы, сверлильные
машины, бороздоделы и т. д.) движением
рабочего органа и движением по замкнуто-
му контуру (цепные и ленточные пилы, дол-
бежники, ленточные шлифовальные маши-
ны и т. д.). К ручным машинам с возврат-
ным движением рабочего органа относят
машины с возвратно-поступательным
(ножницы, напильники, лобзики и т. д.),
267
колебательным (возбудитети) движением
рабочего органа, а также машины ударного
действия (трамбовки, молотки, пневмопро-
бойники и т. д.). К ручным машинам со
сложным движением рабочего органа от-
носятся машины ударно-поворотного и
\ тарно-вращательного действия и машины
со специальным движением рабочего орга-
на, которое не соответствует приведенным
ранее характеристикам (специальные типы
шлифовальных и полировальных машин).
Но режиму работы ручные маши-
ны делятся на машины легкого, среднего,
тяжелого и сверхтяжелого режимов. В лег-
ком режиме работают сверлильные маши-
ны, в сверхтяжелом — все типы ручных ма-
шин ударного действия (мототки, ломы,
перфораторы) Ручные машины могут быть
реверсивными и нереверсивными, одно- и
многоскоростными со ступенчатым регули-
рованием скорости движения рабочего ор-
гана. В группу многорежимных машин
входят многоскоростные ударно-враща-
тельные сверлильные машины, имеющие
ступенчатое и бесступенчатое регулирова-
ние частоты вращения, а также перфора-
торы, работающие в ударном, ударно-по-
воротном и вращательном режимах.
Ио назначению и области
применения ручные машины подраз-
деляются на манаты общего применения,
предназначенные для обработки различ-
ных материалов, машины для обработки
металлов, дерева, пластмасс, камня и бе-
тона, машины для работ по грунту и маши-
ны для сборочных работ. Особую группу
составляют универсальные машины с комп-
лектом насадок. Такие машины при выпол-
нении определенных работ заменяют не-
сколько ручных машин.
Ио виду привода ручные машины
подразделяются на машины с электриче-
ским, пневматическим, гидравлическим
приводом и с приводом от двигателя внут-
реннего сгорания. Отдельную группу со-
ставляют пиротехнические устройства, не
имеющие двигателя и работающие на энер-
гии сгорания пороховых газов.
По классам защиты от поражения
током электрические ручные машины де-
лятся на машины I, II, III классов: класс
I — машины на номинальное напряжение
более 42 В, у которых хотя бы одна метал-
лическая деталь, доступная для прикосно-
вения, отделена от частей,' находящихся
под напряжением только рабочей изоля-
цией; класс II — машины на номинальное
напряжение более 42 В. у которых все ме-
таллические детали, доступные тля прикос-
новения, отделены от частей, находящихся
под напряжением, двойной или усиленной
изоляцией; класс III — машины на номи-
нальное напряжение до 42 В, питающиеся
от автономных источников либо от преоб-
разователя или трансформатора с раз це-
ленными обмотками. Отличительной осо-
бенностью ручных электрических машин
с двойной изоляцией (класса II) является
наличие в их конструкции двух независи-
мых друг от друга изоляционных слоев,
включающих рабочую и дополнительную
изоляции. Рабочая изоляция этих машин
принципиально не отличается от изоляции,
осуществляемой путем применения деталей
из полимерных материалов, способных вы-
полнять защитную функцию в том случае,
если рабочая изоляция окажется повреж-
денной. Для дополнительной изоляции ис-
пользуют материалы, отличающиеся по
своим свойства ч от материалов, применяе-
мых в рабочей изоляции для того, чтобы
даже в самых неблагоприятных условиях
эксплуатации машин одновременное по-
вреждение рабочей и дополнительной изо-
ляции было исключено.
Двойная изоляция может выполняться
по трем в основном схемам, показанным на
примере ручной электрической сверлильной
машины (рис. 8.1). Дополнительной изоля-
цией электродвигателя, щеточных узлов,
выключателя и электропроводки внутри
машины на всех трех схемах служат пласт-
массовая рукоятка 4, корпус электродви-
гателя 2 и курок пускателя 3. Дополнитель-
ной изоляцией якоря служат: пластмассо-
вая перемычка между валом якоря и пер-
вичным валиком редуктора 1 (рис. 8.1, а);
пластмассовая втулка между валом якоря
и пакетом железа 5 (рис. 8.1, б); пластмас-
совое зубчатое колесо редуктора, нахо-
дящееся в зацеплении с шестерней вала
якоря 6 (рис. 8.1, в). П о конструктив-
ному исполнению ручные машины с
вращающимся рабочим органом делят на
прямые, когда оси рабочего органа и при-
вода совпадают или параллельны, и угло-
вые, когда они расположены под
углом
268
Рис. 8.1 Двойная изоляция ручных электриче-
ских машин
По способу преобразова-
ния подводимой энергии ручные элект-
рические машины ударного действия делят
на механические и фугальные. В механи-
ческих машинах между двигателем и рабо-
чим органом имеется промежуточный пре-
образовательный механизм. В фугальных
машинах этого механизма нет.
На каждой ручной машине имеется таб-
личка, на которой указывают: наименова-
ние завода-изготовителя или его товар-
ный знак; индекс машины; основные пара-
метры; месяц и год выпуска; номер маши-
ны по системе нумерации завода-изготови-
теля; государственный Знак качества. Ос-
новными параметрами для ручных машин
с электрическим двигателем являются:
напряжение, В; условное обозначение рода
тока; частота, Гц; потребляемая мощность,
Bi; ток, А; режим работы. Кроме того, ма-
шины класса II должны иметь знак, ука-
зывающий на наличие двойной изоляции
(см рис.8.1, г). Для машин с пневматичес-
ким двигателем указывается величина ра-
бочего давления сжатого воздуха (Па).
Индекс ручной машины состоит из бук-
венной и цифровой частей. По индексу оп-
ределяют вид привода, группу машины по
назначению и ее конструктивные особен-
ности. Все машины разбиты на десять групп
по назначению, каждая из которых делит-
ся на девять подгрупп в зависимости от
конструктивных особенностей каждого ти-
па машин. Буквенная часть индекса харак-
теризует вид привода: ИЭ — электрический,
ИП — пневматический; ИГ — гидравли-
ческий; ИД — двигатель внутреннего сго-
рания. Для насадок вспомогательного
оборудования, инструментальных головок,
независимо от вида привода введено обо-
значение ИК. Первая цифра индекса обо-
значает номер группы, характеризующей
тип машины. Всего 10 групп: 1 —сверлиль-
269
ные; 2 — шлифовальные; 3 — резьбоза-
вертывающие; 4 — ударные; 5 — фрезер-
ные; 6 — специальные и универсальные;
7 — многошпиндельные; 8 — насадки и го-
ловки инструментальные; 9 — вспомога-
тельное оборудование: 10 — резервная.
Вторая цифра индекса обозначает номер
подгруппы, характеризующей исполнение
машины: 0 — прямая; 1 — угловая; 2 —
многоскоростная; 3 — реверсивная. По-
следние две цифры характеризуют регист-
рационный номер модели. Каждой вновь
выпускаемой модели присваивается более
высокий номер
8.2. Основные требования
к ручным машинам
Ручные машины до 1жны обеспечивать
высокопроизводительное и качественное
выполнение операций. При работе опера-
тор держит машину в руках и непосред-
ственно контактирует с нею. В связи с этим
наряду с общими требованиями, предъяв-
ляемыми к строительным машинам (на-
дежность, долговечность, ремонтопригод-
ность, приспособленность к техническому
обслуживанию и т. д.), к ручным
машинам в большей степени предъявля-
ются требования безопасности их эксплуа-
тации. Взаимодействие рабочих органов
ручных машин с обрабатываемым мате-
риалом носит резко выраженный динами-
ческий характер. Приходящаяся на еди-
ницу массы мощность ручных машин
значительно больше, чем стационарных
машин аналогичного назначения.
Kat правило, ручные машины на строи-
тельстве используются в условиях ограни-
ченного пространства и времени. Отсюда
греботания компактности и комплектности,
обеспечивающие удобство перемещения и
быстроту запуска машины в работу. Конст-
рукция ручной машины должна исключать
возможность получения оператором меха-
нических травм, поражения током, шумо-
и виброболезни. Внешний вид машины дол-
жен отвечать требованиям технической
эстетики.
Главнейшим требованием к ру шым
машинам является требование минималь-
но возможной массы и габаритов, так как
именно эти показатели определяют удоб-
ство работы и в конечном итоге произ-
водительность. Все ручные машины долж-
ны иметь высокий КПД, однако при
некоторых условиях эксплуатации этот
параметр не является определяющим.
Например, КПД машин с пневматическим
двигателем значительно ниже, чем с элект-
рическим, но они легче и безопаснее. Кол-
лекторный двигатель имеет меньший КПД,
чем асинхронный, но из-за меньшей массы
машины с коллекторными двигателями
применяют чаше. Ручные машины должны
быть электро-, шумо- и вибробезопасны
в самых различных быстро изменяющихся
производственных условиях при непосред-
ственном контакте с ними. Форма и распо-
ложение рукояток, выключателей, а также
уравновешенность и внешний вид должны
обеспечивать максимальное удобство ра-
боты и отвечать современным требованиям
технической эстетики. Наконец, конструк-
тивные решения ручных машин должны
обеспечивать технологичность и высокий
уровень поузловой унификации, что снижа-
ет себестоимость и трудоемкость изготов-
ления и значительно улхчшает их технико-
эксплуатационные качества.
8.3. Ручные машины
для образования отверстий
Ручные сверлильные машины. По объему
выпуска они занимают первое место в мире
среди всех выпускаемых ручных машин.
Ими выполняются глухие и сквозные от-
верстия в самых разнообразных материа-
лах (металле, дереве, пластмассе, бетоне,
камне, кирпиче и т. д.), они являются базо-
выми для универсальных ручных машин,
ими можно зенковать и развертывать от-
верстия и применять для сборочных работ.
В соответствии с общей классификацией
сверлильные ручные машины относятся к
непргрывно-силовым машинам с враща-
тельным движением рабочего органа, ра-
ботают в легком режиме, могут быть ревер-
си вными и нереверсивными, одно- и много-
скоростными со ступенчатым, бесступен-
чатым и смешанным регулированием час-
тоты вращения рабочего органа. Двигатели
ручных сверлильных машин — электри-
ческие, пневматические и гидравлические.
По классам защиты от поражения током
электрические машины выпускаются всех
трех классов. По взаимному расположению
двигателя и рабочего органа машины де-
270
лятся на прямые и угловые. Угловые маши-
ны применяются для работы в труднодос-
тупных местах. Промышленность выпуска-
ет сверлильные машины для наибольших
диаметров сверл 6, 8, 10, 13, 23 и 32 мм.
Машины для диаметров до 10 мм выпуска-
ются с рукояткой пистолетного типа, кото-
рые могут располагаться как в задней, так
и в передней части корпуса. Все остальные
выпускаются со сменными боковыми ру-
коятками, причем если машины для диамет-
ров до 14 мм изготовляют с задней замкну-
той рукояткой, то свыше 14 мм — с грудным
упором или механизмом подачи. Сверла
диаметром до 14 мм обычно закрепляют
в патрон, а более 14 мм — непосредственно
в шпинделе машины с внутренним конусом
Морзе.
Сверление — один из наиболее распро-
страненных способов получения глухих и
сквозных цилиндрических отверстий в раз-
личных материалах. Процесс сверления
происходит при совершении двух совме-
стных движений рабочего органа — свер-
ла — вращательным, создаваемым двига-
телем машины, и поступательным, осу-
ществляемым оператором вручную. Ско-
рости этих движений зависят в основном
от свойств обрабатываемого материала,
геометрических параметров и материала
сверла. При сверлении оператор приклады-
вает осевое усилие на сверле и восприни-
мает реактивный момент, образующийся
на корпусе машины от крутящего момента
на сверле. Усилие подачи на сверло, разви-
ваемое оператором, обычно составчяет
200...300 Н, что достаточно тишь для свер-
ления отверстий до 14 мм. Отверстия боль-
ших диаметров обычно сверлят с примене-
нием механических нажимных устройств
(рычажных или винтовых).
Основными сборочными единицами руч-
ной сверлильной машины являются: двига-
тель, редуктор, пусковое устройство, зак-
люченные в корпус. На рис. 8.2,а показан
общий вид, а на рис. 8.2,6 кинематическая
схема прямой пневматической ручной
сверлильной машины. Сжатый воздух
подается компрессором и через пусковое
устройство 6 поступает в пневматический
двигатель 4, выходной конец вала которого
является солнечной шестерней планетар-
ного редуктора 3, смонтированного в кор-
пусе 2 Водило редуктора является шпин-
делем машины /, который выполнен с на-
ружным конусом для закрепления трех-
кулачкового сверлильного патрона. Маши-
на имеет рукоятку пистолетного типа 5,
в передней части которой смонтирован глу-
шитель шума 7.
271
На рис. 8.3, а показан общий вид, а
на рис. 8.3, б кинематическая схема прямой
электрической ручной сверлильной маши-
ны. Пуск машины производится выклю-
чателем 9, к которому подводится ток
посредством кабеля 10. Электрический
1вигатель, состоящий ш статора 4 и
ротора 6, встроен в корпус 5 и заключен
между передней /<? и задней 12 крышками.
Момент с вала ротора 7 передается шпин-
делю / через двухступенчатый редуктор 3 с
цилиндрическими косозубыми колесами,
расположенными в корпусе 2. Ведущая
шестерня редактора нарезана на валу ро-
тора, а ведомая закреплена на шпинделе,
который установлен на двух шарикопод-
шипниках и имеет внутренний конус Мор-
зе № 1 для закрепления сверл. Машина
имеет замкнутую рукоятку 8, в которой
смонтировано устройство щя устранения
радиопомех. Для охлаждения двигателя
служит вентилятор //, сидящий на валу
ротора. Основными рабочими органами
сверлильных машин являются сверла.
При работе по металлу применяют спи-
ральные сверла, которые станкоинструмен-
тальная промышленность изготовляет диа-
метром до 6 мм с цилиндрическим хвосто-
виком (рик. 8.4, а), а большего диаметра —
с ци ши цшческим и коническим (рис. 8.4, б).
Рабочая часть сверла включает режущую
и направляющую части со спиральными
канавками. Режущая часть состоит из двух
главных режущих кромок, расположенных
на конической поверхности и выполняющих
основную работу резания, и поперечной
кромки. Шейка сверла — промежуточная
часть, соединяет рабочую часть с хвосто-
виком. Последний служит для закрепле-
ния сверла в шпинделе или патроне и
для передачи крутящего момента от шпин-
деля к рабочей части. Лапка (у сверл
с коническим хвостовиком) предназначена
для выбивания сверла из конического
отверстия шпинделя. Главные режущие
кромки образуются при пересечении перед-
них и задних поверхностей сверла. Винто-
вые пенточки — две узкие винтовые фаски
обеспечивают направление, калибровку и
центрирование сверла в отверстии. Угол <[
(град) при вершине сверла образуется
главными режущими кромками и рекомен-
дуется: для стали, чугуна, твердой бронзы
<р= 116...118; для очень твердых и хрупких
материалов (р=130...140; для мягких и
вязких материалов q—80...90.
В процессе сверпения элементы сверла
изнашиваются. При изнашивании режу-
щей поверхности увеличивается усилие
подачи, винтовых ленточек — возрастает
272
Рис. 8.4. Сверла для работы по металлу
Рис. 8.5. Сверла для работы по дереву
момент, а при изнашивании уголков
сверла происходит увеличение и момента и
усилия подачи. Наиболее опасно изнаши-
вание по уголкам.
При работе по дереву применяют сверла,
изготовленные из стали 45 с термообрабо-
танными наконечниками (рис. 8.5). В зави-
симости от структуры и твердости породы
применяют сверла разных диаметров.
Для сверления вдоль волокон — ложеч-
ное /. с конической заточкой 2, поперек
волокон — центровое 3, спиральное с под-
резателями 4, глубоких отверстий — вин-
товое 5, шнековое 6, фанеры — штопор-
ное 7 с круговыми подрезателями. Для об-
легчения извлечения сверла при сверлении
глубоких отверстий машина должна быть
реве рсивной.
При сверлении пластмасс необходимо
учитывать их особые свойства: относи-
те пьную мягкость, что требует применения
сверл с более острыми кромками, чем при
резании металла; низкую теплопровод-
ность, вызывающую необходимость умень-
шения выделяющейся теплоты при резании
(снижения режимов резания); абразивное
воздействие на сверло отдельных видов
пластмасс с высокими абразивными свойст-
вами.
Применяя кроме сверл различные режу-
щие органы, ручные сверлильные машины
можно использовать и для сверления
других материалов. Сверление отверстий
в кирпиче, керамзитобетоне, шлакобетоне
и гипсолите можно выполнять двухлез-
вийными резцами (рис. 8.6, а), у которых
режущим органом являются пластинки из
твердого става В Кб. Они обладают боль-
шой износоустойчивостью при истирании,
но их нельзя подвергать ударным нагруз-
кам. Витая штанга такого резца позволяет
интенсивно удалять из отверстий буровые
отходы, что увеличивает скорость сверле-
ния и удлиняет срок службы рабочего
органа. Для сверления глухих отверстий
под розетки и выключатели применяют
шлямбурные резцы (рис. 8.6, б) в комплек-
те со съемным забурником. Средняя ско-
рость сверления отверстий в кирпиче шлям-
бурными резцами диаметром 70... 100 мм
составляет до 200 мм/мин.
Наиболее эффективно сверлить монолит-
ный бетон и железобетонные конструкции
с применением алмазных кольцевых сверл
(рис. 8.6, в), состоящих из коронки и уд-
линителя. Коронка, с одной стороны,
оснашена техническими алмазами, а с дру-
гой — резьбовой выточкой для соединения
с удлинителем, представлявшим собой
трубу. Для посадки на шпиндель ручной
машины кольцевое сверло оснащается
соответствующим креплением. Поскольку
процесс сверления происходит с интенсив-
ным выделением теплоты, в зону работы
необходимо подавать воду, которая одно-
временно с охлаждением вымывает разру-
шенный материал из кольцевого отверстия.
Остающаяся неразрушенной колонка ма-
териала (керн) поступает во внутреннюю
полость сверла и удаляется из него после
окончания процесса сверления. Высокая
эффективность алмазного сверления до-
стигается за счет использования износо-
стойких режущих элементов — алмазов,
их способности к самозатачиванию и со-
хранению исходных размеров длительное
время. Эффективность процесса резко по-
вышается при сочетании резания материа-
ла с его складыванием. Это возможно при
использовании сверпильных машин удар-
но-вращательного действия.
В этих машинах, в отличие от удврно-
273
a)
I
Рис. 8.6. Сверла специ-
ального назначения:
а — с пластинками из твер-
дого сплава; б — шлямбур-
ное; в — алмазное кольце-
вое; 1 — пластинка; 2 — дер-
жатель; 3 — штанга; 4 — хво-
стовик; 5 — корпус; 6 — цен-
тратор; 7 — корпус центра-
тора; 8 — боковые резцы;
9— коронка; 10—удлинитель
поворотных машин-перфораторов, на воз-
вратно-поступательное перемещение рабо-
чего органа затрачивается менее 50 %
подводимой к машине энергии. Последние
модели ручных электрических сверлильных
машин ударно-вращательного действия
могут работать с изменяющимся движе-
нием рабочего органа — просто враще-
нием и вращением с ударом вдоль оси
сверла (рис. 8.7).
Одновременно с этим такие машины обо-
рудуются электронными устройствами для
многоступенчатого регулирования частоты
вращения шпинделя машины. Две ступени
регулирования достигаются механически —
посредством двухступенчатого редуктора,
а еще две — отключением части витков
полюсных катушек. При уменьшении числа
витков в обмотке возбуждения снижается
магнитный поток двигателя, что приводит
к увеличению частоты вращения якоря,
а следовательно, и шпинделя машины.
Освоен также выпуск ручных машин с бес-
ступенчатым (плавным) регулированием
частоты вращения. Их работа основана на
принципе регулирования угла сдвига фаз
переменного тока посредством управляю-
щего симмистора. Такие устройства позво-
ляют получать плавное регулирование в
диапазоне 0...2000 мин-1, а в сочетании с
механическим ступенчатым переключением
посредством редуктора этот диапазон мо-
жет быть от 0... 10 000 мин-1.
