Машини, механізми, детали машин. Особливості розрахунку.
Современное строительство достаточно сложно представить без средств механизации. И это не случайно, т.к. именно строительная техника и оборудование способтвуют снижению себестоимости работ, повышению производительности труда, а значит – повышению рентабельности отрасли в целом.
Машина ( от лат. machina) - механическое устройство, выполняю-
щее движения с целью преобразования энергии, мате
риалов или информации.
Основное назначение машин - частичная или полная замена производственных функций человека с целью повышения производительности, облегчения человеческого труда или замены человека в недопустимых для него условиях работы.
В зависимости от выполняемых функций машины делятся на:
• энергетические,
• рабочие (транспортные, технологические, транспортирующие),
• информационные (вычислительные, шифровальные, телеграфные и т.п.),
• машины-автоматы, сочетающие в себе функции нескольких ви-
дов машин, включая информационные.
Строительными машинами называют все средства механизации
ручного труда строителей, включая малое механическое обо-
рудование и механизированный ручной инструмент, объеди-
нённые общим корпусом или станиной и приспособленные
для выполнения определённых строительных работ.
Рис.1. Строительные машины и инструмент.
В строительстве эксплуатируются свыше тысячи типоразмеров машин. Всё это многообразие может быть сведено к небольшому количеству классов и групп, если в основу такого объединения принять общие для этих классов и групп признаки.
В общей стоимости производственных фондов строительных организаций стоимость строительных машин достигает 50 - 60%, и поэтому уровень их использования оказывает большое влияние на себестоимость строительства, на затраты труда на единицу продукции и на сроки сдачи объектов в эксплуатацию.
От инженера – строителя как руководителя и организатора современного высокомеханизированного строительства требу-ются знания принципов действия и устройства строительных машин и оборудования, факторов, влияющих на их производи-тельность и качество выполняемых работ, а также основ рационального выбора и правильной эксплуатации машин.
Классификация строительных машин и оборудования - это
система, основанная на распределении машин по совокупно-
сти признаков их сходства и различия, а также взаимосвязей.
Она делится на различные классификационные подразделения (уровни). Согласно общему классификатору промышленной продукции строительные машины отнесены к классу «Строительные и дорожные машины», который делится на подклассы, группы, подгруппы, виды, подвиды и индексы.
● Класс - подразделение машин, объединенных общностью назначения в
строительстве.
Все машины, независимо от области их применения и особенностей конструктивного исполнения, разделяют на два основных класса:
• знергетические(машины-двигатели);
• технологические (машины-орудия).
Рис.2. Классификация строительных машин.
Энергетическими машинами называют устройства, предназначенные для преобразования одного вида энергии в другой.
К испорльзуемым на строительных работах энергетическим машинам относятся:
● ДВС;
● электродвигатели;
● а также приводимые в действие от ДВС передвижные:
• электростанции;
• компрессоры;
• гидравлические насосы;
• электросварочные агрегаты.
Технологическими машинами называются устройства, предназначенные для превращения приводящей их в действие энергии в полезную работу.
Все общестроительные, специальные, транспортные и прочие машины, используемые на строительных и восстановительных работах и называемые в дальнейшем для краткости просто строительными машинами, относятся к машинам технологическим и классифицируются по различным технологическим, эксплуатационным и конструктивным признакам.
● Подкласс - подразделение машин для определенного вида работ.
● Группа - подразделение машин, сходных по принципу действия.
Основой укрупненной классификациистроительной техники является назначение машин. По признаку целевого назначения все строительные и дорожные машины, применяемые на строительных работах, могут быть разделены на следующие группы (рис. 2: «технологические»):
I ▪ машины для земляных работ;
II ▪ машины подъёмно-транспортные;
III ▪ машины для буровых работ;
IV ▪ машины для cвайных работ;
V ▪ дробильно-сортировочные машины;
VI ▪ cмесительные машины;
VII ▪ бетоноукладочные машины;
VIII ▪ aрматурные машины;
IX ▪ oтделочные машины;
X ▪ дорожные машины;
XI ▪ транспортные машины;
XII ▪ отдельную группу составляют: - машины ручные (пневматиче
ские, электрические, гидравлические, пиротехнические (т. е. -
механизированный инструмент).
Каждая группа машин по роду выполняемых отдельных элементов работ подразделяется на подгруппы, которые могут делиться на виды машин по характеру производимых технологических операций, входящих в данный элемент работ:
I Машины для земляных работ могут быть разделены на:
1 - землеройно-транспортные (бульдозеры, скреперы, автогрейдеры,
грейдер-элеваторы и др.);
2 - экскаваторы (одноковшовые и непрерывного действия),
3 - землеройно-фрезерные машины, планировщики и др.;
4 - оборудование для гидромеханического способа разработки грунтов
(гидромониторы, - землесосные и землечерпальные снаряды и др.);
5 - грунтоуплотняющие машины (катки, вибро-уплотнительные машины,
трамбовки и др.).
