Материал: Машины дорожного и коммунального хозяйства. Геращенко В.Н., Нилов В.А

Изучить устройство и принцип работы поливомоечных машин и плужных снегоочистителей.

По заданию преподавателя определить производительность предложенных машин.

Практическое занятие 9

Изучение конструкции, принципа работы и определение основных параметров землеройных и землеройно-транспортных машин.

9.1. Цель работы

Целью работы является изучение конструкции, принципа работы машин для земляных работ и определение их производительности.

9.2. Теоретическая часть

Строительство большинства инженерных сооружений не обходится без земляных работ. Это работы по отрывке котлованов, траншей, возведению насыпей, плотин, устройству подъездных путей, бурению, уплотнению и т.д. При выполнении всех этих видов работ характерны следующие технологические операции: отделение грунта от массива (резание), его перемещение, отсыпка, уплотнение, планирование. Отделение грунта от массива – разрушение - является основной операцией процесса его разработки, причем наибольшее распространение (85 %) от общего объема получил механический способ разрушения грунта рабочим органом машины. В соответствии с элементами технологического процесса машины для земляных работ классифицируются на:

• машины для подготовительных работ;

• землеройно-транспортные машины (ЗТМ);

• землеройные машины;

• грунтоуплотняющие машины;

• машины и оборудование для гидромеханизации;

• машины для бурения и бестраншейной разработки грунта и т.д.

Эффективность работы машин для земляных работ во многом зависит от взаимодействия рабочих органов этих машин с грунтом, т.е. свойств грунта [7].

К машинам для подготовительных работ относятся: рыхлители, корчеватели, кусторезы. Эти машины выполняют подготовительные работы по удалению кустарников, пней, валунов на строительных площадках, а также рыхление грунтов III и IY категории, перед разработкой их бульдозерами, скреперами и автогрейдерами.

Землеройные и землеройно-транспортные машины, устройство,

рабочий процесс, определение производительности

Наибольший объём земляных работ в процессе строительного производства выполняется землеройными и землеройно-транспортными машинами [7].

Землеройно-транспортные машины (ЗТМ) – это бульдозеры, скреперы, автогрейдеры и грейдер-элеваторы, которые разрабатывают грунт пассивным рабочим органом при движении машины за счёт силы тяги, реализуемой на ведущих колёсах.

Землеройные машины – это одно и многоковшовые экскаваторы, которые разрабатывают грунт активным рабочим органом.

Многоковшовые экскаваторы применяют для отрывки траншей в трубопроводном строительстве при прокладке коммуникаций (траншейные экскаваторы), разработки карьеров, добычи полезных ископаемых и вскрышных работах (карьерные экскаваторы). Они бывают продольного и поперечного копания, разделяются по типу рабочего органа на роторные и цепные и являются машинами непрерывного действия.

Производительность роторного экскаватора определяется по следующей формуле:

м³/ч,

где П – расчётная производительность, м³/ч;

V – объём одного ковша ротора, м³;

υ – скорость вращения ротора, м/с;

t – шаг расположения ковшей ротора, м.

Что касается одноковшовых экскаваторов, то они служат для рытья котлованов под фундаменты, траншей для коммуникаций, разработки полезных ископаемых и лобовых забоев.

Одноковшовый экскаватор (рис. 9.1) – это универсальная землеройная машина, предназначенная для разработки грунтов и полезных ископаемых и погрузки их в транспортные средства или в отвал. Рабочий процесс (экскавация) состоит из последовательно выполняемых операций: отделение грунта от массива, заполнения им ковша, транспортирование грунта в ковше к месту разгрузки, разгрузка грунта из ковша, возвращение последнего в исходное положение. Совокупность этих операций составляет рабочий цикл экскаватора. Одноковшовый экскаватор относится к машинам циклического действия.