При работе по бетону повышенной и
высокой прочности сверла оснащаются
изготовленными из металлокерамических
сплавов ВК11 и ВК15 пластинами, обла-
дающими высокой вязкостью и прочно-
стью. На базе ручных сверлильных машин
с регулируемой частотой вращения шпин-
деля выпускаются универсальные ручные
машины с комплектом насадок для выпол-
нения различных видов работы (сверление
и резка различных материалов, снятие фа-
сок, развертывание отверстий, нарезание
резьбы и сборка резьбовых соединений
и т. д.).
Ручные перфораторы. Они используются
главным образом для образования отверс-
тий различных диаметров и глубины в ма-
териалах различной крепости. Наряду с
этим некоторые модели могут использо-
ваться для работы в режиме молотка и свер-
лильной машины. Такая универсальность
использования определяет весьма высокий
спрос и эффективность применения перфо-
раторов. В соответствии с принятой клас-
сификацией перфораторы являются им-
пульсно-силовыми машинами со слож-
ным движением рабочего органа — бура
Принцип работы перфоратора обусловлен
наличием двух механизмов — ударного и
механизма вращения, которые и обеспечи-
вают сложное движение рабочего органа.
В некоторых конструкциях перфораторов
эти механизмы совмещены. Подводимая
к рабочему органу энергия преобразуется
в ударные импульсы. За весьма малый
промежуток времени, соответствующий
времени удара, рабочий орган получает
274
огромную силу позволяющую ему преодо-
леть предел упругости или прочности об-
рабатываемого материала. Основными
параметрами перфораторов являются
энергия и частота ударов.
По назначению перфораторы подразде-
ляют на машины для образования неглу-
боких отверстий (300...500 мм) в материа-
лах с относительно высокой прочностью
<40...50 МПа) и мощные машины для
образования глубоких отверстий (2000...
4000 мм и более) в материалах практи-
чески любой прочности (200 МПа и
более)
По типу привода перфораторы подраз-
деляются на машины с электрическим
(электромагнитным и электромеханиче-
ским), пневматическим приводом и от дви-
гателя внутреннего сгорания.
Электромеханические перфораторы.
Электроперфораторы с энергией удара до
10 Дж имеют массу не более 16 кг и исполь-
зуются при работе во всех направлениях,
а большей массы — при работе сверху вниз.
Электроперфораторы с энергией удара до
10 Дж подключают к однофазной сети пе-
ременного тока нормальной частоты напря-
жением 220 В, но они могут работать и от
трехфазной сети. В первом случае в ка-
честве привода перфораторов используются
коллекторные двигатели с двойной изоля-
цией, во втором — асинхронные с коротко-
замкнутым ротором, при этом для обеспе-
чения безопасности перфораторы снабжа-
ются защитноотключающим устройством.
С помощью элекгроперфораторов с энер-
гией у пара до 10 Дж получают отверстия
диаметром 5...80 мм и глубиной 600...700 мм
и более в бетоне, кирпичной кладке и дру-
гих строите [ьных материалах, а также
прои вводят и другие виды работ.
Электроперфораторы с энергией удара
более 10 Дж имеют массу 30...35 кг.
Без специальных устройств ими работают,
как правило, сверху вниз, получают в
крепких породах отверстия диаметром
32...60 мм значительной глубины (до 6 м).
Эти машины имеют асинхронный дви-
гатель.
Ввиду удобства эксплуатации и универ-
сальности электрические ручные перфора-
торы получили широкое распространение.
Существует мнение, что пневматические
перфораторы целесообразно использовать
Рис. 8.7. Принцип действия ударно-вращатель-
ного механизма сверлильной машины
только при наличии централизованной по-
дачи сжатого воздуха или в специальных
условиях, где использование электродви-
гателей исключено. Промышленностью
выпускается весьма широкая номенклату-
ра элсктроперфора горов с энергией удара
L..25 Дж с разным типом привода, различ-
ными конструктивными решениями удар-
ного и поворотного механизмов, рабочего
инструмента, системы удаления шлама из
шпура и т. д.
Ударные механизмы перфораторов могут
быть пружинными, воздушными (компрес-
сионно-вакуумными) и комбинированными
(пружинно-воздушными). Наиболее рас-
пространены компрессионно-вакуумные
ударные механизмы, принцип работы кото-
рых применен в перфораторе с электричес-
ким приводом (рис. 8.8). При вращении
кривошипа 6 шатун 5, шарнирно соединен-
ный с поршнем 3, перемещает его по ство-
лу 4. В полости между поршнем
3 и бойком 2 образуется вакуум и боек 2
перемещается вслед за поршнем (рис.
8.8, а). При дальнейшем вращении криво-
шипа поршень, пройдя верхнюю «мертвую»
точку, начинает перемещаться в проти-
воположную сторону. Между поршнем и
бойком образуется «воздушная подушка»,
и последний останавливается (рис. 8.8, б).
При дальнейшем движении поршня «воз-
душная подушка» сжимается, боек получа-
ет ускорение и наносит удар по буру 1
(рис. 8.8, в). Затем происходит повторение
описанного процесса.
275
Рис. 8.8. Работа компрессионно-вакуумного удар-
ного механизма
Механизмы вращения бура в перфо-
раторах бывают кинематические и динами-
ческие. Конструкции кинематических по-
воротных механизмов обеспечивают как
непрерывное, так и периодическое враще-
ние бура, при котором за каждый удар
бойка бур постоянно поворачивается на
некоторую часть окружности. При непре-
рывном вращении бура разрушение пороты
происходит как в результате ударов, так и
резания, при периодическом — в основном
за счет ударов, так как в результате
поворота бура происходит только раз-
мельчение породы.
Кинематические поворотные механизмы
работают в спокойных условиях и не во-
спринимают ударных нагрузок. Однако
вследствие жесткой связи с приводом при
заклинивании бура в породе на корпусе
перфоратора создается крутящий момент,
который воспринимается руками оператора
и может привести к травме. Поэтому в этих
механизмах устанавливаются шариковые
или дисковые муфты, ограничивающие
крутящий момент, передаваемый буру в
безопасных дня оператора пределах. Пере-
дача момента от двигателя к буру в кине-
матических поворотных механизмах про-
изводится через различные кинематиче-
ские связи. В перфораторах с непрерывным
вращением бура этими связями являются
цилиндрические и конические шестерни.
В перфораторах с периодическим враще-
нием бура кинематическими связями явля-
ются тяги, валики, детали ударных меха-
низмов (цилиндры, бойки) и т. д.
В динамических поворотных механизмах
для вращения бура используется часть ки-
нетической энергии движущегося бойка,
который кроме прямого удара по буру на-
носит косой удар по детали, поворачиваю-
щей бур ни некоторую часть окружности.
В этом механизме нет жесткой связи с при-
водом, поэтому на корпусе не возникает
крутящий момент. При заклинивании бура
в породе большая часть кинетической энер-
гии бойка идет на поворот бура и мень-
шая — на внедрение его в породу, что
уменьшает возможность дальнейшего зак-
шнивания бура. На рис. 8.9 приведена кон-
струкция динамического поворотного ме-
ханизма, у которого поворот бура осущест-
вляется при холостом ходе бойка. В бойке
5, имеющем возможность перемещаться
в цилиндре /, запрессована гайка, сопря-
женная с винтовым стержнем 4, на конце
которого имеется храповое колесо 2. Хвос-
товик бойка с помощью шлицев соединен
с поворотной буксой 6, в которой крепится
рабочий орган 7. Поворот рабочего органа
(вместе с буксой и бойком) происходит при
холостом ходе бойка, когда собачка 3 за-
стопорят храповое колесо. При рабочем хо-
де бойка рабочий орган вращаться не бу-
дет, а будет вращаться храповое колесо.
На рис. 8.10 дан i кинематическая схема
электромеханического перфоратора с ком-
прессионно-вакуумным ударным механиз-
мом и непрерывным вращением бура. Кру-
тящий момент от вала электродвигателя 1
передается на трансмиссию 2 и разделя-
ется на два потока: один поток — через ко-
ническую передачу на кривошип 3, обес-
печивающий работу компрессионно-ваку-
умного ударного механизма с поршнем 4
и бойком 6, другой поток — через вал
трансмиссии 5, муфту предельного момента
7 и цилиндрические шестерни 8 обеспе-
чивает непрерывное вращение бура 9. Для
восстановления начального объема возду-
ха в камере сжатия, потери которого в те-
чение рабочего цикла неизбежны, поршень
1 имеет кольцевую выточку, а в бойке 2—
несколько отверстий для прохода воздуха
(рис. 8.11). В момент удара воздух по ним
проходит в камеру сжатия, восполняя
прежний объем Переход с ударного режи-
ма работы на безударный (холостой ход)
происходит автоматически. В момент пре-
кращения нажатия на корпус машины ра-
•’76
бочий инструмент 3 опускается на держа-
тель 4. При этом боек смешается вниз до
упора в корпус машины, не касаясь торца
рабочего инструмента. Так как воздушная
по.ушка при этом сообщается через паз в
поршне с атмосферой, то создание вакуума
в полости над бойком не происходит и он
остается неподвижным.
Электромагнитные перфораторы. Элект-
ромагнитные перфораторы являются уни-
версальными машинами и могут работать
в чисто ударном, ударно-поворотном и вра-
щательном режимах. Они состоят из двух
узлов — электромагнитного ударного узла
со свободным выбегом бойка и механизма
вращения рабочего инструмента, вклю-
чающего электродвигатель и редуктор.
Принцип работы ударного узла электро-
магнитного перфоратора основан на не-
посредственном преобразовании электри-
ческой энергии в кинетическую энергию
прямолинейного движения бойка. Харак-
терной особенностью таких машин яв-
ляется прерывное преобразование элек-
трической энергии в кинетическую энер-
гию бойка и наличие рабочего и холос-
того (обратного) хода за время одного
рабочего цикла. Ударный узел состоит из
катушек (соленоидов), стального бойка,
перемещаемого во втулке за счет электро-
магнитных сил при попеременном питании
током катушек. При рабочем ходе боек на-
носит удар по хвостовику рабочего органа,
а при обратном (холостом) ударяется в
подпружиненный буфер, защищающий
корпус перфоратора от вибрации. Механизм
вращения рабочего инструмента отличает-
ся от механизма вращения электромеха-
нического перфоратора наличием само-
стоятельного электродвигателя с редукто-
ром.
Пневматические перфораторы. В удар-
ных механизмах пневматических перфора-
торов боек совершает возвратно-поступа-
тельное движение, нанося в конце рабочего
хода удар по хвостовику рабочего органа.
Для вращения бура применяется динами-
ческий поворотный механизм с использова-
нием части кинетической энергии движу-
щегося бойка. В пневматических перфора-
торах имеются пусковое и воздухораспре-
телительное устройства, обеспечивающие
пуск, работу и автоматический переход на
холостой хо г.
Рис. 8.9. Динамический
ударный механизм
Рис. 8.10. Кинематическая
схема электромеха-
нического перфоратора
Рис. 8.11. Схема работы перфоратора:
а — при нажатии на корпус; б — момент прекраще-
ния нажатия на корпус
277
Рабочие инструменты. Они предназна-
чены для выполнения большого числа опе-
раций при промышленном и бытовом при-
менении универсальных перфораторов и
имеют такие исполнения и сопряжения с
механизмом, при которых электроперфора-
тор автоматически настраивается на ре-
жим, соответствующий назначению инст-
румента. Поэтому универсальный элект-
роперфоратор не осложняется различными
переключающими устройствами, что суще-
ственно упрощает эксплуатацию, позволя-
ет быстро овладевать машиной, обеспе-
чивает высокопроизводительную работу
оператора.
Использование соответствующих рабо-
чих инструментов дает возможность вы-
полнения различных операций по рубке и
долблению дерева, клепке заклепок и руб-
ке листового металла. При сверлении от-
верстий в кирпиче, камне и бетоне основ-
ным рабочим органом перфоратора явля-
ется бур, представляющий собой стальной
стержень, состоящий из коронки, штанги,
буртика и хвостовика.
Буры бывают сплошные и составные. У
сплошных буров конец штанги закален или
армирован твердым сплавом, у состав-
ных — на конце бура закрепляется съем-
ная коронка. Штанги и коронки изготов-
ляются из различных сталей, соответст-
вующих требуемым режимам работы.
Штанга бура соединяется с коронкой с
помощью резьбы или самотормозящего
клина в виде конического отверстия с
углом наклона 3°30' в коронке и гладкого
конуса с таким же углом наклона на штан-
ге. В штангах, используемых при бурении
с промывкой или продувкой, имеется сквоз-
ной канал для подачи воды или воздуха.
8.4. Ручные машины
для крепления изделий
и сборки конструкций
Монтаж металлоконструкций, электро-
монтажные и сантехнические работы, креп-
ление различного оборудования к фунда-
ментам, сборка столярных изделий осу-
ществляется различными резьбовыми со-
единениями. Эти работы весьма трудоемки,
так как они рассредоточены и выполняют-
ся в стесненных и труднодоступных мес-
тах. Основными операциями при сборке
являются завертывание гаек или болтов,
затяжка и ее контроль. Иногда возникает
необходимость в изготовлении отверстий и
снятии фасок с последующим нарезанием
резьбы и сборкой соединения.
Резьбонарезные машины. Они предназ-
начены для нарезания резьбы в сквозных
и глухих отверстиях при выполнении
строительно-монтажных работ, выпуска-
ются с электрическим и пневматическим
ротационным двигателем и отличаются от
сверлильных наличием устройства для
реверсирования шпинделя. На шпинделе 1
машины (рис. 8.12) закреплен патрон,
имеющий хвостовик квадратного сечения
и предназначенный для крепления метчи-
ка На валу двигателя 10 находится сол-
нечная шестерня 9 планетарного редукто-
ра. Сателлиты 5 находятся в зацеплении
с двумя венцовыми шестернями — непод-
вижной 8 и вращающейся 7, жестко связан-
ной с кулачковой полумуфтой и венцовой
шестерней 4 второго планетарного редук-
тора. Сателлиты этого редуктора закрепле-
ны на неподвижных осях, а солнечная шес-
терня 2 является кулачковой полумуфтой,
сквозь которую проходит шпиндель маши-
ны с кулачковой полумуфтой 6 на его конце
Для нарезания резьбы необходимо мет-
чик вставить в отверстие и приложить к
машине осевое усилие. При вктючении дви-
гателя начинают вращаться обе подвиж-
ные венцовые шестерни и кулачковая по-
лумуфта //, расположенная между ними.
Под действием приложенного к машине
усилия эта полумуфта сцепляется с полу-
муфтой 6, расположенной на конце шпин-
деля и последний получает правое враще-
ние, нарезая метчиком резьбу. При сопри-
косновении упора 3 с телом нарезаемой де-
тели, полумуфты расцепляются. Затем про-
исходит сцепление полумуфты 2, располо-
женной на солнечном колесе второго пла-
нетарного редуктора и полумуфты шпинде-
ля 6. Шпиндель и метчик получают уско-
ренное левое вращение, и метчик выверты-
вается из нарезанного отверстия. Ускорен-
ное вывертывание метчика из отверстия
сокращает машинное время и обеспечивает
полное использование мощности машины,
так как процесс резания при этом не про-
исходит. Применение упора дает возмож-
ность нарезать резьбы в глухих отверстиях.
При работе резьбонарезной машиной при-
278
меняются машинные метчики, которые от-
личаются ог ручных тем, что они обеспе-
чивают получение готовой резьбы за один
проход. При нарезании резьбы ручными
метчиками используют последовательно
несколько метчиков (направляющий, ре-
жущий и калибрующий) для получения
резьбы необходимого профиля.
Ручные резьбозавертывающие маши-
ны — гайко-, щурупо- и шпильковергы Их
применяют при сборке резьбовых соедине-
ний. Они могут быть непрерывно-силовыми
и импульсно-силовыми с вращательным
движением рабочего органа и приводом от
электрического, пневматического и гидрав-
лического двигателей. В непрерывно-
силовых резьбозавертывающих ручных
машинах вращение от двигателя непре-
рывно передается рабочему органу-—от-
вертке или ключу через кулачковую муфту
и редуктор В нерабочем положении кулач-
ки ведомой и ведущей полумуфт между со-
бой не связаны. При осевом нажатии на
машину кулачки полумуфт входят в зацеп-
ление и рабочий орган (головка ключа или
отвертка) начинает вращаться вместе со
шпинделем. Как только величина крутяще-
го момента на шпинделе превысит некото-
рую величину, между полумуфтами возни-
кает осевое усилие, которое преодолевает
сопротивление пружины и автоматически
выводит ведомую полумуфту из зацепле-
ния. Возникающий при этом реактивный
момент на корпусе машины воспринимает-
ся руками оператора. Так как ведущая по-
лумуфта продолжает вращаться, то при
одновременном нанесении ударов по ку-
лачкам ведомой полумуфты создается до-
полнительный момент на шпинделе и одно-
временно защищается двигатель от пере-
грузки. Эти ручные машины выпускаются
с электрическими и пневматическими дви-
гателями для резьб диаметром до 12 мм,
они реверсивны и ими ложно выполнять
как сборку, так и разборку резьбовых сое-
динений.
В импульсно -с иловых ручных ма-
шинах вращение от двигателя передается
на рабочий орган (ключ) через редуктор
и ударно-импульсный механизм, преобра-
зующий непрерывное вращение в ударные
импульсы На практике еще встречаются
случаи, когда при сборке резьбового соеди-
нения вручную для достижения значитель-
Рис. 8.12. Кинематическая схема резьбонарез-
ной машины
ного момента наносят удары по концу клю-
ча. Таким же образом в ударно-импульс-
ном ручном гайковерте реализуются значи-
тельные моменты затяжки при одинаковых
с резьбозавертывающими машинами не-
прерывно-силового действия параметрах
двигателя. При этом полностью исключает-
ся передача реактивного момента на кор-
пус машины и, следовательно, на руки
оператора. На рис. 8.13 показан гайковерт
с электрическим двигателем, предназначен-
ный для завинчивания и отвинчивания
болтов и гаек, состоящий из рукоятки 5
с пусковым устройством, корпуса 4 с вмон-
тированным электродвигателем, планетар-
ного редуктора 3, ударно-импульсного ме-
ханизма 2 и шлинтеля / с закрепленным на
нем торцовым ключом 9. Ударный меха-
низм заканчивается полумуфтой.
Электродвигатель передает вращение
через планетарный редуктор ударному ме-
ханизму, состоящему из кулачкового ци-
линдра и пружины. В начале работы
гайковерта кулачки шпинделя под действи-
ем пружины 8 отключены от кулачков ци-
линдра и электродвигатель работает вхо-
лостую. При нажатии гайковептом на за-
тягиваемую гайку шпиндель, преодолевая
сопротивление пружины, входит в зацеп-
ление с цилиндром ударно-импульсного ме-
ханизма и гайка навертывается до упора.
При затяжке гайки или болта с возрас-
танием крутящего момента цилиндр под
действием шариков 7, заложенных в вин-
товые канавки в водиле, начинает затор-
маживаться, одновременно перемещаясь
вдоль водила (оси), и выходит из зацеп-
ления с кулачками шпинделя, сжимая
пружину 6. В этот момент освободившийся
цилиндр вместе с водилом поворачивается
на некоторый угол, торцы кулачков ци-
279
9 8 7 6
тиндра скользят но кулачкам шпинделя.
Как только они перестают касаться друг
друга ториами, сжатая пружина посыла-
ет вперед цилиндр, который, продолжая
вращаться, наносит своими кулачками
удар по кулачкам шпинделя и поворачива-
ет его, а вместе с ним и затягиваемую гай-
ку или болт. Затем цилиндр снова отходит
назад, выходя из зацепления с кулачками
шпинтеля, а возвращаясь наносит удар по
кулачкам шпинделя. Процесс повторяется
до тех пор, пока гайка или болт не затя-
нется до конца. Для отвертывания болта
или гайки фазы переключают с помощью
штепсельного соединения.
Частоударные гайковерты. Весь процесс
сборки резьбовою соединения такими гай-
ковертами осуществляется за 100...200
ударов в течение 4...5 с. Основными пара-
метрами являются максимальный диаметр
затягиваемой резьбы и момент загяжки.
Для ограничения момента затяжки при-
меняют муфты предельного момента или
ограничивают время действия ударного
механизма. Однако это не обеспечива-
ет необходимой точности параметров
затяжки резьбового соединения, вследст-
вие чего частоударные гайковерты приме-
няются только для сборки неответствен-
ных резьбовых соединений.