Целевое назначение машин и принадлежность к той или иной группе (погруппе, виду) определяется в основном функциональным назначением их рабочих органов, вступающих в непосредственный контакт с обрабатываемым материалом.
Для земляроных машин - способу резания грунта они делятся на:
- машины цикличного резания: одноковшовые экскаваторы(гусе
ничные, пневмоколёсные и шага-
ющие), рыхлители, а также маши-
ны послойного резания – скрепе-
ры, бульдозеры, автогрейдеры и
др.;
- непрерывного резания: многоковшовые экскаваторы(роторные,
фрезерные, цепные) принадлежат к
группе машин непрерывного действия.
II Подъёмно-транспортные машины и оборудование предназначены для перемещения строительных грузов при производстве СМР, включая монтажные и погрузочно-разгрузочные работы, а также вертикальный и горизонтальный транспорт материалов.
Три группы:
1 - грузоподъёмные (краны, подъёмники, лебёдки, тельферы, домкра-
ты);
2 – транспортирующие – транспортёры, вибротранспортёры, насосы,
специализированный автотранспорт (панелевозы, фермовозы, бал-
ковозы, тяжеловозы и др.);
3 – транспортные;
4 – погрузочно-разгрузочные.
Транспортирующие машины непрерывного действия - это машины, которые предназначены для перемещения непрерывным потоком сыпучих материалов, а также грунта и мелкоштучных материалов.
Транспортирующие машины непрерывного действия обладают рядом общих свойств, которые определяют область их применения и условий использования:
1). Необходимость непрерывной подачи на них материалов и безотказ-
ного непрерывного съёма их.
2). Возможность достижения высоукой производительности.
3). Сложность перестановки большинства транспортирующих машин.
4). Простота управления и возможность перевода их на автоматический
режим работы.
Транспортирующие машины можно разделить на пять групп:
1 - конвейеры или транспортёры (ленточные, цепные, винтовые, ро-
ликовые,вибрационные, элеваторы);
2 - подвесные канатные дороги;
3 - пневматические транспортные устройства;
4 - самотёчные гравитационные устройства, где груз перемещается
под действием собственного веса (роликовый транспортёр, наклон-
ные плоскости, расположенные по спирали).
5 - установки для насосного транспортирования (бетононасосы, рас-
творонасосы и т.д.).
III Машины для бурових работ – предназначены для бурения скважин при горных, геологоразведочных и строительных работах нулевого цикла.
По способу бурения различают три группы:
1 – канатно-ударного бурения ø бура 150÷900 мм, глубина -500 м;
2 – вращательного бурения - станки ø бура до 225 мм, глубина 25 м.
Смонтированы на машинах и тракторах, а также электробуры ø бура
до 290 мм, h -5000 м.
3 – пневмоударного бурения - бурильные молотки и бурильные станки
ø до 150 мм, h -50 м.
IV Машины для свайных работ предназначены для погружения свай. Они состоят из погружателя (молот или вибратор), основание или копра. Сваебойные агрегаты - на самоходном ходу. Сваебойные установки перемещаются по площадке вручную или с помощью лебёдок.
Погружатели в зависимости от потребляемой энергии делятся на:
1 - паровоздушные,
2 - дизель-молоты,
3 - вибромолот,
4 - вибропогружатель.
Копровое оборудование является универсальным и может быть использовано для навески любого молота.
V Дробильно-сортировочные машины предназначены для дробления твёрдых каменных пород (дробилки) и разделения дроблёного материала по фракциям с заданными параметрами (сортировки).
1 - дробилки – щековые, конусные, валковые, молотковые и ротацион-
ные.
2 - сортировки – гравиемойки, пескомойки. Производительность 5÷60
т/час.
VI Смесительные машины предназначены для приготовления растворов и бетонной смеси, разделяются на бетоносмесители и растворосмесители цикличного и непрерывного действия. Цикличные – гравитационные и с принудительным перемещиванием.
VII Бетоноукладочные машины предназначены для подачи, распределения и уплотнения бетонной смеси в конструкции сооружения, выполняемого из монолитного бетона и железобетона.
VIII Арматурные машины предназначены для изготовления арматуры, используемой в железобетонных конструкциях.
Делятся на шесть групп:
1 - станки для холодного волочения проволоки и упрочнения арматурной
стали;
2 - станки для правки и резки арматурной стали;
3 - станки для гибки ариатурной стали;
4 - оборудование для сварки арматурной стали;
5 - оборудование для изготовления арматурных каркасов;
6 - оборудование для натягивания арматурной стали в предварительно-
напряжённых конструкциях.
