Строительные и дорожные машины_ Шепелина_учебное пособие

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА (МИИТ)»

________________________________________________

Кафедра «Путевые, строительные машины и робототехнические комплексы»

П.В. Шепелина, М.Ю. Чалова, А.В. Мишин

СТРОИТЕЛЬНЫЕ И ДОРОЖНЫЕ МАШИНЫ

Учебное пособие для студентов направления подготовки

23.05.01 «НАЗЕМНЫЕ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА»

МОСКВА - 2017

1

УДК 621.87 Ш 48

Шепелина П.В., Чалова М.Ю., Мишин А.В. Строительные и дорожные машины. Учебное пособие. - М.: РУТ (МИИТ), 2017.

- 151 с.

Изложены вопросы классификации и устройства строительно-дорожных машин и даны методики расчета их параметров. Приведены исходные данные по вариантам и примеры расчета к 8 практическим работам по всем темам учебного пособия с контрольными вопросами.

Дается расчет рабочего оборудования широко распространенных машин для земляных работ, включая одноковшовый экскаватор, экскаватор непрерывного действия, бульдозер, автогрейдер, грейдер-элеватор, скрепер, каток.

Представленный материал предназначен для студентов направления подготовки 23.05.01 «Наземные транспортнотехнологические средства» по дисциплине «Строительные и дорожные машины и оборудование».

Библиограф. назв. – 70.

Рецензенты профессор МГАВТ филиал Государственного университета

морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова, д.т.н. Конталев В.А.

доцент МГАВТ филиал Государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова, к.т.н. Гаранин С.Н.

© РУТ (МИИТ), 2017

2

4

Введение

Землеройные машины, как правило, являются ведущими в комплексах машин при строительстве и ремонте земляного полотна.

Лидирующее положение в транспортном строительстве по важности, объёму и стоимости занимают земляные работы, поэтому машины для их выполнения (землеройные машины) наиболее разнообразны и многочисленны. В группу этих машин входят бульдозеры, скреперы, автогрейдеры, экскаваторы, грейдеры-элеваторы, уплотняющие машины. Основным объектом их воздействия являются песок, глина, каменная мелочь и их смеси, объединяемые термином грунты и служащие основанием и материалом для транспортных сооружений.

Разработка и проектирование землеройных машин является сложной инженерной задачей.

5

1. ОДНОКОВШОВЫЕ ЭКСКАВАТОРЫ

Механизация строительства в условиях реконструкции и ограниченных размеров строительных площадок на восстанавливаемых объектах приводит к необходимости широкого использования многоцелевой и маневренной техники различного назначения и размера. Номенклатура экскаваторов и другой техники включает широкий спектр машин с мощностью от 10 до 100 кВт и более. Машины оснащаются набором легко сменяемых рабочих органов, рис. 1.2.

Одноковшовый экскаватор является одной из основных машин для производства земляных работ. В процессе рабочего цикла гидравлический экскаватор разрабатывает грунт, перемещает к месту выгрузки, выгружает его и возвращает рабочее оборудование в забой.

Одноковшовые экскаваторы успешно работают в грунтах I-IV категорий прочности без предварительного рыхления забоя. При работе в тяжелых мерзлых и скальных грунтах требуется предварительное рыхление взрывом или с помощью рыхлителей. Одноковшовыми экскаваторами можно разрабатывать грунт как выше, так и ниже уровня их установки.

1.1 Основные виды экскаваторов.

По степени подвижности поворотной части экскаваторы делятся на полноповоротные, когда поворотная платформа относительно ходового оборудования может вращаться на 360°, и неполноповоротные.

Рисунок 1.1 Неполноповоротный гидравлический одноковшовый экскаватор ЭО2621А на базе пневмоколесного трактора «Беларусь»:

1, 5,8,11− гидроцилиндры; 2−платформа; 3,4−опорно-поворотное устройство; 6− противовес; 7− отвал; 10− рукоять

По виду механизма передвижения экскаваторы подразделяются на гусеничные, пневмоколесные, шагающие, на специальном шасси, на базе тракторов, автомобилей и плавучие.

По виду подвески рабочего оборудования различают экскаваторы с жесткой (гидравлические) и гибкой (канатные) подвеской.

6

По типу рабочего оборудования экскаваторы бывают с прямой лопатой, обратной лопатой, драглайн, планировочные, погрузочные, грейферные, крановые, копер и др.

Рисунок 1.2. Сменное рабочее оборудование одноковшовых экскаваторов:

а-прямая лопата; б-обратная лопата; в-драглайн, г — грейфер; д — копер для забивки свай; е — грузоподъемный кран; ж — струг; э —

рыхлитель грунта

Основным оборудованием гидравлических экскаваторов является обратная лопата. Машина в этом случае обеспечивает наиболее полную реализацию мощности привода и усилий на рабочем органе.

