Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Волжский институт строительства и технологий (филиал)

Государственного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет

Факультет: Механико-технологический

Кафедра «Строительных и дорожных машин»

Реферат

По дисциплине: «Строительные машины»

На тему: «Классификация строительных машин»

Волжский 2013

Классификация строительных машин

строительный машина оборудование

В современном строительстве применяется большое количество разнообразных машин и механизмов, различающихся между собой конструктивным исполнением механизмов и рабочих органов, размерами и мощностью силовой установки.

По производственному (технологическому) признаку все строительные машины и механизмы могут быть разделены на следующие основные группы:

1) грузоподъемные;

2) транспортирующие;

3) погрузочно-разгрузочные;

4) для подготовительных и вспомогательных работ;

5) для земляных работ;

6) бурильные;

7) сваебойные;

8) дробильно-сортировочные;

9) смесительные;

10) машины для транспортирования бетонных смесей и растворов;

11) машины для укладки и уплотнения бетонной смеси;

12) дорожные;

13) отделочные;

14) механизированный инструмент.

Дорожные и другие строительные машины, не приведенные в перечне, в учебнике не рассматриваются, поскольку изучение их программой курса «Строительные машины и их эксплуатация» не предусмотрено.

Каждая из названных групп машин в свою очередь может быть разделена по способу выполнения работ и виду рабочего органа на несколько подгрупп, например машины для производства земляных работ могут быть разделены на следующие подгруппы:

а) землеройно-транспортные машины: бульдозеры, скреперы, авто грейдеры, грейдер-элеваторы и др.;

б) одноковшовые и многоковшовые экскаваторы; землеройно-фрезерные машины, планировщики с телескопической стрелой и др.;

в) оборудование для гидромеханического способа разработки грунтов: гидромониторы, землесосные и землечерпательные снаряды и др.

г) грунтоуплотнительные машины: катки, виброуплотнительные машины, трамбовки и др.

Машины в подгруппе, в свою очередь, различаются по данным, составляющим производственную характеристику (мощность, емкость ковша, грузоподъемность, тяговое усилие, производительность и т. д.).

Отдельные виды строительных машин различаются по ходовому устройству (гусеничный ход или колесный), по типу базовой машины (автомобиль, трактор, пневмоколесный тягач), по конструктивным особенностям и видам двигателя.

Все строительные машины по источнику энергии могут быть разделены на две группы: машины, работающие от собственной энергетической установки, и машины, использующие энергию, подведенную извне.

К первой группе относятся машины с двигателями внутреннего сгорания, ко второй -- машины с электрическими двигателями, питаемыми током от внешней сети, и машины с пневматическим приводом.

Большинство строительных машин самоходные, но встречаются и стационарные.

Условия эксплуатации строительных машин отличаются определенной сложностью. Строительные машины должны обеспечивать необходимую производительность под открытым небом, в любую погоду, в любое время года; перемещаться по грунтовым дорогам и по бездорожью, в стесненных условиях строительной площадки. Поэтому исходя из конкретных условий эксплуатации к той или иной машине предъявляется ряд требований, и чем полнее отвечает машина всем требованиям эксплуатации, тем более пригодна она для использования в строительном производстве.

Каждая машина должна быть надежна в работе, долговечна и приспособлена к изменению условий работы; должна быть удобной в управлении, простой в обслуживании, ремонте, монтаже, демонтаже и транспортировании, экономична в эксплуатации, т. е. расходовать минимальное количество электроэнергии или топлива на единицу вырабатываемой продукции. Машина должна обеспечивать безопасность труда и удобство работы обслуживающего персонала, достигаемое соответствующим размещением приборов, управления, хорошим обзором фронта работ, автоматической очисткой смотровых стекол кабины, системой пневмо- или гидроуправления, помогающими уменьшить усилия на рычагах управления, изоляцией кабины от воздействия шума, вибрации и пыли. Машина должна иметь красивые внешние формы, хорошую отделку и стойкую окраску.

Машины, работающие в условиях низких или, наоборот, повышенных температур, должны быть приспособлены для работы в заданных условиях.

Часто перебазируемые несамоходные строительные машины должны иметь минимальный вес, удобства для монтажа, демонтажа и транспортирования.

К самоходным машинам, часто меняющим место работы, в числе предъявляемых требований обязательными являются маневренность, проходимость машины и устойчивость. Маневренность (подвижность) машины -- это способность передвигаться и разворачиваться в стесненных условиях, а также перемещаться по строительному участку и вне его с достаточной по производственным условиям скоростью.