Рис. 9.1. Экскаватор одноковшовый

Экскаватор называется универсальным, так как может быть оборудован различными видами сменного оборудования:

• прямой лопатой, для разработки грунта выше уровня стояния экскаватора;

• обратной лопатой, для разработки грунта ниже уровня стояния экскаватора;

• драглайном, для отрывки котлованов, а так же для чистки русла рек и каналов (применяется сетчатый ковш);

• грейфером, для погрузки сыпучих и нестандартных материалов;

• крановым оборудованием.

Устройство одноковшового экскаватора представлено на рис. 9.2. Экскаваторы с различными видами сменного рабочего оборудования представлены на рис. 9.3.-9.5.

Рис. 9.2. Устройство одноковшового экскаватора:

1– ходовое оборудование; 2 – силовая установка; 3 – механизм поворота; 4 – стрела;

5 – силовой гидроцилиндр; 6 – рукоять; 7 – рабочее оборудование (обратная лопата)

Рис. 9.3. Одноковшовый экскаватор прямая лопата

Рис. 9.4. Одноковшовый экскаватор обратная лопата

Рис. 9.5. Одноковшовый экскаватор с рабочим оборудованием драглайн

К землеройно-транспортным машинам относятся бульдозеры, автогрейдеры, скреперы и грейдер-элеваторы.

ЗТМ классифицируются:

1. По виду рабочего оборудования – бывают ковшевые (скрепер), с отвальным рабочим органом (бульдозер, автогрейдер), с транспортирующим рабочим органом (грейдер-элеватор).

2. По режиму работы – циклического действия, непрерывного действия, смешанного типа.

3. По ходовому оборудованию – гусеничные и пневмоколёсные.

Рабочий процесс этих машин, как правило, состоит из резания грунта, его перемещения, отсыпки, частичного уплотнения и планировки.

Бульдозер (рис. 9.6.) - ЗТМ циклического действия, предназначенная для планировки разрабатываемой поверхности, ее очистки от мелкой растительности, пней, валунов, мусора. При сооружении дорог с помощью бульдозера осуществляется разработка и перемещение грунта, профилирование и разравнивание грунта. Кроме того, бульдозеры осуществляют засыпку траншей, рвов, ям, пазух фундаментов, отрывку котлованов и возведение насыпей (до 3 м. высотой), расчистку пути для других машин, очистку дорог от снега и льда, в качестве толкача для скреперов. Бульдозеры делятся на машины с неповоротным и поворотным отвалом. Основным параметром является тяговое усилие на крюке, либо мощность двигателя.

Рис. 9.6. Бульдозер

Бульдозер (рис. 9.7.) состоит из: базовой машины 1; рабочего органа (отвал) 2; толкающего бруса или рамы 3, и гидрооборудования 4.

Рабочий процесс бульдозера состоит из следующих операций. Для послойной разработки грунта отвал бульдозера опускается на грунт и ножевая система внедряется в поверхность за счёт силы тяжести рабочего оборудования и усилия, создаваемого гидроцилиндром. Бульдозер перемещается вперёд на рабочей скорости υр, при этом грунт отделяется от массива ножами отвала, перемещается по отвалу вверх и переваливается вперёд, накапливаясь перед отвалом, образуя призму волочения. Когда призма волочения достаточна, либо не хватает тягового усилия трактора ножевая система выводится на уровень поверхности, либо чуть выше и на транспортной скорости υт бульдозер перемещает грунт до места отсыпки. Движение в исходную позицию осуществляется на максимальной передней скорости υп.х или максимальной задней υз.х.

Рис. 9.7. Устройство бульдозера:

1 - базовый тягач; 2 - отвал; 3 - толкающий брус; 4 - силовой гидроцилиндр

Эксплуатационная производительность бульдозера определяется по формуле:

, м³/ч,

где V_пр.вол – призма волочения в конце рабочего цикла в разрыхлённом состоянии, , м³;

В и Н длинна и высота отвала в м. без козырька;

к_пр – коэффициент пропорциональности, зависящий от крутизны откоса в призме волочения, к_пр ≈ 0,65;

к_р – коэффициент разрыхления;

к_в – коэффициент использования машины по рабочему времени;

t_ц – время цикла, мин.

