Подготовительные работы включают очистку строительной площадки от леса и кустарника, камней, строительного мусора, корчевку пней, рыхление горных пород и мерзлых грунтов. К вспомогательным работам относятся бурение шпуров и скважин, в том числе скважин для изготовления буронабивных свай.

Рыхлители служат для рыхления мерзлых грунтов и пород, которые не могут разрабатываться обычными машинами для земляных работ, экскаваторами, бульдозерами, скреперами.

Одноковшовые строительные экскаваторы могут разрабатывать грунты с удельным сопротивлением копанию k₁=0,5МПа, а многоковшовые с k₁=0,8МПа. Бульдозеры и скреперы могут разрабатывать только грунты, у которых k₁ не превышает 0,3 МПа. Более крепкие грунты, а также мерзлые породы средней прочности разрабатывают чаще всего после предварительного рыхления.

Рыхлители.

Рыхлитель представляет собой навесное или прицепное оборудование к гусеничным тракторам или базовым тягачам различной мощности и с разным тяговым усилием.

Прицепное оборудование менее эффективно, чем навесное, так как имеет меньшие маневренность и устойчивость, а для заглубления зубьев нельзя использовать массу тягача, поэтому его следует применять только для сравнительно малых объемов работ и при отсутствии рыхлителей с навесным оборудованием. Применение рыхлителей экономически выгодно для использования в строительстве.

Кусторезы, корчеватели - собиратели.

Кусторезы - это машины, предназначенные для срезания кустарников и деревьев с максимальным диаметром стволов 20…40 см.

Различают кусторезы ножевые и фрезерные. Широко применяют ножевые кусторезы с прямыми и пилообразными ножами. Работает кусторез следующим образом. Отвал (нож) опускается на поверхность земли и при движении машины вперед срезает кусты.

Корчеватели - собиратели - это такие машины, которые применяют для извлечения из почвы крупных камней и пней, корчевания кустарников и уборки деревьев, срезанных кусторезами или поваленных древовалами. Рабочим органом служит решетчатый отвал с зубьями. Отвал крепится к толкающей раме трактора. Извлекать камень можно толкающим усилием или подклинить его, а затем поднять. Вторым способом можно извлекать камни большого веса, находящиеся на большой глубине. Для извлечения этим способом требуется больше времени.

Спереди трактора на гусеничные балки на шарнирах навешен активный валкователь. Для обеспечения рабочих скоростей передвижения базовый трактор оборудован ходоуменьшителем. Регулирование высоты срезания и установка рабочего органа в транспортное положение осуществляется с помощью гидроцилиндров от гидросистемы трактора. Валкователь в транспортное и рабочее положения устанавливают с помощью гидравлической передней навесной системы, которой оборудован трактор.

Для корчевания крупных пней, валунов, выкорчевывания части мелколесья, их сгребания и перетряхивания используют корчеватели, которые являются навесным или прицепным оборудованием, в основном к гусеничным тракторам. Корчеватели классифицируют по расположению и назначению рабочего органа: по расположению рабочего органа корчеватели бывают с передним и задним расположением, по назначению - корчеватели-собиратели, корчеватели-погрузчики и корчевательные агрегаты.

Корчеватели на отвале имеют обычно не более 4 зубьев. Корчеватели-собиратели имеют отвалю с уширителями, на которых устанавливают 9 зубьев, поэтому они лучше приспособлены для работ по сгребанию кустарника и перемещению пней и корней в кучи или валы. Корчевальные агрегаты включают комплект орудий, имеющих аналогичное название. Корчеватели-погрузчики снабжены устройством поворота корчевального отвала и могут производить погрузку пней и корней в транспортные средства.

Современные корчеватели удаляют пни путем разрыва корней толкающим усилием трактора с одновременным приложением вертикального усилия, создаваемого гидроцилиндрами подъема и поворота отвала. При корчевании, сгребании и транспортировании выкорчеванной (или срезанной кусторезами) древесины эти машины перемещают в валы и кучи значительно (до 300 тонн/га) количества почвы. Большое количество почвы остается на пнях, образуются большие подпневые ямы. Поэтому необходима последующая планировка площади.

