Строительные машины. Экскаваторы и башенные краны

 

Грейдеры и автогрейдеры

Автогрейдеры представляют собой самоходные планировочно-профилировочные  машины, основным рабочим органом  которых служит полноповоротный  грейдерный отвал с ножами, установленный под углом к продольной оси автогрейдера и размещенный между передним и задним мостами пневмоколесного ходового оборудования.

При движении автогрейдера ножи срезают грунт, и отвал сдвигает его в сторону.

Грейдеры и автогрейдеры нашли широкое применение в дорожном строительстве: для планирования дорожных оснований при сооружении земляного полотна; возведения земляного полотна из боковых резервов в равнинной и слабопересеченной местности (при высоте насыпи до 0,5-0,75 м); послойного разравнивания грунта в насыпях при работе землеройных машин; для устройства водоотводных канав; планировки откосов, обочин, выемок и насыпей; перемещения грунта и дорожно-строительных материалов, ремонта и содержания грунтовых и гравийных дорог; при железнодорожном, мелиоративном, ирригационном и гидротехническом строительстве, а также для очистки дорог и площадей от снега.

Для грейдеров и автогрейдеров  рабочий режим характерен низкими  скоростями (3-4,5 км/ч). Холостой пробег выполняется при скорости до 15 км/ч, а транспортные скорости достигают 30- 45 км/ч. Грейдеры и автогрейдеры, как правило, работают на захватке длиной 1-2 км (определяется фронтом работ). Прицепные грейдеры разделяют на легкие, средние и тяжелые. Легкие грейдеры имеют отвал длиной 2500-3000 мм, средние 3000-3500, тяжелые 3500-4500 мм; по рабочей массе - легкие 2,6 т, средние 2,96 т, тяжелые 4 т и более; по управлению - с ручным, механическим и гидравлическим приводом; по ходовому оборудованию - с металлическими колесами и с резиновыми автошинами.

Автогрейдеры классифицируют по системе управления рабочим органом (механическая, гидравлическая, комбинированная - редукторно-гидравлическая или пневмоэлектрическая) и по системе ходового оборудования (с двумя и тремя колесными осями). Для всех автогрейдеров установлена основная колесная формула: АХБХВ, где А -число осей с управляемыми колесами; Б - число осей с ведущими колесами, В - общее число осей.

Автогрейдеры используют на грунтах I...III категорий. Процесс  работы автогрейдера состоит из последовательных проходов, при которых осуществляется резание грунта, его перемещение, разравнивание и планировка поверхности сооружения.

Современные автогрейдеры конструктивно подобны и выполнены  в виде самоходных трехосных машин  с полноповоротным грейдерным отвалом, с механической и гидромеханической трансмиссией и гидравлической системой управления рабочими органами. Подробный состав элементов автогрейдеров приведен на (рис. 6.)

Рис. 6.

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

Устройство грейдеров. Основным рабочим органом грейдеров  является отвал, дополнительными рабочими органами прицепных грейдеров могут  быть удлинитель отвала, откосник и  планировщик откосов. При перемещении и разравнивании грунта на отвал устанавливают удлинитель, что позволяет разрабатывать участок дороги с более широкой полосой, максимально использовать мощность тягача и повысить производительность.

Основным рабочим органом  автогрейдера является отвал. Дополнительное оборудование включает бульдозерный отвал, кирковщик, снегоочиститель, удлинитель отвала, откосник.

Набор рабочего оборудования автогрейдера включает в себя:

	Грейдерный  отвал Прочный поворотный круг со сменным зубчатым венцом обеспечивает надежность оборудования.
	Бульдозерный  отвал Бульдозерный отвал имеет параллелограммную подвеску.
	Кирковщик Кирковщик с тремя зубьями задней навески.
	Шарнир рамы Шарнир рамы обеспечивает складывание автогрейдера в обе стороны на угол до 30°.
	Передний мост Передний мост качанием балки, наклоном колес и их поворотом обеспечивает эффективную работу автогрейдера.
	Кабина Кабина имеет оптимальную  обзорность, регулируемые рулем колонку и сиденье, систему защиты POP EOP, звукоизоляцию, отопительно-вентиляционную установку.
	Вынос отвала под углом 90° Универсальная подвеска грейдерного оборудования позволяет осуществлять вынос отвала в обе стороны на угол 90°.