Автогрейдер (рис. 9.8.) – самоходная ЗТМ, которая является одной из основных машин, применяемых при строительстве дорог и их содержании. Он служит для сооружения, профилирования и отделки земляного полотна, возведения насыпей, устройства и содержания кюветов, перемешивания грунта или гравия с вяжущими материалами, очистки дорог и прочих сооружений от снега и льда и выполнения других работ [7].

Рис. 9.8. Автогрейдер

Основным параметром автогрейдера является масса или мощность двигателя. В зависимости от массы различают три типа автогрейдеров:

• лёгкие, с массой 7..9 т., мощность двигателя до 100 кВт;

• средние, с массой 10…15 т., мощность двигателя до 150 кВт;

• тяжёлые, с массой 16…23 т., мощность двигателя более 160 кВт.

Колёсная формула автогрейдера имеет следующий вид АхБхВ, где А - число управляемых осей, Б – число ведущих осей, В – общее число осей.

Формула теоретической производительности имеет следующий вид

П_теор = 3600·υ·F, м³/ч,

где υ – скорость движения машины, м/с;

F – площадь вырезаемой стружки, м.

Устройство автогрейдера представлено на рис. 9.9.

Рис. 9.9. Устройство автогрейдера:

1 – базовая машина; 2 – тяговая рама; 3 – рама крепления поворотного круга; 4 – отвал с ножом; 5 – поворотный круг; 6 – гидроцилиндр управления отвалом; 7 – дополнительное рабочее оборудование

Скрепер (рис. 9.10.) – ЗТМ циклического действия с рабочим оборудованием в виде ковша, предназначенная для послойного срезания грунта с набором в ковш, транспортирования его, разгрузки, грубого разравнивания и частичного уплотнения при проезде задники колёсами. Основным параметром скрепера является геометрическая вместимость ковша. Скреперы используются на вскрышных работах, при послойной разработке грунта, отсыпке земляного полотна дороги, отрывке траншей и котлованов.

Рис. 9.10. Скрепер самоходный

Скреперами разрабатывают различные грунты – от песчаных до глинистых. Очень прочные III и IV категории грунты предварительно разрыхляют. Для повышения коэффициента наполнения ковша скрепера применяют толкачи, в качестве которых используется либо бульдозер, либо свободный скрепер.

Современные скреперы выпускаются с ковшом вместимостью до 25…30 м³, имеют мощность двигателя до 810 кВт (1100 л.с.) и транспортную скорость с гружённым ковшом до 50 км/ч. При большом разнообразии конструкций все скреперы имеют рабочее и тяговое оборудование. Рабочее оборудование предназначено для набора, перевозки и выгрузки грунта.

На рис. 9.11 представлено общее устройство скрепера.

Рабочий процесс скрепера состоит из следующих операций: набор грунта, транспортирование гружённого скрепера, разгрузка, транспортирование порожнего скрепера к забою.

Скреперы классифицируются:

• по геометрической вместимости ковша;

• по способу передвижения (прицепные, полуприцепные и самоходные);

• по способу разгрузки (со свободной и принудительной).

В нашей стране выпускаются прицепные и самоходные скреперы, имеющие ёмкость ковша от 8 м³ до 30 м³. При выполнении рабочего процесса сила тяги тягача 1 (рис. 9.11) через арку-хобот 2 передаётся раме скрепера и ковшу 3.

Рис. 9.11. Устройство скрепера:

1 – базовый одноосный тягач; 2 – арка-хобот; 3 – ковш; 4 – гидроцилиндр задней стенки;

5 – механизм поворота (гидроцилиндры); 6 – гидроцилиндр подъёма и опускания ковша;

7 – заслонка; 8 – механизм подъема заслонки (гидроцилиндр); 9 – задняя стенка;

10 – буферная рама

Эксплуатационная производительность скрепера определяется по формуле:

, м³/ч,

где V_ков – геометрическая вместимость ковша, м³;

к_н – коэффициент наполнения, кн = 0,9…1,2;

к_р – коэффициент разрыхления, кр = 1,1…1,3;

t_ц – время цикла, мин.;

к_в – коэффициент использования машины по рабочему времени.

