книги из ГПНТБ / Смирнов, В. И. Строительные машины учебник

ЛЕНИНГРАДСКОЕ ВЫСШЕЕ ВОЕННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ СТРОИТЕЛЬНОЕ КРАСНОЗНАМЕННОЕ УЧИЛИЩЕ

имени генерала армии А. Н. КОМАРОВСКОГО

В. И. СМИРНОВ, В. В. МАРДИН, В. И. КОПЫТИН

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ

Утверждено в качестве учебника для курсантов и слушателей

Ленинградского высшего военного инженерного строительного Краснознаменного училища имени генерала армии А. Н. Комаровского

Под общей редакцией кандидата технических наук доцента В. И. СМИРНОВА

\

Ленинград

1974

Уb -ю

Учебник написан в соответствии с программой «Строительные маши­ ны» и предназначен для курсантов специальностей IA, IVA, VA. В нем изложены общие вопросы теории, конструкции и устройства машин, рас­ крывающие их технические возможности, и даны основные положения по эксплуатации машин, применяемых на военном строительстве.

Учебник может быть полезен слушателям других специальностей, а также инженерно-техническому составу военно-строительных организаций.

Рисунков 221, таблиц 15, библиографий 32.

ЛВВИСКУ, 1974.

ПРЕДИСЛОВИЕ

На строительстве занят огромный парк разнообразных машин, от степени использования которых зависят качество работ, сроки ввода объектов в эксплуатацию н экономика строительных орга­ низаций.

Механизация — выполнение работ с помощью машин и обору­ дования. Коммунистическая партия и Советское правительство с первых дней Советской власти уделяли большое значение во­ просам механизации тяжелых и трудоемких процессов во всех сферах народного хозяйства, в том числе и на строительстве. На­ ша промышленность поставляет ежегодно сотни новых совершен­ ных образцов строительных и дорожных машин, автотракторной техники и оборудования предприятий строительной индустрии.

В 1970 году каждый седьмой рабочий-строитель являлся маши­ нистом, водителем или специалистом, обслуживающим машины, от успеха работы которого во многом зависит выполнение'плано­ вых заданий и рост производительности труда, так как примене­ ние машин облегчает работу, увеличивает трудовые возможности человека н повышает эффективность выполнения задач.

С каждым годом роль машин еще более возрастает. Новые за­ дачи, поставленные XXIV съездом КПСС перед капитальным строительством по вопросам комплексной механизации и автома­ тизации, повышению выработки и развитию эксплуатационно­ ремонтной базы, увеличению выпуска машин и управлению произ­ водством, повышению производительности труда на 36—40% без увеличения численности рабочих, занятых на строительстве, тре­ буют эффективного использования средств механизации.

Поэтому инженеру-строителю как организатору производства для решения задач механизации строительства необходимо знать основы рабочего процесса и технические возможности машин, пути повышения производительности их и оптимальные условия комплексного использования, определяемые конструкцией и уст­ ройством этих машин. С другой стороны для поддержания машин в работоспособном состоянии он должен знать основные положе­

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МАШИНАХ

Всякий производственный процесс включает три составные части: предмет труда, орудия труда и деятельность человека, уп­ равляющего этим процессом. Открытия законов природы и дости­ жения естественных наук в основном реализуются в развитии ору­ дий труда с целью повышения производительности и облегчения физического труда человека. Поэтому вся история развития тех­ ники представляет собой замену устаревших орудий труда более производительными и совершенными.

Машинный период развития техники отличается тем, что на смену ручным орудиям труда пришли машины. М а ш и н о й назы­ вается устройство (орудие труда), создаваемое человеком с целью облегчения физического и умственного труда, увеличения его про­ изводительности путем частичной или полной замены человека в его трудовых или физиологических функциях. Машина состоит, как правило, из четырех элементов: двигателя, трансмиссии, рабо­ чего оборудования (исполнительного органа) и системы управ­ ления.

В двигателях происходит преобразование тепловой, электриче­ ской или другого вида энергии в механическую.

Трансмиссия или силовая передача передает основную мощ­ ность на исполнительные органы, преобразуя крутящий момент двигателя в своих механизмах. Механизмы входят в состав ма­ шины и предназначены для преобразования вида движения одних тел в требуемое движение других. Механизмы в машине самые разнообразные. Одни из них представляют сочетания только твер­ дых тел, другие имеют в своем составе гидравлические, пневмати­ ческие, электрические устройства, но все они предназначены для изменения движения рабочего оборудования или исполнительного

органа.

