Портал о строительстве и ремонтных работах

Архивы за Октябрь 2014

7.1. Общая характеристика рабочего процесса.

Классификация и рабочие органы машин для земляных работ

Земляные работы являются составной частью строительства боль­шинства инженерных сооружений. Они включают в себя: отрывку кот­лованов, траншей и мелиоративных каналов; возведение насыпей, пло­тин; устройство закрытых проходок в грунте в виде шахт и туннелей под различные подземные сооружения; бурение горизонтальных, наклон­ных и вертикальных скважин при бестраншейной прокладке трубопро­водов под насыпями железных и шоссейных дорог, для установки свай­ных опор в плотных грунтах, для закладки зарядов взрывчатых веществ при разработке грунтов взрывом и т. п.

По характеру рабочего процесса, составу 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 послойным уплотнением. Последняя операция обусловлена необходи­мостью восстановления плотного состояния грунта в насыпи, которое было им утрачено при отделении от массива вследствие разрыхления. Удаленный из выемок грунт укладывают в отвалы, а для отсыпки насы­пей его доставляют из карьеров или резервов, расположенных вблизи сооружаемой 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 земляных работ — выемка-отвал, резерв-насыпь — характерны операции отделения грунта от массива, его перемещения и отсыпки. При возведении насыпей добавляется опе­рация уплотнения грунта, а общей для насыпей и выемок является пла­нировочная операция, которой эти инженерные сооружения доводятся до проектных размеров. При планировке срезаются выступы и засыпа­ются впадины подобно разработке резервов и отсыпке насыпей, но только в размерах микрорельефа планируемой поверхности. Ту же структуру рабочего процесса имеет разработка карьеров строитель­ных материалов (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 забоя) выполняют лишь для удобства пе­

редвижения по нему машин и подготовки устойчивого основания для их работы.

Отделение грунта от массива — разрушение — 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 от массива вследствие контактного силового воздействия на него зем­леройного рабочего органа. Энергоемкость этого способа составляет 0,05­0,6 кВт. ч/м3. Прочные грунты и горные породы разрушают взрывом с использованием взрывчатых веществ, которым закладывают в специ­ально пробуренные скважины. Этот способ наиболее дорогой, но позволя­ет существенно сократить сроки производства работ. Около 12% грун­тов разрабатывают гидромеханическим способом путем отделения грунта от массива струей воды под высоким давлением или в сочетании с механическим способом. Энергоемкость процесса составляет 0,15-2 кВт. ч/м3.

Рабочие органы машин, предназначенные только для отделения грунта от массива механическим способом, используют лишь в случае разработки весьма прочных грунтов на стадии их предварительного разрыхления. Большей частью рабочие органы также перемещают и отсыпают грунт в отвалы, насыпи или транспортные средства, выпол­няя эти операции после отделения грунта от массива и его захвата или совмещая полностью или частично перечисленные операции во време­ни. Грунт может перемещаться к месту отсыпки только за счет движе­ний рабочего органа или за счет перемещения всей машины. В конст­рукциях землеройных машин непрерывного действия завершающую стадию транспортирования грунта выполняет специальный транспор­тирующий орган, например типа ленточного конвейера. Отсыпают грунт путем освобождения от него рабочего или транспортирующего органа в конце транспортной операции. В случае гидромеханической разра­ботки грунт переносится к месту намыва в потоке воды, а при взрыв­ном способе отбрасывается в стороны расширяющимися газами, обра­зующимися вследствие взрыва. Грубую планировку земляных по­верхностей выполняют теми же землеройными рабочими органами путем более четкой координации их движения, а для точной планировки при­меняют специальные рабочие органы или машины. Уплотнение грунта заключается в компактной укладке его частиц, вследствие чего умень­шается объем грунта и увеличивается его плотность. Для этого приме­няют специальные машины и оборудование. Частично грунт может
уплотняться также перемещающимися по его поверхности транспорт­ными средствами.

В общем комплексе работ на строительном объекте земляные ра­боты чаще всего выполняют раньше других. В этом случае им предше­ствует подготовка строительной площадки: удаление камней, срезка кус­тарника, корчевка пней, планировка и засыпка ям и т. п. Большую часть этих работ выполняют землеройными машинами, оборудованными спе­циальными рабочими органами. В связи с этим машины для подгото­вительных работ рассматривают вместе с машинами для земляных ра­бот. К подготовительным работам также относят предшествующее раз­работке рыхление прочных и мерзлых грунтов.

Машины для земляных работ классифицируют по назначению, ре­жиму работы, степени подвижности и другим признакам. Классифика­ция по назначению условна, поскольку приводы, ходовые устройства и другие структурные элементы современных машин позволяют исполь­зовать одну и ту же их базовую часть для работы с различными видами сменного рабочего оборудования, нередко различного по назначению. Универсальность машин существенно расширяет область их примене­ния, способствует их лучшему использованию по времени, особенно в условиях небольших объемов однотипных работ, выполняемых строи­тельной организацией, более эффективной организации технического обслуживания. Универсальные машины классифицируют по основным видам выполняемых ими работ, определяемым по технико-эксплуатаци­онным, экономическим и другим соображениям. Различают землерой­ные машины для отрывки и перемещения грунта в пределах зоны дося­гаемости рабочего оборудования (одно- и многоковшовые экскаваторы), землеройно-транспортные машины для послойной разработки грунта и перемещения его на большие расстояния (бульдозеры, скреперы, грейде­ры, грейдер-элеваторы), машины для подготовительных работ, машины и оборудование для уплотнения грунтов, для бурения скважин, в том числе в прочных и мерзлых грунтах при их разрушении взрывом, оборудова­ние для гидромеханической разработки, а также машины и оборудование для разработки грунта в особых условиях. Машины для планировочных работ относятся к группе землеройно-транспортных машин и частично к экскаваторам (экскаваторы-планировщики).

По режиму работы рассматриваемые машины бывают цикличного и непрерывного действия. К последним относятся многоковшовые экс­каваторы, некоторые виды землеройно-транспортных машин, оборудова­ние для гидромеханической разработки грунтов, а также некоторые виды

машин для работы и особых условиях. Остальные машины работают в цикличном режиме, выполняя операции рабочего цикла последовательно или с их частичным совмещением во времени.

Рис. 7.1. Основные виды рабочих органов машин для земляных работ: а — зуб рыхлителя; б, в, г, д, ж — экскаваторные ковши прямой и обратной лопат, драглайна, погрузчика, грейфера, планировщика; з — ковш скрепера; и — отвал бульдозера.

По степени подвижности машины для земляных работ относятся большей частью к передвижным самоходным или прицепным, за исклю­чением некоторых видов оборудования для уплотнения грунтов, бурения скважин под взрыв, оборудования гидромеханизации, а также некоторых машин и оборудования 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 полустационарным. По другим признакам на машины для земляных работ распространяются положения, приведенные ранее в общей клас­сификации строительных машин.

Рабочие органы, с помощью которых грунт отделяется от массива (зубья ковшей, бульдозерных отвалов, рыхлителей — рис. 7.1), называют землеройными. В конструкциях землеройных и землеройно-транспорт­ных машин, рабочий процесс которых состоит из последовательно вы­полняемых операций отделения грунты от массива, его перемещения и отсыпки, землеройные рабочие органы совмещают с транспортирующи­ми — ковшами (экскаваторы, скреперы) или отвалами (бульдозеры, грей­деры), называя первые ковшовыми, а вторые — отвальными. Ковшовый рабочий орган представляет собой емкость с режущей кромкой, осна­щенной зубьями (рис. 7.1, б—г, е) или без них (рис. 7.1, д, ж, з). Ковши с режущими кромками без зубьев чаще применяют для разработки мало­связных песков и супесей, 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. Разрыхленный грунт по­ступает в ковш для последующего перемещения в нем к месту разгрузки. Отвальные рабочие органы оборудуют в нижней части ножами (рис. 7.1, и), в этом случае их называют ножевыми. Для разрушения более прочных грунтов на ножи дополнительно устанавливают зубья. Рабочий процесс отвального рабочего органа аналогичен описанному выше.

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

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

В зависимости от назначения погрузочно-разгрузочные машины разделяют на погрузчики для штучных грузов — автопогрузчики и для сыпучих грузов — одно — и многоковшовые погрузчики.

Для выгрузки материалов из железнодорожного подвижного со­става используют разгрузчики узкоспециального назначения различных

конструкций, например, со скребковым, бурофрезерным, всасывающим ра­бочими органами. Устройство и принцип работы пневматического разгруз­чика цемента были рассмотрены в п. 6.5.

Автопогрузчики. Основным видом рабочего оборудования авто­погрузчиков является вилочный захват, который подводят под груз или штабель из отдельных мелких грузов, установленный на подставках. С помощью вилочных погрузчиков перегружают и транспортируют штуч­ные железобетонные изделия, поддоны с кирпичом, оборудование, длин­номерные пиломатериалы, профильный металл.

Вилочные автопогрузчики изготовляют на базе автомобильных уз­лов (мостов, коробок передач, рулевого управления, тормозных устройств и др.) с двигателями внутреннего сгорания или с электродвигателями, работающими от аккумулятора. Все агрегаты (рис. 6.30, а) монтируются на ходовой раме, которая опирается на передний 12 и задний 11 мосты погрузчика. В отличие от обычного автомобиля у вилочных погрузчиков двигатель и управляемые колеса располагаются сзади, а ведущий мост со сдвоенными пневмоколесами — спереди. Это обусловлено тем, что передняя часть погрузчика воспринимает нагрузку от рабочего оборудования и груза. Ходовое оборудование погрузчиков приспособлено для работы на площадках с твердым покрытием. Заднее расположение управляемых колес создает погрузчику хорошую маневренность.

Подъемная часть погрузчика — грузоподъемник (рис. 6.30, б) состо­ит из шарнирно укрепленной на раме погрузчика 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 положении — на 12-15° назад, что осуществляется с помощью двух гидравлических ци­линдров. Выдвижная рама перемещается по направляющим основной рамы гидравлическим цилиндром 1. Корпус гидроцилиндра опирается на нижнюю поперечину основной рамы, а поршень 3 и шток 10 шарнир­но связаны с верхней балкой выдвижной рамы 6. Одновременно по направляющим рамы перемещается грузовая каретка с помощью обрат­ного цепного полиспаста. Последний образован двумя пластинчатыми цепями 9, перекинутыми через звездочки 7, установленными на верхней балке подвижной рамы 6. Концы цепей закреплены на основной раме и на грузовой каретке. Благодаря этому грузовая каретка движется с удво­енной скоростью и проходит путь в два раза больший, чем ход выдвиже­ния штока гидроцилиндра.

Рис. 6.30. Вилочный автопогрузчик: 1 — гидроцилиндр; 2 — верти­кальная рама; 3 ~ поршень; 4 — внутренняя рама; 5 — вилочный захват; 6 — выдвижная рама; 7 — звездочка; 8 ~ грузовая каретка; 9 — цепь; 10 — шток; 11 — задний мост; 12 — передний мост.

Поступательное движение штоков гидроцилиндров рабочего обо­рудования вилочного автопогрузчика создается давлением жидкости насосов, приводимых во вращение двигателем автопогрузчика. Для умень­шения усилий управлении в систему управляемых колес подключен специальный гидроусилитель рулевого управления. Для привода гидро­усилителя рулевого управления установлен насос. Управление гидро­усилителем сблокировано с рулевой колонкой и осуществляется автома­тически.

Вилочные погрузчики выпускаются грузоподъемностью 3-5 т с высотой подъема груза до 6 м и скоростью перемещения с грузом до 20 и без груза до 40 км/ч. Автопогрузчики оборудуются различным съем­ным рабочим оборудованием: грейфером (схватом) для бревен, ковшом для сыпучих грузов, крановой стрелой и другими приспособлениями, рас­ширяющими область их применения. Так, для работы с длинномерными
грузами, с которыми обычный погрузчик не приспособлен работать, при­меняют автопогрузчики с боковым расположением грузоподъемника. Грузоподъемник поворачивается относительно продольной оси, а длинно­мерный груз вилочным захватом укладывается на боковые кронштейны вдоль машин и в таком положении транспортируется в узких проходах складов.