В России наметилась тенденция создания корчевателей, которые можно быстро переоборудовать в корчеватели-собиратели путем крепления с боков основного корчевального отвала добавочных съемных зубьев или поворота крайних откидных зубьев в рабочее положение.

В настоящее время выпускаются корчеватели-собиратели только с передним расположением рабочего органа: корчеватели ДП-8А тягового класса 3, корчеватели МП-2Б и МП-7А тягового класса 10. В парке строительных организаций имеются корчеватели-собиратели ДП-25. Корчеватель-собиратель МП-2Б, базовой машиной которого является трактор Т-130.1.Г-1, может эксплуатироваться только на минеральных грунтах; корчеватель-собиратель МП-7А с базовой машиной-трактором Т-130 БГ-1 болотной модификации может эксплуатироваться круглый год, в том числе и на торфяных почвах с относительной влажностью ди 40%, и на минеральных почвах с относительной влажностью до 30%.

Отвалы имеют как жесткое крепление, так и шарнирное. У корчевателя ДП-8А отвал крепится шарнирно, что позволяет с помощью гидроцилиндров 3 поворачивать отвал с зубьями после их заглубления под пень; при этом эффективность корчевания значительно возрастает. Толкающая рама по конструкции аналогична раме кустореза. Гидроцилиндры, обеспечивающие подъем и опускание толкающей рамы, работают от гидросистемы трактора. В корчевателе ДП-8А установлены дополнительные гидроцилиндры для поворота отвала и зубьев.

Растительный слой почвы толщиной до 20-30 см удаляется бульдозерами, скреперами и автогрейдерами. Наилучшими (более производительными) бульдозерами для этого являются бульдозеры с поворотными отвалами.

Производительность всех машин для подготовительных работ в значительной степени зависит от конкретных технологических и организационных условий производства работ. Производительность корчевателя - собирателя на тракторе 750 кН на тяжелом суглинке с тяговым усилием 100 кН составляет 80…90 пней диаметром 0,35…0,75 или 18 м³ камней объемом по 0,75….2 м³. Увеличение мощности в n раз дает повышение производительности в n ^1,5 раз. Вместе с тем в общем случае при рыхлении грунта, удалении растительного слоя и корневой системы кустарника производительность рыхлителей и корчевателей определяется произведением площади поперечного сечения взрыхленного слоя на среднюю рабочую скорость движения машины. Аналогично производительность кустореза, выраженную в квадратных метрах освобожденной площади, можно определить произведением ширины захвата на скорость движения машины. Однако как в первом, так и во втором случае из-за конкретных условий фактическая производительность может уменьшиться в несколько раз.

2.2 Землеройно-транспортные машины

Бульдозеры.

Бульдозеры предназначены для послойного копания грунтов в материковом залегании и их одновременного перемещения волоком по поверхности земли к месту отсыпки. Бульдозеры используются для обратной засыпки траншей и котлованов, сооружения насыпей из грунтов боковых резервов или продольной возкой, грубого планирования земляных поверхностей, а также для подготовительных работ: валки отдельных деревьев, срезки кустарников, корчевания одиночных пней и камней и т. п. Их применяют также для распределения грунтовых отвалов при работе экскаваторов и землевозов, формирования террас на косогорах, штабелирования сыпучих материалов и их подачи к перерабатывающим агрегатам, для вскрышных работ и в качестве толкачей скреперов.

Бульдозеры используют для работы на разнообразных талых, а также мерзлых, предварительно разрыхленных грунтах. По трудности разработки бульдозерами грунты подразделяются на I, II, III группы. Работоспособность бульдозера определяется проходимостью базового трактора по грунтовым поверхностям с развитием необходимого для работы отвала тягового усилия.

Бульдозеры применяются при дальностях перемещения грунта 10-70 м. и более при благоприятных условиях (попутных уклонах путей перемещения, легких грунтах, отсутствии значительных потерь грунта на стороны).