Проходимость машины -- это способность преодолевать неровности местности и неглубокие водные преграды, проходить по влажным и рыхлым грунтам, снежному покрову и т. д. Проходимость определяется в основном удельным давлением на грунт, величиной дорожного просвета (клиренса)--с продольным Ri и поперечным Яг радиусами проходимости колесных машин ( 1), минимальным радиусом поворота.

Устойчивость машины -- это способность противостоять действию сил, стремящихся ее опрокинуть. Чем ниже центр тяжести машины и чем больше ее опорная база, тем устойчивей машина.

Производительность машины -- это количество продукции (выраженное в весе, объеме, или штуках), вырабатываемой в единицу времени -- час, смену, год. Различают производительность: теоретическую (расчетную, конструктивную), техническую и эксплуатационную.

Условия производства и эксплуатации строительных машин требуют, чтобы их конструкция была технологичной, т. е. соответствовала возможности применения прогрессивной технологии при изготовлении ее деталей, сборке узлов и машины в целом. Необходимо, чтобы в конструкции машины наиболее полно нашли применение стандартные и нормализованные детали, а также унифицированные узлы и агрегаты.

Строительные машины находятся под воздействием многих внешних нагрузок: от собственного веса, полезных нагрузок, возникающих при преодолении сопротивлений на рабочем органе, сил инерции, ветровой нагрузки, нагрузки от атмосферных осадков.

Нагрузки от собственного веса. При определении прочности элементов конструкции машины необходимо принимать во внимание собственный вес ее узлов и деталей. Естественно, наибольшее влияние нагрузок от собственного веса испытывают опорные узлы машины'. Вес эксцентрично расположенных частей: стрел, рукоятей, консолей -- вызывает изгибающий момент и может существенно увеличивать опрокидывающий момент, действующий на машину.

Полезные нагрузки, возникающие при работе машины, зависят от вида выполняемой машиной работы. Такими нагрузками являются: сопротивление грунта копанию у экскаваторов, вес поднимаемого груза грузоподъемной машиной, ковшом экскаватора или погрузчика; преодоление сопротивлений, возникающих при перемещении грунта отвалом бульдозера, и т. д.

Инерционные нагрузки возникают при изменении скоростей или направления перемещений частей машины, машины в целом с грузом или без него.

При приближенных расчетах подветренную площадь решетчатых конструкций Fn определяют как площадь, ограниченную контуром, умноженную на коэффициент заполнения, принимаемый от 0,25 до 0,5.

Когда конструкция имеет несколько плоскостей, расположенных одна за другой, и расстояние между ними составляет более двойной высоты плоскости, то подветренная площадь принимается как сумма площадей всех плоскостей. Если расстояния между разными плоскостями больше, чем высота первой плоскости, но меньше двойной ее высоты, то подветренная площадь принимается равной площади первой плоскости и 50% площадей каждой последующей плоскости.

Все строительные машины, находящиеся под открытым небом, должны быть устойчивы при ветре любой интенсивности, однако выполнять работу при большой ветровой нагрузке могут не все. Например, свободно стоящие башенные краны не могут работать при сильном ветре из-за того, что сумма моментов от ветровой и полезной нагрузки при совпадении направления может оказаться чрезмерно большой.

В соответствии с ГОСТ 1451--65, ветровая нагрузка при работе крана, на которую кран должен быть рассчитан, принимается при ветре 7--8 баллов равной 75 кГ/м2.

К районам с частыми сильными ветрами относятся: прибрежная полоса морей шириной до 100 км, но не далее горного хребта, низовья больших рек: районы Северного Казахстана и городов Новороссийска, Баку и Братска.

Удельное давление на поверхность машины в нерабочем состоянии определяется по той же формуле с добавлением коэффициента, учитывающего динамичность воздействия ветрового напора, зависящего от пульсации ветра и коэффициента динамичности конструкции.

Скоростной напор для расчета устойчивости при нерабочем состоянии принимается до 100 КГ/AI2 ДЛЯ прибрежной полосы и 70 кГ/м2 для остальных районов.

Силовое оборудование и приводные устройства

Все силовые установки строительных машин разделяются по типу и числу двигателей на одномоторные с электродвигателем переменного, постоянного тока или с двигателем внутреннего сгорания и многомоторные с электродвигателями переменного или постоянного тока, многомоторные с двигателями внутреннего сгорания (обычно не более двух), а также многомоторные комбинированные приводы:электрогидравлические, дизель-электрические, дизель-гидравлические и дизель-пневматические.