Одноковшовые погрузчики. Основным рабочим органом одно­ковшового погрузчика является ковш, используемый для разработки, по­грузки и перемещения сыпучих мелкокусковых материалов и грунтов I и II категорий. Главным параметром одноковшовых погрузчиков явля­ется грузоподъемность. По грузоподъемности их 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 оборудования погрузчики могут быть гусе­ничными и пневмоколесными. Гусеничные погрузчики имеют высокую про­ходимость и развивают большее напорное усилие, пневмоколесные — боль­шую маневренность и высокие транспортные скорости. В качестве базовых машин для погрузчиков применяют специальные пневмоколесные шасси, гусеничные и колесные промышленные тракторы погрузочных модифика­ций или тракторы общего назначения. Специальные пневмоколесные шас­си состоят из двух шарнирно соединенных между собой полурам. 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 оборудования и рабо­ты с ним. Его располагают на базовой машине спереди или сзади отно­сительно двигателя. Силовые передачи гусеничных и колесных тягачей, а также специальных шасси выполняют гидромеханическими с трехско­ростной коробкой перемены передач (три скорости вперед и три одина­ковые скорости назад). Такая передача приспособлена для частого ре­версирования движений при автоматическом переключении передач и наиболее полно отвечает рабочему режиму одноковшовых погрузчиков.

По способу разгрузки рабочего органа различают погрузчики: с передней разгрузкой (фронтальные погрузчики), с боковой разгрузкой (полуповоротные), с задней разгрузкой (перекидной тип погрузчика). Наиболее распространены в строительстве фронтальные и полупово­ротные погрузчики на пневмоколесном и гусеничном ходу с объемным гидроприводом погрузочного оборудования.

Рис. 6.31. Одноковшовый фронтальный погрузчик: а — схема конструкции; б — кинематическая схема погрузочного оборудова­ния; 1 — ковш; 2 — повортные тяги; 3 — коромысла; 4 — стрела; 5 — гидроцилиндр ковша; 6 — портальная рама; 7 — гидроцилиндры стрелы.

Фронтальные погрузчики. Они обеспечивают разгрузку ковша со стороны разработки материала. Погрузочное оборудование шарнир­но крепится к портальной раме 6, жестко установленной на основной раме базовой машины (рис. 6.31). Оно состоит из рабочего органа, стре­лы, рычажного механизма и гидроцилиндров двустороннего действия, рабочий орган погрузчика — ковш /, установлен на стреле 4 и управляет­ся рычажным механизмом, состоящим из двух пар коромысел 3 и пово­ротных тяг 2, приводимых в движение двумя гидроцилиндрами 5 поворо­та ковша. Подъем и опускание стрелы осуществляются двумя гидроци­линдрами 7. Гидравлический привод рабочего оборудования позволяет плавно изменять скорости в широких пределах и надежно предохранять его от перегрузок.

Рабочий процесс фронтального погрузчика, оборудованного ковшом, состоит из следующих операций: перемещение погрузчика к месту набора материала с одновременным опусканием ковша, внедрение ковша в мате­риал напорным усилием машины, подъем ковша со стрелой, транспортировка материала к месту разгрузки и разгрузка ковша опрокидыванием.

Полуповоротные погрузчики (рис. 6.32). В отличие от фрон­тальных эти машины обеспечивают разгрузку ковша и сменных рабочих органов впереди и на обе стороны на угол до 90° от продольной оси. Это сокращает время на развороты и позволяет использовать их для работы в стесненных условиях.

Рис. 6.32. Полуповоротный одноковшовый погрузчик: а — схема конст­рукции; б — кинематическая схема механизма вращения платформы.

Конструктивно полуповоротные погрузчики отличаются от фрон­тальных тем, что погрузочное оборудование монтируется на поворотной платформе 1, которая, в свою очередь, через опорно-поворотное устрой­ство 2 опирается на ходовую раму 3 базовой машины. Вращательное движение поворотная платформа получает с помощью двух горизонтально расположенных гидроцилиндров 4, штоки которых соединены между
собой пластинчатой цепью 5, огибающей звездочку 6 поворотной плат­формы. Кроме основного ковша одноковшовые погрузчики оснащаются многими видами сменного и навесного оборудования: ковшами увели­ченной и уменьшенной вместимости, грейферными двухчелюстными ков­шами, ковшами с боковой разгрузкой, поворотными захватами, использу­емыми для погрузки в транспортные средства и складирования штучных и длинномерных грузов, лесоматериалов, установки столбов и др. Неко­торые виды такого сменного и навесного оборудования представлены на рис. 6.33.

Техническая производительность одноковшовых погрузчиков (м3/ч) определяется с учетом физических свойств разрабатываемого материа­ла и условий работы. При работе с сыпучими материалами

я„, = 3600 *m> (6Л9)

‘чкр

где q ~ вместимость ковша, м3; кн — коэффициент наполнения ковша;

/ — время цикла, с; к — коэффициент разрыхления материала; km = 0,85-0,90 — коэффициент, учитывающий конкретные условия работы.

В общем случае время цикла складывается из времени наполнения ковша, перевода его в транспортное положение, времени груженого хода, времени разгрузки, времени, затрачиваемого на повороты и возвращение к месту работы.

При работе со штучными грузами техническая производительность (т/ч)

пт = 3600 7 К, (6.20)

где G — грузоподъемность погрузчика, т.

Рис. 6.33. Сменное и навесное оборудование одноковшовых погруз­чиков. Ковши: 1 — нормальный; 2 — увеличенный; 3 — уменьшен­ный; 4 — двухчелюстной; 5 — скелетный; 6-е боковой разгрузкой; 7-е увеличенной высотой разгрузки; 8-е принудительной разгрузкой. 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 — роторный снегоочиститель; 18 — кусторез; 19 — корчеватель — собиратель; 20 — асфальтовзламыватель.

Техническая производительность является пределом возможности машины и не может быть превышена без изменения рабочих скоростей, мощности двигателя и т. п. Для достижения максимальной технической производительности необходимо анализировать условия работы и в том числе использовать оптимальную схему организации работ, соответствую­щие виды сменного рабочего оборудования (например, ковши повышен­ной или уменьшенной вместимости), способствующие максимальному использованию тягового усилия базового трактора или тягача. Благода­ря хорошей транспортирующей способности одноковшовые погрузчики успешно конкурируют с одноковшовыми экскаваторами, работающими в транспорт, и по некоторым технико-экономическим показателям

(производительности труда на одного человека в смену, стоимости едини­цы продукции, материалоемкости и энергоемкости работ) превосходят их. Мощность силовой установки современных одноковшовых погрузчиков достигает 900 кВт при вместимости основного ковша 10 м3.

Многоковшовые погрузчики относятся к машинам непрерывно­го действия. Их применяют для погрузки в транспортные средства сы­пучих и мелкокусковых материалов (песка, гравия, щебня, шлака, сколо­того льда и снега), а также для засыпки траншей грунтом. Многоковшо­вые погрузчики монтируют на самоходном гусеничном или пневмоко — лесном шасси, в конструкции которого используются детали и узлы тракторов и автомобилей.

По конструкции рабочего органа различают погрузчики шнекоков­шовые, роторные, дисковые и с подгребающими лапами. Шнекоковшовый рабочий орган имеет шнековый питатель и ковшовый элеватор для пода­чи материала на ленточный конвейер. Роторные погрузчики разрабаты­вают материал шаровыми или ковшовыми фрезами. В дисковых матери­ал подается двумя дисками, вращающимися во встречном направлении. Подгребающие лапы подают материал на конвейер благодаря специаль­ной кинематике движения. Главным параметром многоковшовых по­грузчиков является производительность. Их выпускают про­изводительностью 40, 80, 160, 250 м3/ч с высотой погрузки 2,4-4,2 м.

Рис. 6.34. Многоковшовый погрузчик со шнекоковшовым рабочим органом: 1 — пневмоколесное шасси; 2 — конвейер; 3 — ковшовый конвейер; 4 — питатель; 5 — отвал; 6 — гидроцилиндры.

Многоковшовый погрузчик с шнекоковшовым органом (рис. 6.34) состоит из следующих основных узлов: пневмоколесного шасси 1 с обе­ими ведущими осями, наклонного ковшового конвейера 3 с винтовым (шнековым) питателем 4, ленточного поворотного в плане и в верти­кальной плоскости конвейера 2.

Для лучшей подачи материала к питателю на раме ковшового кон­вейера установлен отвал 5. Ковшовый конвейер устанавливается в ра­бочее и транспортное положения с помощью двух гидроцилиндров 6. При поступательном движении погрузчика материал винтовым питате­лем подается в непрерывно вращающийся ковшовый конвейер и далее через приемное устройство и ленточный конвейер в транспорт. Пово­ротные движения ленточного конвейера позволяют изменять высоту за­грузки, а также загружать подвижной состав по обе стороны от про­дольной оси погрузчика. Поступательная скорость погрузчика выбирает­ся в зависимости от высоты штабеля материала и производительности. Все основные механизмы, кроме привода ковшового конвейера, приводят­ся в действие с помощью гидроцилиндров двустороннего действия, ра­ботающих от гидросистемы погрузчика.

Пневмотранспортными установками перемещают сыпучие матери­алы по трубам с помощью сжатого или разреженного воздуха. Приме­нение пневмотранспортных установок для погрузки, разгрузки и пере­мещения таких строительных материалов, как цемент, песок, известь, опилки и др., позволяет значительно повысить производительность труда, ликви­дировать пыление и загрязнение материалов в пути, полностью механи­зировать процесс загрузки и выгрузки, создать условия для автоматизации транспортных процессов. Установки пневматического транспортирова­ния выгодно отличаются отсутствием движущихся частей, возможнос­тью применения труб небольшого диаметра, прокладываемых по любой пространственной трассе на значительные расстояния при высокой про­изводительности.

Недостатками пневматического транспорта являются большой удель­ный расход воздуха и высокая энергоемкость процесса (1-5 кВт. ч/т), а также повышенный износ элементов оборудования при транс­портировании абразивных материалов. Однако повышенная энергоем­кость пневмотранспортных установок в значительной степени компен­сируется перечисленными преимуществами.

По принципу работы пневмотранспортные установки делятся на установки всасывающего и нагнетательного действия (рис. 6.25).

Установки всасывающего действия (рис. 6.25, а). В таких уста­новках загрузка и транспортирование материала производятся в ре­зультате разрежения воздуха в транспортном трубопроводе 2, создавае­мого вакуум-насосом 8. Материал в транспортный трубопровод посту­пает через сопла /. При этом возможны загрузка материала из не­скольких мест и транспортировка его в одно место. Из транспортного трубопровода материал поступает в осадительную камеру 3, где части­цы материала выпадают из потока воздуха в результате резкого сни­жения скорости воздуха при расширении выходного сечения и через шлюзовой затвор 4 высыпаются в бункер 5. Воздух проходит дальней­шую очистку в фильтрах 6 ив очищенном от материала виде посту­пает в вакуум-насос 8 и далее в атмосферу через трубу 7. Разрежение воздуха в трубопроводе уменьшается по направлению движения мате­риала. Соответственно изменяется и скорость воздуха. В установках всасывающего типа она минимальна у сопла и максимальна у вакуум — насоса. Перепад давления во всасывающих установках составляет
0,03-0,04 МПа, в результате чего транспортирование возможно на не­большие расстояния.

Рис. 6.25. Принципиальные схемы пневмотранспортных установок: 1 — сопло; 2 — трубопровод; 3 — осадительная камера; 4 — шлюзо­вой затвор; 5 — бункер; 6 — фильтр; 7 — труба; 8 — вакуум-насос; 9 — воздухоприемник; 10 — компрессор; 11- воздухосборник; 12 — затвор; 13 — загружатель; 14 — трубопровод; 15 — осадительная камера; 16 — шлюзный затвор; 17 — бункер; 18 — фильтр.

Установки нагнетательного действия (рис. 6.25, б). Перемещение материала в них происходит под действием избыточного давления, создаваемого компрессором 10. Материал из бункера подается в загру — жатель 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, выбрасывается в атмосферу. Для сжатия и нагнетания воздуха применя­ются компрессоры с давлением до 0,8 МПа и производительностью воз­духа до 100 м3/мин. Засасываемый компрессором из атмосферы воздух через воздухоприемник 9 очищается от пыли и далее поступает в возду­хосборник 11, который предназначен для определенного запаса сжатого воздуха и равномерного перемещения материала по трубам.

В установках нагнетательного действия наибольшее применение полу­чили загружатели, выполненные в виде пневмовинтового насоса (рис. 6.26). Он состоит из цилиндрического корпуса 5, винта 3 с переменным шагом, вращаемого двигателем /, и смесительной камеры 7. Вследствие умень­шения шага винта материал по мере его прохождения к смесительной камере постепенно уплотняется, препятствуя просачиванию сжатого воз­духа в загрузочную воронку 2. Степень уплотнения материала регули­руется клапаном 6. В смесительную камеру по трубопроводу поступает сжатый воздух от компрессора. Материал, попадая в струю сжатого воздуха, смешивается с ним и далее поступает в транспортный трубо­провод 8 (на рис. 6.25, б поз. 14). Недостатком пневмовинтовых насосов является быстрый износ винта и корпуса насоса. Для повышения надежно­сти корпус насоса футеруют сменными гильзами 4.