Отвал автогрейдера выполнен из листовой стали, согнутой по радиусу, и установлен на тяговой раме. В нижней части укреплен на болтах нижний нож, а по бокам отвала укреплены боковые ножи. Отвал может перемещаться в направляющих с помощью гидроцилиндра, который крепится к одному из двух шаровых пальцев в зависимости от того, в какую сторону необходимо выносить отвал. Для энергоемкости процесса резания грунта и производительности автогрейдера важное значение имеют углы установки отвала.

Угол захвата образуется между продольной осью отвала и продольной осью автогрейдера. Угол захвата определяет ширину захвата полотна дороги, скорость и энергоемкость при вырезании и перемещении грунта вдоль дороги. При зарезании грунта отвалом принимают оптимальный с точки зрения энергоемкости угол захвата (35-45°).

Угол наклона (угол зарезания) определяет поперечный наклон отвала к поверхности земли и устанавливается  с помощью механизма подъема и опускания отвала установкой каждого конца отвала на нужную высоту (при зарезании не более 15-20°, а при отделочных работах - 18°).

Угол резания образуется между передней плоскостью ножа и  поверхностью грунта. Угол резания определяется видом работы и свойствами грунта (при резании грунта - 30°, при планировании -70°). Для точной и быстрой установки отвала под необходимыми углами рекомендуется применять специальные приборы, например угломер. Все замеры выполняются при полной остановке автогрейдера.

Дополнительными рабочими органами автогрейдера являются: кирковщик (рыхлитель), применяемый для рыхления плотных грунтов и киркования гравийно-щебеночных покрытий при ремонте дорог, бульдозерное оборудование и снегоочиститель.

Рыхлитель-кирковщик может устанавливаться в задней части отвала или в передней части автогрейдера и управляться, с помощью специальных гидроцилиндров. Аналогичным образом на переднем кронштейне хребтовой балки основной рамы устанавливается рабочее обрудование бульдозера и снегоочистителя.

Работа автогрейдера характеризуется двумя режимами: тяговым, или рабочим, и транспортным.

Тяговым или рабочим  называют режим работы автогрейдера в процессе резания и перемещения грунта или выполнения других видов работ, транспортным - движение машины с поднятым отвалом на холостом ходу по рабочему участку или при переезде с одного объекта на другой. Тяговый режим характеризуется большим тяговым усилием и малыми скоростями движения автогрейдера, в то время как транспортный - большими скоростями движения и малым тяговым усилием.

При определении сопротивлений, возникающих в рабочем режиме при резании и перемещении  грунта автогрейдером, должны быть известны: род грунта и его характеристика; размеры отвала и углы его установки; вес автогрейдера.

Производительность и  технологические схемы работы автогрейдера. Производительность автогрейдера определяется его основными параметрами: размерами ножа, мощностью двигателя, тяговым усилием на колесах и условиями работы (характером грунта, технологией работ и т. д.).

Производительность автогрейдера измеряется объемом вырезанного  и перемещенного грунта за единицу  времени, в километрах или квадратных метрах спрофилированной дороги или площади.

Наибольший экономический  эффект дает использование грейдеров и автогрейдеров на возведении насыпей до 0,6-0,7 м. Работа этих машин сводится к выполнению трех основных операций - зарезания, перемещения и разравнивания “грунта, причем перемещение грунта из резерва является одной из основных операций и составляет 65-75% общего числа его проходов. Перемещение и укладку грунта осуществляют способами, указанными на рис. 7.

Возведение насыпи происходит послойно и постепенным наращиванием ее высоты. Если темп потока по возведению земляного полотна намного больше темпа потока по строительству дорожной одежды и уплотнять каждый отсыпанный слой грунта не требуется, валики в насыпи укладывают вприжим без зазора (рис. 7, а), насыпь уплотнится при естественной осадке грунта.

При уплотнении насыпи валики грунта укладывают вполу-прижим (рис. 7, б) с последующим разравниванием и вразбежку (рис. 7, в).

Рис. 7. Схемы укладки  валиков грунта в теле насыпи:

а - вприжим без зазора; б - вполуприжим;. в - вразбежку; г - расположение валиков при возведении насыпи

Валики первого слоя грунта укладывают наращиванием от края насыпи к ее оси, при этом первый валик перемещают к краю насыпи и частично разравнивают, второй перемещают через первый, третий - через второй и т. д. (рис. 7, г), с частичным разравниванием каждого валика.