Редкоударные гайковерты. Характерной
особенностью таких машин являются вы-
сокая энергия удара и малая их частота.
Они осуществляют процесс затяжки за
2...3 удара, требуют меньшей мощности
двигателя и имеют меньшую массу. Прин-
цип работы редкоударного гайковерта зак-
лючается в том, что после разгона удар-
но-вращательного механизма до расчетной
угловой скорости, с помощью синхронизи-
рующего устройства происходит освобож-
ение ударника и его ввод в межкулачко-
вое пространство шпинделя. После ударно-
го взаимодействия ударника и шпинделя
происхо 1ит резкое падение угловой скорос-
Рис 8.13. Частоударный гайковерт
ти у тарника и его возврат в исходное по-
ложение под действием пружины.
На рис. 8.14 представлен ручной пнев-
матический редкоударный гайковерт. Пнев-
матический ротационный двигатель 9 раз-
мешен в рукоятке 11 между стальным сто-
порным пальцем 8 и крышкой 10, выполнен-
ной из полимерного материала. Здесь же
размещены пусковое устройство с ревер-
сом 14, глушитель шума 13 и штуцер 12
для подачи сжатого воздуха от компрес-
сора. Выходной вал ротора двигателя 7
конструктивно соединен с ударно-враща-
тельным механизмом 4, который включает
в себя корпус 2, шпиндель 1 и ударный
механизм, состоящий из двух частей. Ве-
дущая часть ударного механизма 6 закреп-
лена в корпусе 2 с помощью подшипника,
ведомая часть 5 с помощью устройства
синхронизации 18 служит для передачи
крутящего момента с ударника на шпин-
дель. Устройство синхронизации состоит из
центробежных грузов 15, синхронизирую-
щей втулки 17, закрепленной на валике 16,
и пружин 3, 19.
Принцип действия гайковерта заключа-
ется в следующем. При нажатии на к^рок
пускового устройства сжатый воздух пос-
тупает в камеры пневматического двига-
теля и, преодолевая момент сил сопротив-
ления, приводит его во вращение в направ-
лении, соответствующем положению ре-
верса. Вместе с валом ротора пневмати-
ческого двигателя во вращение приводят-
280
1
2
3 9 5
I I I
7 3
9
Рис. 8.14. Редкоударный гайковерт
ся ведомая и ведущая части ударно-вра-
щательного механизма и устройство син-
хронизации. По достижении расчетной
угловой скорости грузы под действием
центробежной силы, преодолевая усилие
пружины, перемещают ведомую часть
ударно-вращательного механизма (удар-
ник) в осевом направлении, обеспечивая
контакт с синхронизирующей втулкой. При
дальнейшем увеличении угловой скорости
ударник совместно с синхронизирующей
втулкой, преодолевая усилие пружины,
продолжает осевое перемещение в сторону
шпинделя
При достижении определенного взаим-
ного расположения кулачков шпинделя и
ударника происходит угловой поворот син-
хронизирующей втулки относительно оси,
перпендикулярной оси вращения ротора.
Синхронизирующая втулка освобождает
ударник от действия пружины, и кулачки
последнего входят в межкулачковое прост-
ранство шпинделя. Если значение момента
сил сопротивления на шпинделе мало, то
крутящий момент пневматического двига-
теля через замкнутые кулачковые пары пе-
редается на шпиндель и производит его
вращение. В случае, если же момент сил
сопротивления на шпинделе превысит не-
которое значение, достаточное для преодо-
ления осевой составляющей центробежных
сил, пружина возвращает ударник в исход-
ное положение, размыкая кулачки ударни-
ка и шпинделя. Далее рабочий цикл пов-
торяется. Промышленность выпускает ред-
коударные пневматические гайковерты с
энергей удара от 25 до 160 Дж. с частотой
ударов 2...5 Гц, для резьб диаметром
22...52 мм и обеспечивающие получение та-
рированного момент^ затяжки 400...5000
Н*м за 3...8 с.
Гайковерты с гидравлическим приводом.
Такие гайковерты используют при выпол-
нении монтажных работ, связанных со
сборкой и установкой на фундаменты ма-
шин и крупного оборудования^ где диамет-
ры резьбовых соединений находятся в пре-
делах 100...200 мм. Эти гайковерты обес-
печивают получение ьрутящего момента
200...20 000 Н-м. Их питание осуществля-
ется от гидравлического привода, состоя-
шего из насоса и маслонапорного цилинд-
ра с предохранительным клапаном. Один
такой привод может обеспечить итновремен-
ную работу нескольких гайковертов.
8.5. Ручные машины
для разрушения покрытий
и уплотнения грунта
Молотки и бетоноломы. В строительстве
для разрушения асфальтобетонных покры-
тий, мерзлых грунтов, скальных пород,
элементов конструкций из различных
строительных материалов (камня, кирпи
ча, бетона), пробивки отверстий в стенах
и перекрытиях, выполнения различных ра-
бот при монтаже конструкций и других
подсобных операций применяют молотки и
281
бетоноломы. Принципиально это один тип
машин, в которых на рабочий орган дейст-
вуют направленные вдоль его оси силовые
импульсы, отличающиеся величиной энер-
гии удара, которая у ломов значительно
больше, чем у молотка. Так, энергия удара
электрических молотков составляет 2,0;
4,0; 10,0; 25,0 Дж, а электрических ло-
мов — 40 Дж, пневматических ломов —
90 Дж. Ломы имеют большую массу, чем
молотки. Рабочий орган лома (пика или ло-
пата) направлен всегда вниз, а продоль-
ная ось машины занимает положение,
близкое к вертикальному. При работе с мо-
лотками их продольная ось и соответствен-
но рабочий орган (пика или зубило) могут
занимать любое положение в пространст-
ве (вертикальное, горизонтальное, наклон-
ное) .
Перечисленные машины являются импульс-
но-силовыми ручными машинами с воз-
вратным движением рабочего органа, ра-
ботающие в тяжелом и сверхтяжелом ре-
жимах. Их основными параметрами явля-
ются энергия и частота ударов. Они могут
быть с электрическим (электромеханичес-
ким и электромагнитным), пневматическим
приводом и с приводом от двигателя внут-
реннего сгорания. У них нет механизмов
вращения рабочего органа, что существен-
но упростило их конструкцию.
Пневматические машины значительно
легче электрических, обладают большей
энергией удара. Себестоимость их изготов-
ления значительно ниже, так как они менее
трудоемки и не требуют использования до-
рогостоящих материалов. Безопасность и
простота обслуживания и ремонта обес-
печивают низкие эксплуатационные затра-
ты. По сравнению с электрическими маши-
нами их недостатком является низкий КПД
и большая стоимость энергии питания.
Однако решающую роль в определении се-
бестоимости единицы продукции играют
трудовые затраты, определяемые техничес-
кими параметрами машины, в том числе ее
массой и габаритами, от которых в основ-
ном зависят производительность труда и
удобство эксплуатации. При сопоставле-
нии технических параметров молотков с
электрическим и пневматическим приводом
с одинаковой энергией удара 10 Дж уста-
новлено, что масса пневматического молот-
ка в два раза меньше при большей частоте
ударов, а необходимая сила нажатия
меньше на 40%, что при повышенном в
два раза ресурсе обеспечивает высокую
эффективность использования пневмати-
ческих молотков. Поэтому в строительстве
все большее применение получают пнев-
матические молотки с энергией удара до
63 Дж.
Для молотков и ломов сменным рабо-
чим органом, непосредственно контакти-
рующим с породой и разрушающим ее,
является пика. Она имеет буртик и хвос-
товик, служащий для закрепления. Длина
пики и форма ее острия зависят от физи-
ко-механических свойств разрушаемых ма-
териалов. Чем они выше, тем во избежание
поломки пики и острия длина и угол за-
острения пики должны быть больше. Так,
для пород с коэффициентом крепости (по
шкале проф. М. М. Протодьяконова) f—1
применяют пики длиной 300...400 мм с
углом заострения 60°, а для пород с f= 1,5
и более длина пик выбирается от 250
до 30 мм и угол заострения до 80°. В вяз-
ких, ио не твердых породах, например в
плотных глинах (/=1), применяют пику в
виде лопатки с клинообразным заострени-
ем, так как обычная пика в этом случае
вязнет и застревает в породе.
Ручные трамбовки. Для уплотнения
грунта и других материалов при выполне-
нии рассредоточенных работ в труднодо-
ступных и стесненных условиях применяют
ручные трамбовки, в которых используется
ударный механизм пружинного действия.
Это импульсно-силовая машина. Основны-
ми параметрами ее являются энергия и
частота ударов. В качестве привода ис-
пользуется асинхронный трехфазный ко-
роткозамкнутый электродвигатель пере-
менного тока нормальной частоты. К сети
подключается через защитно-отключаю-
щее устройство. При его отсутствии следу-
ет работать с применением индивидуаль-
ных средств защиты (диэлектрические пер-
чатки, галоши).
Трамбовка работает следующим обра-
зом. Вращение от двигателя через одно-
ступенчатый редуктор передается на кри-
вошипно-шатунный механизм /, преобра-
зующий его в поступательное движение
штока 3 (рис. 8.15). Перемещаясь, шток
воздействует на пружину 5, размещаемую
в стакане и жестко связанную с трамбую-
282
щим башмаком 7, в результате возвратно-
поступательного перемещения которого
обеспечивается уплотнение грунта. Сжа-
тие пружины происходит дважды — в
верхнем и нижнем положениях, так как
шток поочередно давит на нее через ниж-
нюю 6 и верхнюю 4 оправки Для уменьше-
ния вибрации корпуса на кривошипах име-
ются дебалансы 2, вращающиеся в разные
стороны. При работе трамбовка операто-
ром удерживается двумя рукоятками с
амортизаторами и ее горизонтальное пере-
мещение производится изменением угла
наклона корпуса относительно вертикаль-
ной оси В щвисимости от конструкции
имеются трамбовки с одним или двумя
ударными механизмами, а также с приво-
дом от двигателя внутреннего сгорания с
различной энергией и частотой ударов.
Эффект работы машины для уплотнения
грунтов зависит от толщины уплотненного
слоя, выбор которой зависит от требуемой
степени уплотнения грунта, типа и парамет-
ров уплотняющих машин. При излишне
больших толщинах слоев требуемые плот-
ности грунтов не достигаются При слиш-
ком малых толщинах слоев снижается про-
изводительность и возрастает стоимость.
Общим требованием при уплотнении
грунта является постепенное повышение
удельного давления от удара к удару. Та-
кой процесс повышения удельного да-
вления до некоторой степени произ-
водится за счет небольшого сокраще-
ния времени удара при трамбовании.
При этом удельные давления возрас-
тают в 1,5...2,0 раза, а требуется их повы-
шение в 3...4 раза. Поэтому уплотнять
грунты необходимо двумя трамбовками —
легкой и более тяжелой. Во время пред-
варительного уплотнения надо совершать
30...40% числа проходов. Подбор трамбо-
вок необходимо осуществлять таким обра-
зом, чтобы напряжения на поверхности при
первом воздействии более тяжелой маши-
ны были равны напряжениям, имеющимся
от последнего воздействия более легкой
машины.
Пневматические пробойники. Для меха-
низации проходки в грунте сквозных, глу-
хих, горизонтальных, наклонных, верти-
кальных скважин диаметром 90...250 мм
применяют пневматические пробойники,
которые являются импульсно-силовыми
Рис. 8 15- Трамбовка
машинами. Диаметр скважины опреде-
ляется диаметром расширителей, обеспе-
чивающих возможность за несколько про-
ходов увеличивать диаметр с 90 до 250 мм.
Машину используют также для рыхления
слежавшихся насыпных материалов, отбо-
ра проб грунта при инженерно-геологиче-
ских изысканиях, строительстве дренажа,
устройстве свай, забивании тр)б и других
подобных работах. Особенно эффективно
применять такие машины при проходке
скважин и забивке труб под шоссейными
дорогами, автострадами и улицами, же-
лезнодорожными и трамвайными путями,
взлетно-посадочными полосами аэродро-
мов, при реконструкции подземных комму-
никации на территориях заводов, фабрик,
шахт и других предприятий, между тун-
нелями и треками, при пробивании глухих
скважин различного назначения Работа
машины при низкой температуре (близкой
к 0° С) и высокой влажности воздуха из-за
обмерзания внутренних полостей ударного
узла может быть затруднена. При необхо-
димости выполнения работ в таких услови-
ях применяют специальные смазки. Пнев-
матический пробойник нельзя применять
для работы в скальных и мерзлых грун-
тах, а также в грунтах, имеющих твердые
включения в виде остатков строительных
конструкций, фундаментов и т. д.
283
Рис. 8.16 Пневматический пробойник
Пневматический пробойник (рис. 8.16, а)
состоит из корпуса 1, ударника 4, патруб-
ка 7, расширителя 2 и шланга 9. Внутрен-
няя поверхность корпуса и наружная по-
верхность ударника образуют камеру 3,
внутренняя полость ударника и патру-
бок — камеру 6, которая через осевой ка-
нал ттрубка и воздухоподводяший шланг
сообщается с компрессором. Сжатый воз-
дух поступает из камеры 6 через окна 5 в
камеру 3. Из-за разности рабочих площа-
дей со стороны камер 3 и 6 ударник начи-
нает двигаться вправо. При подходе удар-
ника к крайнему правому положению про-
исходит выхлоп воздуха из камеры 3 через
окна 5 и отверстия амортизатора 8 в атмо-
сферу. Под давлением воздуха в камере 6
ударник вначале останавливается, а затем
перемещается влево и наносит удар по на-
ковальне корпуса.
9
Механизм перемещения патрубка пред-
ставляет собой винтовую пару из гайки и
винта, которым является стебель патрубка
7 Вращением шланга 9, который соединен
с патрубком, производится его перемени?
ние в крайнее левое или правое положение,
соответствующее прямому или обратному
движению пробойника. Воздух в камеру 3
при обратном движении машины попа тает
раньше, чем при прямом, и ударник оста-
навливается давлением сжатого воздуха в
камере без удара по наковальне корпуса.
Выхлоп отработавшего воздуха произво-
дится позже, поэтому при движении назад
ударник наносит удары по задней гайке.
При ударах пробойник двигается в обрат-
ном направлении. Пробойник работает от
передвижного компрессора с подачей
3...5 м3/мин и рабочим давлением 0,6 МПа
Перед началом работы выбирается трас-
са, в начале и конце которой вырываются
входной и приемный приямки. Для предот-
вращения самопроизвольного вращения
патрубка шланг от компрессора уклады-
вают змейкой (рис. 8.16, б) и заневоли-
вают. Скорость проходки скважины
5...40 пог. м/ч в зависимости от категории
грунта. Условия эксплуатации пробой-
ника—-отсутствие доступа к машине, на-
личие инородных включений в грунте,
представляющие для нее непреодолимые
препятствия — предъявляют особые тре-
бования к управлению и надежности ма-
шины.
8.6. Ручные машины
для шлифования, резки,
распиловки и строжки
материалов
Ш лифовальные машины. Ручные шли-
фовальные машины по объему выпуска за-
нимают второе место после ручных свер-
лильных машин. Это объясняется большим
284
Рис. 8.17. Ручные шлифовальные машины
разнообразием выполняемых ими опера-
ций и возможностью обработки самых раз-
личных материалов. В соответствии с
общей классификацией ручные шлифо-
вальные машины относятся к непрерыв-
но-силовым и могут быть с вращательным,
замкнутым и сложным движением рабоче-
го органа. Они являются машинами обще-
го применения и выпускаются с пневмати-
ческими и электрическими двигателями
всех трех классов защиты от поражения
электрическим током. Но конструктивному
исполнению шлифовальные машины с вра-
щательным движением рабочего органа
могут быть прямыми, угловыми, торцовы-
ми и с гибким валом, машины с замкнутым
движением — барабанного тина и слож-
ным — площадочного тина.
В условиях строительного объекта
основную массу применяемых шлифоваль-
ных машин составляют прямые и угловые
машины и машины с гибким валом. Пос-
ледние имеют вынесенный электрический
двигатель и две сменные головки — пря-
мую и угловую. Передача момента от дви-
гателя к рабочему органу в этой машине
выполняется гибким валом, что облегчает
условия работы оператора, так как в этом
случае электродвигатель стоит отдельно и
его масса не воспринимается оператором.
В качестве рабочих органов в прямых и
угловых машинах и головках применяют
абразивные круги, эластичные диски, ме-
таллические щетки, а также войлочные,
фетровые и хлопчатобумажные круги. В
отдельных случаях возможно применение
обычных шлифовальных шкурок на матер-
чатой основе. Главным параметром пря-
мых и угловых машин и головок является
диаметр абразивного круга. Гостом уста-
новлены следующие номинальные ряды ма-
шин для кругов диаметром: 40, 63, 80, 125
и 160 мм — для прямых и 80,125, 150, 180
и 230 мм — для угловых. В отличие ог
большинства ручных машин за номиналь-
ную частотх вращения рабочего органа
прямых и угловых машин и головок при-
нимают частоту вращения круга на холос-
том ходу. Это вызвано соображениями бе-
зопасной эксплуатации.
В угловой электрической шлифовальной
машине (рис. 8.17, а) двигатель 3 встроен
в корпус машины 7 и получает питание по
токоподводящему кабелю 5 при нажатии
на включатель 6. Вал ротора двигателя с
закрепленным на нем вентилятором 2 опи-
рается на два шариковых радиальных под-
шипника Вращающий момент передается
285
24 25
Рис. 8.18. Ручная шлифовальная ма
шина с гибким вал^м
при нажатии на курок 19 сжатый воздух
поступает через пусковое устройство 18 в
камеру с расположенным в ней регулято-
ром частоты вращения 17. Камера имеет
окно для впуска сжатого воздуха в двига-
тель. Вал двигателя муфтой 15 соединяет-
ся со шпинделем 13, на котором передним
10 и задним 12 фланцами крепится рабочий
орган. Защитный кожух 11 обеспечивает
безопасную работу (в случае повреждения
шлифовального круга) и закрывает круг
///штл
на половину его диаметра.
шпинделю / с закрепленным на нем ра-
бочим органом 9 через одноступенчатый
конический редуктор. На машине имеются
защитный кожух 8 и устройство для подав-
ления радиопомех 4.
В прямой пневматической шлифоваль-
ной машине (рис. 8.17, б) со встроенным в
ее корпус 14 ротационным двигателем 16
Ручная электрическая шлифовальная
машина с гибким валом показана на
рис. 8.18, а. Она состоит из отдельно стоя-
щего электродвигателя 3 с рукояткой 2 и
выключателем 1. Гибкий вал 5 получает
вращение от вала электродвигателя пос-
редством кулачковой муфты 4 направлен-
ного вращения, корпус которой электри-
286
чески изолирован от щита переднего вала
и роюра электродвигателя для защиты
оператора от поражения электрическим то-
ком. Необходимость установки муфты на-
правленного вращения вызвана тем, что
при включении асинхронного двигателя
его ротор может получить правое или левое
вращение. [ 1ри неверном включении муфта
не передаст крутящий момент и гибкий вал
не будет выведен из строя. К другому кон-
цу гибкого вала 5 крепится либо прямая
(рис. 8.18, б), либо угловая (рис. 8.18, в)
сменная шлифовальная головка. Прямая
головка имеет основную рукоятку 13 с
виброизоляцией 14, внутри которой на
двух радиальных шариковых подшипниках
установлен шпиндель, получающий вра-
щение от гибкого вала. На шпинделе при-
жимным 7 и упорным 8 фланцами, винтом
9 и гайкой 10 крепится рабочий орган —
шлифовальный круг 6. Для удобства рабо-
ты головка имеет дополнительную рукоят-
ку 12 и защитный кожух И.
Угловая головка (рис. 8.18, в) также
имеет рукоятку 19 с виброизоляцией 20,
внутри которой на двух радиальных шари-
ковых подшипниках расположен шпин-
дель, получающий вращение от гибкого ва-
ла. В корпусе 18 смонтирован конический
одноступенчатый редуктор с шестернями
17. Очна из шестерен насажена на шпин-
деле 16, который расположен в корпусе
редуктора и опирается на два радиальных
шариковых подшипника. На конце шпинде-
ля упорным 21 и прижимным 25 фланцами,
винтом 23 и гайкой 24 крепится шлифо-
вальный круг 22. Защитный кожух 15
обеспечивает безопасную работу в случае
разрыва или выкрашивания шлифовально-
го круга.