Рис. 6.26. Пневмовинтовой насос: 1 — двигатель; 2 — загрузочная воронка; 3 — винт; 4 — гильза; 5 — корпус; 6 — клапан; 7 — смесительная камера; 8 — трубопровод.

Г

v.

Скорость воздуха, поступающего в загружатель, должна быть доста­точной для поддержания частиц материала во взвешенном состоянии. Она должна по своей величине превышать скорость витания. Скоростью витания называют такую скорость вертикального воздушного потока, при которой сила тяжести перемещаемой частицы уравновешивается скоро­стным напором потока. Скорость витания зависит от формы, размеров и массы транспортируемого материала. В установках нагнетательного типа скорость воздуха на выходе из трубопровода превышает начальную ско­рость вследствие падения давления в системе до атмосферного. Пере­
пад давлений в высоконапорных установках составляет 0,4-0,6 МПа, что создает возможность транспортирования на значительные (до 2 км) расстояния при производительности установок до 200-300 м3/ч.

Пневматические разгрузчики. Пневморазгрузчики предназначе­ны для разгрузки вагонов и транспортирования в емкости порошкооб­разных материалов. Их выпускают всасывающего и всасывающе-нагне — тательного действия. Принцип действия этих разгрузчиков одинаков и основан на заборе и транспортировании материала под действием ваку­ума, создаваемого и поддерживаемого в системе вакуум-насосом. Прин­ципиальное различие между ними заключается в способах транспорти­рования материала от смесительной камеры в силосы: в разгрузчиках всасывающего типа используются механические насосы; в разгрузчиках всасывающе-нагнетательного действия применено пневматическое транс­портирование.

Разгрузчик всасывающего действия (рис. 6.27) состоит из забор­ного устройства /, гибкого транспортного цементовода 2, осадительной камеры 3, вакуум-насоса 5. Заборное устройство 1 устанавливается в разгружаемый вагон. Оно смонтировано на самоходной двухколесной тележке с индивидуальным приводом каждого колеса. На тележке уста­новлены вращающиеся диски для рыхления цемента и всасывающие со­пла. По цементоводу 2 цемент поступает в осадительную камеру 3, где отделяется от воздуха. Камера выполняется в виде закрытой емкости цилиндрическо-конической формы. Транспортный трубопровод вводится в емкость по касательной, в результате чего частицы цемента прижима­ются к стенкам емкости, теряют скорость и опускаются в нижнюю ее часть, где расположен затвор для выпуска материала. Дальнейшее пере­мещение цемента в силосы осуществляется механическими (шнековы­ми) насосами. Дальность подачи не превышает 12 м.

После освобождения от цемента воздух проходит дополнительную очи­стку в фильтрах, расположенных в верхней части осадительной камеры, после чего он поступает в вакуум-насос и далее выбрасывается в атмосфе­ру. Очистка фильтров от цементной пыли производится обратным пото­ком атмосферного воздуха или с помощью встряхивающего механизма.

Разгрузчики всасывающе-нагнетательного действия комп­лектуются пневмовинтовым насосом со смесительной камерой. Сжатый воздух, поступающий в смесительную камеру от отдельного компрессо­ра, перемещает цемент по трубопроводу в силосы. Производительность разгрузчиков 20-50 м3/ч при дальности транспортирования материала до 50 м.

Рис. 6.27. Пневматический разгрузчик цемента всасывающе- нагнетательного действия; 1 — заборное устройство; 2 — цемен- товод; 3 — осадительная камера; 4 — смесительная камера; 5 — вакуум-насос; 6 — насос.

Автоцементовозы. Их применяют для доставки цемента с цемент­ных заводов и элеваторов на стройки и предприятия строительной инду­стрии. Автоцементовоз (рис. 6.28, а) представляет собой цистерну-полу­прицеп 2 к автомобильному седельному тягачу, установленную под углом 6-8° в сторону разгрузки и оснащенную системой загрузки и выгрузки цемента. Во время стоянки без тягача цистерна-полуприцеп опирается на выдвижные опоры 3. Внутри цистерна оборудована аэролотком 15, пред­ставляющим собой желобы, на которые натянута пористая ткань.

Загрузка осуществляется через люк 1 и самостоятельно. Принцип самозагрузки основан на действии установки всасывающего типа (рис. 6.28, б). Оборудование 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 очищается от цемента в фильтрах 11 и 5. В ци­стерне 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 воздух. При достижении рабочего давле­ния 0,15-0,20 МПа открывается разгрузочный кран 8, к шаровой головке которого присоединяется шланг. Насыщенный воздухом цемент приоб­ретает подвижность и подается в склады на высоту до 25 м. Грузоподъ­емность выпускаемых автоцементовозов 3, 5, 8, 13 и 22 т.

Рис. 6.28. Автоцементовоз: 1 — люк; 2 — цистерна; 3 — опоры; 4 — вакуум-насос; 5 — фильтр; 6 — заборное сопло; 7 — гибкий шланг; 8 — разгрузочный кран; 9 — труба; 10 — сигнализатор уровня цемента; 11 — фильтр; 12 — манометр; 13,14 — обратный клапан; 15 — аэролоток; 16 — предохранительный клапан.

Контейнерный трубопроводный транспорт (рис. 6.29). Труба диаметром 0,8-1,6 м и длиной до нескольких километров выкладывает­ся на местности. В трубе с небольшим зазором размещаются вагонетки — контейнеры, опирающиеся через ролики на ее внутреннюю поверхность. Для уплотнения зазора между трубой и вагонеткой последняя снабжена уплотнителями-манжетами. Под действием воздуха на торцовую повер­хность вагонеток движение их может осуществляться со скоростью до 30 км/ч при грузоподъемности каждой до 2-3 т.

Рис. 6.29. Схема контейнерного трубопроводного транспорта; 1 — трубопровод подачи воздуха; 2 — трубопровод контейнеров; а — трасса; б — контейнер.

Специализированные транспортные средства применяют в соот­ветствии с их назначением и видом груза: для перевозки грунта, сыпу­чих грузов, бетонов и растворов, битума, топлива (автомобили-самосвалы, керамзитовозы, автобетоносмесители, авторастворовозы, автобитумовозы, топливовозы), порошкообразных грузов (автоцементовозы, известково — зы), строительных конструкций (панелевозы, фермовозы, плитовозы, сан- техкабиновозы), длинномерных грузов (трубовозы, плетевозы, металло — возы), строительных грузов в контейнерах (контейнеровозы), технологического оборудования и строительных машин (тяжеловозы).

Специализированные транспортные средства представляют собой прицепы и полуприцепы к базовым автомобилям и седельным тягачам средней и большой грузоподъемности с разрешенной нагрузкой на оди­ночную ось 60 и 100 кН (автомобили и тягачи с колесной формулой 6×2 и 6×4). Конструкция таких транспортных средств учитывает особеннос­ти перевозки и физические свойства грузов, сохранение их качества, ком­плексную механизацию погрузки и выгрузки. Главным параметром специализированных транспортных средств принята полная масса транс­портного средства с грузом. Использование специализированного транс­порта способствует дальнейшему развитию индустриальных методов строительства, снижению себестоимости перевозок, росту производитель­ности транспортных средств. Ниже приводятся конструктивные схемы и технологические возможности отдельных видов специализированного транспорта.

Автомобили-самосвалы и автопоезда. Различают автомобили — самосвалы общего назначения и специальные карьерные самосвалы. Автомобили-самосвалы общего назначения (рис. 6.7) изготовляют на базе серийных грузовых автомобилей (иногда с укороченной базой). Их используют для перевозки грунта из котлованов, нерудных строительных материалов от карьеров, причалов и железнодорожных станций на пред­
приятия строительной индустрии и на сооружаемые дороги. Кроме того, автомобили-самосвалы используют для перевозки асфальтобетона, строи­тельного мусора и других навалочных грузов. Загрузка автомобилей-само­свалов производится обычно экскаватором, погрузчиком или из бункера. Кузов 2 самосвалов прямоугольной, трапециевидной или корытообразной формы делается опрокидным с углом наклона до 60°. Различают самосва­лы с задней разгрузкой, т. е. опрокидыванием только назад, с боковой разгрузкой на одну или обе стороны и с трехсторонней разгрузкой. Опро­кидывание кузова осуществляется с помощью гидравлического подъемни­ка, состоящего из одного или двух гидроцилиндров 3 одностороннего дей­ствия, питаемых насосной установкой 4, приводимой от двигателя 1 через коробку отбора мощности 6 автомобиля карданными валами 5.

Рис. 6.7. Автомобили-самосвалы общего назначения; а — с кузовом ковшовой формы; 6-е откидной задней стенкой; 1 — двигатель; 2 — кузов; 3 — гидроцилиндр; 4 — насос; 5 — карданный вал; 6 — коробка отбора мощности.

Управление опрокидыванием кузова осуществляется из кабины. При этом положения гидрораспределителя обеспечивают принудительный подъем кузова, фиксирование его на любом уровне и плавное опускание

под действием собственной массы, при котором происходит слив масла в бак через клапан с определенным проходным сечением. Грузоподъем­ность серийно выпускаемых отечественной промышленностью самосва­лов составляет 10-12 т при полной массе автомобиля с грузом 19-23 т. Грузоподъемность специальных карьерных самосвалов достигает 300 т, так как они предназначены для работы вне дорог общей дорожной сети и их осевые нагрузки могут превышать действующие весовые огра­ничения.

Рис. 6.8. Автопоезд: а — автомобиль-самосвал; б — прицеп-самосвал.

При перевозке массовых грузов применяют автопоезда (рис. 6.8). Использование автопоездов вместо одиночных автомобилей-самосвалов позволяет повысить выработку на среднесписочную машину, снизить расход топлива, уменьшить число водителей. Автопоезда создают на базе автомобилей-самосвалов и унифицированных автомобильных прицепов — самосвалов и полуприцепов-самосвалов к седельным тягачам, имеющим общие конструктивные признаки. Гидроцилиндры прицепов действуют от гидравлической системы базового автомобиля. Автомобили-самосва­лы, предназначенные для использования в качестве тягачей, оснащаются
стандартными буксирными устройствами, а также гидро-, пневмо — и электровыводами для подключения соответствующих систем прицепов. Разгрузка кузовов самосвала и промежуточных прицепов ведется на две (боковые), а заднего-на три (боковые и заднюю) стороны. Грузоподъем­ность автопоезда, выполненного, например, на базе автомобиля 6×4 типа КамАЗ, составляет 11 т (полная масса 19 т), прицепа полной массой 16 т и полуприцепа полной массой 25 т.

Полуприцепы-керамзитовозы. Для перевозки пористых запол­нителей бетона плотностью 0,48-0,65 т/м3 применяют полуприцепы- керамзитовозы к седельным тягачам (рис. 6.9). Характерной особенно­стью конструкции 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 силового гидроцилиндра, который обеспечивает угол наклона кузова назад до 60°. Грузоподъемность полуприцепов-керамзитовозов 18 т.

Рис. 6.9. Полуприцеп-керамзитовоз.

Полуприцепы-автобитумовозы. Эти автомобили применяют для транспортирования битумных материалов от нефтеперерабатывающих заводов к местам производства дорожных, кровельных и изоляционных работ. Автобитумовоз (рис. 6.10) представляет собой полуприцепную цистерну 1 эллиптической формы, установленную на полуприцепе без­рамной конструкции к седельному тягачу и оборудованную системами
подогрева, забора и выдачи битума. Сверху цистерна имеет заливные люки 2, а в задней части — фланец для присоединения сливного трубопровода 5. Система подогрева включает в себя жаровые трубы 3, вмонтированные в заднее днище цистерны, стационарные горелки 4, работающие на керосино-воздушной смеси, топливный бак, компрес­сор и приборы контроля за уровнем и температурой битума. Система наполнения и выдачи битума состоит из трубопроводов и битумного шестеренного насоса, приводимого от двигателя тягача через коробку отбора мощности или от индивидуального гидромотора. Обогрев би­тумного насоса производится теплом выхлопных газов двигателя при его установке на тягаче или теплом горячего битума при его разме­щении внутри цистерны.

Рис. 6.10. Полуприцеп-автобитумовоз; 1 — цистерна; 2 — заливной люк; 3 — жаровые трубы; 4 — горелки; 5 — сливной трубопровод.

Конструкция автобитумовоза обеспечивает сохранение температу­ры битума в цистерне при транспортировании без подогрева, подогрев битума в цистерне до рабочей (200°С) температуры, перекачивание его, минуя цистерну, забор из битумоплавильных котлов и битумохранилищ. насосом. Грузоподъемность выпускаемых промышленностью автобиту­мовозов 6,8-21 т.

