26

Машины, механизмы, детали. Особенности расчёта.

1.1. Машини, механізми, детали машин. Особливості розрахунку.

1.1.1. Класифікація та індексація будівельних машин.

1.1.2. Структурні схеми машин, основні поняття. Вимоги до будівельних ма

шин. Особливості розрахунку.

1.1. Машини, механізми, детали машин. Особливості розрахунку.

1.1.1. Класифікація та індексація будівельних машин.

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 классификации строительной 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:

- универсальные;

- спецназначения.

▬ По виду используемой энергии:

- электродвигатели;

- ДВС (карбюраторные, дизельные, газовые);

- паровые;

- комбинированные.

▬ По степени подвижности машины делят на:

- переносные;

- стационарные;

- передвижные (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 специализированные, 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 назначения, 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