Ручными электрическими и пневматичес-
кими машинами зачищают поверхности
сварочных швов, снимают грат после газо-
вой резки металла и труб, режут трубы и
профильный металл из углеродистых и
легированных сталей, снимают фаски под
сварку листового металла и труб, удаляют
наплавы на металле, шлифуют металличе-
ские изделия, а также мрамор, гранит, за-
чищают ступени лестничных маршей и т. д.
Эффективность работы шлифовальных ма-
шин в большой степени зависит от режима
работы, прочности и износостойкости ра-
бочего органа.
Шлифовальные круги. Они характеризу-
ются: абразивным материалом — искус-
ственными и естественными кристаллами,
зерна которых после измельчения облада-
ют достаточной твердостью и прочностью.
Они обрабатывают материал царапанием,
скоблением или истиранием; зернистостью —
размером зерен основной фракции абра-
зивного материала. Чем выше требования
к чистоте и точности обработки и чем боль-
ше твердость обрабатываемого материала,
тем более мелкозернистым должен быть
шлифовальный круг; связкой — материа-
лом, служащим для скрепления зерен кру-
гов и удержания их от выкрашивания при
работе. Качество связки определяет твер-
дость и прочность круга. Промышленность
выпускает круги с керамической, бакелито-
вой и вулканитовой связками.
Круги с керамической связкой
обладают высокой прочностью и износо-
стойкостью, не засаливаются и легко ре-
жут металл Но они чувствительны к удар-
ным и изгибающим нагрузкам и не при-
меняются для работы со скоростью более
35 м/с. Круги с бакелитовой связ-
но й обладают высокой прочностью и упру-
гостью, что дает возможность изготовлять
их толщиной менее 1 мм и работать со
скоростью 75 м/с при выполнении отрез-
ных операций. Круги с вулканитовой
связкой более упруги, чем круги на ба-
келитовой связке, но непригодны для сня-
тия больших припусков и имеют низкую
теплостойкость. Для них характерны вы-
сокая режущая способность, эластичность
и плавность в работе. Допустимая окруж-
ная скорость не превышает 18 м/с; твер-
достью, т. е способностью связки сопро-
тивляться выкрашиванию абразивных зе-
рен с рабочей поверхности круга при шли-
фовании. Понятие твердости абразивного
круга не имеет ничего общего с твердостью
абразивного материала; структурой —
процентным соотношением объема абра-
зивных зерен, связки и пор в массе шлифо-
вального круга.
Шлифовальные круги обязательно под-
вергаются испытанию на прочность и мар-
кируются на боковой стороне условными
обозначениями, характеризующими их
основные параметры. Для резки различных
материалов применяют армированные от-
резные круги. Они состоят из электроко-
287
рунда или карбида кремния, бакелитовой
связки, стеклосетки и металлической втул-
ки, обеспечивающей точную посадку круга
на шпиндель машины. Введение сеток
армирования позволило увеличить допу-
стимую окружность скорость кругов до
80... 1 10 м/с, дало возможность упрочнить
их от излома при боковых нагрузках. При-
менение армированных кругов для резки
различных материалов ручными шлифо-
вальными машинами повышает их произ-
во дительность и расширяет область приме-
нения.
При резке разрезаемую деталь непод-
вижно закрепляют и оператор, заняв
устойчивое положение, равномерно подает
круг на деталь так, чтобы плоскость его
вращения была перпендикулярна разре-
заемой поверхности. Трубы и круглый
прокат режут двумя методами: врезанием
и обкаткой. При врезании круг линейно
перемещается в плоскости, перпендику-
лярной оси трубы или проката, и перере-
зает все поперечное сечение. Это возмож-
но только для небольших диаметров труб
и пи проката, что зависит от диаметра
от ре того круга (выступающей его части
за габариты машины) При обкатке шли-
фовальную машину перемещают вокруг
трубы таким образом, чтобы круг находил-
ся все время в плоскости, перпендикуляр-
ной оси трубы. В зависимости от толщины
стенки резку выполняют в один или не-
сколько проходов, что определяется воз-
можной глубиной резания. Существуют
простые приспособления, упрощающие ра-
боту этим методом. При зачистке деталей
плоскость вращения абразивного круга
должна быть под углом 15...40° к обра-
батываемой поверхности. Оператор при ра-
боте перемещает машину вдоль обраба-
тываемой поверхности и совершает вспо-
мотательные круговые движения. Выби-
рать шлифовальные круги следует воз-
можно большего диаметра, допустимого
для данной машины, так как они способ-
ствуют облегчению физического труда опе-
ратора при работе.
Производительность ручных шлифо-
вальных машин в значительной мере за-
висит от стабилизации частоты враще-
ния рабочего органа при изменении нагруз-
ки за него В машинах с асинхронными
электрическими двигателями эта стабиль-
ность обеспечивается жесткой механичес-
кой характеристикой самого двигателя В
машинах с коллекторными электрическими
двигателями, имеющими мягкую механи-
ческую характеристику, применяют элект-
ронные регуляторы. Они защищают двига-
тель от перегрузки, снижают силу пусково-
го тока и поддерживают постоянную часто-
ту вращения шлифовального круга (сни-
жение под нагрузкой до 5 %).Однако в
случае выхода из строя электронного ре-
гулятора на двигатель будет подаваться
полное напряжение сети. При этом на хо-
лостом ходу частота вращения может дос-
тигнуть недопустимой величины, что при-
ведет к разрыву шлифовального круга.
Во избежание этого применяют независи-
мое центробежное предохранительное устрой-
ство, отключающее питание машины от се-
ти при превышении номинальной частоты
вращения более чем на 15 %. Устройство
устанавливается на валу якоря в виде ка-
либрованного пластмассового кольца, ко-
торое разрывает неподвижную петлю про-
вода в цепи питания двигателя при недо-
пустимом превышении частоты врашения.
В машинах с пневматическими двига-
телями повышение жесткости механиче-
ской характеристики достигается введени-
ем регулятора частоты вращения. Он уста-
навливается на валу ротора двигателя.
Как видно-на рис. 8.17, б, регулятор 17 в
зависимости от положения кулачков, за-
крепленных шарнирно на его корпусе, мо-
жет увеличивать или уменьшать размер
входного отверстия для сжатого воздуха,
поступающего в двигатель. При увели-
чении частоты вращения вала ротора (ког-
да нагрузка на круг уменьшается) кулач-
ки под действием центробежных сил рас-
ходятся и, сжимая пружину, продвигают
втулку, которая перекрывает отверстие для
впуска сжатого воздуха При уменьшении
частоты вращения (когда нагрузка на круг
увеличивается) кулачки возвращаются и
пружина отодвигает втулку, увеличивая
отверстие для впуска сжатого воздуха.
Таким образом происходит автоматическое
регулирование частоты вращения шлифо-
вального круга при изменении нагрузки на
него.
Плоско- и ленточно-шлифовальные ма-
шины применяются для выполнения дово-
дочных работ. В плоскошлифовальной ма-
288
шине рабочий орган (шлифовальная шкур-
ка) совершает сложное движение в плос-
кости обработки. Шкурка крепится к плос-
кой платформе, совершающей возвратно-
поступательное или орбитальное плоскопа-
раллельное движение. Основными парамет-
рами этих машин являются размер плат-
формы и частота возвратно-поступатель-
ных движений. Ленточно-шлифовальные
ручные машины имеют рабочий орган в ви-
де бесконечной абразивной ленты, совер-
шающей замкнутое движение. Лента натя-
нута на два барабана, один из которых
является приводным. Главным параметром
этих машин является размер абразивной
ленты и поступательная скорость ее дви-
жения. Оба типа машин оборудуются
устройствами для отсоса пыли, образую-
щейся при шлифовании поверхностей.
Машины для резки материалов. Нож-
ницы применяются для резания как глад-
кого, так и гофрированного листового ме-
талла, арматуры и других материалов.
Различают следующие типы ручных нож-
ниц: вырубные, ножевые, прорезные, диско-
вые и рычажные, которые имеют электри-
ческий пневматический или гидравличе-
Рис. 8.19. Ножницы
ский привод. Тип ручных ножниц опре-
деляется конструкцией режущего инстру-
мента. У ножевых ножниц имеются два но-
жа, из которых один является подвижным,
а другой неподвижным. У вырубных нож-
ниц режущим инструментом являются
пуансон и матрица, а у прорезных — два
неподвижных и подвижный нож, переме-
щающийся между ними. У дисковых нож-
ниц режущим инструментом являются два
вращающихся диска. Наибольшее распро-
странение получили первыг два типа нож-
ниц, так как они пригодны для резки ме-
талла толщиной до 4 мм, в то время как
дисковые — только до 1 мм.
Вырубные ножницы (рис. 8.19, а). Они
предназначены для вырубки криволиней-
ных заготовок, люков и окон в различных
изделиях из листового металла толщиной
до 4,0 мм. Ими также можно резать гоф-
рированные листы. При работе ножницами
достигаются точность раскроя, чистота ре-
за и ровность кромок. При вырезке замк-
нутых контуров предварительно просвер-
ливают отверстие, равное наружному тиа-
метру матрицы держателя. В процессе ре-
зания используется принцип долбления.
Рабочим инструментом являются пуансон
2 и матрица 1. За каждый ход пуансона 2
10 Строительные машины
289
снимается стружка серповидной формы.
Подача характеризуется максимальным
размером стружки в ее средней части. Срез
имеет вид полоски, ширина которой равна
диаметру пуансона. Пуансон закреплен на
ползуне 3, который через шатун 4 получает
возвратно-поступательное движение от
кривошипного вала 5. Вращение от двига-
теля на кривошипный вал передается че-
рез зубчатый редуктор. В ножницах с пнев-
матическим ротационным двигателем вра-
щение передается через планетарный ре-
дуктор, обеспечивающий компактность
конструкции.
Ножевые ножницы (рис. 8.19, б, в).
Они предназначены для резки листового
металла толщиной до 4 мм. Двигатель и
редуктор этих ножниц унифицированы с
вырубными. Режущая головка, состоящая
из вставного подвижного ножа 8, закреп-
ленного на ползуне и неподвижного 6,
закрепленного на улитке 7, может иметь
два исполнения. В одном исполнении ре-
жущая грань неподвижного ножа (рис.
8.19, в) параллельна оси двигателя, в
другом (рис. 8.19, б) расположена под
углом. При работе ножниц с наклонным
положением ножа возникает составля-
ющая усилия резания, вследствие чего опе-
ратору требуется прикладывать увеличен-
ное усилие на подачу. Правильная уста-
новка и заточка ножей обеспечивают по-
лучение высокой производительности и
безопасность работы.
Ножи должны быть установлены так,
чтобы при ходе подвижного ножа его режу-
щая кромка в нижнем положении опуска-
лась ниже плоскости неподвижного на
0,5... 1 мм. Это обеспечивает безударную
работу ножевых ножниц. Производитель-
ность ножевых ножниц (м/мин)
П = Кп{2е -/)/(! OOOtgp), (8.1)
где е — эксцентриситет эксцентрикового
вала, мм; /— коэффициент, учитывающий
деформацию деталей механизма головки,
мм (/=1,1); п — частота двойных ходов
подвижного ножа в минуту; । — угол меж-
ду кромками ножей в вертикальной пло-
скости, град; К — коэффициент отдачи,
равный 0,7...0,9.
Сравнение основных типов ножниц по-
казывает, что скорость реза вырубных
ножниц ниже, чем у ножевых и прорезных,
но они производят резку с середины листа
и имеют лучшую маневренность (мини-
мальный радиус реза) и практически ре-
жут металл без его деформации (как и
прорезные). Недостатком вырубных и про-
резных ножниц является относительно
большой отход металла в стружку, зави-
сящий ог сечения рабочих органов (пуан-
сона и матрицы).
Разновидностью вырубных ножниц яв-
ляются кромкорезы — ручные машины для
подготовки кромок деталей под сварку.
Машины для распиловки и строжки ма-
териалов — пилы, рубанки и долбежни-
ки — выпускаются обычно электропривод-
ными. Высокая скорость резания (30...50
м/с) и возможность очень большой пода-
чи (в несколько раз больше, чем у машин
для обработки металла) требуют установ-
ки на деревообрабатывающих машинах
достаточно мощных электродвигателей
номинальной потребляемой мощностью
(более 0,6 кВт). Машины, рассчитанные
на ограниченную продолжительность
включения (ПВ 40 и 60%), могут иметь
меньшую номинальную мощность.
Дисковые пилы предназначены для
продольной и поперечной распиловки дре-
весины различных пород. Их также при-
меняют для выполнения в столярных из-
делиях цапф и шипов, для пригонки дета-
лей при монтаже деревянных конструкций
и для других работ. Основными парамет-
рами этих машин являются максимальная
глубина пропила, диаметр пильного диска
и частота вращения его на холостом ходу.
Номинальный ряд дисковых пил по глуби-
не пропила составляет 45, 65, 85 и 100 мм,
что соответствует диаметрам пильного дис-
ка 125, 160, 200 и 250 мм. Номинальные
частоты вращения пильного диска (мин-1)
соответствуют: 3000...4500 для 125 мм;
2400...3600 — для 160 мм; 1900...3200 для
200 мм и 1500...2300 для 250 мм.
Регулирование угла наклона пильного
диска по отношению к обрабатываемому
материалу до 45° обычно осуществля-
ется с помощью шарнирного крепления
опорной плиты к корпусу машины. Другой
шарнир позволяет поднимать и опускать
корпус машины, тем самым меняя глубину
пропила. Чтобы корпус машины не огра-
ничивал глубину пропила, шпиндель рас-
290
полагают ниже продольной оси двигателя.
На основании машины часто закрепляется
устройство, служащее для направления
движения машины при работе и получе-
ния изделия заданной ширины. Позади
пильного диска устанавливается клин, рас-
ширяющий распиливаемую доску и предо-
твращающий заклинивание ее. Дисковые
пилы применяют также для резки мрамо-
ра, камня и других материалов. В этом слу-
чае вместо пильного диска ставится абра-
зивный диск.
Рабочим инструментом дисковых пил
является кру1лый стальной диск (сделан-
ный из стали марки 85ХФ), имеющий по
окружности ряд последовательно располо-
женных зубьев. Чтобы движение пилы в
дереве не вызывало бесполезных потерь
мощности на преодоление грения полот на
пилы и боковых поверхностей зубьев о
стенки пропила, делают развод зубьев пи-
лы, который заключается в том, что зубья
на расстоянии одной трети своей высоты
от вершины зуба отгибаются поочередно в
одну и другую стороны от плоскости полот-
на. Величина развода зубьев для зубьев
толщиной 1,2 и 1,4 мм должна быть равна
0,5 мм, а пил толщиной более 1,4 —0,7 мм.
Заточка круглых пил для продольного
распиливания древесины производится без
наклона затачиваемых режущих граней от-
носительно боковой поверхности пилы. За-
точка пил для поперечного распиливания
производится с наклоном режущих граней
относительно боковой поверхности пилы,
при этом у зуба, отогнутого вправо, скос
грани делается влево и наоборот. Направ-
ление вращения круглых пил должно быть
таким, чтобы внутри распиливаемого мате-
риала движение зубьев было по направ-
лению подачи пилы.
Рубанки предназначены для строга-
ния различных деревянных изделий. Рабо-
чим органом рубанка является барабан с
закрепленными на нем ножами. Если в ру-
банках, выпускающихся ранее в качестве
барабана, использовался внешний ротор
обращенного электродвигателя, то в новых
конструкциях барабан удаляют от кор-
пуса машины и двигателя и используют
для передачи крутящего момента либо ре-
дукторы, либо клиновой или зубчатый ре-
мень. Применение ременной передачи спо-
собствует снижению шума и вибрационных
параметров рубанков. Основным парамет-
ром рубанков является ширина строгания
(75, 100 и 160 мм). Глубина строгания
регулируется устройством, поднимающим
и опускающим относительно барабана ли-
бо всю опорную плиту, либо ее часть. Ножи
рубанка крепятся к барабану с помощью
болтов. Многие рубанки допускают воз-
можность использования их для стацио-
нарной установки ножами вверх. Ножи
представляют собой стальную закаленную
пластинку, заточенную с одной стороны
под углом 38...40°.
Цепные долбежники служат для
выполнения пазов и гнезд в деревянных
изделиях. Рабочим инструментом являет-
ся зубчатая цепь, натянутая между двумя
направляющими звездочками. Натяжение
долбежной цепи регулируется перемеще-
нием направляющей планки с помощью
упорного винта. Величина сечения паза,
получающегося за один проход, зависит от
размеров долбежной цепи. Ширина паза
соответствует толщине цепи. Для полу-
чения паза большей ширины допускается
применение многорядной цепи с соответ-
ствующим количеством звездочек. Дол-
бежная цепь представляет собой беско-
нечную шарнирную фрезерную цепь, сос-
тоящую из особой формы звеньев, изго-
товленных и^ термически обработанной
стали. Звенья долбежной цепи разделяю-
тся на режущие и скалывающие. Внешние
крайние ряды цепи состоят из режущих
звеньев, а внутренние — из скалывающих.
Таким образом, число рядов режущих зве-
ньев всегда равно двум, а число рядов
скалывающих звеньев зависит от требуе-
мой ширины цепи. Для получения пазов
шириной до 16 мм за один проход приме-
няют цепи с одним рядом скалывающих
звеньев, а для пазов шириной более 16 мм
число рядов скалывающих звеньев берется
равным трем и более (но всегда нечетное).
Рабочие инструменты у машин для об-
работки дерева имеют множество острых
кромок, движущихся с высокой скоростью.
Поэтому эти машины особенно опасны в
отношении механической травмы операто-
ра и требуют применения специальных за-
щитных мер. Запрещается устанавливать
на них выключатели, имеющие фиксацию
включенного положения Это исключает
возможность работы неуправляемой ма-
10*
291
шиной. Как только прекратится нажатие
на курок выключателя, машина останавли-
вается. Защитные кожухи у пил и ста-
ционарных рубанков предназначены для
закрытия рабочих органов при холостом
ходе машины. По окончании процесса
резания они автоматически возвращаются
в исходное положение.
8.7. Перспективы применения
и основные направления
развития ручных машин
Современные тенденции дают основание
прогнозировать широкое применение руч-
ных машин в течение длительного периода
времени при выполнении трудоемких и тя-
желых работ в строительстве. Будут со-
вершенствоваться существующие и созда-
ваться принципиально новые конструкции
с целью повышения производительности,
надежности, обеспечения возможности вы-
полнения новых операций, снижения мас-
сы, устранения вредных воздействий виб-
рации на операторов и уменьшения их
утомляемости.
Совершенствование существующих и
создание новых ручных машин ведется в
направлении резкого возрастания энерго-
вооруженности машин без увеличения их
массы. Это достигается постепенным пере-
водом асинхронных трехфазных 'вигате-
лей повышенной частоты с напряжения
36 В на напряжение 42 В, разработкой вы-
сокоэффективных пневматических машин
с повышенным рабочим давлением сжато-
го воздуха, широким применением гид-
равлического привода, созданием принци-
пиально новых ручных машин ударного
действия, работающих в ударно-резонанс-
ном режиме с возможностью плавного ре-
гулирования энергии одного удара, а так-
же многоскоростных и многоцелевых ма-
шин с электронным регулированием и из-
меняющимся режимом работы. В этом
случае при заданном материале и усло-
виях резания встроенные микрокомпьюте-
ры автоматически обеспечат получение оп-
тимального режима работы машины.
Существенное значение в повышении
эффективности ручных машин имеет их
оснащение разнообразным быстро заме-
няемым твердосплавным и алмазным ре-
жущим инструментом, шлифовальными
кругами и вспомогательными приспособ-
лениями. Все это обеспечит удобство рабо-
ты, повысит эргономические и эстетические
показатели, отвечающие возросшему уров-
ню современности.
Контрольные вопросы. 1. Эффективность при-
менения ручных машин в строительстве.
2. Классификация ручных машин. 3. Маркиров-
ка и индексация ручных машин. 4. Особые
требования к ручным машинам. 5. Основные
сборочные единицы ручных машин. 6. Назначе-
ние, устройство и основные параметры ручной
сверлильной машины. 7. Главное движение и дви-
жение подачи. 8. Типы сверл, их выбор и реко-
мендуемые параметры. 9. Область применения и
принцип работы ручной сверлильной машины
ударно-вращательного действия. 10. Назначение,
принцип работы, рабочие органы и основные
параметры ручных перфораторов. И. Устрой-
ство, работа и применение универсальных
ручных перфораторов. 12. Назначение, устрой-
ство и работа ручных резьбонарезных машин.