Трубо — и плетевозы. Перевозка труб и плетей (сваренных секций и труб) по дорогам с твердым покрытием и грунтовым, а также вдоль
трассы строительства трубопроводов вне дорог осуществляется специ­альными автопоездами-трубовозами и плетевозами. Трубовоз состоит из тягача, одноосного прицепа-роспуска, соединенных между собой жест­ким сцепным устройством. Длина перевозимых труб не превышает 12 м. Плетевозы, в отличие от трубовозов, могут перевозить плети из труб практически любой длины (обычно до 36 м) прицепами-роспусками, так как тяговое усилие прицепу-роспуску передается непосредственно пле­тями, закрепленными на тягаче.

На рис. 6.11 показан плетевоз для перевозки труб и плетей диамет­ром 529-1420 мм, длиной до 36 м, массой до 36 т по дорогам с твердым покрытием и грунтовым дорогам, состоящий из четырехосного автомо­бильного тягача / повышенной проходимости и двухосного прицепа-рос­пуска 5. На тягаче установлен коник 4 для укладки труб 3. Такие же коники неподвижно закреплены на раме прицепа-роспуска. На кониках тягача и прицепа имеются переставные стойки-упоры для труб и предох­ранительный щит 2, ограничивающий передний вылет труб и защища­ющий кабину водителя при погрузочно-разгрузочных работах и перевоз­ке труб. Положение стоек регулируется в зависимости от размера и количества перевозимых труб. 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 страхового каната при транспортировке плетей. Количество одновре­менно перевозимых плетей или труб определяется грузоподъемностью поезда. Выпускаемые промышленностью плетевозы рассчитаны на мас­су перевозимых труб 9-36 т.

Полуприцепы-панелевозы. Они предназначены для перевозки панелей, плит перекрытий на полуприцепах к седельным автомобиль­ным тягачам (рис. 6.12). Передняя часть панелевоза опирается на се­дельное сцепное устройство тягача, а задняя — на одно — или двухосную тележку. В некоторых конструкциях панелевозов задняя тележка име­ет поворотные оси, что способствует уменьшению габаритной полосы движения, повышению маневренности автопоезда в естественных ус­ловиях. Полуприцепы снабжают гидравлическими опорами для устой­чивости при погрузочно-разгрузочных операциях, а также автоматичес­кой сцепкой и тягачом, позволяющей работать одному тягачу с несколь­кими сменными полуприцепами и вести монтаж панелей “с колес”, т. е. без складирования на строительной площадке. По конструкции несу­щего каркаса полуприцепы разделяют на хребтовые и рамные кассет­ного типа.

Рис. 6.11. Плетевоз: 1 — тягач; 2 — предохранительный щит; 3 — труба; 4 — коник; 5 — прицеп-роспуск; 6 — сцепное устройство.

Рис. 6.12. Полуприцеп-панелевоз: а — общий вид полуприцепа хребтового типа; б-д — расположение панелей на полуприцепах — панелевозах различных типов.

Хребтовые панелевозы имеют каркас в виде фермы трапецие­видного поперечного сечения, а панели устанавливаются в наклонном положении по обеим сторонам каркаса под углом 8-10° к вертикали (рис. 6.12, а, б). Преимущество таких панелевозов — малая погрузочная высота, удобство проведения погрузочно-разгрузочных работ. Однако эти панелевозы требуют симметричной загрузки их грузовых площадок, что трудновыполнимо при перевозке панелей нечетного числа или различ­
ной массы. Кроме того, наклонное положение панелей часто приводит к возникновению трещин, сколов и других повреждений.

Рамные полуприцепы представляют собой кассету, образован­ную двумя продольными вертикальными плоскими фермами и попереч­ными связями (рис. 6.12, в), или несущую раму с кассетой (рис. 6.12, д), в которой размещаются перевозимые изделия. Они устанавливаются в вертикальном положении и удерживаются с помощью разделителей, перемещаемых вдоль кассеты, и боковых держателей. Иногда их дообо­рудуют дополнительными боковыми кассетами (см. рис. 6.12, г). Система крепления дает возможность перевозить панели различных размеров и конфигурации, исключает их взаимное перемещение и повреждение вы­ступающих частей и офактуренного слоя.

Для перевозки панелей и плит перекрытий шириной до 4 м (нега­баритных по высоте) используют панелевозы с рамами, имеющими пово­ротную (на угол 55°) часть грузовой площадки, которая одновременно служит опорной поверхностью панелей. Панелевоз оборудуется меха­низмом поворота площадки, фиксирующей ее в транспортном положе­нии, и устройствами для крепления панелей.

Полуприцепы-фермовозы. Для перевозки ферм длиной 12, 18, 24 м на объекты используют полуприцепы-фермовозы с автомобильными тя­гачами седельного типа (рис. 6.13). Фермы устанавливают на опоры полуприцепа в рабочем положении с опиранием по концам аналогично их опиранию в сооружении. Они удерживаются в таком положении винтовыми зажимами, расположенными в передней и задней частях рамы полуприцепа. В зависимости от длины фермы передняя опора может перемещаться вдоль рамы с помощью ручной лебедки. В задней части рама опирается 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 обрыва каната. Грузоподъ­емность полуприцепов-фермовозов 12 и 20 т.

Полуприцепы-сантехкабино — (рис. 6.14) и блоковозы (рис. 6.15). Такие автомобили предназначены для перевозки санитарно-техничес­ких кабин, блоков-лифтов. Кассетная форма полуприцепа позволяет пере­возить также балки, колонны, сваи, контейнеры и другие грузы. По конст­рукции они имеют много общего с панелевозами, но отличаются более низким расположением грузовой площадки. Небольшая погрузочная высота обеспечивает перевозку изделий с крупными размерами или с высоким расположением центра тяжести без нарушения установленно­
го габарита. При перевозке объемных блоков большой массы рама при­цепа оборудуется раздвижными и опорными площадками для опирания блоков по углам или по их длинным сторонам. Конструкция блоково — зов предусматривает крепление блоков от смещения при транспорти­ровке, легкость переналадки для блоков различных типоразмеров.

Рис. 6.13. Полуприцеп-фермовоз.

Рис. 6.14. Полуприцеп-сантехкабиновоз.

Рис. 6.15. Полуприцеп-блоковоз.

Полуприцепы-контейнеровозы. При перевозках на строительные объекты мелкоштучных и тарных грузов широко используются контейне­ризация и пакетирование. Для перевозки контейнеров и пакетов ис­пользуют одиночные автомобили и автопоезда общего назначения и спе­циализированные транспортные средства — автомобили-самопогрузчики,
оборудованные погрузочно-разгрузочными устройствами. К числу таких транспортных средств относятся контейнеровозы. Наиболее рациональной конструкцией контейнеровоза, обеспечивающей лучшую маневренность и оптимальную грузоподъемность, является седельный тягач и полуприцеп.

Для повышения устойчивости и уменьшения погрузочной высоты и центра тяжести груженого автопоезда полуприцепы изготовляют низко­рамными, снабжают быстродействующими выдвижными и откидными опорами, используемыми при выполнении погрузочно-разгрузочных ра­бот для создания устойчивости и разгрузки ходовой части машины. На­личие таких опор способствует быстрому соединению тягача с полупри­цепом и внедрению челночной (маятниковой) схемы организации пере­возок, при которой один тягач может обслуживать несколько полуприце­пов. Грузоподъемные устройства устанавливают на платформе автомо­биля, на раме седельного тягача или на платформе полуприцепа.

На рис. 6.16, а показан полуприцеп к седельному тягачу, оборудо­ванный стреловым гидравлическим краном с шарнирно-сочлененной стрелой. Кран имеет поворотную в плане (на угол до 200°) телескопи­ческую стрелу /, состоящую из основной и выдвижной секций и удлини­теля. На основной секции стрелы и удлинителе установлены грузозах­ватные устройства 2. Телескопическая стрела шарнирно закреплена на поворотной колонке 3, смонтированной на раме полуприцепа 4. Перемеще­ние секций стрелы, ее подъем и опускание, поворот колонны осуществ­ляются гидроцилиндрами двустороннего действия, работающими от гид­росистемы, установленной на тягаче.

Гидравлические стреловые краны имеют грузоподъемность до 2,5 т (на наименьшем вылете). При большей массе контейнеров (до 5 т) на контейнеровозах устанавливают грузоподъемные устройства в виде ка­чающегося портала бокового (рис. 6.16, б) или поперечного расположе­ния. Стойки 5 портала шарнирно закреплены на передней и задней пло­щадках полуприцепа и могут поворачиваться в вертикальной плоскости на угол до 120° двумя синхронно действующими гидравлическими ци­линдрами двустороннего действия. По продольной балке 6 портала пере­мещается грузовая каретка 7 с грузозахватным устройством 8. Привод всех механизмов крана — гидравлический от автомобиля-тягача, обору­дованного дополнительной гидросистемой. Для погрузки и разгрузки крупнотоннажных контейнеров или пакетов применяют более слож­ные грузоподъемные устройства в виде двух стреловых гидравлических кранов либо наклоняемой рамы, по которой перемещается груз с помо­щью канатно-блочной или цепной передачи.

Рис. 6.16. Полуприцепы-контейнеровозы: 1 — телескопическая стрела; 2 — грузозахватное устройство; 3 — поворотная колонка; 4 — рама; 5 — стойка; 6 — портал; 7 — грузовая каретка; 8 — грузозахватное устройство.

Тяжеловозы. По назначению их делят на универсальные — для перевозки строительных машин и неделимого технологического обору­дования, специализированные — для перевозки специального техно­логического оборудования и большегрузных контейнеров и узкоспециализированные — для уникального, особо большой массы и габаритов технологического оборудования. В зависимости от назначе­ния тяжеловозы изготовляют грузоподъемностью до 100 т и более.

Конструктивно тяжеловозы (рис. 6.17) представляют собой при­цепные (рис.6.17, в) и полуприцепные (рис. 6.17 а, б, г), реже самоходные
машины с низко расположенной платформой, опирающейся на двух-, трех­и четырехосные многоколесные тележки со всеми управляемыми осями. Передняя часть рамы полуприцепных тяжеловозов приподнята для разме­щения на ней поворотной или подкатной тележки. Заднюю часть плат­формы и рамы делают заниженной, оснащенной откидными трапами для загрузки самоходных машин. Для улучшения условий погрузки и выгруз­ки оборудования тяжеловозы снабжают лебедками с приводом от сило­вой установки тягача и гидравлическими опорами. В некоторых конст­рукциях тяжеловозов грузовая платформа может опускаться и подни­маться в пределах погрузочной высоты (500…900 мм) с помощью объем­ного гидропривода. Как и другие транспортные средства, тяжеловозы оборудуются опорно-сцепными и тормозными устройствами, а также сред­ствами для надежного крепления оборудования и машин.

Тяговый расчет автотракторного транспорта проводят с целью определения оптимальных режимов его движения в различных дорожных условиях при использовании максимальной мощности двига­теля и достижения наивысшей технической производительности.

Для движения транспорта необходимо выполнить два условия: 1) чтобы сила тяги S, развиваемая двигателем при его движении с посто­янной скоростью, была достаточной для преодоления общего сопротивле­ния движению W, которое слагается из основного сопротивления дви­жению на прямолинейном горизонтальном участке пути (сопротивле­ния качению колес или гусениц и трения в силовой передаче) W и дополнительного сопротивления движению на уклоне W:, 2) чтобы сила сцепления ведущих колес (гусениц) с дорогой S была достаточной для реализации силы тяги, развиваемой двигателем.

Для автопоезда в составе автомобильного тягача и полуприцепа (рис. 6.18, а) сила тяги (Н), развиваемая двигателем,

SiW=(Gml+Q,)(f ± і) + (Gnp + Q2)(f ± і), (6.1)

а сила тяги по сцеплению

(6.2)

S — (G , + Q.) <p> S. сц nil ^ 1 ‘ Для поезда в составе тягача и прицепов (рис. 6.18,6): S > Gjf ± i) + (nGnp +)(f ± і); S = G (p> S, cu mT ’

(6.3)

(6.4)

где Gm, Q, Gnp — соответственно силы тяжести тягача, груза, прицепа; Qt, 02_силы тяжести груза, приходящиеся на прицеп или полуприцеп; Gm/­нагрузка на ведущие оси тягача от его массы; / — коэффициент сопро­тивления движению тягача, прицепа (зависит от типа движителя, вида и состояния пути); і — уклон пути (в тысячных); (р — коэффициент сцеп­ления колес (гусениц) с дорогой; п — число прицепов.

S,

*

SVWS

л

Рис. 6.18. Схемы к тяговым расчетам автотракторного транспор­та: а — тягача-полуприцепа; б — тягача-прицепа; в — схема трассы.

___ а___	П

а,

ill

Каждой скорости движения, изменяемой коробкой перемены пере­дач тягача, соответствует определенная сила тяги. Она больше на пони­женных и меньше на повышенных передачах. Используя приведенные зависимости, определяют скорость движения поезда на отдельных участ­ках трассы, время прохождения отдельных участков, полное время одной поездки с грузом по трассе следования, продолжительность рейса и тех­ническую производительность транспорта.