Трансмиссия может быть простая, когда она передает один вид движения только к одному исполнительному органу. Примером такой трансмиссии является трансмиссия трактора, передающая мощность от двигателя внутреннего сгорания на ведущие звездочки гусеничной ленты. При разветвленной трансмиссии мощность дви­ гателя передается на несколько исполнительных органов, совер-

5

тающих различные виды движения. Примером такой трансмиссии является силовая передача кранов, экскаваторов и других машин.

Рабочий орган машины определяет ее предназначение и усло­ вия производственного использования. Рабочие органы машин, при­ меняемых на строительстве, весьма разнообразны. Машины целе­ вого назначения, например уплотняющие машины, имеют один ра­ бочий орган. В универсальных машинах (экскаваторах, автогрей­ дерах и пр.) имеется значительный набор сменного рабочего обо­ рудования.

В зависимости от характера и времени воздействия на обраба­ тываемый предмет различают машины периодического (цикличе­ ского) и непрерывного действия.

Машинами н е п р е р ы в н о г о действия называются такие ма­ шины, у которых рабочие органы воздействуют на обрабатываемый предмет непрерывно и все операции по перемещению, переработке и выдаче продукта происходят одновременно. К таким машинам относятся многоковшовые экскаваторы, элеваторы, насосы, транс­ портеры и др. Машины непрерывного действия более производи­ тельные и лучше предрасположены к автоматизации рабочего про­ цесса.

Машинами п е р и о д и ч е с к о г о действия называются такие машины, у которых рабочие операции периодически повторяются через определенный промежуток времени, называемый циклом. Примером таких машин являются краны, одноковшовые экскава­ торы, бульдозеры.

Системы управления машин представляют собой устройства, позволяющие включать, отключать или изменять положение рабо­ чего органа машины. Системы управления по характеру срабаты­ вания подразделяются: на ручные, полуавтоматические и автома­ тические. При ручной системе управления, применяемой на сравни­ тельно несложных машинах, все движения рабочего органа опре­ деляются движением руки машиниста, усилие которого может быть увеличено за счет использования различного рода механических, гидравлических, пневматических и электрических усилителей (сервомеханизмов).

Повышение производительности машин и скоростей движения исполнительных органов, а также требования к качеству изделий создают такое положение, при котором человек испытывает непре­ одолимые затруднения в управлении машиной: физиология чело­ века лимитирует его непосредственную реакцию на отклонение параметров рабочего процесса от установленных. Поэтому воз­ никла необходимость в автоматических регуляторах, управляющих работой машин.

При автоматической системе управления рабочий орган рабо­ тает без участия человека, выбирая оптимальное положение. При полуавтоматической системе машинист периодически перестраи­ вает работу машины, производя переключения на другой режим работы.

6

§1. Развитие строительных машин и науки

остроительных машинах

Применение машин на строительстве началось в конце XVIII — начале XIX века, когда были созданы землечерпалка и дноуглуби­ тельный снаряд Бухтеева. В 1834 году был изобретен экскаватор с паровым двигателем, в 1858 г. использованы первые камнедро­ билки. В конце XIX века применялись первые прицепные грейдеры и грейдер-элеваторы, имеющие конную тягу. В 1900 году на Путиловском (ныне Кировском) заводе приступили к изготовлению паровых одноковшовых (емкостью ковша 2,3 ж3) и многоковшовых экскаваторов, которых в дореволюционной России было выпущено всего 39 штук.

В царской России методы производства строительных работ были крайне отсталыми. Большинство работ выполнялось вручную, лишь на отдельных работах применялись несложные, машины и примитивные устройства. Сразу после Великой Октябрьской социа­ листической революции, когда коммунистическая партия взяла курс на создание материально-технической базы коммунизма, при­ ступили к решению вопросов механизации сельского хозяйства и

более высокую, чем прежде, не может быть и речи о восстановле­ нии народного хозяйства и о коммунизме» *.

Придавая важное значение вопросам механизации капиталь­ ного строительства электростанций, шахт, заводов и фабрик, он указывал на необходимость изучения техники и машин, на важ­ ность подготовки специалистов в вопросах технического перевоору­ жения армии и всего народного хозяйства.

Примечательны в этом отношении конкретные ленинские ука­ зания научно-техническому отделу СНК.: «Надо... обязательно установить точно, кто будет отвечать за ознакомление нас с евро­ пейской и американской техникой толкода, во время, практично, не по-казенному. В частности, Москва должна иметь по 1 экземпляру

селок в шоссе только силой своего давления. Как бы это важно для нашей ... бездорожной страны!)»**

Коммунистическая партия, следуя заветам великого Ленина, взяла курс на индустриализацию страны, в результате чего была создана промышленная база различных отраслей машиностроения и, в частности, строительного и дорожного машиностроения.