У машины с комбинированным приводом, например дизель-электрическим, энергетической установкой является дизель, приводящий в движение генератор переменного или постоянного тока, питающий энергией отдельные электродвигатели исполнительных механизмов.

Могут быть и более сложные комбинации приводов, например дизель-электрогидравлический. Такой привод имеется у современного самоходного скрепера, у которого источником энергии является дизель, приводящий в движение генератор электрического тока, питающий током отдельные встроенные электродвигатели ходовых колес, называемых мотор-колесами, а подъем и опускание ковша и ряд других движений осуществляются гидравлическими цилиндрами.

В зависимости от характера питающего тока и режима работы машины применяются электродвигатели переменного и постоянного тока.

Наиболее часто встречаются одномоторные электроприводы трехфазного переменного тока частотой 50 гц. Обычно в этих приводах используются асинхронные электродвигатели, имеющие, в зависимости от номинальной мощности, либо короткозамкнутый ротор (при мощности до 10 кет), либо ротор с контактными кольцами (при мощности до 100--150 кет).

Общепромышленные асинхронные двигатели получили наибольшее распространение из-за простоты устройства. Они применяются в машинах и механизмах с длительно-непрерывным режимом работы (транспортеры, питатели, сортировки и др.).

Для привода машин с повторно-кратковременным режимом работы (строительные краны, экскаваторы) применяются специальные крановые асинхронные электродвигатели с большой перегрузочной способностью-- короткозамкнутые и с контактными кольцами. Первые из них допускают кратковременную перегрузку, равную троекратной, просты в управлении (кнопочное управление), однако не допускают регулирования скорости и вызывают значительные пусковые моменты, что приводит к динамическим нагрузкам в механизмах. Крановые двигатели с контактными кольцами допускают в известных пределах регулирование скорости включением в цепь ротора элементов сопротивления. Последовательное включение сопротивления в цепь ротора уменьшает скорость его вращения, выключение сопротивления увеличивает скорость до номинальной.

Перегрузочная способность крановых электродвигателей с контактными кольцами при продолжительности включения ПВ-25% равна 2,5--3,4.

На башенных кранах, как правило, применяется многомоторный электропривод переменного тока с использованием асинхронных крановых двигателей с контактными кольцами.

При необходимости регулировать число оборотов в широком диапазоне применяются электродвигатели постоянного тока, однако сложность устройства и отсутствие широко разветвленных сетей постоянного тока затрудняет применение. Обычно их используют в комбинированных дизель-электрических приводах экскаваторов. В таком случае питание каждого из двигателей осуществляется от генератора постоянного тока, смонтированного на самой машине и приводимого во вращение двигателем внутреннего сгорания (дизелем) или сетевым электродвигателем переменного тока.

Двигатели внутреннего сгорания (карбюраторные и дизели) являются одним из основных видов привода самоходных строительных машин. Дизели для привода строительных машин применяются чаще, чем карбюраторные двигатели: они более экономичны, их к. п. д. равен 37%, тогда как у карбюраторных двигателей он не превышает-18--25%; расход топлива у дизелей на 40--50% ниже, чем у карбюраторных двигателей.

В двигателях внутреннего сгорания недопустимы перегрузки, поэтому двигатели подбирают по максимальной нагрузке. Чтобы облегчить запуск двигателя под нагрузкой и приостановить работу механизмов машины без остановки двигателя, снизить динамические нагрузки в системе и предохранить двигатель от перегрузки, между двигателем и трансмиссией машины устанавливаются фрикционные или гидравлические муфты.

Гидравлическая муфта более надежно предохраняет двигатель от перегрузки. Гидравлическая муфта состоит из насосного колеса, сидящего на ведущем валу, и турбинного колеса, сидящего на ведомом валу, заключенных в общий кожух, заполненный маслом. Между насосным и турбинным колесом. имеется зазор. При вращении приводного вала масло насосным колесом подается на лопатки колеса турбины и приводит его во вращение с числом оборотов, всегда несколько меньшим, чем число оборотов приводного вала. Коэффициент полезного действия гидромуфты увеличивается пропорционально увеличению числа оборотов турбинного колеса; максимальное его значение равно 0,95 при числе оборотов турбинного колеса, приблизительно равном числу оборотов насосного колеса.

К недостаткам двигателей внутреннего сгорания относятся: невозможность реверсирования (изменения направления вращения вала) и значительного изменения величины крутящего момента без применения сложных механизмов реверса и коробок скоростей, а также сравнительно малый срок службы. Моторесурс двигателя до капитального ремонта составляет 2000--2500 ч.