Одноковшовый экскаватор (рис.1.3) состоит из ходового устройства 10 и поворотной части 8, связанных между собой опорно-поворотным устройством. Поворотная часть выполнена в виде рамы. На ней установлено рабочее оборудование и двигатель, который приводит в движение рабочее оборудование и ходовое устройство. В передней части рамы размещена кабина и органы управления.

а)б)

Рисунок 1.3. Схемы экскаваторов с оборудованием прямая и обратная лопата;

1 – бульдозерный отвал, 2 - рукоять, 3 - гидроцилиндр поворота ковша, 4 - гидроцилиндр рукояти, 5 - стрела, 6 - кабина, 7 - силовая установка, 8 - поворотная платформа, 10 - ходовое устройство, 11гидроцилиндр стрелы, 12 - ковш

7

Для выполнения земляных работ малых объёмов экскаваторное оборудование устанавливают на пневмоколесных тракторах и малогабаритных тягачах.

Экскаватор с оборудованием обратная, лопата разрабатывает грунт ниже уровня стоянки машины, рис. 1.3а. Рабочее оборудование прямая лопата разрабатывает грунт выше уровня стоянки машины, рис.1.3б.

Рабочее оборудование обратная лопата состоит из стрелы 5, рукояти 2 и ковша 12. Их движение осуществляется с помощью гидроцилиндров 3, 4, 11. Стрела является моноблочной конструкцией. Концевые участки ее имеют форму вилки. Нижним концом стрела присоединена к проушинам платформы с помощью осей.

Для земляных работ необходим экскаватор, способный обеспечивать выполнение как можно большего вида технологических операций с максимальной производительностью.

Фирмы, выпускающие технику, учитывают пожелание клиентов и поставляют на рынок многоцелевые универсальные машины с широким спектром легкосъемных рабочих органов. Экскаватор снабжается более чем 30 видами дополнительного оборудования.

Экскаваторы оборудуются сменными ковшами различной вместимости и назначения. Для тяжелых работ поставляются ковши с абразивными зубьями, ковши с длинными зубьями, с лепестковыми зубьями и с зубьями общего назначения.

Экскаваторы оснащаются набором съемного специального оборудования: рыхлительным зубом, гидромолотами, ножницами, клещевыми захватами, шнеком, дробилкой, бульдозерным отвалом и др.

Эффективное использование всего арсенала сменного оборудования обеспечивается наличием на экскаваторах систем быстрого соединения рабочих органов. Системы быстрого соединения выпускаются двух типов.

Стыковочный узел специального типа для ковшей, дооборудованных для такого соединения. Система обеспечивается крюковыми захватами, предотвращающими случайное отсоединение рабочих органов. Система не увеличивает радиус копания по зубьям ковша.

8

Рисунок 1.4. Сменные рабочие органы гидравлического экскаватора:

а, б, в – ковши обратных лопат; г – ковш дренажных работ;

д– ковш для рытья узких траншей; в – ковш для планировочных работ;

ж– зачистной ковш; з, и, к – погрузочные ковши; л – бульдозерный отвал;

м– многозубый рыхлитель; н – крановая подвеска;

о– однозубый рыхлитель; п - надставка для бокового смещения ковша

Экскаваторы имеют модульную конструкцию, обеспечивающую сокращение времени и затрат на техническое обслуживание и ремонт.

Экскаватор по назначению и структуре является многоцелевой машиной, обеспечивающей выполнение не менее двух технологических операций: копание грунта и перемещение грунта в отвал или транспортное средство. Одноковшовый экскаватор образно можно представить в качестве “гибрида” лопаты для отделения грунта от массива и ковша с рукоятью, стрелой и поворотной платформой для перемещения грунта к месту выгрузки.

Экскаваторы по количеству выполняемых технологических операций подразделяются на две группы: специализированные, выполняющие одну операцию, и многоцелевые (гибридные) или многофункциональные, выполняющие несколько операций. Последние, в свою очередь, подразделяются на подгруппы.

Первое направление определяется использованием машин с комплектом сменных рабочих органов к базовому оборудованию (комплекты ковшей разной вместимости, рабочие органы различного назначения и т.д.).

Второе направление характеризуется созданием экскаваторов со сменным рабочим оборудованием к базовому шасси (универсальные экскаваторы с грейферным и крановым оборудованием и др.

Третье направление определяется созданием экскаваторов с постоянно установленными несколькими видами оборудования различного назначения (экскаватор-бульдозер, экскаватор - ковшевой фронтальный

9