IX Отделочные машины предназначены для отделки полов, стен, потолков. Разделяются на пять групп:
1 - машины для штукатурных работ;
2 - машины для малярных работ;
3 - паркетоотделочные машины;
4 - мозаично-шлифовальные машины;
5 - машины для устройства бетонных полов.
X Дорожные машины предназначены для для механизации работ при строительстве и эксплуатации автодорог, тротуаров, ВПП.
По назначению делятся на четыреи группы:
1 - машины для подготовительных работ (деревовалы, рыхлители и т.д.;
2 - машины и оборудование для строительства стабилизированных,
гравийно-щебёночных, черновых оснований и покрытий (гудронато-
ры, дорожные фрезы и др.);
3 - машины и оборудование для устройства асфальтобетонных покры-
тий (смесители, укладчики);
4 - машины и оборудование для устройства цементо-бетонных покрытий
(«Автогрейд», вибраторы, планировщики основания …).
XI Транспортные машины предназначены для порционной доставки грузов к месту назначения.
Делятся на пять групп:
1 - автомобильные (грузовые, самосвалы, цементовозы, бетоновозы и
т.д.);
2 - железнодорожные (платформы, полувагоны, думпкары, хопперы,
цементовозы);
3 - водные (суда и грузовые баржи);
4 - канатные (подвесные канатные дороги);
5 - ленточные конвейеры.
Выбор вида транспорта производится на основе технико-экономических расчётов по оптимальному варианту с определением себестоимости единицы транспортной работы.
Использование автотранспорта экономически целесообразно при расстоянии до 50 км. как исключение до 100 км. Для перевозки местного материала и грунта: 7÷10 км. Применение автопоездов повышает производительность автомобилей в 1,5 раза и снижает себестоимость перевозок на 20÷25 %.
Применение автомобилей высокой проходимости обезпечивает перевозки грузов в тяжёлых дорожных условиях, в этих условиях целесообразноприменение гусеничных тракторов, если дальность перевозки не превышает 1÷2 км.
Гусеничный транспорт отличается небольшой скоростью, но высокой проходимостью, маневренностью, устойчивостью и большей, чем у автомобылей, силой тяги при равной с ним мощностью двигателя. Тракторы используются в качестве тчгачей для большегрузых прицепов и прицепных строительных машин, а также для перемещения созданных на их базе рыда строительных машин. Тягачи бывают: одно- и двухосные, иногда и больше осей.
Автопоезда подразделяютсяна прицепные, состоящие из буксировочного тягача а прицепом и седельные – из седельног тягача и полуприцепа.
Средства гидромеханизации предназначены для производства комплекса земляных работ, включая разработку, транспортирование и укладку грунта в сооружения.
Они делятся на три группы:
1 - землесосные установки – гидромолоты, насосные станции и землесосы, используемые для размытия материала с поводом со стороны забора и подкачки размытого грунта (пульпы) к месту укладки.
2 - плавучие землесосные установки, состоящие из землесосной установки, оборудованной рыхлителем (фрезерная головка или гидроиолот) и насосной станции. Пульпа перекачивается по пульповоду к месту намыва грунта или отвалу.
3 - плавучие земснаряды в составе судна с установленной на нём землесосной станцией, заборного устройства и насосной станции. Эта группа средств гидромеханизации используется для углубления дна водоёма или добычи полезных ископаемых с загрузкой ими плавательных средств с последующей транспортировкой к месту работ.
XII - Механизированный инструмент – предназначен для выполнения трудоёмких вспомогательных процессов труда на различных строительно-монтажных работах.
Он делится на 4 группы:
1 - электрический инструмент (эл. сверлилки, эл. шпалоподбойки и
т.д.);
2 - пневматический инструмент (отбойные молотки, шуруповёрты и
т.д.);
3 - механический инструмент с автономным приводомот ДВС (трам-
бовки);
4 - пиротехнический инструмент (пистолеты с пороховым источни-
комэнергии).
В зависимости от конструктивного исполнения основных структурных элементов современные строительные машины можно классифицировать следующим образом:
▬ По режиму работы (принципу действиия):
- машины периодического (цикличного) действия, выполняю
щие работу путем периодического многократного повторения
одних и тех же чередующихся рабочих и холостых операций с
цикличной выдачей продукции (бульдозеры, скреперы, одно-
ковшовые экскаваторы);
- машины непрерывного действия, выдающие или транспорти-
рующие продукцию непрерывным потоком (многоковшовые
экскаваторы непрерывного действия, конвейеры);
Машины цикличного действия отличает их универсальность и приспособленность к работе в различных производственных условиях, а машины непрерывного действия – повышенная производительность;
- имеются машины и комбинированного действия (шагающие
экскаваторы, экскаваторы поперечного копания для формиро-
вания откосов каналов и т.п.).