Для автоматического регулирования крутящего момента ведомого вала, более надежной защиты двигателя от перегрузки и сокращения < времени холостых ходов в машинах с двигателем внутреннего сгорания применяют гидротрансформаторы.

Гидротрансформатор состоит из насосного колеса, сидящего на ведущем валу, направляющего аппарата, турбинного колеса, закрепленного на ведомом валу.

Насосное и турбинное колеса и направляющий аппарат турботрансформатора имеют лопатки определенной формы. Направляющий аппарат увеличивает скорость жидкости, поступающей из насоса в турбину, и меняет ее направление.

При возрастании нагрузки на рабочем органе скорость ведомого вала уменьшается, а крутящий момент вследствие динамического воздействия жидкости, подаваемой насосным колесом, увеличивается. При полном стопорении ведомого вала крутящий момент на нем будет в 2,5 раза больше, чем на ведущем валу; при этом нагрузка на двигатель и скорость вращения его вала почти не изменяются. Крутящие моменты на турбинном и насосном колесах будут равными при примерно одинаковом числе их оборотов. На холостом ходу, когда нагрузка снижается, ведомый вал гидротрансформатора автоматически увеличивает скорость вращения в полтора раза по сравнению со скоростью ведущего вала. При этом время холостых ходов сокращается и, следовательно, повышается производительность машины.

При комбинированном дизель-гидравлическом приводе первичным источником энергии является двигатель внутреннего сгорания (дизель), которым приводятся во вращение гидравлические насосы. Отдельные механизмы машины получают движение от гидродвигателя и гидроцилиндров (гидротолкателей), к которым по трубопроводам подается под давлением рабочая жидкость от гидронасосов.

Гидравлический привод в строительных машинах применяется для приведения в действие механизмов машины с сообщением им возвратно-поступательного и вращательного движений, для включения и выключения отдельных механизмов (фрикционные муфты и тормозные устройства), а также для управления рабочими органами машин (отвал бульдозера и автогрейдера, ковш скрепера и т. д.).

В состав гидравлического объемного привода входят насосы, распределители, трубопроводы, гидравлические цилиндры и гидравлические двигатели.

В гидрообъёмном приводе строительных машин используются насосы трех типов: зубчатые (шестеренные), лопастные и плунжерные. Для управления системами гидропривода применяются золотниковые, клапанные и крановые распределители. Преимущественное распространение получили золотниковые распределители.

Рабочий орган машины, совершающий поступательное движение, приводится в движение гидравлическим цилиндром (гидротолкателем), обеспечивающим только поступательное или возвратно-поступательное движение (в зависимости от этого они называются цилиндрами одинарного или двойного действия).

Вращательное движение рабочего органа обычно осуществляется гидромотором. Гидромоторы, как и насосы, бывают зубчатые (шестеренные), лопастные и плунжерные: аксиально-плунжерные и радиаль-но-плунжерные.

Гидромоторы, позволяющие при малом числе оборотов развивать большие вращающие моменты, носят название высокомоментных. Они обычно выполняются плунжерными.

Шестеренный гидронасос состоит из корпуса, имеющего всасывающий и нагнетательный патрубки. В корпусе в разных направлениях вращаются ведущая и ведомая шестерни, имеющие одинаковые модули зацепления и равные числа зубьев. При вращении шестерен в направлении, указанном стрелками, жидкость, поступающая через патрубок, захватывается зубьями шестерен и проталкивается по внутренней шлифованной поверхности корпуса к нагнетательному патрубку

Лопастной гидронасос состоит из корпуса со всасывающим и нагнетательным патрубками. В корпус запрессован статор овального сечения, в котором вращается ротор, имеющий пазы. В эти пазы свободно вставлены лопатки. При вращении ротора под действием центробежной силы лопатки перемещаются по пазам к периферии и скользят по внутренней образующей статора. В торцовых стенках корпуса насоса расположены всасывающие и нагнетательные полости. Всасывающие полости соединены между собой всасывающим патрубком. При вращении ротора объем полостей, заключенных между двумя соседними лопатками внешней образующей ротора и внутренней образующей статора, оказывается различным, так как лопатки выдвигаются на величину от минимальной до максимальной. При увеличении объема полостей происходит всасывание жидкости, при сокращении длины выступающей части лопаток жидкость нагнетается через патрубок. За каждый оборот ротора каждая лопатка дважды проталкивает жидкость через нагнетательный патрубок. Такие насосы называются насосами двойного действия. Они создают в гидросистеме давление до 140 кГ/см2.