13. Назначение, принцип работы и область при-
менения ручных резьбозавертывающих машин.
14. Назначение, устройство, область примене-
ния и основные параметры ручных частоудар-
ных гайковертов. 15. Назначение, устройство,
область применения и основные параметры
ручных редкоударных гайковертов. 16. Назна-
чение, устройство, область применения и основ-
ные параметры молотков и бетоноломов 17.
Сменные рабочие органы молотков и бстоноло-
мов и их выбор. 18. Назначение, устройство и
область применения ручных трамбовок. 19.
Ручные шлифовальные машины, их устройство
и область применения. 20. Рабочие органы
ручных шлифовальных машин, их основные па-
раметры и выбор. 21. Назначение, принципи-
альные схемы, рабочие органы и область при-
менения ручных ножниц. 22. Ручные машины
для обработки дерева, особенности их устрой-
ства и эксплуатации. 23. Перспективы примене-
ния и развития ручных машин. 24. Повышен-
ные требования техники безопасности при эк-
сплуатации ручных машин.
Машины
для отделочных
работ
9.1. Машины
для штукатурных работ
Индустриализация строительства и по-
вышение степени готовности элементов
конструкций с последующей их сборкой
на строительной площадке обеспечивают
значительное снижение трудоемкости
послемонтажных работ при массовом
строительстве. Однако трудоемкость пос-
лемонтажных работ все еще велика и
составляет около 30 % общих трудовых
затрат, а их стоимость достигает 20 % об-
щей стоимости строительства. Это в зна-
чительной степени является следствием
того, что при выполнении отделочных работ
в условиях строительного объекта приме-
няется еще много ручного груда.
При выполнении штукатурных и облицо-
вочных работ применяют машины для
приготовления растворов, транспортиро-
вания их к месту укладки и нанесения, а
также для отделки оштукатуриваемых
поверхностей. В зависимости от условий
эти машины применяют раздельно, смон-
тированными на общей раме или укомп-
лектованными в технологической последо-
вательности. При больших масштабах
строительства на площадку автотранспор-
том доставляют готовый раствор с заво-
дов.
Штукатурные станции. При работе на
готовом растворе целесообразно приме-
нять штукатурные станции, устанавливае-
мые на объекте и обеспечивающие прием,
побуждение, транспортирование и нанесе-
ние раствора на поверхность. Такая стан-
ция (рис. 9.1) состоит из цельнометалли-
ческого утепленного кузова /, совмещен-
ного с приемным бункером. Внутри стан-
ции размещены струг, шнек, растворона-
сос 3 и пульт управления 7. Станция обо-
рудована гидросистемой 5, а также систе-
мами водоснабжения 8, вентиляции 6 и
отопления. Раствор из кузова автораство-
ровоза выгружается в бункер 10 и стру-
гом перемешается к шнеку 9. Шнек, вра-
щаясь. побуждает раствор и перемещает
его к накопителю и далее к растворона-
сосу для транспортирования к месту ра-
бот. Станция укомплектована огнетуши-
телем 4, аптечкой 2, системой электрообо-
рудования 11. Такая станция обеспечива-
ет подачу до 4 м3/ч штукатурного раство-
ра на расстояние до 100 м по вертикали
или до 300 м по горизонтали; она рабо-
тает в любое время года и имеет массу
5 т.
Штукатурные агрегаты. При небольших
объемах для механизации штукатурных
работ при отделке внутренних помещений
применяют штукатурные агрегаты (рис.
9.2, а). Он предназначен для приготовле-
ния или побуждения готового раствора,
загрузки его в приемный бункер, проце-
живания, транспортирования и нанесения
пневматическим распылителем на поверх-
ность.
Штукатурный агрегат представляет со-
бой комплекс устройств, смонтированных
на ходовой раме с убирающимися опора-
ми 1. К устройствам относятся: противо-
точный растворонасос 4 с редуктором 5,
вибросито 3 с приводом 6, приемный бун-
293
кер 2 с побудителем и компрессор 7, име-
ющие общий привод от электродвигателя
8, установленного на плите 9. Кроме того,
агрегат оборудован скипом-смесителем 13
с собственным приводом 12, растворово-
дом и пневматическим распылителем 10
с воздушным шлангом 11. Для уменьше-
ния пульсации транспортируемого раство-
ра в раствороводе между клапанной ка-
мерой 15 и раствороводом размещен воз-
душный колпак 14 с подпиткой сжатым
воздухом. В приемном бункере растворо-
насоса установлен побудитель для преду-
преждения расслаивания раствора и об-
разования пробок в раствороводе. Для
облегчения загрузки приемного бункера
на агрегате установлено скиповое загру-
зочное устройство, в котором одновре-
менно 1 отовится или побуждается раствор.
В агрегате предусмотрено пневматиче-
ское дистанционное управление, позволя-
ющее отключать растворонасос с места
выполнения штукатурных работ. На вход-
ном валу редуктора (рис. 9.2, б) установ-
лена кулачковая муфта предельного мо-
мента 16, обеспечивающая защиту приво-
да растворонасоса в случае закупорки
растворовода и возникновения пробки. Она
отрегулирована на срабатывание при до-
стижении давления в раствороводе
3,5 МПа.
Пневмооборудование (рис. 9.3) состоит
из компрессора 2, ресивера 3, реле давле-
ния 4, воздушного колпака 11, пневмо-
крана 9 и пневматического распылителя
6. Если рычаг перепускного крана 10 и
ручка пневмокрана 9 поставлены в верти-
Рис. 9.1 Штукатурная
станция
кальное положение, то при пуске электро-
двигателя / компрессора воздух подкачи-
вается в ресивер и раствор перекачива-
ется в приемный бункер. При достижении
в ресивере давления 0,5 МПа оператор
переводит рычаг перепускного крана в го-
ризонтальное положение, в результате
чего сжатый воздух из ресивера посту-
пает в воздушный колпак, а раствор — в
шланги растворовода 7. При перемеще-
нии ручки пневмокрана в горизонтальное
положение сжатый воздух подается в воз-
душный шланг 8. Если воздушный кран 5
на распылителе закрыт, то при давлении
в ресивере более 0,5 МПа срабатывает
реле давления, которое отключает основ-
ной двигатель. Установкой перепускного
крана в вертикальное положение доступ
воздуха в воздушный колпак прекра-
щают, и давление в нем падает до нуля.
Раствор скипом-смесителем подается на
вибросито. Затем он попадает в приемный
бункер, побуждается и всасывается в
рабочую камеру растворонасоса, который
подает его в напорный растворовод к
пневматическому распылителю.
В распылителе (рис. 9.4) раствор дро-
бится сжатым воздухом, подаваемым ком-
прессором, и затем наносится на обраба-
тываемую поверхность. Агрегат работает
в двух режимах. При работе на первой
скорости его производительность 2 м3/ч.
291
Рис. 9.2. Штукатурный агрегат:
а — общий вид; б — кинематическая схема
Рис 9.3. Схема пневмообо| мования агрегата
295
Рис. 9.4. Распылитель
пневматический
Такой режим применяется при нанесении
раствора на поверхность распылителем.
При работе на второй скорости произво-
дительность агрегата 4 м3/ч. Такой ре-
жим применяется для транспортирования
раствора на этажи строительного объек-
та. Растворонасос агрегата развивает
давление до 3,5 МПа и подает раствор на
60 м по вертикали или на 250 м по гори-
зонтали.
Для выполнения поэтажных штукатур-
ных работ небольших объемов в промыш-
ленном, гражданском и сельском строи-
тельстве применяют штукатурный агрегат
(рис. 9.5). Он состоит из двух легко- и
быстроразбираемых основных сборочных
единиц, смонтированных на колесах 8,
каждая из которых может свободно пере-
двигаться в пределах этажа и через двер-
ные проемы. Растворонасос 1 (противо-
точный, с непосредственным воздействием
поршня на раствор) с компенсатором 4,
манометром 3 и пультом управления 2
соединен быстроразъемным резиноткане-
вым рукавом 7 с узлом приемного бунке-
ра 6 и виброситом 5. Готовый раствор
загружают н i вибросито 5 бункера 6.
Затем просеянный раствор попадает в
приемный бункер и далее растворонасо-
сом по растворопроводу транспортируется
к бескомпрессорному распылителю с пос-
ледующим нанесением на поверхность.
Такой агрегат обеспечивает подачу 1 м’/ч
раствора на высоту до 15 м но вертикали
или на 50 м по горизонтали. Кроме манев-
ренности существенным преимуществом
агрегата является возможность работы
на растворах с осадкой конуса Строй-
ЦНИЛа 6...7 см. Эта возможность достиг-
нута конструктивным решением качающе-
гося рабочего цилиндра, что также спо-
собствует повышению объемного КПД
растворонасоса. Для нанесения раствора
с осадкой конуса СтройЦНИЛа 6...7 см
применяют пневматический распылитель,
который работает от передвижного комп-
рессора с подачей 0,5 м3/мин и рабочим
давлением 0,2...0,3 МПа.
Рис. 9.5. Поэтажный
штукатурный агрегат
296
Торкретные установки. Для выполнения
штукатурных работ в помещениях, где к
штукатурке предъявляются особые требо-
вания по водо- и газонепроницаемости,
жаростойкости и кислотоупорности, а так-
же повышенной механической прочности,
применяют торкретные установки. Уста-
новка имеет колесный ход и состоит из
цемент-пушки, компрессора, бака для
воды, гибких шлангов для материала,
воды и воздуха и сопла 11о материально-
му шлангу цемент-пушка сжатым воздухом
подает к соплу отдозированную сухую
смесь, а по шлангу для воды — воду.
Увлажненная в сопле смесь под действием
сжатого воздуха выбрасывается из него
и с силой ударяется о покрываемую
поверхность. В результате наращивается
плотный слой специальной штукатурки.
При рабочем давлении сжатого воздуха
0,4...0,5 МПа дальность подачи сухой
смеси по горизонтали достигает 200 м,
по вертикали до 80 м с производитель-
ностью 2...4 м*/ч по сухой смеси. Торкрет-
ные установки применяют также для за-
делки раковин и каверн при выполнении
бетонных работ.
При выполнении обычной штукатурки
после нанесения раствора распылителем
поверхность разравнивается вручную.
Затем наносится накрывочный слой и по-
верхность окончательно разравнивается
механизированным способом с примене-
нием ручных затирочных машин.
9.2 Машины для малярных
работ
Трудоемкость малярных работ в общем
комплексе строительства составляет око-
ло 8 %. Они являются завершающими в
строительном производстве. Подготовка
поверхностей под окраску состоит в их
очистке, н<1 несении слоя шпатлевки с по-
саедующим разравниванием и шлифова-
нием.
В условиях строительного объекта для
приготовпения из полуфабрикатов, а так-
же транспортирования и нанесения клее-
вых и синтетических шпатлевок, грунто-
вок и окрасочных составов применяют
малярные агрегаты и установки, которые
состоят из комплекта оборудования, раз-
мещенного в технологической последова-
тельности и обеспечивающего дозирова-
Рис. 9.6. Шпатлевочный агрегат
ние, переметив ние компонентов с после-
дующим их процеживанием, транспорти-
рованием и нанесением на обрабатывае-
мую поверхность. Все они изготовлены на
базе винтовых насосов и комплектуются
применительно к конкретным условиям
работы для определенных объемов и отде-
лочных материалов. Нанесение может вы-
полняться как пневматическими, так и
безвоздушными распылителями при даль-
ности подачи по горизонтали до 80 м, по
вертикали до 50 м и производительностью
до 400 л/ч. Нанесенная таким образом на
поверхность шпатлевка разравнивается
вручную шпателями и окончательная
обработка выполняется шлифовальными
машинами.
Передвижные шпатлевочные агрегаты
(рис. 9.6). Их применяют для поэтажной
подачи и нанесения на обрабатываемые
поверхности шпатлевок подвижностью от
7 см и более, а также грунтовых и водно-
клеевых красочных составов. Агрегат
состоит из загрузочного бункера 1, винто-
вого насоса 3 с приводом, напорного ру-
кава 4, удочки 5 и аппаратуры управле-
ния. В верхней части бункера смонтиро-
вано выжимное устройство 6 для удале-
ния шпатлевки из полиэтиленовых меш-
ков при загрузке, а в нижней — шнековый
побудитель 2, перемешивающий и подаю-
щий материал во всасывающую полость
винтового насоса Шнек и соединенный
шарнирно с ним ротор насоса получают
вращение от двухскоростного электродви-
гателя 7 через клиноременную передачу
8 и редуктор 9. К наконечнику насоса с
помощью быстроразъемного соединения
кренится напорный рукав с удочкой.
Шпатлевка наносится распылением с по-
мощью сжатого воздуха, подаваемого к
удочке по воздушному шлангу от комп-
297
Рис. 9.7. Схемы головок пневматического крас-
кораспылителя
рессора под давлением 0,5...0,7 МПа. При
нанесении грунтовок и красочных соста-
вов сжатый воздух не применяют, так как
для распыления достаточно давления
(2 МПа), развиваемого насосом. Исноть-
зование в шпатлевочных агрегатах винто-
вых насосов обеспечивает равномерную
подачу материала к удочке и высокое
качество отделочных работ. Шпатлевоч-
ныс агрегаты осуществляют подачу мате-
риалов до 60...70 м по горизонтали, до
30...35 м по вертикали и имеют произво-
дительность до 0,4 м3/ч.
Окрасочные агрегаты. Процесс окраши-
вания выполняется окрасочными агрега-
тами, работа которых основана на распы-
лении краски краскораспылителем и нане-
сении ее на окрашиваемую поверхность.
Различают окрасочные агрегаты перенос-
ные и передвижные, пневматического и
безвоздушного распыления. В отечествен-
ной практике все они имеют электриче-
ский привод.
В передвижном пневматическом окра-
сочном агрегате краска по шлангу из
красконагнетательного бака давлением
сжатого воздуха подается к пневматиче-
скому краскораспылителю. Одновременно
по другому шлангу к нему подводится
сжатый воздух. Рабочим органом пневма-
тического агрегата является краскорас-
пылитель. Он имеет корпус с рукояткой, в
котором находятся каналы для подачи
сжатого воздуха и краски в головку крас-
кораспыли геля. Здесь же имеются устрой-
ства для регулирования количества пода-
ваемого сжатого воздуха и краски. Дроб-
ление краски и ее нанесение происходят
за счет энергии расширения сжатого
воздуха. Головка такого краскораспыли-
теля (рис. 9.7) может быть наружного /,
внетреннего 2 и комбинированного 3 сме-
шивания. При работе с головкой наруж-
ного смешивания краска может подавать-
ся принудительно от красконагнетатель-
ного бака, а также самотеком от налив-
ного бачка. Для работы с головками ком-
бинированною и внутреннего смешивания
необходима только принудительная пода-
ча краски. Отпечаток факела у головок
комбинированного и внутреннего смеши-
вания имеет вид вытянутого по большой
оси эллипса
Передвижные пневматические агрегаты
работают от воздушных компрессоров с по-
дачей воздуха до 0,5 м3/мин рабочим давле-
нием 0,4 МПа, красконагнетательным ба-
ком вместимостью 16... 100 л и производи-
тельностью до 500 м‘/ч окрашенной поверх-
ности. Переносный окрасочный агрегат
работает от диафрагменного компрессора
с подачей воздуха до 0,05 м3/мин, рабо-
чим давлением 0,4 МПа, краскораспыли-
телем, имеющим бачок для краски вмес-
тимостью до 0,7 л, и производительностью
до 50 м2/ч окрашенной поверхности. Су-
щественным недостатком работы этих аг-
регатов являются значительные потери
(до 30 %) краски на так называемое ту-
манообразование. Эта краска не достига-
ет окрашиваемой поверхности и резко
ухудшает условия работы в закрытых по-
мещениях. Некоторое улучшение условий
работы достигается применением пневма-
тических краскораспылителей, работаю-
щих при давлении сжатого воздуха до
0,1 МПа. Подача сжатого воздуха произ-
водится от многоступенчатых воздуходу-
вок, вследствие чего в краскораспылитель
поступает подогретый воздух.
В настоящее время наиболее эффек-
тивно применение передвижных окрасоч-
ных агрегатов безвоздушного распылива-
ния (рис. 9.8, а), являющихся более мо-
бильными и резко улучшающими условия
работы. Особенно эффективно их приме-
нение при больших объемах работ с рас-
ходом краски до 7,0 л/мин и дальностью
подичи по вертикали до 100 м. В этом
случае их производительность превышает
600 м2/ч.
Основным узлом агрегатов безвоздуш-
ного распыления является насос высокого
давления (до 30 МПа), подающий кра-
298
сочный состав к распыляющему устройст-
ву в виде сопла из твердого сплава с
круглым или эллиптическим отверстием.
Сопло с круглым отверстием обеспечива-
ет получение факела в виде конуса с ма-
лым углом при вершине, с эллиптическим
отверстием — факела плоской формы.
Выпускается около 40 типоразмеров рас-
пиливающих устройств с диаметром от-
верстия сопла 0,28...0,79 мм с расходом
0,38...3,5 л/мин и углом распыления 20...
80° для работы как с маловязкими соста-
вами тонкого перетира, так и с высоко-
вязкими составами грубого перетира.
Все агрегаты безвоздушного распыления
выполнены и работают по единой принци-
пиальной схеме и различаются между
собой в основном конструктивным испол-
нением и принципом действия насосов
высокого давления, которые могут быть
механическими, пневмо- и электрогидрав-
лическими мембранного и поршневого ти-
пов.
На рис. 9.8, б дана кинематическая схе-
ма агрегата с насосом мембранного типа.
При вращении маховика с наклонной по-
верхностью 2, соединенного с валом
электродвигателя 15 упругой муфтой 14,
совершает возвратно-поступательное дви-
жение плунжер 4 гидропередачи, который
через буферную жидкость (масло) сооб-
щает колебания мембране 5. Возврат
плунжера и мембраны в исходное положе-
ние обеспечивается пружинами. Мембра-
на отделяет гидравлическую полость на-
соса от красконагнетательной. Жидкость
в буферную зону поступает из корпуса 1
насоса через сетчатый фильтр 3. В про-
цессе возвратно-поступательного движе-
ния мембраны осуществляется всасыва-
ние материала через всасывающий кла-
пан 6 по шлангу низкого давления с
фильтром 8 из расходной емкости и его
нагнетание через нагнетательный клапан
12 и фильтр по шлангу высокого давления
11 к краскораспылителю 10. Частота ко-
лебаний мембраны постоянна и соответ-
ствует частоте вращения электродвига-
теля. Давление нагнетания изменяется
бесступенчато от нуля до максимума с
помощью регулятора давления 13, пере-
пускающего часть масла из зоны распо-
ложения плунжера и мембраны в другую
часть насоса. При перекрытом канале
краскораспылителя и работающем насосе
красочный состав возвращается в расход-
ную емкость через перепускной клапан 7
по шлангу 9. Один насос может обслужи-
вать несколько краскораспылителей.
Краскораспылитель этого агрегата име-
ет канал для краски, нажимную скобу и
головку / со сменными соплами 2 (рис.
299
Рис. 9.9. Схемы головок безвоздушного краско-
распылителя:
а — высокого давления; б — низкого давления
9.9, а). Дробление и нанесение краски на
окрашиваемую поверхность происходят за
счет кинетической энергии струи при
выходе из сопла и мгновенного расшире-
ния расворителя, содержащегося в крас-
ке. Практически такие агрегаты работают
на любых красках в широком диапазоне
вязкости.
Краскопульты. Для нанесения водно-
меловых и водно-известковых составов,
имеющих небольшую вязкость, широко
применяют краскопульты. По конструк-
ции — это ручной или приводной насос,
от которого по материальному шлангу
состав поступает к краскораспылителю
(рис. 9.9, б), называемому форсункой,
под давлением до 0,4 МПа. Форсунку
ввертывают в металлическую трубку диа-
метром 10.. 15 мм и длиной 1,5...2 м, в
нижней части которой имеется кран-кла-
пан для перекрытия подачи состава. При
открытом кране состав входит в цилинд-
рическое отверстие форсунки, закручива-
ется и через выходное отверстие раздроб-
ленный вылетает в виде полого внутри
конуса, производя окрашивание поверх-
ности.
9.3. Машины для устройства
полов, кровель и выполнения
гидроизоляционных работ
Машины для устройства полов. Для
разравнив 1ния, уплотнения и предвари-
тельного заглаживания бетонных и це-
ментных полов и стяжек, а также мозаич-
ных полимерцементных полов применяют-
ся виброрейки, представляющие собой
стальную балку определенного профиля
с размещенным на ней вибровозбудите-
лем общего назначения. В зависимости от
площади обработки и жесткости смеси
используют одно- и двухбалочные вибро-
рейки и виброрейки специального про-
филя.