Скорость движения поезда (км/ч) на отдельных участках пути из условия использования полной мощности

3.6-Ю3^ г)

Vimax — щ, (6.5)

где N — мощность тягача (трактора), кВт; т] — общий КПД силовой пере­дачи; — общее сопротивление движению поезда на данном участке пути, Н.

По характеристике тягача или трактора выбирают передачу и ско­рость, с которой возможно движение на каждом из участков 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 возможной. На нее влияют не только дорожные условия, но и требования безопасности движения. Так, движение на спуске по условиям безопасности осуществляется на низших передачах. Кроме того, движение с максимальной скоростью сопровождается крайне на­пряженной работой агрегатов транспортного средства с повышенным расходом топлива. Поэтому скорость длительного безостановочного дви­жения (км/ч) при относительно ровном продольном профиле дороги обычно составляет 70-60 % от максимальной, т. е.

v.= (0.7- 0.8) V. . (6.6)

і х imax ‘ ‘

Зная скорость движения на каждом участке дороги v и протяжен­ности этих участков I., можно определить время (ч) одной поездки с грузом по трассе следования:

/ = Ег’ “ (6.7)

Продолжительность рейса включает время загрузки, груженого хода, разгрузки и порожнего хода.

Производительность поезда (т/ч) за один рейс

п = Q/tp, (6.8)

где Q — масса груза, т; tp — продолжительность рейса, ч.

Техническую производительность транспорта выражают количе­ством перевезенного 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 техническую скорость и время, потраченное на погру­зочно-разгрузочные и другие работы, отражающие как технический уро­вень транспортных средств, так и организацию и технологию перевозок.

6.4 Конвейеры

Конвейерами перемещают сыпучие, кусковые материалы, штучные грузы, а также пластичные смеси бетонов и растворов. По конструкции конвейеры делят на ленточные, ковшовые, винтовые и вибрационные. У ленточных и ковшовых конвейеров транспортируемый материал перемещается бесконечной лентой или цепью, у винтовых и вибрацион­ных — вращением или колебанием жесткого рабочего органа в виде винта или желоба.

Ленточные конвейеры. Их широко применяют для непрерывного транспортирования различных материалов в горизонтальном или на­клонном направлениях. Они обеспечивают высокую производительность (до нескольких тысяч тонн) и значительную дальность транспортирова­ния (до нескольких десятков километров). В строительстве используют передвижные и стационарные ленточные конвейеры, перемещающие грузы на сравнительно небольшие расстояния.

Передвижные ленточные конвейеры изготовляют длиной 5, 10 и 15 м. Они оборудуются колесами для перемещения вручную или в прицепе к тягачу. Стационарные ленточные конвейеры для удобства монтажа со­ставляют из отдельных секций длиной 2…3 м и общей протяженнос­тью 40-80 м. Ленточные конвейеры широко используются как транс­портирующие органы в конструкциях траншейных и роторных экскава­торов, бетоноукладчиков и других машин, где их параметры определяются параметрами основной машины.

Рис. 6.19. Ленточный конвейер: а — схема конструкции; 6 — роли­коопоры; в — схема усилий на приводном барабане; 1 — натяжное устройство; 2 — натяжной барабан; 3 — воронка; 4 — лента; 5 — верхняя роликоопора; 6 — приводной барабан; 7 — отклоняю­щий барабан; 8 — нижняя роликоопора; 9 — редуктор; 10 — электродвигатель.

Основным транспортирующим и тяговым органом ленточного кон­вейера (рис. 6.19, а) является бесконечная прорезиненная лента 4, огиба­ющая два барабана — приводной 6 и натяжной 2. Поступательное дви­жение ленты с грузом создается силами трения, действующими в зоне
контакта ленты с приводным барабаном. Вращение барабан получает от приводного электродвигателя 10 через редуктор 9. Для увеличения тяго­вого усилия рядом с приводным барабаном устанавливают отклоняю­щий барабан 7, увеличивающий угол обхвата а. Верхняя рабочая и ниж­няя холостая ветви поддерживаются верхними 5 и нижними 8 роликоо — порами. В целях получения наибольшей производительности конвейе­ров их верхние роликоопоры делают желобчатой формы, при прохожде­нии по ним лента той же ширины способна нести больше материала по сравнению с плоской (рис. 6.19, б). Для предотвращения провисания между роликоопорами, а также для увеличения тягового усилия лента предварительно натягивается посредством винтового или грузового натяж­ного устройства /.

Загрузка транспортируемого материала на ленту производится че­рез специальную воронку 3. Съем материала может производиться 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 транспортируемого материала. Для таких материалов, как шлак, песок, щебень, он обычно составляет 16-20°.

Для транспортирования строительных материалов применяют тка­невые прорезиненные ленты, состоящие из нескольких слоев (прокла­док) ткани (бельтинга). Ширина и число прокладок ленты стандар­тизированы. Растягивающую нагрузку воспринимают только тканевые прокладки, которые изготовляют из хлопчатобумажных или из более прочных синтетических волокон. Ширина ленты ленточных конвейеров зависит от производительности и ее скорости. У серийно выпускаемых конвейеров она составляет 0,4-1,6 м. Скорости конвейеров, используе­мых для транспортирования наиболее распространенных строительных материалов, находятся в пределах 0,8-2,5 м/с. Конвейеры специального назначения, являющиеся транспортным органом многоковшовых экскава­торов, землеройных комплексов и других машин, имеют ширину ленты до 3,2 м при скорости 8 м/с.

В конвейерах большой длины и производительности прочность прорезиненной ленты с прокладками из синтетических волокон оказы­вается недостаточной. В этих случаях применяют несколько последо­вательно расположенных самостоятельных конвейеров, составляющих общую длину трассы, а для тягового и несущего органов 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 раздельными тяговым и несущим органами. В качестве тягового органа используют стальные канаты или цепи, а несущего — облегченную прорезиненную ленту специальной формы, опирающуюся на тяговый канат или тяговую цепь.

Производительность ленточных конвейеров (т/ч)

П = 3600 Apv, (6.9)

где А — площадь поперечного сечения потока материала, м2; v — скорость Движения материала, м/с; р — плотность материала, т/м3.

Для обеспечения требуемой производительности необходимо, что­бы ширина ленты (м)

В>к Jn/(pv), (6.10)

где k — коэффициент, учитывающий изменение площади поперечного сечения материала на желобчатой ленте (для трехроликовой опоры с углом наклона боковых роликов о! = 20 и 30° соответственно при­нимают равным 0,05 и 0,04).

При транспортировании крупнокусковых материалов ширина лен­ты должна исключить их рассыпание и удовлетворять следующему тре­бованию:

В > 2а + 0,2 м, (6.11)

max ’ ’

где атах — максимальный размер кусков, м.

Таким образом, при известной ширине ленты ее прочность опреде­ляется количеством прокладок в ней и допустимой нагрузкой на едини­цу ширины одной прокладки:

І=Т/(ВК), (6.12)

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 большой 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 потребляемую им мощность N, т. е.

S = 1000 N/V. (6.13)

По теории Эйлера, тяговое усилие на приводном барабане (Н) рав­но разности между натяжениями в набегающей Т и сбегающей t ветвях ленты, т. е. S = Т — t, а натяжения в ветвях ленты определяются следу­ющими зависимостями:

Sefa

где / ~ коэффициент трения ленты о приводной барабан: а — угол обхва­та приводного барабана лентой, рад.

Лента не должна проскальзывать по барабану. Это условие определя­ется неравенством Т < tela. Для устранения пробуксовки ленты увеличива­ют угол обхвата барабана или коэффициент трения, а при недостаточности этих мер применяют дополнительное натяжение каждой ветви ленты.

Мощность привода конвейера реализуется на подъем потока мате­риала на высоту Н, на преодоление сопротивлений движению материала по горизонтальному участку пути длиной іг и на преодоление сопротив­лений в движущихся элементах самого конвейера (сопротивлений холо­стого хода). Следовательно, мощность на валу приводного барабана (кВт)

(6.16)

N = ПН/367 + Шг/367 + 0.02qnvU(O,

где qm — масса 1 м ленты, кг/м; со — 0.04 — коэффициент сопротивления движению ленты по роликоопорам.

Мощность двигателя конвейера должна быть достаточной для воз­можности запуска случайно остановившегося груженого конвейера. Для этого необходимо, чтобы средний пусковой момент двигателя превышал суммарный момент статических и динамических сопротивлений конвей­ера, действующих в период пуска.

Рис. 6.20. Конвейеры с цепным тяговым органом; 1 — пластина; 2 — натяжная звездочка; 3 — цепь; 4 — приводная звездочка; 5 — скребок.

Пластинчатые конвейеры. При транспортировании материалов с острыми кромками, например для подачи крупнокускового камня в дробилки, применяют пластинчатые конвейеры (рис. 6.20, а), у которых
тяговым органом являются две бесконечные цепи 3, огибающие привод­ные 4 и натяжные 2 звездочки. К тяговым цепям прикрепляют металли­ческие пластины /, перекрывающие друг друга и исключающие просыпа­ние материала между ними. Пластинчатые конвейеры применяют также для перемещения горячих материалов, деталей и изделий на заводах строительных конструкций.

Скребковые конвейеры. Разновидностью конвейеров с цепным тяговым органом являются скребковые (рис. 6.20, б). Они отличаются от пластинчатых тем, что на тяговых цепях 3 закреплены скребки 5, а нижняя рабочая ветвь погружена в открытый неподвижный желоб и при своем движении перемещает материал.

Ковшовые конвейеры. Такие конвейеры перемещают материал в ковшах в вертикальном или наклонном (под большим углом) направ­лениях на высоту до 50 м. Ковшовый конвейер (рис. 6.21) представляет собой замкнутый тяговый орган 4 в виде ленты или двух цепей, огибаю­щий приводной 6 и натяжной / барабаны (при цепном органе — звез­дочки), на котором закреплены ковши 3 с шагом Т. Рабочий орган вме­сте с ковшами размещен в металлическом кожухе 5. Загрузка мате­риала осуществляется через загрузочное 2, а разгрузка — через разгру­зочное 7 устройство.

Различают быстроходные, со скоростью 1,25-2,0 м/с, конвейеры для транспортирования порошкообразных и мелкокусковых материалов и тихоходные, со скоростью 0,4-1,0 м/с, для транспортирования крупно­кусковых материалов. В зависимости от вида транспортируемого мате­риала применяют мелкие и глубокие полукруглые 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 зачер­пыванием, а в тихоходных — путем засыпания материала в ковш.

Разгрузка ковшей быстроходных конвейеров осуществляется при огибании ими приводного барабана под действием центробежных сил, а у тихоходных — под действием силы тяжести (гравитационная разгруз­ка). При гравитационной разгрузке остроугольных ковшей материал ска­тывается по передней стенке впереди идущего ковша, в результате чего снижается сила удара его о разгрузочный башмак.

Производительность ковшового конвейера (т/ч) определяется по формуле производительности для машин непрерывного действия с пор­ционной выдачей материала:

П = 0.6 qkHpn, (6.17)

Рис. 6.21. Ковшовый конвейер: а — схема конструкции; б — мелкий полукруглый ковш для сыпучих малоподвижных материалов; в — глубокий полукруглый для сыпучих подвижных материалов; г — остроугольный для кусковых материалов; 1 — натяжной бара­бан; 2 — загрузочное устройство; 3 — ковш; 4 — тяговый орган; 5 ~ кожух; 6 — приводной барабан; 7 — разгрузочное устройство.

где q ~ вместимость одного ковша, л; kH — коэффициент наполнения ковша, принимаемый для мелких 0,6, для глубоких — 0,8 и для остроуголь­ных ковшей — 0,8; р — плотность материала, т/м3; п — 60и/ Т — число разгрузок в минуту; v — скорость ковшей, м/с; Т — шаг расстановки ковшей, м.

Ковшовые конвейеры имеют малые габариты, но требуют постоян­ного контроля за равномерностью загрузки их материалом.

Винтовые конвейеры. Винтовые конвейеры применяются для гори­зонтального или наклонного (под углом до 20°) транспортирования сыпу­чих, кусковых и тестообразных материалов на расстояние до 30-40 м и имеют производительность 20-40 м3/ч. Конвейер (рис. 6.22, а) пред­ставляет собой желоб 4 полукруглой формы, внутри которого в подшип­никах 5 вращается винт 3. Вращение винту сообщается электродвигате­лем I 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 материала.

Рис. 6.22. Винтовой конвейер: 1 — электродвигатель; 2 — редук­тор; 3 — винт; 4 — желоб; 5 — подшипник; 6 — загрузочное отвер­стие; 7 — выходное отверстие.