Начиная с XV съезда, наша партия в решениях и резолюциях дает прямые указания по развитию максимальной механизации работ капитального строительства. В 1927 году было создано

*В. И. Ленин, Поли. собр. соч., т. 42, етр. 30.

**В. И. Ленин, Поли. собр. соч., т. 53, стр. 163-164.

7

объединение «Союзстроймашина» — центр строительного и дорож­ ного машиностроения, объединивший Онежский, Рыбинский, Крас­ нодарский, Кременчугский, Николаевский и Юго-Камский заводы. В 1931 году Ковровский экскаваторный завод выпустил первые два экскаватора, спроектированные отечественными учеными и инже­ нерами и изготовленные полностью своими силами.

Впредвоенные годы отрасль строительного и дорожного маши­ ностроения развивалась бурными темпами и выпуск ее продукции достиг значительных по тому времени размеров.

В1946 году было создано Министерство строительного и до­ рожного машиностроения, которое в настоящее время направляет работу более 220 заводов. Научно-исследовательской и проектно­ изыскательской работой по созданию машин, отвечающих требо­

ваниям мировых стандартов, занимается семь научно-исследова­ тельских институтов, три проектных организации и ряд конструк­ торских бюро.

Динамика роста производства машин приведена в табл. 1. Кроме количественного роста следует отметить и качественную сторону развития машин, применяемых на строительстве: за 1940— 1970 годы мощность машин возросла с 30—60 л. с. до 150—200 л. с. Скорости движения рабочих органов увеличились в 1,5—3,0 раза.

Таблица 1

Вместо ручного управления применяется полуавтоматическое и автоматическое управление. В машинах широко используются многомоторный электрический, гидравлический и пневматический приводы. Большое внимание при проектировании машин уделяется удобству работы машинистов, в частности с 1968 года промышлен-

8

ность выпускает специальные машины для работы в условиях Крайнего Севера.

Директивы по девятому пятилетнему плану XXIV съезда КПСС требуют дальнейшего увеличения выпуска средств механизации капитального строительства в полтора-два раза, а средств малой

мощности машин и увеличения их выработки.

Общий объем капитального строительства в девятой пятилетке возрастет по сравнению с восьмой в два раза и составит 500 млрд, руб., что должно быть обеспечено без увеличения коли­ чества рабочих, т. е. за счет роста производительности труда, в ко­ тором механизация работ играет первостепенное значение.

Разнохарактерные функции, выполняемые различными строи­ тельными машинами, для расчета и проектирования требовали создания и развития теории их рабочих процессов, в разработку которой большой вклад внесли отечественные и советские ученые.

Теоретические основы рабочих процессов машин, применяемых на строительстве, составляют:

— теория резания грунтов, созданная академиком В. Г1. Горяч­ киным, профессорами Н. Г. Домбровским, А. И. Анохиным, М. Н. Летошневым, А. А. Зелениным, Ю. А. Ветровым и другими, составляет основу расчета землеройных машин, одноковшовых и многоковшовых экскаваторов;

—теория бурения горных пород, в разработку которой большой вклад внесли академик П. А. Ребиндер, профессора М. М. Прото­ дьяконов, Н. С. Успенский, А. Ф. Суханов, И. А. Острушко и дру­ гие, является теоретической основой рабочего процесса буровых и горно-проходческих машин;

—теория уплотнения грунтов и дисперсных систем лежит в ос­ нове расчета и проектирования уплотняющих машин, в развитии

еезанимают видное место исследования профессоров М. П. Зуба-

нова, Н. Я. Хархута, А. Е. Десова и их учеников;

—теория дробления и сепарации горных пород, в создание которой внесли неоценимый вклад академики В. Л. Кирпичев и П. А. Ребиндер, профессора Л. Б. Левинсон, Н. Н. Лукницкий, А. Риттингер, В. А. Бауман и другие, составляет основу проектиро­ вания камнедробильных и сортировочных машин;

—теория перемешивания дисперсных систем с различными видами вяжущих материалов, в разработке которой принимали участие отечественные ученые профессора А. Д. Далин, Д. Д. Бизюкин, К- П. Севров, И. П. Керов и другие, составляет основу кон­ струирования бетоно- и растворосмесительных машин;

—теория вибрационного перемещения тел составляет научную основу рабочего процесса и проектирования вибраторов и вибро­ погружателей, виброплощадок и вибромолотов, а также активных

9:

\