Обработка поверхности виброрейкой
заключается в следующем: машина уста-
навливается на маячных рейках и переме-
щается оператором по поверхности поло-
сы, разравнивая уложенную смесь и
уплотняя ее. Установка вибровозбудителя
на рейке, как правило, обеспечивает ее
направленные колебания, причем резуль-
тирующая центробежного усилия направ-
лена в сторону движения рейки, что об-
легчает ее перемещение оператором. Это
особенно важно для виброреек, имеющих
значительную ширину захвата и массу.
Для перемещения виброреек используют
как жесткие рукоятки, так и гибкие тяги.
Кроме электроприводных применяют виб-
рорейки с пневмодвигателями и двигате-
лями внутреннего сгорания.
Машины для заглаживания бетонных
полов в зависимости от вида рабочего
органа подразделяются на лопастные и
дисковые. Лопастные машины выпускают-
ся трех- и четырехлопастными.
Трехлопастные машины предназначены
для заглаживания и относительно грубой
отделки бетонных полов, а четырехло-
пастные — для чистовой обработки по-
верхности. Заглаживание полов произво-
дится после предварительного схватыва-
ния бетона. Производительность лопаст-
ных машин зависит от многих факторов:
ширины захвата, мощности двигателя,
угловой скорости рабочего органа, сос-
тояния обрабатываемой поверхности и
квалификации оператора. Четырехлопаст-
ные машины более устойчивы в работе,
меньше вибрируют и обеспечивают луч-
шую чистоту обработки. Частота враще-
ния рабочего органа машин до 200
мин-1.
Грубую обработку и заглаживание про-
изводят на меньших, а чистовую — на боль-
ших скоростях. Кроме того, выбор угло-
вой скорости зависит от состояния обра-
батываемой поверхности (чем выше твер-
дость, тем больше должна быть ско-
300
рость). Сменные стальные лопасти в за-
висимости от требований к качеству обра-
батываемой поверхности изготовляются
разной ширины. Широкие лопасти приме-
няют для затирки, а узкие — для желез-
нения поверхности бетона.
Дисковая заглаживающая машина
(рис. 9.10, а) состоит из затирочного дис-
ка /, электродвигателя 3, червячного ре-
дуктора 4, узла управления и ходовой
части 5. Откидной болт 2 предназначен
для натяжения клиноременной передачи.
Ходовая часть используется только для
транспортирования машины в пределах
объекта, в процессе работы ее снимают.
Вращение затирочному диску (пуск ма-
шины в работу) передается от электродви-
гателя клиноременной передачей и чер-
вячным редуктором через фрикционную
муфту, срабатывающую при превышении
расчетного момента и обеспечивающую
защиту оператора. Дисковые заглажи-
вающие машины имеют меньшую произ-
водительность по сравнению с лопаст-
ными, но позволяют получить более ка-
чественную поверхность обработки.
Вибрация, создаваемая машиной в про-
цессе работы, благодаря более уравно-
вешенному режиму работы, также много
меньше, чем у лопастных.
Монолитные покрытия полов обрабаты-
вают мозаично-шлифовальными машина-
ми (рис. 9.10, б), состоящими из корпуса
6, редуктора, электродвигателя 3, узла
управления и ходовых колес 5. Шлифуют
поверхности шестью трехгранными абра-
зивами 12, закрепленными в державках
11 на планшайбах 13. Планшайбы соеди-
нены через амортизаторы 10 из листовой
резины с траверсами 14 Амортизаторы
способствуют равномерному износу абра-
зивов и более плавной работе машины.
Траверсы получают вращение от зубча-
тых колес. Зубчатое колесо 8 зацепляется
с шестерней 7 и с шестерней 9, установ-
ленной на валу электродвигателя. Такая
конструкция дает возможность переда-
вать траверсам вращение в разные сторо-
ны и сообщать машине прямолинейное
поступательное движение. При обработке
больших площадей на съемной раме к
трактору или электрокаре монтируют
несколько машин, которыми управляет с
рабочего места оператор. Шлифование
Рис. 9.10. Машины для отделки полов:
а — дисковая заглаживающая; б — шлифовальная
мозаичная
производится с охлаждением водой, кото-
рая подается по шлангу из водопровода в
зону шлифования.
В помещениях с большой площадью
пола применяют различные самоходные
шлифовальные агрегаты. Частота враще-
ния рабочих органов мозаично-шлифо-
вальных машин 250...750 мин-1, а линей-
ная скорость абразивных элементов сос-
тавляет 5...20 м/с. Она зависит от вида
обрабатываемой поверхности, качества
абразивных камней и характера обра-
ботки. Наименьшие скорости применяют-
ся при грубой обдирке поверхностей,
наибольшие — при тонком шлифовании и
полировании.
301
Для острожки дощатых полов приме-
няется строгальная машина (рис. 9.11, а),
корпус которой опирается на передний
ролик 1 и два задних 9, свободно наса-
женных на оси траверсы #, шарнирно
соединенной с корпусом. Траверса тягой 7
связана с рукояткой 5, поворотом которой
изменяется положение траверсы и тем
самым изменяется глубина строгания.
Пружина служит для подьема ножевого
барабана с ножами 10 при освобожде-
нии тяги траверсы. К корпусу прифланцо-
вана стойка 5, на которой установлен
пускатель 4 с подведенным к нему кабе-
лем, оканчивающимся штепсельным
разъемом 3. Рабочим органом машины
является ножевой барабан, укрепленный
на поверхности обращенного ротора
электродвигателя 2. Вал статора электро-
двигателя неподвижно закреплен в двух
опорах корпуса. Ножевой барабан снаб-
жен тремя ножами, которые помещены
в его пазах и прочно зажаты сухарями.
Установка ножей регулируется упорными
винтами ползунов (по два ползуна на
каждый нож). Нож представляет собой
стальную закаленную пластину с заточен-
ной режущей кромкой. Угол заточки ре-
жущей кромки 38...40 ° Режущие кромки
ножей должны выступать над поверх-
ностью барабана не более чем на 3 мм.
Для правильной установки ножей служит
специальная линейка, прилагаемая к ма-
тине. Ножи следует закреплять особенно
тщательно, так как центробежная сила
при вращении ножевого барабана, стре-
мящаяся вырвать ножи, достигает 2000...
3000 Н.
Строжка машиной производится в два
приема. При первом проходе снимается
стружка толщиной 1,0...2,5 мм, а при вто-
ром (поперечном) проходе толщина чис-
товой стружки должна быть 0,5...1,0 м.
Производительность машины до 40 м2/ч.
Для шлифования паркетных и дощатых
полов применяют шлифовальные машины,
которые могут бьнь барабанного и диско-
вого типов Машина барабанного типа
(рис. 9.11, б) состоит из корпуса 2, опи-
рающегося на два передних / и одно
заднее колесо 9 рояльного типа Ходовые
колеса снабжены механизмом регулиро-
вания 11 степени прижатия барабана к
шлифуемой поверхности, соединенного
тягой 13 с рукояткой управления. На
стойке 6, прифланцованной к корпусу
машины, имеются пускатель 4 и мешок
для сбора древесной стружки 12. От
электродвигателя 14 посредством клино-
ременной передачи обеспечивается вра-
щение барабана 18 с натянутой на него
шкуркой 17 и вентилятора. Отводной ро-
лик 15, закрепленный на откидывающейся
крышке 16, ограничивает приближение
машины к стене при работе.
Наружная поверхность барабана вы-
полнена из резины, что улучшает сцепле-
ние с абразивной лентой, обеспечивает
равномерное распределение нагрузок на
рабочий орган, а также смягчает удары
и уменьшает его вибрацию при работе
машины. Окружная скорость шлифоваль-
ного барабана колеблется 10...22 м/с.
Выбор окружной скорости барабана зави-
сит также от типа и качества применяе-
мых шкурок. Концы абразивной шкурки
заправляются в косой паз барабана и
затягиваются двумя эксцентриковыми ва-
ликами. Древесная пыль, образующаяся
при работе машины, засасывается венти-
лятором и удаляется в сборный мешок
через отводную трубу. Для получения
ровной и гладкой поверхности шлифовку
пола достаточно производить в два прие-
ма: первый — в прямом и второй — в по-
перечном направлении. Производитель-
ность машины — до 40...60 м2/ч.
Для шлифования пола в стесненных
местах (под приборами отопления) при-
меняют машины дискового типа. В них
рабочим органом является диск с закреп-
ленной на нем абразивной шкуркой. Эти
машины имеют небольшую (до 5 м2/ч)
производительность и разнообразное кон-
структивное исполнение.
Для сварки полотнищ рулонных мате-
риалов (линолеума) в заводских и пост-
роечных условиях применяют аппараты и
машины с инфракрасным излучателем,
выполненным в виде нагревательного
утюжка (рис. 9.12). В утюжке смонтиро-
ваны две кварцевые инфракрасные лам-
пы, установленные в фокусе двух парабо-
лических отражателей, формующая плас-
тина 4, защитный кожух /, с рукояткой 2
и средняя плита 5. Лучистая энергия,
направленная от кварцевых ламп в зону
разогрева отражателями, преобразуется в
302
Рис. 9.12. Аппарат для сварки линолеума
тепловую и нагревает до 140...150 °C (до
вязкотскучего состояния) кромки свари-
ваемых полотнищ, которые прижимаются
друг к другу формующей пластиной. Ско-
рость се 1рки регулируют изменением рас-
стояния между формующей и средней
пластинами.
Перед сваркой на кромки свариваемых
полотнищ укладывают целлофановую или
фторопластовую ленту. Для наблюдения
за ходом сварки в зоне центральной про-
рези пластин установлен защитный свето-
фильтр 3. При малых объемах работ из-
лучатель перемещается вдоль стыка вруч-
ную. При выполнении больших объемов
работ излучатель монтируют на самоход-
ной четырехколесной каретке с электри-
ческим приводом. С помощью инфракрас-
ных излучателей сваривают 30...70 м/ч
линолеума.
Прикатку свсжеуложенного линолеума
для создания прочного сцепления его с
основанием осуществляют передвижными
двухбарабанными виброкатками, на кото-
рых установлен маятниковый электриче-
ский вибровозбудитель с вертикально
направленными колебаниями. Виброкатки
вручную перемещаются по поверхности
линолеума и прикатывают от 100 до
200 ма/ч.
Машины для устройства кровель и гид-
роизоляционных работ. Устройство кро-
вельных покрытий в общем комплексе
строительно-монтажных работ занимает
одно из важных мест, а их удельный вес
в городском строительстве составляет по
трудоемкости около 6...9 %. В настоящее
время основными видами кровельного
покрытия являются рулонная и безрулоп-
ная (.мастичная) кровли.
Для устройства безрулонных кровель
из мастичных материалов на полимерной
основе применяют передвижные станции,
посредством которых механизируется раз-
грузка мастичных материалов и их раз-
жижение с последующей подачей и нане-
сением на поверхность расныливанием.
Такие станции обеспечивают производи-
тельность до 800 м2/ч, дальность подачи
но вертикали 50 м, по горизонтали — до
80 м.
При устройстве рулонных кровель все
чаще применяют рубероид с наплавлен-
ным в заводских условиях слоем мастики.
Такой материал приклеивают к основа-
нию путем разогрева (подплавления) по-
кровного мастичного слоя до температуры
140 °...160 °C пламенем горелок и после-
дующего прижима. Устройство кровель из
направляемого рубероида, производство
которого непрерывно растет, является
весьма перспективным, так как при этом
отпадает необходимость в битумном хо-
зяйстве, сокращается номенклатура обо-
рудования для доставки на рабочие места
кровельных материалов и устройства гид-
роизоляционного слоя, обеспечивается
высокое качество кровли, повышается
культура производства кровельных работ,
улучшаются условия труда рабочих.
Контрольные вопросы. 1. Назначение, уст-
ройство и основные параметры штукатурных
станции и агрегатов. 2. Область применения и
устройство торкретных установок. 3. Назначе-
ние, устройство и основные параметры маляр-
ных агрегатов. 4. Устройство, работа и эффек-
тивность применения безвоздушных агрегатов
высокого давления. 5. Устройство и работа
машин для подготовки оснований под полы.
6. Принципиальное устройство машин для
обработки полов и их основные параметры.
7. Основные правила техники безопасности
при работе машин для устройства полов.
Основы
эксплуатации
строительных
машин
10.1. Понятие «техническая
эксплуатация машин»
В строительстве испопьзуется огромный
парк строительных машин и оборудова-
ния— экскаваторов, бульдозеров, скре-
перов, погрузчиков, передвижных строи-
1ельных кранов, специализированного
транспорта, механизированного строи-
тельно-монтажного инструмента.
Технический прогресс в строительном и
дорожном машиностроении способствовал
принципиальным изменениям в структуре
парка машин, повышению единичной
мощности и технического уровня конст-
рукций, широкому внетрению во многих
типах машин объемного гидропривода,
гидрофикации и автоматизации управле-
ния, внедрению электроники и микропро-
цессорной техники, созданию манипулято-
ров на базе одноковшовых экскаваторов,
используемых на практике. Существую-
щий парк машин и его технический уро-
вень позволяют комплексно механизиро-
вать основные работы на всех стадиях
производства и создают реальные воз-
можности для интенсификации строитель-
ства, значительного повышения произво-
дительности труда, экономии трудовых и
материальных ресурсов.
Увеличение сложности конструкций ма-
шин и повышение интенсивности исполь-
зования строительной техники неразрыв-
но свямны с поддержанием качества ма-
шин при их технической эксплуатации,
т. е. обеспечением длительной работы
машин с максимально возможной произ-
водительностью при наименьших затра-
тах.
Эти задачи решаются совокупностью
мероприятий, относящихся к области про-
изводственной и технической эксплуата-
ции машин. Под производственной эксп-
луатацией понимают выбор типов машин,
их расстановку и определение технологиче-
ских схем комплексной механизации.
Техническая эксплуатация — это совокуп-
ность мероприятий, обеспечивающих под-
держание качества машин при их эксплуа-
тации, включающих приемку и сдачу ма-
шин, обкатку, монтаж и демонтаж, транс-
портирование, хранение и консервацию,
техническое обслуживание и ремонт, снаб-
жение эксплуатационными материалами
и запасными частями, обеспечение без-
опасной эксплуатации и др.
Приемке подлежат машины новые, пос-
ле ремонта или монтажа, а также маши-
ны, передаваемые одной организацией
другой. При приемке машины проверяют:
наличие установленной документации —
паспорта, технического описания и инст-
рукции по эксплуатации, шнуровой и кот-
ловой книг (для машин, находящихся под
контролем органов Гостехнадзора), в ко-
торых должны быть отражены сведения о
количестве отработанных машиной часов,
видах и даты приведенных технических
осмотров и ремонтов; комплектность ма-
шины, инструмента и запасных частей;
техническое состояние машины. Техниче-
ское состояние машины устанавливают
путем осмотра и испытания на холостом
ходу и под нагрузкой. Машины, на кото-
305
рые распространяются требования Гос-
гортехнадзора, при приемке и сдаче в
эксплуатацию подвергаются полному тех-
ническому освидетельствованию, включа-
ющему статические и динамические испы-
тания.
Новые и капитально отремонтирован-
ные машины перед сдачей в эксплуата-
цию подвергаются эксплуатационной об-
катке. При обкатке происходит приработ-
ка деталей. Режим обкатки определяется
заводом-изготовителем. Первоначально
обкатка ведется на холостом ходу, а за-
тем с постепенным или мелкошаговым
увеличением действующих нагрузок. На
последнем этапе обкатки машину эксп-
луатируют в легком режиме в течение
20...25 ч. После завершения обкатки вы-
полняют все крепежные и контрольно-
регулировочные работы, устраняют заме-
ченные неисправности, заменяют смазку и
эксплуатационные жидкости. О вводе ма-
шины в эксплуатацию делают соответст-
вующую запись в паспорте.
Каждая машина, находящаяся в эксп-
луатации, проходит ежесменную сдачу-
приемку, при которой машину смазывают,
проверяют работу на холостых движени-
ях и под нагрузкой, работу тормозов,
управления и приборов безопасности.
Замеченные неисправности устраняют, о
чем делается запись в журнале.
Комплекс организационно-технических
мероприятий, проводимых в плановом
порядке для обеспечения работоспособ-
ности машин в течение всего срока их
службы при соблюдении заданных усло-
вий и режимов эксплуатации, называется
системой планово-предупредительного
технического обслуживания и ремонта
(ППР). Система называется плановой
потому, что все ее мероприятия выполня-
ют по разработанному плану, а предупре-
дительной потому, что входящие в нее ме-
роприятия носят профилактический ха-
рактер, т. е. направлены на предупреж-
дение износа оборудования и внезапных
выходов его из строя. Данная система ос-
нована на обязательном планировании и
проведении по каждой машине, находя-
щейся в эксплуатации, соответствующих
видов технических обслуживаний и ре-
монтов с заданной последовательностью
и периодичностью. Периодичность прове-
дения технических обслуживаний и ре-
монтов определяется наработкой машины,
измеряемой в часах.
Время работы от начала эксплуатации
машины до первого капитального ремон-
та, измеренное в часах работы машины,
называется межремонтным циклом, а чис-
ло часов работы машины между одно-
именными техническими обслуживаниями
или ремонтами — периодичностью техни-
ческих обслуживаний и ремонтов.
Система ППР предусматривает прове-
дение технического обслужива-
ния (ТО), текущих (Т) и капи-
тальных (К) ремонтов.
Рекомендациями по организации техни-
ческого обслуживания и ремонта строи-
тельных машин установлены нормы пе-
риодичности и количество технических
обслуживаний и ремонтов, средняя трудо-
емкость и продолжительность их. Так, для
одноковшовых экскаваторов четвертой
размерной группы установлена периодич-
ность межремонтного цикла до первого
капитального ремонта 12 000 ч. За это
время экскаваторы проходят 72 техниче-
ских обслуживаний и семь текущих ре-
монтов с определенной для каждого из
них периодичностью. Конкретно перио-
дичность, состав работ по каждому виду
ТО и ремонту указывается в технической
документации, прилагаемой в обязатель-
ном порядке к каждой машине.
Увеличение сложности машин и их ин-
тенсивное использование обусловили ши-
рокое применение для технического об-
служивания и ремонта специализирован-
ных организаций. Такие. специализиро-
ванные службы ТО и ремонта сосредото-
чены в специализированных трестах и уп-
равлениях механизации, при которых со-
зданы ремонтно-эксплуатационные базы.
Они включают участки диагностирования,
которому подвергаются машины, прохо-
дящие ТО и Т, участки ТО со специали-
зированными постами, участки Т, специа-
лизирующиеся в ремонте гидропневмоап-
паратуры и наиболее ответственных узлов
машин — двигателей, коробок передач,
редукторов, мостов и т. п. Значительную
часть объемов работ по ТО выполняют
на рабочем месте с помощью мобильных
средств. Для этих целей созданы пере-
движные станции технического обслужи-
306
вания, оснащенные необходимым, в том
числе диагностическим оборудованием.
Передвижные ремонтные мастерские спе-
циализированы по типам машин: для ба-
шенных кранов, экскаваторов, общестрои-
тельных машин.
10.2 Техническое
обслуживание и ремонт машин
Техническое обслуживание машин —
это комплекс работ по поддержанию ра-
ботоспособности при использовании по
назначению, при хранении и транспорти-
ровании, который направлен на преду-
преждение повышенного износа деталей,
отказов и повреждений всей машины.
Техническое обслуживание машины про-
водят в принудительном порядке.
Техническое обслуживание подразделя-
ют на ежесменное (ЕО). проводимое
перед началом или после каждой рабочей
смены; периодическое (ТО-1, ТО-2,
ТО-3), проводимое после отработки ма-
шиной установленного заводом-изготови-
телем количества часов; сезонное
(СО), выполняемое два раза в году при
подготовке машины к использованию в
период последующего сезона (летнего или
зимнего).
В состав ЕО входят работы но смазке
машины, предусмотренные схемой смазки,
контрольный осмотр перед пуском в рабо-
ту действий рабочих органов машины,
хо ювой части, тормозов, освещения,
сигналов, автоматического управления.
Затраты времени на ЕО определяются
сложностью машины и учтены в Единых
нормах и расценках на строительные,
монтажные и ремонтно-строительные
работы.
