Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Учебное пособие 800462

.pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
01.05.2022
Размер:
3.03 Mб
Скачать

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Воронежский государственный архитектурно-строительный университет

В.А. Жулай

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ

Сборник расчетных работ

для студентов 3-го курса специальности 270112 (290800) «Водоснабжение и водоотведение»

2-е издание, переработанное и дополненное

Рекомендовано учебно-методическим объединением вузов РФ по образованию в области строительства в качестве учебного пособия

для студентов, обучающихся по специальности 270112 «Водоснабжение и водоотведение» направления 270100 «Строительство»

Воронеж 2009

УДК 69.002.5(07) ББК 38.6-5я73

Ж87

 

Жулай, В.А. Строительные машины : сб. расч. работ / В.А. Жулай;

Ж87

Воронеж. гос. арх.-строит. ун-т. – Изд.2-е, перераб. и доп. – Воронеж,

2009. – 97 с.

 

 

ISBN 978-5-89040-225-7

В сборнике представлены теоретические основы и практические задачи по расчету и определению основных параметров строительных машин, их приводов и механизмов, приведены методы рационального выбора машин для производства конкретных видов строительных работ и формирования оптимального состава комплекта машин.

Предназначен для студентов 3-го курса специальности 270112 (290800) «Водоснабжение и водоотведение», а также может быть использован студентами, обучающимися по направлению 270100 «Строительство».

Ил. 46. Табл. 22. Библиогр.: 10 назв.

УДК 69.002.5(07) ББК 38.6-5я73

Рецензенты: кафедра мелиорации и сельскохозяйственного водоснабжения Воронежского государственного аграрного университета; В.В. Кандалинцев, директор Воронежского филиала АП ЦНИИОМТП

ISBN 978-5-89040-225-7

© Жулай В.А., 2009

 

© Воронеж. гос. арх.-строит.

 

ун-т, 2009

2

ВВЕДЕНИЕ

Экономическая политика нашего государства предусматривает значительное повышение производительности труда на основе коренных преобразований в экономической, организационной и социальной областях и скорейшего внедрения в производство достижений научно-технического прогресса.

Встроительной отрасли для этого необходима индустриализация всех видов работ за счет внедрения комплексной механизации, прогрессивной техники и технологий.

Вэтих условиях практическая деятельность инженеров-строителей должна основываться на широком использовании научных принципов выбора и комплектования машин и оборудования, работающих в оптимальных режимах, и обеспечивающих наибольшую производительность труда с наименьшими затратами при заданных темпах строительства.

Учебное пособие написано в соответствии с новой учебной программой курса «Строительные машины» для студентов специальности 270112 (290800) «Водоснабжение и водоотведение».

Внем изложены основные сведения о технико-экономических и эксплуатационных характеристиках строительных машин, области их применения, рабочих процессах и конструктивных особенностях. Большое внимание уделено рассмотрению основных агрегатов и механизмов машин, в частности применению наиболее перспективного гидравлического привода.

Выполнение приведенных расчетных работ поможет студентам получить практические навыки по расчету строительных машин и оборудования, изучить современные научные методы выбора машин и основы их эксплуатации с наивысшей эффективностью для организации механизированного производства внешних систем водопроводно-канализационных сетей, сооружений и общестроительных работ.

Целью практических занятий является закрепление и углубление теоретических знаний и приобретение практических навыков по изучаемому курсу.

Пособие может быть полезно студентам других специальностей направления «Строительство», изучающих курс «Строительные машины».

3

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН

1.1.Виды производительности строительных машин

Основным назначением строительных машин является создание строительной продукции определенного качества, которое регламентируется определенными нормами или техническими условиями.

Отношение объема строительной продукции ко времени ее создания характеризует один из важнейших показателей машин – производитель-

ность.

Различают три вида производительности машин: конструктивную,

техническую и эксплуатационную.

Конструктивная (теоретическая) производительность Пк представ-

ляет собой максимально возможную производительность машины, полученную при расчетных скоростях рабочих движений и нагрузках на рабочий орган при полном отсутствии простоев и при определенных условных факторах.

Конструктивная производительность машин периодического действия

Пк = g × n, м3

(1.1)

П = g × n ×g , т/ч

(1.2)

где g – расчетное количество продукции, производимой машиной за

один цикл работы, м3;

n – число циклов работы машины в час,

n =

3600

,

(1.3)

 

 

tц

 

tц – продолжительность цикла, с;

g – объемная масса (плотность) продукции (материала), т/м3. Конструктивная производительность машин непрерывного действия

Пк = 3600

× F ×V , м3

(1.4)

Пк = 3600

× F ×V ×g , т/ч

(1.5)

где F – расчетное поперечное сечение потока продукции, м2; V – расчетная скорость движения потока, м/с;

4

Техническая производительность ПТ – представляет собой максималь-

но возможную производительность, которая может быть получена в данных конкретных производственных условиях при непрерывной работе машин.