Сплошной винт (рис. 6.22, б) применяют для хорошо сыпучих мате­риалов (цемента, мела, песка, гипса, шлака, извести в порошке) при коэф­фициенте заполнения желоба kH = 0,25-0,45 и частоте вращения винта 90-120 мин1. Ленточный и лопастной винты (рис. 6.22, а, д) применяют для транспортирования кусковых материалов (крупного гравия, извест­няка, негранулированного шлака) при kH = 0,25-0,40 и частоте враще­ния 60-100 мин1. Для транспортирования тестообразных, слежавшихся

и влажных материалов (мокрой глины, бетона, цементного раствора) при­меняют фасонный и лопастной винты (рисунок 6.22, г, д) при частоте вращения 30-60 мин’1 и кн = 0,15-0,30.

Производительность горизонтального винтового конвейера (м3/ч) зависит от средней площади сечения потока материала и скорости его движения вдоль оси:

7Г D1

П = 3600——— Ь, (6.18)

4

где D — диаметр винта, м; v — скорость движения материала вдоль оси конвейера, м/с.

В случае перемещения материалов при угле наклона конвейера 5° производительность его снижается на 10 %, при угле наклона 10° — на 20%, при угле наклона 20° — на 35%. Диаметры винтов стандар­тизированы и составляют 0,15-0,6 м. Шаг винта t = D для горизонталь­ных и t — 0,8 D — для наклонных конвейеров. При частоте вращения двигателя п и шаге винта t = D (где D — диаметр винта) скорость движе­ния материала (м/с) вдоль оси v = tn/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. Вибрационные конвейеры основаны на принципе значительного снижения сил внутреннего трения между частицами сыпучих материалов и вязких смесей, а также внешнего тре­ния об ограждающие поверхности при сообщении материалу колебаний с определенной частотой и амплитудой. Источником колебаний служат
электромагнитные возбудители или вибраторы с механическим приво­дом (эксцентриковые, кривошипно-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 конвейера показан на рис. 6.23. При высоких или среднеча­стотных колебаниях наклонный желоб при каждом колебании перехо­дит из положения I в положение II и вновь возвращается в положение 1. При этом частица 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 скачкообразное движение по транспор­тирующему органу. В строительстве вибрационные конвейеры исполь­зуются для транспортирования 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 применяют виброжелобы (рис. 6.24). Корпус вибрационного желоба 1 с помощью подвески 2 присоединен к несущей конструкции. Колебания корпусу сообщаются укрепленным на нем вибратором 3.

А

Л

Рис. 6.24. Вибрационный желоб: 1 — корпус;

2 — подвеска;

3 ~ вибратор.

Грузовыми автомобилями, тракторами, пневмоколесными тягачами и созданными на их основе прицепными и полуприцепными транспорт­ными средствами общего и специального назначения осуществляются основные перевозки строительных грузов. Кроме того, автомобили, трак­торы и тягачи используются как тяговые средства прицепных и полу — прицепных дорожно-строительных машин, а также в качестве базы для кранов, экскаваторов, бульдозеров, погрузчиков, бурильных установок, ком­мунальных и других машин.

Автомобили, тракторы, тягачи изготовляются серийно, поэтому мно­гие их сборочные единицы широко используются в конструкциях раз­личных дорожно-строительных машин.

Грузовые автомобили. Основными частями грузового автомоби­ля массового производства являются двигатель /, кузов 2 и шасси 3 (рис. 6.1). Шасси включает силовую передачу (трансмиссию), несущую раму, на которой установлены двигатель, кабина, передний и задние мос­ты с пневмоколесами, упругая подвеска, соединяющая мосты с рамой, механизм управления и электрооборудование. По конструкции кузова различают автомобили общего назначения и специализированные. Авто­мобили общего назначения имеют кузов в виде неопрокидывающейся
открытой платформы с откидными бортами для перевозки любых видов грузов, специализированные — для перевозки определенного вида груза. Кроме того, грузовые автомобили классифицируются по типу двигателя, проходимости, грузоподъемности и другим факторам. На грузовых авто­мобилях применяют поршневые двигатели внутреннего сгорания, рабо­тающие на бензине или газе (карбюраторные), на тяжелом топливе (ди­зельные), газотурбинные. Дизельные двигатели получили преимущест­венное распространение, газотурбинные применяют на автомобилях очень большой грузоподъемности. В зависимости от грузоподъемности мощ­ность двигателей автомобилей общего назначения 60-220, а автомобилей — тягачей достигает 500 кВт.

По проходимости автомобили делятся на дорожные, рассчитанные для эксплуатации по всем дорогам общей дорожной сети, повышенной и высокой проходимости — по всем видам дорог различного состояния и внедорожные — (карьерные). Автомобили повышенной и высокой прохо­димости в зависимости от типа движителя разделяются на колесные, колесно-гусеничные, на воздушной подушке и автомобили-амфибии. Вне­дорожные автомобили применяют на стройках и разработках полезных ископаемых открытым способом и используют на дорогах со специальным основанием.

Главным параметром, определяющим конструкцию автомобиля, яв­ляется нагрузка на одиночную ось. Правилами дорожного движения уста­новлены предельные нагрузки на одиночную ось автомобиля — 100 кН для дорог с усовершенствованным покрытием и 60 кН для общей дорож­ной сети. Эти требования не распространяются на внедорожные автомо­били. Для обеспечения высокой проходимости и требований по нагрузке на ось бортовые автомобили и седельные тягачи выпускаются с двумя, тремя ведущими осями и более (рис. 6.1, б, в). Такие автомобили получили большое распространение. Прицепы и полуприцепы разделяются на при­цепы, буксируемые автомобилем с помощью дышла (одно-, двух- и много­осные), прицепы-роспуски для перевозки длинномерных грузов, полуприце­пы, буксируемые седельными тягачами. Седельные тягачи изготовляют на базе шасси бортового автомобиля, но с укороченной базой (рис. 6.1, в). На раме 3 такого тягача укрепляется опорная плита с седельно-сцепным уст­ройством 4, которое воспринимает нагрузку от полуприцепа и передает ему тяговое усилие, развиваемое двигателем автомобиля.

Рис. 6.1. Грузовые автомобили общего назначения: а — с открытой платформой и бортами; б — повышенной проходимости; в — тягач с седельно-сцепным устройством.

ДОРОЖНО СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ

По грузоподъемности грузовые автомобили разделяются на автомо­били малой, средней, большой и особо большой (внедорожные) грузоподъемности. Максимальная грузоподъемность наиболее распро­
страненных грузовых автомобилей с бортовой платформой составляет: типа ЗИЛ — 6500 кг, типа КамАЗ — 8000-11000 кг, типа МАЗ — 12000 кг, типа КрАЗ — 14500 кг.

На рис. 6.2 приведены схемы силовых передач с одной и несколькими ведущими осями. Крутящий момент от двигателя / (рис. 6.2. а) к ведущим колесам 8 передается через силовую передачу. Она состоит из постоянно замкнутой фрикционной муфты (сцепления) 2, выключение которой позво­ляет отключать двигатель при переключении передач, ступенчатой коробки перемены передач 3 с переменным передаточным числом для согласова­ния крутящего момента на колесах 8 с моментом сопротивления движению и обеспечения движения автомобиля задним ходом, карданного вала 4, глав­ной передачи 5, состоящей из двух конических зубчатых колес и увеличива­ющей крутящий момент на ведущих колесах, дифференциала 6, позволяюще­го колесам вращаться с различной частотой на криволинейных участках пути, и двух полуосей 7, передающих вращение закрепленным на них коле­сам. Главная передача, дифференциал и полуоси, закрепленные в кожух, называются ведущим мостом. Дифференциал устроен следующим образом (рис. 6.2, г). На внутренних концах полуосей 7 закреплены полуосевые конические шестерни 15. Концы полуосей с полуосевыми шестернями вхо­дят в коробку дифференциала 14. К коробке дифференциала прикреплена ведомая шестерня 5, с которой сцеплена ведущая шестерня главной переда­чи. В коробке установлены шестерни-сателлиты 13, которые сцеплены од­новременно с обеими полуосевыми шестернями и могут вращаться в цап­фах. При прямолинейном движении автомобиля по ровной дороге полуоси с шестернями будут вращаться с одинаковой скоростью, равной скорости коробки, а шестерни-сателлиты остаются неподвижными относительно сво­ей оси. При движении автомобиля по криволинейному участку дороги са­теллиты перекатываются по замедлившей свое вращение полуосевой шес­терне, а вторая полуосевая шестерня за счет вращения сателлитов начнет вращаться быстрее. В результате колесо, катящееся по внутренней кривой, будет вращаться медленнее, чем колесо, катящееся по внешней кривой и проходящее за одно и то же время больший путь.

Автомобиль оборудуется тормозной системой для снижения скоро­сти и остановки машины и рулевой системой для изменения направле­ния движения посредством поворота передних управляемых колес 9. На тяжелых машинах рулевой механизм оснащается гидроусилителем, сни­жающим усилие на рулевом колесе.

На рис. 6.2, б показана схема силовой передачи трехосного автомо­биля с двумя ведущими мостами 10, (колесная формула 6×4), а на рис.

6.2, в — с тремя ведущими мостами (колесная формула 6×6), 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.

Рис. 6.2. Силовые передачи грузовых автомобилей: а — с колесной формулой 4×2; б — с колесной формулой 6×4; в — с колесной форму­лой 6×6; г — схема дифференциала.

Тракторы гусеничные и колесные (рис. 6.3). Их используют для перемещения тяжелых грузов по грунтовым и временным дорогам. Агрегатируются они с бортовыми и саморазгружающимися прицепами, а также с прицепными и навесными строительными машинами (скрепера­ми, бульдозерами, экскаваторами, кранами-трубоукладчиками и др.). Гусе­ничные тракторы обладают малой нагрузкой на грунт и большой силой тяги. Поэтому они имеют более высокую проходимость, чем колесные. Максимальная скорость их перемещения составляет 12 км/ч. Колесные тракторы более маневренны, имеют большую транспортную скорость — 40 км/ч. Давление на грунт колесных машин 0,2-0,35 МПа, гусеничных — 0,1 МПа. Главным параметром тракторов является максимальное 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.

Рис. 6.3. Тракторы: а — гусеничный с передним расположением двигателя; б — гусеничный с задним расположением двигателя; в — пневмоколесный с передними управляемыми колесами; г — с шарнирно сочлененной рамой.

Промышленностью выпускаются тракторы 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 изготовляются различных модификаций, т. е. с учетом ус­тановки на них погрузочного, бульдозерного, рыхлительного, кранового и другого оборудования. Мощность двигателей тракторов достигает 800 кВт, а иногда и более. Трактор состоит из рамы, силовой передачи, гусенично­го или колесного движителя и управления. Кроме того, все тракторы комплектуются гидравлической системой для привода навесного или прицепного рабочего оборудования.

У пневмоколесных тракторов с шарнирно-сочлененными полура — мами (рис. 6.3, г) каждая из полурам опирается на ведущий и управляє-

мый мосты. Поворот передней полурамы относительно задней осу­ществляется с помощью двух гидроцилиндров на угол до 40° в каждую сторону. Такие тракторы обладают большей маневренностью по сравне­нию с тракторами с передней управляемой осью. Силовая передача трак­тора существенно отличается от силовой передачи автомобиля. В ней отсутствует дифференциал, а поворот машины осуществляется торможе­нием одной из гусениц. Силовые передачи тракторов выполняются ме­ханическими, гидромеханическими и электрическими.

В состав механической силовой передачи гусеничного трактора (рис. 6.4, а) входят: дисковая фрикционная муфта сцепления 2, коробка перемены передач 3, карданный вал 5, главная передача 6, бортовые фрик­ционы 7 с ленточными тормозами 5, бортовые редукторы 9, соединенные с ведущими звездочками гусениц 10. На гусеничной раме 4 установлены ведомые звездочки 11 с натяжным устройством гусеничной цепи. Бор­товые редукторы увеличивают крутящий момент на ведущих звездоч­ках. Бортовые фрикционы представляют собой многодисковые фрикци­онные муфты, которые в замкнутом (включенном) состоянии обеспечи­вают прямолинейное движение трактора. Изменение направления дви­жения достигается частичным или полным выключением одного из бор­товых фрикционов с одновременным торможением его ведомых дисков с помощью ленточного тормоза. Ленточные тормоза используются так­же для торможения обеих гусениц при движении на уклонах и как сто­яночные тормоза. Для плавного бесступенчатого регулирования скорос­ти в широком диапазоне в зависимости от внешней нагрузки силовая передача дополняется гидравлическим ходоуменыиителем, позволяющим работать на пониженных (до 1 км/ч) скоростях.

Рис. 6.4. Силовые передачи тракторов: а — гусеничного; б — колесного.