При ТО выполняются операции техни-
ческого ухода (очистка, мойка), осмотр
и контроль состояния деталей, агрегатов,
систем гидропривода, рабочего оборудо-
вания с целью выявления неисправностей,
устранения обнаруженных дефектов, про-
ведение крепежных, контрольно-регулиро-
вочных и смазочных работ При выполне-
нии ТО-1 в него включаются все работы,
предусмотренные ЕО, при проведении
ТО-2 — все работы ТО-1, а работы при
ТО-3 совмещают с текущим ремонтом.
Высокие требования предъявляют к се-
зонному обслуживанию, а также к тех-
ническому обслуживанию при хранении
машин. Сезонное обслуживание включает
подготовку машины к эксплуатации в
осенне-зимний или весенне-летний перио-
ды: в системах машины (тормозной, ох-
лаждения, смазки, гидропривода и др.)
заменяют сезонные эксплуатационные
масла и жидкости, устанавливают или
снимают утепления, приборы для запуска
двигателей. Во время смены смазочных
материалов и технических жидкостей
тщательно промывают соответствующие
системы.
Состав работ по техническому обслужи-
ванию при хранении машин зависит от
предполагаемой длительности хранения и
выполняют в соответствии с требования-
ми эксплуатационной документации. В
общем случае перед постановкой машины
на хранение ее тщательно очищают и
моют, окрашивают поврежденные участки
окраски, проводят очередное ТО, промы-
вают систему и заполняют ее новыми
эксплуатационными жидкостями, на под-
верженные коррозии металлические части
наносят антикоррозионную смазку, защи-
щают машину от атмосферных осадков.
В процессе хранения машина проходит
периодическое консервационное обслужи-
вание.
Важное значение при техническом об-
служивании придается диагностическим
осмотрам, которые позволяют предотвра-
тить возможные поломки отдельных эле-
ментов, заменить или отрегулировать по-
ложение детали до выхода ее из строя,
получить информацию о состоянии раз-
личных частей машины, сократить потреб-
ность в деталях путем заблаговременного
их ремонта, не допускать преждевремен-
ный ремонт машин, находящихся в доста-
точно хорошем состоянии. С помощью
переносных диагностических средств оце-
нивают параметры двигателя, электриче-
ской и гидравлической систем. По взятым
пробам масла из картера двигателя с по-
мощью спектрофотометра оценивают сте-
пень его старения, наличие в нем воды и
антифриза, концентрацию железа, алюми-
ния и меди. При данном виде анализа
учитывают закономерность изменения
концентрации металлических частиц в
масляной системе. Повышение кониенг(.
ЗП7
ции частиц свидетельствует об интенсив-
ности и тиса и о нарушении условий ра-
боты сопряжений. На основании таких
анализов принимают решение о проведе-
нии внеплановых работ по ТО или Т, о
сроках замены и восстановления элемен-
тов двигателя.
Особое внимание уделяется диагности-
ческому обследованию и техническому
обслуживанию гидропривода. В гидропри-
воде используется сложное оборудование
с парами трения, изготовляемыми с высо-
кой (прецизионной) точностью. Опыт
эксплуатации машин с обьемным гидро-
приводом и анализ влияния условий эксп-
луатации показали, что основными факто-
рами, влияющими на долговечность гид-
ропривода, являются климатические усло-
вия, эксплуатационные свойства и степень
чистоты рабочей жидкости, регулярность
замены фильтров, а также уровень техни-
ческого обслуживания.
Определение неисправностей гидравли-
ческих систем обычно осуществляют в
несколько этапов. Сначала проводят ви-
зуальную проверку, после этого в рабочем
режиме и в заключение — на стендах и
приборами. Визуальный осмотр проводят
при отключенном двигателе. Прежде все-
го выясняют дату последней замены жид-
кости и фильтров, затем оценивают сте-
пень засоренности фильтров и наличие в
них частиц металла, резины и пр. Выяв-
ляют течи и повреждения в трубопрово-
дах, соединениях и цилиндрах. Проверя-
ют рычажные механизмы управления на
регулировку, заедание, повреждение и
износ. Проверку в рабочем режиме осу-
ществляют при холостом движении и под
нормальной нагрузкой. При этом заме-
ряют продолжительность рабочих движе-
ний и сравнивают ее с нормативной. Уве-
личение продолжительности свидетельст-
вует об изнашивании насоса, неисправ-
ности предохранительных клапанов, поте-
ре герметичности в сопряжении пор-
шень — цилиндр. Для определения мест
неисправностей, выявлении их причины и
характера применяют специализирован-
ные стационарные посты и мобильные
установки, оснащенные специальной диаг-
ностической аппаратурой. Для диагности-
ческого обследования непосредственно на
машинах широко применяют легкие, ком-
пактные приборы — гидравлические тес-
теры (дроссели-расходомеры), измеряю-
щие с высокой точностью производитель-
ность насосов, температуру масла, рабо-
чее давление в гидравлической системе.
Пропуск потока жидкости осуществляет-
ся через входное отверстие в корпусе при-
бора. С помощью нагрузочного клапана
(дросселя), регулируемого вручную, мож-
но изменять размер сечения отверстия и
тем самым варьировать в широких преде-
лах давление в системе, измеряемое
манометром.
При измерении характеристик гидрав-
лической системы применяют два вида
подключений гидравлического тестера.
При последовательном подключении (рис.
10.1, а) входное отверстие тестера вклю-
чают после определенного элемента систе-
мы (насоса, предохранительного клапана,
гидрораенределителя), а выходное соеди-
няют с гидравлическим баком. Затем при
одинаковой скорости вращения вала на-
соса измеряют поток жидкости без на-
грузки и поток жидкости с нагрузкой,
создаваемой искусственно с помощью
дросселя. Разница между двумя показа-
ниями характеризует утечку в элементах
системы от насоса до точки подключения
тестера. Сравнивая показания утечки с
допустимыми значениями, можно опреде-
лить техническое состояние элемента сис-
темы. Расположив тестер непосредственно
после предохранительного клапана, мож-
но определить правильность его регули-
ровки путем изменения нагрузки в систе-
ме за счет дросселя. При другом соедине-
нии тестер подключают после насоса с
помощью тройника (рис. 10.1, б). Разни-
ца в показаниях тестера при открытом
нагрузочном клапане и при рабочем дав-
лении жидкости, поступающей к цилиндру
(нагрузочный клапан прикрыт), характе-
ризует утечку во всей системе. Прекраще-
ние потока жидкости через прибор при
отключенном распределителе соответству-
ет открытию предохранительного клапа-
на. Показания манометра тестера в этом
случае характеризуют регулировку пре-
дохранительного клапана. Для определе-
ния места и величины утечки замеряют
расход жидкости с открытым и прикры-
тым нагрузочным клапаном тестера при
последовательном отключении элементов
308
гидросистемы, начиная с наиболее уда-
ленных от насоса. При использовании
тестера в конструкции машины должна
предусматриваться возможность подклю-
чения его частей, а также отключение
отдельных элементов гидросистем (при
второй схеме подключения).
Текущий ремонт (Т). Текущий ремонт
осуществляют в плановом порядке, а так-
же по потребности согласно данным диаг-
ностических осмотров. При этом выпол-
няются все виды работ по техническому
обслуживанию машины, замене или вос-
становлению изношенных деталей и агре-
гатов (кроме базовых) при частичной
разборке машины. Ремонтные работы
включают также сварку, слесарные и
станочные работы, нанесение наплавок на
изношенные детали и поверхности.
Основной метод текущего ремонта —
агрегатно-узловой. Несложные те-
кущие ремонты выполняются на рабочих
местах с помощью мобильных мастерских,
находящихся в ведении ремонтно-эксп-
луатационной базы треста или управле-
ния механизации. Сложные виды текуще-
го ремонта выполняют в полустационар-
ных или стационарных мастерских, обла-
дающих обменным фондом агрегатов,
пользующихся частым спросом. Агрегаты,
требующие капитального ремонта, на-
правляют в специализированные мастер-
ские по капитальному ремонту машин.
Ремонт гидроаппаратуры производят на
специализированном ремонтном предприя-
тии, использующем заводскую технологию
и оборудование с соблюдением соответст-
вующих квалитетов точности (5...6-й ква-
литеты). Отремонтированные элементы
гидропривода подвергают приемо-сдаточ-
ным испытаниям на специализированных
стендах в соответствии с техническими ус-
ловиями н 1 и щелие При текущем ремонте
гидроаппаратуры проводятся регулировоч-
ные, а также работы по устранению мел-
ких неисправностей. При серьезных неис-
правностях элементы гидропривода заме-
няют на новые или из обменного фонда.
Капитальный ремонт (К). Капитальный
ремонт в целом осуществляют по потреб-
ности. Решение о проведении такого ремон-
та принимается комиссией в составе глав-
ного инженера или главного механика
организации, на балансе которой нахо-
Рис. 10.1. Схема подключения гидравлического
тестера:
1 — насос; 2 — тестер; 3 — предохранительный кла-
пан; 4 — распределитель; 5 — цилиндр; 6 — бак;
7 — тройник
дится машина. Основанием для решения
о проведении капитального ремонта или
отказа от него являются технические и
экономические признаки. Наиболее рас-
пространенными являются следующие тех-
нические признаки: повреждение базовой
детали (станины, рамы, несущего кузова),
устранимое только путем полной разборки
машины; необходимость замены двух и
более сложных агрегатов — двигателя,
сложных редукторов отбора мощности,
коробок перемены передач. Такие агрегаты
направляют в капитальный ремонт, если
они не могут быть восстановлены путем
текущего ремонта, а также если для ремон-
та базовой и основной детали требуется
полная их разборка.
Комиссия может разрешить дальнейшую
эксплуатацию машины, если на основе
визуального осмотра и данных диагностики
установлено, что машина сохранила опре-
деленный ресурс работоспособности. В
этом случае составляется соответствую-
щий акт.
Капитальный ремонт машин выполня-
ется централизованно на специализиро-
ванных ремонтных заводах. Различают два
основных вида организации капитального
ремонта: необезличенный и обезличенный.
При необезличенном виде ремонта
восстановление деталей из сборочных еди-
309
Рис. 10.2. Структурная схема обеспечения за-
пасными частями:
1...5 — уровни
ниц проводят с учетом их принадлежно-
сти к данной машине Отремонтированные
детали и сборочные единицы устанавли-
вают на ту же машину, с которой они
были сняты. При обезличенном виде
ремонта изношенные детали и сборочные
единицы заменяют новыми или отремон-
тированными из числа снятых ранее с дру-
гих машин. Такой вид ремонта называют
агрегатным. Широкое применение агрегат-
ного метода ремонта позволяет сущест-
венно сократить срок пребывания машины
в ремонте при сравнительно высоком уров-
не его качества. Ресурс отремонтирован-
ных сборочных единиц на передовых оте-
чественных ремонтных предприятиях сос-
тавляет не менее 80 % новых.
С увеличением парка машин, повыше-
нием их годовой выработки возрастает
потребность в запасных частях. Одновре-
менно наблюдается рост ущерба от прос-
тоя машин вследствие отсутствия деталей
при ремонте. Неравномерность потребле-
ния и поставок запасных частей вызывает
необходимость создания их запасов. Вели-
чина запасов, их состав, а также способ
доставки сказываются на единовремен-
ных затратах,затратах на хранение, транс-
портировку и управление.
Как показывает отечественный и зару-
бежный опыт, обеспечение запасными час-
тями при минимальных затратах возможно
при создании рациональной системы
обеспечения запасными частями Такая
система строится на нескольких уровнях
(4,5 уровней — рис. 10.2). В ее основу
положены учет заказов потребителей, изу-
чение закономерностей спроса на детали
определенной машины, пополнение запа-
сов деталей и агрегатов, поступающих с
заводов-изготовителей и за счет восстанов-
ленных деталей и агрегатов, учет израсхо-
дованных деталей, инвентаризация запа-
сов, доставка запасных частей потреби-
телю и др. Различают детали, пользующи-
еся большим спросом (группа Л) —до
10 % по номенклатуре и 90 % стоимости;
редким спросом (группа В)—до 15 %
по номенклатуре и 6 % стоимости; малым
спросом (группа С) — до 75 % по номенк-
латуре и около 4 % стоимости. На складах
1-го уровня хранятся все виды частей:
А, В, С — 100 % номенклатуры; на скла-
дах 2-го уровня — до 30 % номенклатуры
запасных частей к одной машине (группы
А и В); на складах 3-го уровня — до 10 %
группы А; на складах 4-го уровня—до
5 % номенклатуры группы А. На складах
1-го и 2-го уровней могут храниться трех-,
четырехмесячные запасы, на складах
3-го и 4-го — одно-, двухмесячные запа-
сы. Склады 3-го и 4-го уровней террито-
риально совмещают со службами ремон-
тов и технического обслуживания.
Эффективное управление процессами
технической эксплуатации машин возмож-
но лишь при наличии действенной системы
учета и отчетности. Для комплексного
учета всех данных, связанных с осущест-
влением технической эксплуатации машин,
применяют ЭВМ, с помощью которых пред-
ставляется возможным значительно углу-
бить анализ действия службы ППР, кон-
тролировать выполнение графиков техни-
ческого обслуживания и ремонтов, управ-
лять запасами запасных частей и эксплу-
атационных материалов, повысить опера-
тивность учета и отчетности.
10.3. Общие требования
охраны труда, система стандартов
безопасности труда
Важной составной частью технической
эксплуатации машин является обеспече-
ние безопасной работы машин и охрана
труда обслуживающего их персонала.
.310
Система правовых, технических и сани-
тарных норм, призванных обеспечить безо-
пасные для жизни и здоровья трудящихся
условия выполнения работы, называется
охраной труда. Составными частями этой
системы являются трудовое законодатель-
ство, техника безопасности и производст-
венная санитария.
Основу трудового законодательства сос-
тавляют положения Кодекса законов о
труде, базирующиеся на Конституции
СССР, постановлениях ЦК КПСС, Совета
Министров СССР и ВЦСПС, в которых
задача укрепления и охраны здоровья
трудящихся рассматривается как важная
составная часть социальной и экономичес-
кой политики Советского государства и
как непременное условие практической
реализации курса на ускорение интенсифи-
кации экономики, роста ее эффективности.
Техника безопасности представляет со-
бой систему организационных, технических
мероприятий и средств, направленных на
предотвращение воздействия на работаю-
щих производственных факторов, могущих
привести к травмам. Производственной
санитарией называют систему организа-
ционных и санитарно-гигиенических меро-
приятий и средств, предупреждающих воз-
действие на работающих производствен-
ных факторов, которые могут привести
к заболеваниям. Технические и санитар-
ные нормы единой системы охраны труда
внедряются в народное хозяйство через
систему стандартов безопасности труда
(ССБТ), «Нормы и правила» на отдельные
виды производственных процессов и работ.
Система стандартов безопасности труда
охватывает все отрасли народного хозяй-
ства, все виды процессов и работ. В строи-
тельстве кроме ССБТ требования к технике
безопасности регламентированы СНиП
III 4—80.
Основные требования техники безопас-
ности и производственной санитарии к
строительным машинам и оборудованию,
используемые в строительстве, регламен-
тированы ГОСТ 12.2.011—75* ССБТ.
Машины строительные и дорожные. Общие
требования безопасности». Стандарт опре-
деляет общие требования к ограждениям,
кабине машиниста, ее обзорности, распо-
ложению и усилиям на рычагах управ-
ления, сидению машиниста, температуре
воздуха в кабине, влажности, гапылен-
ности, содержанию вредных веществ в воз-
духе. Кроме того в нем отражены тре-
бования по оборудованию машин прибо-
рами безопасности, требования по мон-
тажу электросиловых установок, даются
ссылки на соответствующие нормативные
документы. Известно, например, что дли-
тельное воздействие на человека шума
и вибрации приводит к серьезным нару-
шениям сердечно-сосудистой системы, к
нарушениям органов слуха и т. п. Источ-
ником шумов являются колебания. Коле-
бания плотности воздуха с частотой от
16 до 20 000 Гц воспринимаются челове-
ком как шум. При этом изменение частоты
колебаний влияет на высоту тона, а изме-
нение давления — на громкость звука.
Шум при уровне 70 дБ уже раздражает
оператора, а при уровне 90 дБ в течение
8 ч работы ухудшает слух человека, сни-
жая восприимчивость его к шуму на
20 лБ. Учитывая это, Минздравом СССР
утверждены «Санитарные нормы и пра-
вила по ограничению вибрации и шума на
рабочих местах тракторов, сельскохозяйст-
венных мелиоративных, строительно-до-
рожных машин и грузового транспорта»,
которыми установлены допустимые уровни
вибрации и шума на рабочих местах и
органах управления и внешнего шума, соз-
даваемого машиной в процессе выполне-
ния производственных операций.
В последние годы получила широкое
развитие эргономика (от греч. ergon —
работа, monos — закон) — наука, зани-
мающаяся проблемами взаимодействия
человека с машиной и окружающей сре-
дой. Эргономические требования — это
требования к расположению органов
управления в машине и сидения маши-
ниста, к освещенности, обзорности, разме-
щению контрольных приборов, защите опе-
ратора при опрокидывании машины и т. д.
Таким образом, выпускаемые промыш-
ленностью машины должны соответство-
вать не только показателям назначения,
надежности, технологичности, но и соот-
ветствовать нормированным санитарно-
техническим требованиям (эргономичес-
ким, технической эстетики). Следовательно,
требования безопасности труда являются
неотъемлемой составляющей частью пока-
зателей качества машины. Машины, не
311
соответствующие этим требованиям, сни-
маются с производства.
Кроме указанных выше нормативных
документов, действуют ССБТ, регламенти-
рующие отдельные положения по безо-
пасности труда либо правила производства
строительных работ в конкретных усло-
виях. Так, специальный курс обучения
безопасности труда проводится в соответ-
ствии с ГОСТ 12.0.004—79; содержание
вредных газов, паров и пыли в воздухе
рабочей зоны не должно превышать допус-
тимых концентраций по ГОСТ 12.1.005—76;
устойчивость башенных кранов рассчиты-
вается согласно ГОСТ 13994—81; разре-
шение на работу строительных кранов
вблизи линий электропередач по ГОСТ
12.1.013—78; обеспечение защиты людей
от поражения электрическим током должно
соответствовать требованиям ГОСТ
12.1.019—79*; грузозахватные органы гру-
зоподъемных кранов регламентированы
ГОСТ 12.2.090 83; оборудование кранов
устройствами безопасности — СТ СЭВ
725—77; пожарная безопасность обеспе-
чивается системами предотвращения по-
жара и пожарной защиты согласно тре-
бованиям ГОСТ 12.1 004 —85 и др.
Кроме того, на самоходные строитель-
ные машины распространены Правила
дорожного движения. Это означает, что
они должны быть оборудованы тормоз-
ными устройствами, иметь соответствую-
щие габариты, радиусы поворота, позво-
ляющие вписываться в дороги общего
назначения, иметь звуковую и световую
сигнализацию, а их водители — водитель-
ские удостоверения. Эксплуатацию строи-
тельных кранов следует осуществлять в
соответствии с технологическими картами,
проектами организации работ, разрабаты-
ваемыми на основе СНиП III-4—80,
определяющими требования к устройству
защитных ограждений мест, над которыми
происходит перемещение грузов; установ-
ке кранов вблизи выемок; расположению
и оснащению пунктов разгрузки строитель-
ных грузов, порядку разгрузки и склади-
рованию, устройству подъездных дорог,
проездов дтя движения и маневрирования
автотранспортных средств; организации
работ кранов вблизи линий электропере-
дач; устройству заземляющих приспособ-
лений; освещению рабочих мест при произ-
водстве строительно-монтажных 1 работ
и др.
За состоянием охраны труда и соблюде-
нием правил и норм безопасности на произ-
водстве установлен Государственный,
ведомственный и общественный надзор.
Государственный надзор осуществляют
Прокуратура СССР и союзных республик,
Госгортехнадзор СССР, Госэнергонадзор
СССР, Госсаннадзор СССР Госпож-
надзор СССР. Эти органы в своей дея-
тельности не зависят от администрации
предприятий.
Госгортехнадзор СССР — Государст-
венный комитет при Совете Министров
СССР по надзору за ведением работ в
промышленности и горному надзору. В
его составе несколько инспекций, которые
разрабатывают правила и инструкции,
обязательные к выполнению всеми органи-
зациями. Применительно к строительству
требования Госгортехнадзора отражены
в Правилах устройства и безопасной экс-
плуатации грузоподъемных кранов, Пра-
вилах устройства и безопасной эксплуа-
тации лифтов. Правилах устройства и
безопасной эксплуатации сосудов, рабо-
тающих под давлением, а также в инст-
рукциях и нормах по ведению взрывных
работ и в других документах.