Грейдер-элеватор – ЗТМ непрерывного действия, предназначенная для срезания грунта рабочим органом и перемещения транспортёром в отвал, либо в транспорт.

Заключение

Вопросы, рассмотренные в учебно-методическом пособии, позволяют студентам лучше познакомиться с устройством и принципом работы машин дорожного и коммунального хозяйства, их техническими характеристиками.

При выполнении практических занятий студенты получают навыки проведения прочностных и кинематических расчетов деталей машин и механизмов, а также определения производительностей рассматриваемых машин.

Библиографический список

1. Дорожно-строительные машины и комплексы: учебник для вузов / В.И. Баловнев и др. М.: Машиностроение, 2001. - 525 с.

2. Волков Д.П. Строительные машины: учебник для вузов / Д.П. Волков, В.Я. Крикун. - М.: "АВС", 2002. - 376 с.

3. Крикун В.Я. Строительные машины: учеб. пособие / В.Я. Крикун. - М.: изд-во "АВС", 2005. - 232 с.

4. Строительная, дорожная и специальная техника. Краткий справочник / Манаков Н.А., Глазов А.А., Понкратов А.В. и др. - М.: "Профтехника", 1996. - 304 с.

5. Коммунальные машины и оборудование: Лабораторный практикум / П.И. Никулин, В.А. Нилов и др. - Воронеж, ВГАСУ, 2004. - 130 с.

6. Строительные машины: метод. указания к выполнению лабораторных работ: ВГАСУ; сост.: В.Н, Геращенко - Воронеж, 2007. - 42 с.

7. Введение в специальность: метод. указания: ВГАСУ; сост.: В.Н, Геращенко, В.Л. Тюнин - Воронеж, 2014. – 34 с.

Оглавление

Кафедра промышленного транспорта, строительства и геодезии 2

Воронежской государственной лесотехнической академии; 2

В.А. Нилов 2

Введение 4

Практическое занятие 1 5

1.1. Цель работы 5

1.2. Теоретическая часть 5

Практическое занятие 2 6

2.1. Цель работы 6

2.2. Общие сведения к выполнению работы 6

2.3. Порядок проведения занятия 11

Практическое занятие 3 12

3.1. Цель работы 12

3.2. Теоретическая часть 12

3.3. Порядок проведения занятия 16

Практическое занятие 4 17

4.1. Цель работы 17

4.2. Теоретическая часть 17

4.3. Порядок проведения работы 23

Практическое занятие 5 25

5.1. Цель работы 25

5.2. Теоретическая часть 26

5.3. Порядок проведения работы 29

Практическое занятие 6 30

6.1. Цель работы 30

6.2. Общие сведения 30

6.3. Порядок проведения занятий 34

Практическое занятие 7 35

7.1. Цель работы 35

7.2. Общие сведения к выполнению работы 35

7.3. Порядок проведения работы 38

Практическое занятие 8 38

8.1. Цель работы 38

8.2. Общие сведения к выполнению работы 38

8.3. Порядок проведения занятий 44

Практическое занятие 9 44

9.1. Цель работы 44

9.2. Теоретическая часть 44

Заключение 54

Библиографический список 54

Приложение 1 57

Некоторые машины коммунального хозяйства 57

Приложение 2 66

Приложение 3 67

Передача цепью (общее назначение без уточнения типа) 68

Передача зубчатая (цилиндрическая) с внешним зацеплением 68

Передача зубчатая коническая 68

Передача зубчатая червячная с цилиндрическим червяком 68

Гайка на винте, передающим движение 68

Эксцентрик 68

в) спиральная 69

Приложение 4 69

Техническая характеристика некоторых кранов 69

Приложение 1 Некоторые машины коммунального хозяйства

Машина комбинированная КО-820

Предназначена для круглогодичного использования с поливомоечным, пескоразбрасывающим оборудованием. Может использоваться как мусоровоз при установке соответствующего оборудования

.