В состав механической передачи колесного трактора (рис. 6.4, б) с передним расположением двигателя / входят фрикционная муфта сцеп­ления 2, карданный вал 3, коробка перемены передач 4, главная передача 5, бортовые фрикционы 6 с ленточными тормозами 7, бортовые редукторы 8, передающие вращение пневматическим колесам 9.

В силовых передачах гусеничных и колесных тракторов, одно — и двухосных тягачей, специальных шасси одноковшовых погрузчиков, са­моходных кранов автомобильного типа широко применяют гидро­динамические передачи.

При больших сопротивлениях движению (при трогании с места, движении на подъем или в трудных дорожных условиях) используется способность гидротрансформатора увеличивать крутящий момент дви­гателя с высоким коэффициентом трансформации. По мере снижения сопротивления движению постепенно снижается трансформация момен­та, плавно возрастает скорость ведущих колес, а работа трансформатора переходит в режим с более высоким кпд. При этом переключение пе­редач осуществляется автоматически, т. е. высшие передачи включаются только тогда, когда вторичный вал достигает определенной частоты вра­щения. При этом двигатель работает в режиме максимальной мощнос­ти, а переключение передач происходит без разрыва крутящего момента. Отсутствие жесткой кинематической связи двигателя с ведущими звез­дочками снижает динамические нагрузки на двигатель, повышает долго­вечность двигателя и силовой передачи.

В гусеничных тракторах с электрической силовой передачей мо­мент ведущим звездочкам гусениц сообщается тяговым электродвигате­лем постоянного тока через бортовые фрикционы и редукторы. Тяговый электродвигатель получает питание от генератора, вращаемого дизелем трактора. Система привода дизель-генератор-двигатель значительно уп­рощает кинематическую схему силовой передачи (отсутствуют коробка перемены передач, карданные валы), а главное — обеспечивает в широ­ких пределах бесступенчатое регулирование скорости движения и мо­мента в зависимости от внешней нагрузки. Гидромеханическая и элект­рическая силовые передачи наиболее полно отвечают режиму работы тракторов с прицепным и навесным рабочим оборудованием строи­тельных машин.

Пневмоколесные тягачи. Такие одно — и двухосные тягачи пред­назначены как базовые машины для работы с различного рода прицеп­ным (одноосные) и навесным и прицепным (двухосные) рабочим обору­дованием строительных машин (рис. 6.5). Пневмоколесные тягачи обла­
дают высокими тяговой характеристикой, транспортными (до 50 км/ч и более) скоростями, большим диапазоном рабочих скоростей, хорошей маневренностью, что способствует достижению высокой производитель­ности строительных машин, создаваемых на их базе.

Рис. 6.5. 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.

Пневмоколесные тягачи собирают из узлов и деталей серийного производства тракторов и тяжелых автомобилей при широкой степени унификации, что делает их конструкцию более долговечной. Мощность дизелей тягачей достигает 900 кВт при нагрузке на ось 750 кН и более, что обеспечивает реализацию одного из главных направлений развития строительной техники — создания машин большой единичной мощности.

Одноосный тягач (рис. 6.6, а) состоит из шасси, на котором уста­новлены двигатель 6, силовая передача, два ведущих колеса, кабина и опор­но-сцепное устройство. Опорно-сцепное устройство выполнено в виде стойки 2, которая может качаться вокруг продольной горизонтальной оси, закрепленной в раме тягача, что позволяет полуприцепу перекашиваться относительно тягача в вертикальной плоскости. Соединяется полуприцеп с тягачом вертикальным шкворнем 3. Поворот тягача относительно оси полуприцепа обеспечивается двумя гидроцилиндрами 4 на угол до 90° в обе стороны. Гидромеханическая силовая передача (рис. 6.6, б) включает в себя раздаточную коробку 7, гидротрансформатор 8, коробку перемены передач 9, карданные валы 10 и 12, мост с главной передачей и дифферен­циалом 11, полуосями 13 и планетарные редукторы 14, встроенные в сту­пицы ведущих колес. Оба ведущих колеса являются одновременно и управляемыми. Коробку перемены передач и гидротрансформатор 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, обеспечивающих работу исполнительных органов полуприцепной машины. Управление тягачом и прицепным обо­рудованием осуществляется гидрораспределителем 1.

Двухосные тягачи состоят из двух шарнирно-сочлененных полу — рам. Поворот полурам, так же как и у одноосного тягача, осуществляется с помощью двух гидроцилиндров двустороннего действия. Тягачи имеют один или два ведущих моста, одну или две двигательные установки. Сило­вая передача к ведущим колесам аналогична рассмотренной выше. Короб­ки перемены передач одно — и двухосных тягачей трехступенчатые при одинаковых скоростях движения передним и задним ходом. Последнее особенно важно для машин цикличного действия, требующих особой ма­невренности при частом реверсировании рабочих движений (одноковшо­вые 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 давлением воздуха.

Рис. 6.6. Одноосный тягач; а — общий вид; б — кинематическая схема; 1 — распределитель; 2 — стойка; 3 — шкворень; 4 — гидро­цилиндры; 5 — насос; 6 — двигатель4 7 — раздаточная коробка; 8 — гидротрансформатор; 9 — коробка перемены передач; 10 — карданный вал; И ~ дифференциал; 12 — карданный вал; 13 — поршень; 14 — планетарный редуктор.

Мотор-колесо представляет собой самостоятельный агрегат с гид­равлическим или электрическим двигателем и планетарным редукто­ром, встроенным в колесо. Рабочие двигатели питаются от масляных насосов или генератора, приводимых 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.

6.1. Общая характеристика транспортирования строительных грузов

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

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

Различают автомобильный транспорт общего назначения и специализированный. К транспортным средствам общего назначения относятся грузовые автомобили, прицепы и полуприцепы с бортовыми не опрокидывающимися открытыми платформами, а также седельные тягачи, используемые для перевозки всех видов грузов, кроме жидких, без тары. Автомобиль или седельный тягач в сцепе с прицепом или полуприцепом называют автопоездом. Специализированными транс­портными средствами являются грузовые автомобили, прицепы и полу­прицепы, предназначенные для перевозки определенного вида груза (труб, ферм, панелей, массовых штучных грузов в контейнерах и т. п.). Ис­пользование специализированных транспортных средств обеспечивает высокую эффективность перевозок, сохранение качества перевозимых грузов, внедрение передовых методов организации и управления транс­портным процессом.

Железнодорожный транспорт. Железнодорожным транспортом осуществляют массовые перевозки строительных грузов и оборудова­ния при сосредоточенном строительстве крупных объектов с расстоя­нием перевозки не менее 200 км. Им выполняют внешние, внутрикарь-
ерные, технологические перевозки. Транспортирование грузов по же­лезным дорогам осуществляется в вагонах общего назначения (полу­вагонах, платформах, крытых) и специального назначения (цистернах, ва­гонах-самосвалах). Выбор типа вагонов ведется с учетом различных требований: сохранности перевозимого груза, механизации погрузки и выгрузки, необходимости взвешивания и т. д. Грузоподъемность подвиж­ного состава определяется допустимой 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 только по путям предприятий, карьеров и заводов, может превышать 220 кН.

Водный транспорт. Строительные грузы перемещаются на реч­ных и морских судах. Речные суда используются на внутренних водных путях между речными и морскими портами при сосредоточенном строи­тельстве крупных объектов в прибрежных районах, имеющих специаль­ные портовые сооружения, где грузы перегружаются на автомобильный и железнодорожный транспорт. Грузовые речные суда в зависимости от наличия силовой установки бывают самоходные и несамоходные. Само­ходные суда разделяют на сухогрузные и нефтеналивные (танкеры). Грузо­подъемность их достигает 1000 т. Несамоходные суда подразделяются на баржи и секции. Секционные составы перемещаются толканием, бар­жи — толканием и буксировкой.

Внутренний водный транспорт, особенно при использовании су­дов повышенной грузоподъемности, может обеспечить высокую про­возную способность при сравнительно меньших, чем железнодорож­ный и автомобильный, капитальных затратах на 1 км водного пути и тем самым существенно разгрузить железные дороги, особенно при их сезонной загрузке.

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

Наибольшее применение получили вертолеты. Грузы располагают внутри фюзеляжа, а негабаритные грузы или в случае отсутствия поса­дочной площадки — на системе внешних подвесок. Грузоподъемность, дальность и скорость полета зависят от взлетной массы вертолета, по которой они разделяются на классы. Вертолеты различных классов ста­ли все шире использоваться при сооружении высотных объектов (теле­
башен, ретрансляторов, доменных печей, труб и др.), а также при установ­ке на фундаменты колонн, реакторов, опор линий электропередач. Они оборудованы системой внешних подвесок, а для удобства ведения мон­тажных работ — дополнительной кабиной, из которой пилотом-операто — ром ведется управление вертолетом и операциями по монтажу конст­рукций. Максимальная взлетная масса вертолетов составляет примерно 43 т, максимальная масса груза на внешней подвеске — 11 т.

Конвейеры и пневмотранспортные установки также относят­ся к основным видам транспортирующих машин, применяемых в строи­тельстве. Конвейерами перемещают сыпучие кусковые материалы, штуч­ные грузы, а также пластичные смеси бетонов и растворов. В 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 используется в раз­грузчиках цемента, автоцементовозах и других машинах.

Основными показателями качества работы системы управления являются усилия, ход рычагов и педалей управления и соответственно усилия, развиваемые на исполнительном органе, скорость движения ра­бочего звена исполнительного органа, число и продолжительность вклю­чений в час (ПВ, %), быстрота срабатывания и кпд.

Системы управления непосредственного действия с рычажно-механи­ческим и гидравлическим управлением тормозом показаны на рис. 5.1. В рычажно-механической системе управления (рис. 5.1, а) усилие Р от ноги на педаль А увеличивается рычажной системой /; — 16 в усилие Р на конце ленты Б тормоза.

Передаточное отношение рычажной системы управления

Г /Л k h ’ (5л)

где S — ход педали A; h — ход конца ленты Б.

Усилие на конце ленты

P=iP. (5.2)

> у

В рычажно-гидравлической системе управления (рис. 5.1, б) усилие от ноги на педали управления 6 через гидравлический цилиндр 5 по трубопроводу 4 передается в рабочий цилиндр 3, поршень которого че­рез рычаг 8 воздействует на сбегающий конец тормозной ленты /. Пру­жины 2 и 7 служат для возврата системы управления в исходное поло­жение после снятия ноги с педали управления.

Передаточное отношение в этом случае

і = і і, (5.3)

у р г ‘ ‘ ‘

где і г’г — передаточные отношения рычажной и гидравлической систем:

іг = djd , (5.4)

где dt и d2~ соответственно диаметры цилиндров управления 3 и 5.

Схемы управления, приведенные на рис. 5.1, применяются обычно для машин небольшой мощности при сравнительно малых количествах включений механизма в час. Расход мощности на управление не должен превышать средних физических возможностей машиниста, равных при длительной работе 40-50 Вт. Положительным свойством системы уп­
равления непосредственного действия является возможность плавного регулирования процесса управления рабочим элементом.

Рис. 5.1. Схемы управления ленточным тормозом непосредствен­ного действия; 1 — тормозная лента; 2 — пружина; 3 — рабочий цилиндр; 4 — трубопровод; 5 — гидравлический цилиндр; 6 — педаль управления; 7 — пружина; 8 — рычаг.

В большинстве мобильных строительных машин для земляных ра­бот, кранах и других машинах для облегчения труда машинистов приме­няются, как правило, системы управления с усилителями гидравличес­кого, пневматического и электрического действия. В этих случаях часть мощности силовой установки машины используется в системе управле­ния для включения исполнительных рабочих органов рабочего оборудо­вания и механизмов. В качестве усилителей в гидросистемах управле­ния применяют гидрообъемные передачи. Для предотвращения пульса­ции рабочей жидкости и поддержания ее давления на определенном уровне используют гидроаккумуляторы.

К недостаткам гидравлических систем управления относят быст­рое нарастание давлений рабочей жидкости (0,1-0,2 с) в исполнитель­ных органах и, как следствие, резкое их включение и возникновение су­щественных динамических нагрузок в элементах конструкции. Этот недостаток легко устраняется в пневматических системах управления, широко применяемых в дорожно-строительных машинах. Давление в таких системах составляет 0,7-0,8 МПа. Вследствие сжимаемости воз­

духа и установки дросселей время нарастания давления в исполнитель­ных органах может легко регулироваться в необходимых оптимальных пределах.

Рис. 5.2. Принципиальная схема пневматической системы управления; 1 — двигатель; 2 — компрессор; 3 — фильтр; 4 — воздухозаборник; 5 — предохранительный клапан; 6 — влагомаслоотделитель; 7 — ресивер; 8 — золотник; 9 — пневмокамерная муфта; 10 — шток; 11 ~ пружина; 12 — диафрагма; 13 — клапан быстрого оттормаживания.