Госэнергонадзор СССР осуществляет
надзор за выполнением правил устройства
энергетических установок, правил техни-
ческой эксплуатации электрических и
теплоиспользующих установок.
Госсаннадзор СССР—Главное сани-
тарно-эпидемиологическое управление
Минздрава СССР осуществляет контроль
за соблюдением санитарно-гигиенических
правил и норм всеми предприятиями.
Г оспожнадзор СССР — Главное уп-
равление пожарной охраны МВД СССР
разрабатывает требования пожарной безо-
пасности при планировке предприятий и
зданий, а также при производстве строи-
тельно-монтажных работ и контролирует
их выполнение.
Ведомственный и общественный конт-
роль. Организацию охраны труда на под-
ведомственных предприятиях и стройках
и ведомственный контроль по охране труда
осуществляют министерства. Надзор за
соблюдением законодательства по охране
труда возложен также на профсоюзы,
312
которые ведут эту работу через техничес-
кую инспекцию. Так, решение вопросов
охраны труда по строительно-монтажным
работам и в промышленности строитель-
ных материалов осуществляют ЦК проф-
союзов рабочих строительства и строитель-
ных материалов совместно с Госстроем
СССР и соответствующими строительными
министерствами и ведомствами.
В строительных организациях непосред-
ственная ответственность за соблюдение
правил охраны труда и производствен-
ной санитарии возложена на руководство
этих организаций. Так, ответственность
за содержание машин в исправном сос-
тоянии, техническое обслуживание и
ремонт возложена на организацию, на
балансе которой они находятся; ответст-
венность за соблюдение безопасности тру-
да при производстве работ—на организа-
цию, производящую работу; ответствен-
ность за проведение обучения и инструк-
таж по безопасности труда — на организа-
цию, в штате которой состоят работающие.
В строительных организациях назнача-
ются лица, ответственные за содержание
машин в исправном состоянии и по надзору
за безопасной эксплуатацией машин. В
круг обязанностей, например, лиц по над-
зору за грузоподъемными машинами вхо-
дят: надзор за техническим состоянием
кранов, съемных грузозахватных органов,
крановых путей; контроль за правильно-
стью строповки грузов, установки кранов
при работе; проведение освидетельствова-
ний кранов и выдача разрешений на их экс-
плуатацию; проверка выполнения своих
предписаний; проверка графиков ТО и
ремонтов кранов и путей; соблюдение сро-
ков осмотра грузозахватных приспособле-
ний; проверка порядка допуска рабочих
к управлению и обслуживанию; участие
в комиссиях по аттестации и периодичес-
кой проверке знаний обслуживающего и
ремонтного персонала; контроль наличия
инструкций у обслуживающего персонала,
остановка машины в случае необходимости
и запрещение работы.
Производственные организации сов-
местно с профсоюзными комитетами осу-
ществляют комплекс организационных,
технических и профилактических меро-
приятий, направленных на повышение тех-
ники безопасности и улучшения производ-
ственной санитарии: обучение рабочих
безопасным методам работы, инструктаж
по действующим правилам и нормам охраны
труда, систематическую проверку знаний
рабочими и инженерно-техническим персо-
налом этих правил, совершенствование
рабочих мест и условий труда работаю-
щих, 1нализ причин, вызывающих профес-
сиональные заболевания, организацию
медицинского обслуживания, быта и отды-
ха трудящихся. Для улучшения условий
труда важными являются коллективные
договоры трудящихся с администрацией
предприятия, в которые включаются как
текущие, так и перспективные мероприятия
по охране труда и укреплению здоровья
трудящихся. Нарушение законодательства
по охране труда, несоблюдение правил и
норм влечет за собой ответственность:
дисциплинарную — взыскания, понижение
в должности, увольнение, административ-
ную — наложение штрафов, возмещение
ущерба, уголовную — если нарушение
могло повлечь или повлекло за собой тяже-
лые случаи травматизма.
Контрольные вопросы. I. Дайте опреде-
ление производственной и технической
эксплуатации строительных машин. 2. Оха-
рактеризуйте виды технического обслужи-
вания и ремонтов машин. 3. В чем заклю-
чается и какое значение имеет техничес-
кая диагностика машин. 4. Охарактери-
зуйте организацию технического надзора
за безопасной эксплуатацией грузоподъ-
емных кранов и других строительных
машин в эксплуатирующих организациях.
5. Назовите законодательные документы,
в которых содержатся конкретные пра-
вила и нормы по безопасности труда и
какими органами осуществляется государ-
ственный, ведомственный и общественный
надзор и контроль за соблюдением пра-
вил и норм безопасности труда.
313
Заключение
При изучении строительных машин студен-
тами строительных специальностей нередко воз-
никает вопрос, в какой мере и с какой сте-
пенью детализации следует изучать эту дисцип-
лину Прежде всего полученные знания должны
быть достаточными для того, чтобы в будущей
строительной практике специалисты-строители
правильно понимали технические возможности
машин с целью совершенствования на этой
основе технологических строительных процес-
сов. При изучении этой дисциплины следует
учитывать, что уже сейчас многие технологи-
ческие процессы с использованием элементов
заводского изготовления утратили прежнюю
строительную специфику и представляют по
существу монтажные процессы, выполняемые
машинами с участием механизаторов и рабочих-
монтажников. С дальнейшим развитием меха-
низации и индустриализации строительства эти
тенденции будут углубляться Этим предопре-
деляются высокие требования к изучению машин
студентами строительных специальностей.
Вторая особенность изучения этой дисцип-
лины заключается в том, что строительные ма-
шины представляют собой весьма динамичную
продукцию хозяйственной деятельности чело-
века. С развитием машиностроения, а также в
соответствии с возрастающими требованиями
строительного производства строительные ма-
шины непрерывно совершенствуются, в ряде
случаев создаются новые специальные машины,
в других — в одной машине сочетаются нес-
колько функциональных возможностей и т. д.
В современных условиях развития нарошого
хозяйства нашей страны, в которых машино-
строению отводится ведущая роль, уже в бли-
жайшие годы следует ожидать существенных
изменений в структуре парка строительных
машин. Поэтому при более глубоком изучении
строительных машин наряду с настоящим учеб-
ником, в котором описаны машины, отряжаю-
щие уровень науки и техники, достигнутый к
середине 80-х годов, следует использовать также
специальную литературу.
Особого внимания заслуживают вопросы тех-
нической эксплуатации строительных машин,
которые изложены в учебнике в весьма сжатом
объеме, представляющем но существу лишь
обоснованное предупреждение о том, что эффек-
тивная эксплуатация машин может быть обес-
печена только при соблюдении полного регла-
мента системы их обслуживания и ремонтов,
а также требований техники безопасности.
Более полно эти вопросы освещаются в спе-
циальной литературе.
Литература
1. Волков Д П., Николаев С. Н. Повышение
качества строительных машин. М., 1984.
2. Домбровский Н. Г., Гальперин М. И.
Строительные машины. М., 1985.
3. Добронравов С. С., Дронов В. П. Машины
для городского строительства. М., 1985.
4. Машины для земляных работ / Под ред.
Н. Г. Гаркави. М., 1982.
5. Машины для транспортирования строитель-
ных грузов: Справочное пособие по строитель-
ным машинам / Иод ред. С. П. Епифанова,
М. В. Казаринова и И. А. Онуфриева. М., 1985.
6. Фиделев А. С., Чубук Ю. Ф. Строительные
машины. Киев, 1979.
Предметный
указатель
Автобетоновозы 73, 249
Автобетоносмесители 73, 250
Автогрейдеры 195
Автоматизация 9
Автомобили грузовые 65, 66, 67
Автомобили-самосвалы 74
Автопогрузчики 92, 93
Автопоезда 65, 75
Авторастворовозы 73, 249, 250
Автоцементовозы 91, 92
Бескопровое погружение свай 218, 219
Бетонные заводы 24ь, 247, 249
Бетон<>ломы 281, 282
Бетононасосы 250, 251, 252, 253, 254, 255, 256
Бетоносмесители 239, 240, 241, 242, 243. 245
Бетоноукладчики 259, 260
Бульдозеры 10, 148, 183, 184
— малогабаритные 260
Бурильно-крановые машины 202, 203, 204
Грейдеры 10, 148, 183. 195
Грейдер-элевагоры 148, 183, 198
Грейферы 155, 168
Грохоты 234, 235. 236
Грузоподъемность 100
Грунты 152, 153
Двигатели 12, 13
Дизель-молоты 220. 221, 222
Дифференциал 67
Дозаторы 239
Долбежники цепные 291. 292
Домкраты 100, 101, 102, 103
Драглайны 155, 165, 166
Дробинки 226, 227, 228, 229, 230, 231, 232, 233
Железнодорожный транспорт 65, 66
Валы 26, 27
Вибровозбудители 260, 261, 262, 263, 264, 265,
266
Вибромолоты 223
Виброплиты 213, 214
Вибропогружатели 222, 223
Водный транспорт 66
Воздушный транспорт 66
Землеройно-транспортные машины 10, 148, 183
Землеройные рабочие органы 149, 150, 183, 185,
196, 199
Землесосы 207
Земснаряды 208, 209
Гайковерты 280, 281
Гидрозамок 48
I идромеханизация 206
Гидромониторы 206, 207
Ги троилапан 47
Гидропривод 11, 48
Гидронасосы 44
Гичрораспределители 46
Гидротрансформаторы 44
Гидроцилиндры 44, 45
Г и дроэлеваторы 207
Каналокопатели шнекороторные 177
Канаты 35, 36
Катки 210, 211, 212
Классификаторы 237, 238
Конвейеры 66, 81, 82, 83, 84 , 85, 86, 87, 88
Копание 152
Копровое оборудование 218
Копры 217, 218
Коробка передач 41
Коэффициент разрыхления грунта 154
Корчеватели 199, 200
Краны 10, 78, 100
— автомобильные
— башенные
315
— гусеничные 133, 135
— кабельные 138, 139
— козловые 135, 136, 137
— мачтово-стреловые 111, 112, 113
— мачтовые 110, 111
— мостовые 137, 138
— на короткобазовом шасси 131, 133
— на спеншасси автомобильного типа 129, 130,
131
— пневмоколесные
- - полукозловые 137
— стреловые самоходные
Краны-трубоукладчики 101, 135
Критическая глубина резания 150
Крутящий момент 12, 18
Кусторезы 1Q9
Лебедки строительные 100, 103, 104, 105, 106, 107
Ленты конвейерные 82, 83
Машины для бурения шпуров 202, 204, 205
— для малярных работ 297, 298, 299, 300
— для штукатурных работ 293, 294, 296
— для устройства кровель и гидроизоля-
ции 304
— дня устройства полов 300, 301, 302, 304
— ручные 267, 268, 269, 270
— — резьбозавертывающие 279, 280
— — резьбонарезные 278, 279
— — сверлильные 270, 271, 272, 273, 274
— — шлифовальные 284, 285, 286. 287, 288,
289
Мельницы 226
Механизм 8
Молотки 281, 282
Муфты 11, 31, 32
Прицепы 65, 67
Прицепы-роспуски 67
Пробойники пневматические 283
Производительность 8
— бетононасосов 256
— бетоноукладчиков 260
— грохотов 236
— грунтоуплотняющих машин 214
— дробилок 231, 232, 288
— землеройно-транспортных машин, 187, 188,
190, 194, 195, 198, 199
— земснарядов 209
— компрессоров 16
— конвейеров 83, 86
— кранов 140, 141
— насосов 14, 15
— ножниц ножевых 290
— погрузчиков 96, 97
— растворонасосов поршневых 258
— рыхлителей 201, 202
— смесительных машин 246
Производительность транспортных средств 82
— экскаваторов многоковшовых 178, 179, 183
— — одноковшовых 173
Проходимость машин 50
Прямая лопата 155, 157
Растворонасосы 256, 257, 258, 259
Растворосмесители 245. 246
Рациональные продольный профиль выемки
190, 194
Реверс 42
Редукторы 39
Резание грунтов 152
Ремонт машин 309, 310
Рубанки 291
Рыхлители 10, 184, 200, 201
Насосы 14
Ножницы 289, 290
Самозатачивание экскаваторных зубьев 152
Свайные матоты 219, 220
Системы управления 57, 58, 59, 60
Скреперы 10, 148, 183, 190, 191, 192
Стабилизация уклонов автоматическая 190,
197
Обратная лопата 155, 163
Оси 26
Передачи 18, 19
— зубчатые 21
Перфораторы 274, 275, 276, 277
Пилы дисковые 290, 291
Плетевозы 77
Пневморазгрузчики У0, 91
Пневмотранспортные установки 66, 89, 90, 91
Погрузчики 95, 96, 97, 98, 99
Подшипники 27, 28
Подъемники строительные 100, 109, 110
Полиспасты 37
Полуприцепы 65, 67, 75, 76, 77, 78, 79
Привод 11
Призма волочения 186, 192
Тали 100, 108
— электрические 100, 108, 109
Техническое обслуживание машин 307, 308,
309
Техническое освидетельствование кранов 144
Техника безопасности 311, 312, 313
Тормоза 11, 33
Тракторы G8, 69, 70, 71
Тракторы-толкачи 194
Трамбовки 282, 283
Трамбующая машина 212, 213
Трансмиссия механическая 18
Траншеезасыпатели роторные 176 177
Трубовозы 77
Тягачи 65, 71, 72
Тяжеловозы 79
316
Удетьное сопротивление грунта копанию 152
— — — резанию 154
Унификация 60
Упрочнение экскаваторных зубьев 152
Установки горизонтального бурения 202, 205,
206
Устойчивость кранов 141, 142
Устройства безопасности крановые 142, 143, 144
Ходовое оборудование 51, 52, 53, 54, 55
Экскаваторы 10, 148, 154
— вскрышные 155
— гидравлические непо шоповоротные 171
— карьерные 155
— многоковшовые 148, 173
— одноковшовые 148, 154
— роторные стреловые 179, 180, 181
— строительные 10, 155
— строительно-карьерные 155
траншейные 173
— — роторные 174, 175
— — цепные 174, 175
универсальные 155
— цепные поперечного копания 181, 182
Экскаваторы-дреноукладчики 177, 178
Экскаваторы-планировщики 156, 170
Экскаваторы-погрузчики 170
Эргономика 9, 311
Эрлифты 207
Эстетика 10
Оглавление
Предисловие............................ 5
Введение............................... 6
Глава 1. Общие сведения о строитель-
ных машинах............................ 8
1.1. Требования, предъявляемые к стро-
ительным машинам..................... 8
1.2.Основы классификации строитель-
ных машин и оборудования .... 10
1.3. Общая характеристика приводов
и силового оборудования строительных
машин................................ И
1.4. Трансмиссии строительных ма-
шин ................................ 18
1.5. Ходовое оборудование строитель-
ных машин........................... 51
1.6. Системы управления строительных
машин............................... 57
1.7. Унификация, агрегатирование и
стандартизация строительных ма-
шин ................................ 60
1.8. Технико-экономические показа-
тели строительных машин............. 61
Глава 2. Транспортные, транспорти-
рующие и погрузочно-разгрузочные ма-
шины ................................. 64
2.1. Общая характеристика транс-
портирования строительных грузов . . 64
2.2. Грузовые автомобили, тракторы,
пневмоколесные тягачи.......... 65
2.3. Специализированные транспорт-
ные средства................... 73
2.4. Конвейеры................. 81
2.5. Установки для пневматического
транспортирования материалов ... 89
2.6. Погрузочно-разгрузочные ма-
шины ............................... 93
Глава 3. Грузоподъемные машины . . 100
3.1. Назначение и классифика-
ция 100
3.2. Домкраты...................... 101
3.3- Строительные лебедки.......... 104
3.4. Подвесные лебедки (тали и элект-
ротали)............................ 107
3.5. Строительные подъемники ... 109
3.6. Мачтовые и мачтово-стреловые
краны.............................. 110
3.7. Башенные краны................ 113
3.8. Стреловые самоходные краны ... 124
3.9. Козловые, мостовые и кабельные
краны......................... 135
3.10. Эксплуатация грузопод ьемных
машин............................. 139
Глава 4. Машины для земляных ра-
бот ................................ 147
4.1. Общая характеристика рабочего
процесса. Классификация машин для
земляных работ ..................... 147
4.2. Землеройные рабочие органы и их
взаимодействие с грунтом............ 149
4.3. Экскаваторы.................... 154
4.4. Землеройно-транспортные ма-
шины ............................... 183
4.5. Машины для подготовительных
работ............................. 199
4.6. Бурильные машины и оборудо-
вание .............................. 202
4.7. Оборудование гидромеханиза-
ции .......................... . . 206
4.8. Грунтоуплотняющие машины . . . 209
Глава 5. Машины и оборудование для
свайных работ ...................... 215
5.1. Способы устройства свайных фун-
даментов ........................... 215
5.2. Машины и оборудование для пог-
ружения забивных свай............... 217
Глава 6. Машины для дробления, сор-
тировки и мойки каменных матери-
алов ............................... 225
6.1. Машины для дробления каменных
материалов.......................... 225
6.2. Машины для сортировки камен-
ных материалов...................... 234
6.3. Машины для мойки каменных ма-
териалов ........................... 236
Г л а в а ,7. Машины и оборудование для
приготовления, транспортирования бе-
тонов и растворов и уплотнения бетон-
ных смесей........................... 239
7.1. Типы, основные параметры и кон-
структивные схемы бетоносмесителей
циклического и непрерывного дейст-
вия ................................ 239
318
7.2. Машины для транспортирования
бетонных смесей и растворов .... 249
7.3. Комплекты машин для укладки и
распределения бетона и отделки его
поверхности .... ...................259
7.4. Оборудование для уплотнения бе-
тонной смеси........................260
Глава 8. Ручные машины................267
8.1. Классификация ручных машин и
их индексация ....................
8.2. Основные требования к ручным
машинам.............................270
8.3. Ручные машины для образования
отверстий.......................... 270
8.4. Ручные машины для крепления
изделий и сборки конструкций. . . . 274
8.5. Ручные машины для разрушения
покрытий и уплотнения грунта ... 281
8.6. Ручные машины для шлифования,
резки, распиловки и строжки материа-
лов ............................... 284
8.7. Перспективы применения и основ-
ные направления развития ручных
машин...............................292
Глава 9. Машины для отделочных ра-
бот ................................293
9.1. Машины для штукатурных ра-
бот ................................293
9.2. Машины для малярных работ . . 297
9.3. Машины для устройства полов,
кровель и выполнения гидроизоляцион-
ных работ...........................300
Глава 10. Основы эксплуатации строи-
тельных машин.......................3Q5
10.1. Понятие «техническая эксплуата-
ция машин»..........................305
10.2. Техническое обслуживание и ре-
монт машин..........................307
10.3. Общие требования охраны труда,
система стандартов безопасности труда 310
Заключение............................314
Литература............................314
Предметный указатель..................315
Учебное издание
Дмитрий Павлович Волков
Николай Иванович Алешин
I Виктор Яковлевич Крикун
Олег Евгеньевич Рынсков
Строительные машины
Заведующий редакцией Б. А. Ягупов
Редактор Л. Б. Л о х о в а
Художественный редактор В. П. Бабикова
Технический редактор Т. Д. Г а р и н а
Корректор В. В. К о ж у т к и н а
И Б № 6049
Изд. № Стр — 515. Сдано в набор 23.07.87. Поди,
в п ать 04.03.88. Формат 70X100 1/16. Бум.
кн.-журн. имп. Гарнитура литературная. Печать
офсетная. Объем 26 усл. печ. л. 4-0,33 усл. печ. л.
форз. 52,65 усл. кр.-отт. 29,19 уч.-изд. л. 4-
4-0,51 уч.-изд. л. форз. Тираж 50 000 экз.
Зак. № 1082. Цена 1 р. 30 к.
Издательство «Высшая школа», 101430, Москва,
ГСП-4, Неглинная ул., д. 29/14.
Ордена Октябрьский Революции, ордена Трудового
Красного Знамени Ленинградское производствен-
но-техническое объединение «Печатный Двор» имени
А. М. Горького Союзполиграфпрома при I осударст-
венном комитете СССР по делам издательств поли-
графии и книжной торговли. 197136, Ленинград,
П-136, Чкаловский пр., 15.
3