Техническую производительность определяют по формулам (1.4), (1.5) в которые вводится коэффициент КТ <1, учитывающий конкретные условия

работы:

ПТ = ПК × КТ

(1.6)

Так, конкретными условиями работы одноковшового экскаватора являются категория разрабатываемого грунта, высота забоя, угол поворота в плане, условия разгрузки (в транспортные средства, в отвал).

Эксплуатационная производительность – ПЭ определяется реальными

условиями использования машины с учетом неизбежных технологических и организационных перерывов в ее работе

 

ПЭ = ПТ × К В

(1.7)

где

КВ – коэффициент использования машины за определенный про-

межуток времени

 

 

К В =

Тc - åtn

<1,

(1.8)

 

 

 

 

Tc

 

где Тс – время рабочей смены, ч;

 

åtn

– время перерывов в работе машины за смену, ч.

 

Разные виды производительности соотносятся следующим образом:

ПК > ПТ = ПК × КТ > ПЭ =П К ×КТ × К В

(1.9)

1.2.Определение производительности ленточных конвейеров

Ленточные конвейеры относятся к машинам непрерывного действия. Их широко применяют для непрерывного транспортирования различных материалов в горизонтальном или слабонаклонном направлениях. Они обеспечивают высокую производительность (до нескольких тысяч тонн в час) и значительную дальность транспортирования (до нескольких десятков километров). В строительстве используют передвижные и стационарные ленточ-

5

ные конвейеры, перемещающие грузы на сравнительно небольшие расстояния.

Передвижные ленточные конвейеры изготавливают длиной 5, 10 и 15 м. Они оборудуются колесами для их перемещения. Стационарные ленточные конвейеры для удобства монтажа составляют из отдельных секций длиной 2 ... 3 м и общей протяженностью 40 ... 80 м. Ленточные конвейеры широко используются как транспортирующие органы в конструкциях траншейных и роторных экскаваторов, бетоноукладчиков и других машин.

Конструкция ленточного конвейера показана на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Ленточный конвейер:

а – схема конструкции; б – вид роликоопор

Основным транспортирующим и тяговым органом ленточного конвейера является бесконечная прорезиненная лента 4, огибающая два барабана – приводной 6 и натяжной 2. Поступательное движение ленты с грузом создается силами трения, действующими в зоне контакта ленты с приводным барабаном. Вращение барабан получает от приводного электродвигателя 10 через редуктор 9. Для увеличения тягового усилия рядом с приводным бараба-

6

ном устанавливают отклоняющий барабан 7, увеличивающий угол обхвата. Верхняя рабочая и нижняя холостая ветви поддерживаются верхними грузовыми 5 и нижними поддерживающими 8 роликоопорами. В целях повышения производительности верхние роликоопоры устанавливают под углом α. При прохождении по таким роликоопорам лента принимает желобчатую форму и способна нести больше материала по сравнению с плоской (рис.1.1,б). Для предотвращения провисания ленты между роликоопорами. а также для увеличения тягового усилия лента предварительно натягивается посредством винтового или грузового натяжного устройства 1.

Загрузка транспортируемого материала на ленту производится через специальную воронку 3. Съем материала может производиться через приводной барабан или в промежуточных пунктах с помощью специальных сбрасывающих устройств. Угол наклона конвейера зависит от подвижности транспортируемого материала и коэффициента трения материала о транспортерную ленту. Для таких материалов, как щебень, песок, шлак, он обычно составляет 16 ... 20°.

Для транспортирования строительных материалов применяют тканевые прорезиненные ленты, состоящие из нескольких слоев (прокладок) ткани (бельтинга). Ширина и число прокладок ленты стандартизированы. Ширина ленты ленточных конвейеров зависит от производительности и скорости движения ленты. У серийно выпускаемых конвейеров она составляет 0,4 ... 1,6 м. Скорости конвейеров, используемых для транспортирования наиболее распространенных строительных материалов, находятся в преде-

лах 0, 8 ... 2, 5 м/с.

Эксплуатационная производительность ленточного конвейера при транспортировании сыпучих материалов определяется по формуле (1.10), т/ч

ПЭ ×Л = 3600 × FЛ ×VЛ × r × KТ × К В

(1.10)

где VЛ – скорость движения ленты, м/с;

r – плотность транспортируемого материала, т/м3;

КТ – коэффициент, учитывающий неравномерность питания конвейе-

ра, КТ = 0,85 ;

К В – коэффициент использования конвейера по времени, К В = 0,9 ; FЛ – площадь поперечного сечения слоя материала на ленте, м2:

для гладкой ленты FЛ = 0,05 × ВЛ 2 ,

для желобчатой FЛ = 0,11× ВЛ 2 , где ВЛ – ширина ленты, м.