▬ По режиму работы системы управления:
- машины с ручным управлением;
- машины с полуавтматичеким управлением;
- машины с автоматическим управлением.
▬ По степени подвижности:
- стационарные машины;
- машины самоходные – (на пневмоколёсном, гусеничном или
железнодорожном ходу) перемещают-
сясамостоятельно.
Часто самоходные машины монтируются на базе автомобилей, тракторов и пневмоколёсных тягачей и имеют отдельный ходовой двигатель (ДВС). Некоторые самоходныемашины имеют ходовые части, позволяющие им передвигаться и по грунто и по железным вым дорогам.
- передвижные – (на салазках, катках) перемещаются вручную или
с помощью тяговых средств;
- прицепные – (на колёсном или гусеничном ходу) транспортиру-
ются колёсными или гусеничными тягачами и обы-
но работают в сцепе с ними;
▬ По области применения:
- универсальны е;
- спецназначения.
▬ По виду используемой энергии:
- электродвигатели;
- ДВС (карбюраторные, дизельные, газовые);
- паровы е;
- комбинированные.
▬ По степени подвижности машины делят на:
- переносные;
- стационарны е;
- передвижны е (в том числе в кузове автотранспорта,
прицепные и полуприцепные к грузовым автомобилям, тракторам,
тягачам и самоходные).
▬ По типу ходового оборудования:
- машины на гусеничном ходу;
- машины на пневмоколесном ходу;
- машины на рельсовом ходу;
- шагающие;
- комбинированные.
▬ По виду силового оборудования:
- работающие от электрических двигателей;
- работающие от ДВС.
Первые обладают большой готовностью к работе, но зависят от наличия электроэнергии, а вторые не зависят от источников энергии и являются автономными.
- Многие строительные машины имеют комбинированный привод с использованием гидравлических и пневматических двигателей. К таким относят дизель – электрический, дизель – гидравлический (наиболее рас-пространен), дизель – пневматический, электрогидравлический, электропнев-матический и т.п.
▬ По количеству двигателей, установленных на машине:
- одномоторные (все механизмы приводятся в действие от одной
силовой установки);
- многомоторные (для каждого механизма предусмотрен индии-
видуальный двигатель).
▬ По системам управления машины делят на:
- механические (рукоятки и педали, приводящие в действие сис-
темы рычагов);
- гидравлические (безнасосные и насосные, где частично или пол-
ностью используются гидроустройства);
- пневматические (с использованием сжатого воздуха);
- электрические (с использованием электрооборудования);
- и комбинированные (электрогидравлические, пневмоэлектри--
ческие и т.п.).
▬ По степени универсальности машины подразделяют на:
- универсальные многоцелевого назначения, снабженные
различными видами быстросъемных рабочих органов, приспо-
соблений и оборудования для выполнения большого разнообра-
зия технологических операций (строительные одноковшовые эк-
скаваторы, погрузчики);
- и специализированны е, имеющие один вид рабочего оборудо-
вания и предназначенные для выполнения только одного техно-
логического процесса (дробильные машины, бетононасосы).
▬ По степени автоматизации различают машины:
- с механизированным управлением;
- с автоматизированным управлением и контролем на базе ми-
кропроцессорной техники, с автоматизированным управлением на
расстоянии;
- с автоматическим управлением на базе микропроцессоров и
мини-ЭВМ, строительные манипуляторы и роботы, а также робо-
тизированные машины и комплексы.
▬ По диапазону температур, при которых они сохраняют свою
работоспособность, подразделяются на две группы:
- машины общего назна чения, предназначенные для работы при
температуре ±40 °С (исполнение У);
- машины специального исполнения, предназначенные для ра-
боты при температуре до ▬ 60 °'С (исполнение УХЛ) и машины
для работы при температуре до +60 °С (исполнение Т).
Предусмотрена классификация грузоподъемных кранов:
▬ По режимам работы:
- лёгкий режим работы;
- средний режим работы;
- тяжелый режим работы.
▬ Поклассу использования СО - СЭ в зависимости от числа ЦИК
лов работы крана за срок его службы;
▬ По классу нагружения 0—4 в зависимости от коэффициента на-
гружения и группа режима работы кранов в зависимости от класса
использования и класса нагружения.
▬ По автономности:
- автономные, имеющие собственные источник энергии – ДВС
(первичный двигатель);
- неавтономные, имеющие в качестве силовых установок электри-
ческие, гидравлические, пневматические двигатели (вторичные
двигатели), требующие энергииот посторонних источников.
● Подгруппа - подразделение машин, объединенных принципом действия,
методом выполнения технологической операции, конструктив-
ной схемой, ограниченное величинами главного параметра.
● Вид - разновидность данной подгруппы.
● Подвид - разновидность данного вида, отличающаяся конструктивным
исполнением, например, ходового устройства.
Таблица 1