Плунжерные насосы выпускаются в различном исполнении: аксиальноплунжерные, радиальноплунжерные и поршневые -- эксцентриковые с клапанным распределением.

Аксиально-плунжерный насос схематически показан на, в. На приводном валу укреплен диск, к которому при помощи шаровых шарниров присоединены головки шатунов поршней. При вращении приводного вала с диском с одинаковой угловой скоростью с ними вращается блок цилиндров, расположенный в корпусе насоса под некоторым углом к приводному валу. При одном повороте приводного вала поршни совершают одно возвратно-поступательное движение, всасывая масло через канал и выталкивая его через канал.

Аксиально-плунжерный насос создает давление в системе до 600 кГ/см2; радиально-поршневой--до 300 кГ/см2 и поршневой эксцентриковый -- до 50 кГ/см2.

Гидропривод получает все большее распространение в строительном и дорожном машиностроении. Гидроприводом оснащаются бульдозеры, скреперы, автогрейдеры, экскаваторы, стреловые краны и другие строительные машины.

Пневматический привод, применяют для привода в движение падающей части в сваебойных установках, в механизированном пневмоинструменте, в смесительных машинах для наклона барабана при разгрузке и др. Широкое применение пневмопривод находит в системах управления многих строительных машин.

Пневматический привод включает в себя установку, вырабатывающую сжатый воздух, -- поршневой или ротационный компрессор, приводимый в движение от электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания, системы воздуховодов и пневматических двигателей, приводимых в движение энергией сжатого воздуха. Отработавший воздух из пневмодвигателя выбрасывается в атмосферу.

В строительстве применяют компрессоры, смонтированные на специальной пневмоколесной тележке, прицепляемой при перемещении к автомобилю или трактору. Основными узлами компрессора являются двигатель внутреннего сгорания, двухступенчатый поршневой компрессор и воздухосборник сжатого воздуха (ресивер). Воздух через фильтр засасывается в цилиндр низкого давления и из него после сжатия выталкивается в воздуховод, проходящий через холодильник, затем попадает в цилиндр высокого давления и после вторичного сжатия в ресивер.

Ротационный компрессор состоит из корпуса с цилиндрической полостью, внутри которой на эксцентрично расположенном валу вращается ротор. Ротор имеет радиально направленные прорези, в которых размещены пластины. При вращении ротора пластины центробежным усилием или дополнительно под влиянием пружин прижимаются к внутренней поверхности корпуса и перемещают воздух из широкой части полости корпуса в узкую часть где давление воздуха повышается пропорционально степени сжатия.

Ручной привод применяется в основном в небольших грузоподъемных машинах: лебедках, домкратах и талях.

Для привода механизма в движение применяются: приводная рукоятка, преобразующая круговое движение руки во вращательное движение приводного вала; бесконечная цепь, преобразующая прямолинейное движение руки во вращательное приводного колеса; рычаг, возвратно-поступательные движения которого превращаются во вращательное или поступательное.

При продолжительной работе усилие, прикладываемое к рукоятке ручного привода, не должно превышать 16--20 кГ. При непродолжительной работе усилие может быть в 2--3 раза больше.

Управление машиной может осуществляться машинистом (оператором), включающим и выключающим приборы управления, или же автоматически по заложенной в систему заранее составленной и записанной на перфоленту программе. В этом случае считывающее устройство машины производит выключение и включение пусковых устройств. В необходимых случаях применяют дистанционное управление машинами посредством сигналов, передаваемых по проводам или радио.

По источнику энергии системы управления разделяются на механическую, пневматическую, гидравлическую и электрическую. Могут быть и комбинированные системы управления.

По конструктивному исполнению системы управления бывают непосредственного действия и с усилителем (сервоприводом).

В первой управление производится под действием усилия, прилагаемого машинистом к рычагу или педали, связанной с выключающим или тормозным устройством механизма при помощи механической или гидравлической передачи.

В системе управления с усилителями основную работу по включению и выключению механизмов осуществляют устройства, использующие посторонние источники энергии: с механическим, электрическим, гидравлическим или пневматическим приводом. Машинист при этом выполняет операции по включению или выключению специальных устройств управления с усилиями и перемещениями несоизмеримо меньшими, чем требовалось бы при непосредственном воздействии.

Размещено на Allbest.ru