7

1.3.Определение производительности бульдозеров

Бульдозер – это самоходная землеройно-транспортная машина, представляющая собой гусеничный или пневмоколесный трактор с навесным рабочим оборудованием в виде отвала криволинейного профиля, размещенного вне базы ходовой части.

Бульдозеры относятся к машинам периодического действия. Они предназначены для послойной разработки легких, средних и тяжелых грунтов с их последующим перемещением перед рабочим органом (отвалом) на небольшие расстояния (до 100 ... 150 м). Бульдозеры используются при сооружении выемок и насыпей, обратной засыпке траншей и котлованов, грубой планировке земляной поверхности, расчистке ее от мусора и снега, в качестве толкачей скреперов и др. работах.

По конструктивным признакам различают бульдозеры с неповоротным

иповоротным отвалом. Неповоротный отвал постоянно установлен под углом 90° к продольной оси трактора и поэтому может перемещать грунт только перед собой. У бульдозеров с поворотным отвалом его можно устанавливать под углом до 60° к продольной оси трактора (угол захвата). Это позволяет перемещать грунт в сторону и выполнять грубую планировку длинными ходами.

Отвалы бульдозеров всех типов могут иметь механизм перекоса в поперечной плоскости (до 16°) для облегчения разработки прочных грунтов, а также повышения маневренности в процессе работы.

Отвалы бульдозера представляют собой жесткую сварную металлическую конструкцию с лобовым листом криволинейного профиля. Для повышения эффективности выполнения отдельных видов работ на бульдозерах используют отвалы различных типов (см. рис. 1.2): прямой – самый простой

ираспространенный отвал для всех типов грунтов; поворотный (универсальный) – для засыпки траншей и грубых планировочных работ на протяженных объектах; сферический – для легких и средних грунтов при больших рас-

стояниях перемещения и мощности гусеничного бульдозера не менее 130 кВт; совковый – для перемещения сыпучих и малопрочных материалов на большие расстояния; короткий прямой с амортизатором – для бульдозе- ров-толкачей самоходных скреперов, кратковременно используемых на земляных работах.

Бульдозер на базе гусеничного трактора с неповоротным отвалом показан на рис. 1.3.Рабочее оборудование бульдозера в виде отвала 5 с ножами 4 в его нижней части навешивают на трактор через два толкающих бруса 2, которые имеют шарнирные соединения 1 с боковыми балками ходовых тележек трактора. Вместе с толкающими брусьями и раскосами 6 отвал образует жесткую систему, которая с помощью одного или двух гидроцилиндров 7 может подниматься и опускаться, поворачиваясь в вертикальной плоскости относительно шарниров 1.

8

Рис. 1.2. Основные типы отвалов булдозеров:

а– прямой; б – поворотный (универсальный); в – сферический;

г– совковый; д – короткий прямой с амортизатором;

1 – лобовой лист; 2 – угловые ножи; 3 – средние ножи; 4 – боковые щитки; 5 – боковые ножи; 6 – открылки

Для послойной разработки грунта отвал бульдозера опускают на грунт (рис. 1.4, а) и, перемещаясь вперед на рабочей скорости VР (рис. 1.4, б), за-

глубляют его за счет сил тяжести рабочего оборудования, а также принудительно гидроцилиндрами. В процессе движения машины грунт отделяется от массива ножами отвала, перемещается по отвалу вверх и переваливается вперед в его верхней части, накапливаясь перед отвалом в виде тела, называемого призмой волочения и ограниченного передним и боковыми откосами, отвалом и его боковыми щеками. После заполнения отвала, когда призма волочения достигает уровня его верхнего обреза, а при разработке весьма прочных грунтов, когда тягового усилия трактора окажется недостаточно для дальнейшего накапливания грунта перед отвалом, последний поднимают, выводя его режущую кромку на уровень дневной поверхности земли или несколько выше.

9

Рис. 1.3. Схема бульдозера с неповоротным отвалом:

а– вид сбоку; б – вид в плане

Втаком положении грунт перемещают перед отвалом до места его отсыпки. Последнюю операцию выполняют движением бульдозера вперед с дополнительным подъемом отвала или движением назад (рис. 1.4, г). В первом случае грунт отсыпается слоем постоянной толщины, определяемой зазором между режущей кромкой и поверхностью грунта, и частично уплотняется ходовой частью машины. Во втором случае после разгрузки отвала остаются бугры, подлежащие дополнительному разравниванию. Частным случаем второго варианта является засыпка ям, траншей, котлованов (рис. 1.3, д). Для возвращения бульдозера на исходную позицию при небольшом расстоянии перемещения (до 50 м) он движется в обратном направлении задним ходом на максимальной скорости (рис. 1.5). При большой дальности перемещения бульдозер разворачивается и движется в обратном направлении перед-

10