В пневматической системе управления (рис. 5.2) компрессор 2 при­водится в движение от двигателя 1. Воздух компрессором всасывается через воздухозаборник 4, фильтр 3 и через влагомаслоотделитель 6 на­гнетается в аккумулирующую емкость — ресивер 7. При включении пневматических золотников 8 или 8′ воздух поступает в пневмокамеру муфты или тормоза 9, или в пневмоцилиндр. В пневмокамерах тормо­зов в отличие от цилиндров функцию поршня выполняет резиновая диафрагма 12, соединенная со штоком 10 и удерживаемая в нормальном положении пружиной 11. Быстрому возвращению диафрагмы пневмока­меры и штока в исходное положение при выключении кроме пружины способствует клапан быстрого оттормаживания 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 от­носятся: необходимость тщательной очистки воздуха от механических примесей, масла и влаги; несвоевременное удаление конденсата из сис­темы может приводить к ее замерзанию в холодное время.

Рис. 5.3. Схема рулевого управления следящего действия; I — гидробак; 2 — насос; 3 — рулевое колесо; 4 — рулевая колонка; 5,6 — обратный клапан; 7 — сервоцилиндр; 8 — золотник; 9 — обратный клапан управляемый; 10 — рабочий цилиндр; II — траверса; 12 — рабочий цилиндр; 13 — пружинный аккумуля­тор; 14 — зарядный клапан; 15 — клапаны регулирования системы.

В системах автоматизированного управления рабочими органами, а также при рулевом управлении пневмоколесных машин применяются следящие системы гидропривода. Следящей называют такую гидравли­ческую систему, которая имеет обратную связь и в которой происходит усиление мощности. На рис. 5.3 приведена схема рулевого управления следящего действия. Принцип действия этой системы состоит в следу­ющем. При повороте рулевого колеса 3, например, вправо, поршень гидро­цилиндра рулевой колонки 4 перемещается влево, навинчиваясь по на­резке вала руля. При этом он вытесняет часть жидкосгй из левой поло­сти в сервоцилиндр 7. Под действием давления жидкости поршень сер­воцилиндра переместится влево и сдвинет следящий золотник 8 из нейтрального положения II в положение III. При этом жидкость от насоса 2 поступит к двойному управляемому обратному клапану 9, от­кроет его и переместит поршень рабочего цилиндра 10. Из полости рабо­чего цилиндра 12 жидкость через клапан 9 и золотник 8 поступит в сливную линию. При этом будет осуществлен поворот колес машин на определенный угол.

При остановке золотника поршень будет перемещать траверсу //, а последняя через жесткую обратную связь — корпус следящего золотника влево до восстановления положения //. При этом подача жидкости к ци­линдру 10 и, следовательно, поворот колес прекратятся. Для дальнейшего поворота колес или восстановления первоначального положения колес рулевое колесо управления поворачивается в соответствующую сторону на определенный угол. Таким образом, поворот колео осуществляется по методу слежения за поворотом рулевого колеса. Пружинный аккумуля­тор 13 с зарядными клапанами 14 и обратными клапанами 5 и б служит для пополнения системы управления маслом в случае его утечки через уплотнения, клапаны 15 и 16 — для регулирования системы.

Применение гидравлической и пневматической систем дает воз­можность дистанционного управления и автоматизации работы маши­ны с использованием электроники и микропроцессорной техники. Наибо­лее целесообразны в этих целях комбинации различных систем управ­ления — электрогидравлических и электропневматических.

Широкие возможности автоматизации имеют электрические систе­мы управления, которые применяются на машинах с дизель-электричес — ким и электрическим приводами. Строительные машины с примене­нием бортовых мини-ЭВМ позволяют автоматически оптимизировать рабочие процессы и тем самым существенно поднять их производи­тельность и облегчить работу оператора по управлению машиной.

Для улучшения условий труда машинистов в современных строи­тельных машинах выполняется целый ряд эргономических требований к управлению и рабочему месту.

4.1. Назначение и классификация

Система управления дорожно-строительными машинами состоит обычно из пульта управления 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 влияют на производительность машины и на утомляемость оператора, поэтому к ним предъявляются эргономические и другие требования. Системы управления должны обеспечивать: надежное и быстрое приведение в действие рабочих ор­ганов, механизмов передвижения, плавность их включения и выключе­ния, безопасность, легкость и удобство работы оператора (минимальное количество рукоятей, педалей и кнопок управления) положение рыча­гов управления машиной должно давать оператору представление о направлениях движения рабочих органов; простоту, надежность и мини­мальное количество регулировок.

Системы управления делятся: по назначению — на системы управ­ления тормозами, муфтами, двигателями, положением рабочего органа; по способу передачи энергии — на механические, рычажные, электричес­кие, гидравлические, пневматические и комбинированные; по степени автоматизации — на неавтоматизированные и автоматические.

Неавтоматизированные системы могут быть непосредственного дей­ствия или с усилителями (с сервоприводом). В первом случае оператор управляет только за счет своей мускульной энергии, прикладываемой к рычагам и педалям, во втором — для воздействия на объект управления используют дополнительные (электрический, гидравлический или пневма­тический) источники энергии. Роль оператора сводится лишь к включению и выключению элементов привода системы управления. В полу­автоматических системах автоматизированы отдельные элементы систе­мы управления. В полностью автоматической системе оператор лишь по­дает сигналы о начале или окончании работы, а также настройке системы на определенную программу управления рабочим процессом машины.

При тяговом расчете необходимо выяснить сопротивление пере­движению машины и тяговые возможности ее механизма по двигателю привода и по сцеплению движителей с грунтом.

Сопротивления передвижению, которые должны быть преодолены механическим приводом и колесным или гусеничным движителем,

W=W+W +W ±W + W + W, (4.1)

р пер пов у и в * ‘

где — сопротивление от рабочего органа машин; W — сопротивле­ние передвижению (перекатыванию) движителей; W — сопротивле­ние повороту машины; W Wu, We — сопротивления уклона местности, инерции при разгоне и ветра.

Сопротивление от рабочего органа W зависит от назначения и типа машины, характера выполняемых работ, конструкции рабочего орга­на и других факторов. Сопротивления перемещению (перекатыванию) движителей вследствие большого количества факторов, влияющих на его значение, определить аналитически с достаточной точностью затрудни­тельно. Поэтому

W ~ [G, (4.2)

пер 1 я ‘

где f — коэффициент сопротивления передвижению движителей, средние значения которого для некоторых видов опорных поверхностей приведе­ны в табл. 4.1; G — сила тяжести машины.

’ м

Сопротивления повороту для гусеничных машин определяются затратами энергии на срезание и смятие грунта гусеницами и трением

заторможенной гусеницы. При перемещении по рыхлому вязкому грун­ту можно принять

W = (0,4-0,7) W. (4.3)

пов ’ у ‘ пер

Сопротивление повороту колесных машин, передвигающихся по твер­дым основаниям, обычно не учитываются из-за малых значений. При езде по рыхлому грунту можно принять Wnm = (0,25…0,5) W Сопротивление движению машины от уклона местности

W = ± G sin а, (4.4)

ум’

где а — угол подъема пути машины; знак “+” соответствует движению машины на подъем, знак — под уклон.

Сопротивление от инерции при разгоне

где т — масса машины; I — момент инерции приводимых в движение вращающихся масс механизма привода движителей; г — радиус привод­ного колеса; а — ускорение разгона машины.

Вид опорной поверхности	Шинноколесный движитель	Гусеничный движитель
	Шины высокого	Шины низкого
	давления	давления	/	<Р
	/	<Р	/	Ф
Асфальт сухой	0.015 — 0.02	р і о 00	0.02	© і о ОС
Грунтовая дорога:
Сухая укатанная	0.02 — 0.06	0.6-0.7	0.025-0.035	0.4-0.6	0.06-0.07	0.8- 1.0
Влажная, грязная	0.13 -0.25	0.1-0.3	0.15-0.20	0.15-0.25	0.12-0.15	0.5 — 0.6
Грунт:
Рыхлый свежеотсыпанный	0.20-0.30	0.2-0.4	0.1- 0.2	0 1 О С*	0.07-0.10	0.6-0.7
Слежавшийся, уплотненный	0.10-0.20	0.3- 0.6	0.10-0.15	о’ 1 in ©	0.08	0.8- 1.0
Песок:
Влажный	0.10-0.40	0.3 -0.6	0.06-0.15	0.4-0.5	0.05-0.10	0.6-0.7
Сухой	0.40-0.50	0.25-0.30	0.20-0.30	0.2-0.4	0.15-0.20	0.4-0.5
Снег:
Рыхлый	0.40 — 0.50	0.15-0.20	0.10-0.30	© t ©	0.10-0.25	0.25-0.35
Укатанный	0.05-0.10	0.25-0.30	0.03-0.05	0.3-0.5	0.04-0.06	0.5-0.6
Болото	—	_	0.25	0.1	0.3	0.15
Бетон	0.015-0.02	0 Ui 1 © 00	0.02	0.7 -0.8	0.06	0.5 -0.6

Таблица 4.1 Значения коэффициентов сопротивления передвижению / и коэффициентов сцепления ср

Сопротивление от давления ветра

(4.6)

W = Sq

в “ і

где S — суммарная подветренная площадь машины; qe — давление ветра.

В тяговых расчетах большинства машин для земляных работ в ра­бочих режимах их на стройплощадке могут не учитываться отдельно инерционные силы и силы ветра, которые имеют небольшую величину по сравнению с основными составляющими. Могут не учитываться так­же сопротивления подъему и повороту, если при этом копание или дру­гой рабочий процесс не производится.

Сопротивление передвижению в процессе копания для землерой­ных машин

(4.7)

где /, — коэффициент сопротивления передвижению при копании, кото­рый можно принимать в первом приближении / =

В транспортных режимах не учитываются рабочие усилия. Сопро­тивления передвижению определяются дорожными условиями, при этом одновременное действие сопротивлений повороту и подъему в машинах для земляных работ обычно исключается. Действие ветра принимается по рабочему состоянию.

Условие движения любой машины записывается неравенством:

W<P<P, (4.8)

од о. сц/ ‘ ‘

где Род — окружная сила всех движителей машины (приводных колес, гусениц), получаемая от двигателей привода; Рощ~ суммарная окружная сила всех движителей по условию сцепления их с основанием:

(4.9)

Р = — п

год Чд,

V

где Na~ мощность двигателей механизмов передвижения; v — скорость передвижения; г)а — общий кпд механизма передвижения;

(4.10)

где (р — коэффициент сцепления движителя с основанием, по которому передвигается машина (см. табл. 4.1).

Р < Р,<W, о. сц. од *

В случае, если наступает условие

машина не может двигаться, так как происходит буксование движите­лей. Если же возникает условие

Рощ*Род< W, (4.12)

то машина также не будет двигаться вследствие недостаточного тягово­го усилия, развиваемого приводом ходового механизма.

Рельсоколесное ходовое оборудование обеспечивает низкое сопро­тивление передвижению, восприятие больших нагрузок, простоту конст­рукции и невысокую стоимость, достаточную долговечность и надеж­ность. Жесткие рельсовые направляющие и основания обеспечивают воз­можность высокой точности работы машины. Главными недостатками этого хода являются: малая маневренность, сложность перебазировки на новые участки работ, дополнительные затраты на устройство и эксплуа­тацию рельсовых путей. Этот вид ходового оборудования применяют для башенных и железнодорожных кранов, цепных и роторно-стреловых экскаваторов, а также для экскаваторов-профилировщиков.

Шагающее ходовое оборудование имеет несколько конструктивных решений. Оно выпускается как с механическим, так и гидравлическим при­водом. На рис. 4.1, в показан в качестве примера кривошипно-эксцентрико­вый механизм привода хода. В положении 11 ходовые лыжи (одна лыжа заштрихована) вместе с расположенными на них рельсами эксцентриково­го механизма подняты вверх и опирание машины на грунт происходит
через круглую базу машины. При этом положении машина может повора­чиваться с лыжами на опорно-поворотном устройстве в любую сторону на 360°. В позиции 12 лыжи передвинулись на половину шага вперед (вправо) и опустились на основание. В позиции 13 эксцентриковым механизмом поднята вся машина и передвинута на половину шага вперед. В позиции 14 машина передвинута еще на полшага вперед и опущена на грунт. В следую­щей позиции, при повороте кривошипа на четверть оборота, лыжи вместе с механизмом займут свое исходное положение. Шагающий ход обеспечи­вает низкие удельные давления на грунт и высокую маневренность, так как поворот машины заменен поворотом платформы.

Основным недостатком шагающего хода являются его малые скоро­сти передвижения (обычно до 0,5 км/ч). Этот вид ходового оборудования применяют преимущественно на мощных экскаваторах-драглайнах.