Во втором слое валики укладывают вполуприжим, начиная от оси насыпи к обочине, а последние валики по ширине земляного полотна укладывают вприжим, от разрушающего действия поверхностных и грунтовых вод устраивают водоотводные канавы по бокам дороги.

При профилировании грунтовых дорог из боковых канав вырезают грунт и перемещают его к оси дороги с разравниванием и приданием профилю заданного поперечного уклона.

Эти операции может выполнять  и один грейдер или автогрейдер, но лучше когда они работают бригадами  по четыре единицы.

 

 

Лекция №5. Машины для производства бетонных работ.

 

Основные сведения о  бетонных смесях и строительных растворах.

Бетон представляет собой  искусственный каменный материал, полученный из смеси вяжущего вещества, воды, заполнителей и в необходимых случаях специальных добавок после ее формования и твердения. Строительные растворы не имеют в своем составе крупного заполнителя. До формования указанные полуфабрикаты называют бетонной и растворной смесью. По виду вяжущих веществ эти смеси делятся на цементные, силикатные, гипсовые и смешанные. Вяжущие материалы и вода - это активные составляющие, между которыми происходит химическая реакция, и после твердения смесь превращается в камнеподобное тело. Заполнители (песок, щебень) в реакции не участвуют. Они образуют жесткий скелет бетона. В целях экономии цемента зерновой состав смеси должен быть с минимальным объемом пустот при наименьшей поверхности частиц. Прочность бетона характеризуется пределом прочности на сжатие стандартных образцов в 28-суточном возрасте естественного твердения - так называемой «маркой» бетона (от 7,5 до 60,0 МПа). Прочность бетона зависит от количества и качества цемента, водоцементного отношения, качества смешивания, условий транспортирования, качества уплотнения и условий твердения.

Бетонная смесь должна сохранять однородность при транспортировании и иметь необходимую удобоформуемость - способность заполнять форму при данном способе уплотнения. Удобоформуемость смеси оценивается ее подвижностью или жесткостью. Бетонная смесь, способная растекаться и заполнять форму под влиянием собственных сил тяжести или небольшого механического воздействия, называется подвижной. Подвижность смеси характеризуется величиной осадки в сантиметрах отформованного из нее конуса в специальном приборе. Жесткость бетонной смеси определяется по времени вибрации в секундах, необходимого для растекания предварительно отформованного из нее конуса в форму-куб, на лабораторной виброплощадке с частотой колебаний 3000 в минуту и амплитудой 0,5 мм. Подвижность растворной смеси оценивается глубиной погружения в нее в сантиметрах специального стандартного конуса. Применение жестких смесей позволяет получить бетон более высокого качества (или сократить расход цемента) и уменьшить сроки твердения. Однако такие смеси труднее изготовляются, уплотняются и транспортируются по трубам и шлангам, вследствие чего иногда приходится переходить на более подвижные смеси.

 

Машины для приготовления  бетонных и растворных смесей.

Бетонные и растворные смеси приготовляют путем механического  перемешивания их компонентов в смесительных машинах - бетоно и растворосмесителях. Качество смеси определяется точностью дозировки компонентов и равномерностью их распределения между собой по всему объему смеси. Для равномерного распределения компонентов смеси между собой в общем объеме замеса частицам материала сообщаются траектории движения с наибольшей возможностью их пересечения. Смешивание компонентов в однородную смесь является достаточно сложным технологическим процессом, который зависит от состава смеси, ее физико-механических свойств, времени смешивания и конструкции смешивающего устройства.

Технологический процесс  приготовления смесей включает последовательно выполняемые операции: загрузку отдозированных компонентов (вяжущих, заполнителей и воды) в смесительную машину, перемешивание компонентов и выгрузку готовой смеси.

Смесители классифицируют по трем основным признакам: характеру работы, принципу смешивания, способу установки.

По  характеру работы различают смесительные машины периодического (цикличного) и непрерывного действия. В смесителях цикличного действия (рис. 1) перемешивание компонентов и выдача готовой смеси осуществляется отдельными порциями. Каждая новая порция компонентов бетона или раствора может быть загружена в смеситель лишь после того, как из него будет выгружен готовый замес. Смесители цикличного действия обычно применяют при частой смене марок бетонных смесей или растворов. В них можно регулировать продолжительность смешивания.