Классификация

По устройству рабочего органа различают бульдозеры: с неповоротным отвалом, у которых отвал установлен в плане перпендикулярно к продольной оси несущего трактора и не может устанавливаться под углом к этой оси; с поворотным отвалом, который может устанавливаться в плане перпендикулярно или под углом в обе стороны к оси несущего трактора.

У обоих типов бульдозеров может быть предусмотрено устройство для бокового двустороннего наклона отвала в плоскости, перпендикулярной к продольной оси несущего трактора и устройство для регулирования угла резания ножей отвала. Бульдозеры первого типа перемещают призму срезанного грунта по оси движения, второго типа - вдоль оси движения при перпендикулярном к ней положении отвала или в сторону от этой оси при отвале, установленным под углом к ней в плане. Перемещение грунта в сторону повернутым в плане отвалом преимущественно используется для засыпки каналов, траншей и т. п.

По типу ходовой части базовой машины различают бульдозеры гусеничные и колесные, по типу механизма управления отвалом - бульдозеры с гидравлическим и канатным управлением. Преимущественное применение в строительстве получили гусеничные бульдозеры.

Конструкция

Бульдозер с неповоротным отвалом и гидроуправлением, выпускаемый на базе гусеничного трактора, состоит из отвала, оснащенными режущими грунт ножами, толкающих брусьев и раскосов. Отвал выполнен коробчатой сварной конструкции с накладками жесткости, приваренными на тыльной стороне. Толкающие коробчатые брусья шарнирами соединены с проушинами тыльной стороны отвала и задними концами присоединены к упряжным шарнирам гусеничных балок трактора.

Раскосы соединяют верхние углы отвала с проушинами толкающих брусьев. Посредством двух гидроцилиндров отвал поднимают в транспортное и опускают в рабочее положение. В положении отвала ножами на уровне опорной поверхности задний угол отвала и ножей должен составлять около 20⁰.

Техническая характеристика гусеничных бульдозеров с неповоротным отвалом:

· Номинальная тяга: от 3 до 35тс.

· Размеры отвала: длина от 2560 до 4540мм.

высота (без козырька) от 800

до 1400мм.

· Высота подъема: от 600 до 1400мм.

· Глубина резания: от 200 до 1000мм.

· Угол резания: 55⁰5град.

· Угол перекоса: 4 - 6град.

· Способ измерения угла перекоса: вручную или гидроцилиндром

· Управление отвалом: гидравлическое, канатное

· Масса бульдозерного оборудования: 780-3980кг.

· Масса общая с трактором: 6560-31380кг.

Бульдозеры могут иметь и один подъемный гидроцилиндр, который размещается перед радиатором двигателя трактора. Такие бульдозеры выпускают на базе гусеничных и колесных тракторов. Существуют бульдозеры на гусеничных тракторах с канатным управлением. На базе гусеничных тракторов серийно выпускают бульдозеры с поворотным отвалом и поперечным его перекосом. Имеются бульдозеры, у которых верхние раскосы толкателей выполняются с винтовыми стержнями, служащими для бесступенчатого регулирования угла резания

Техническая характеристика гусеничных бульдозеров с поворотным отвалом:

· Номинальная тяга: от 3 до 35тс.

· Размеры отвала: длина от 3500 до 5540мм.

высота (без козырька) от 800 до 1400мм.

· Высота подъема: от 600 до 1100мм.

· Глубина резания: от 200 до 1000мм.

· Угол резания: 55⁰5, 47-57, 50-60град.

· Угол перекоса: 5 - 6град.

· Способ измерения угла перекоса: вручную или гидроцилиндром

· Управление отвалом: гидравлическое, канатное

· Масса бульдозерного оборудования: 1585-3450кг.

· Масса общая с трактором: 9100-40100кг.

Погрузчик колесный фронтальный ПК-12.01

Погрузчики колесные фронтальные ПК применяются для погрузочно-разгрузочных работ с сыпучими и кусковыми материалами, в том числе с разрыхленными полускальными или скальными горными породами, планировки площадок, перемещения щебня, гравия, песка и других материалов, а также для дорожно-строительных работ.

Система управления

Поворот погрузчика осуществляется за счет углового смещения полурам относительно друг друга при помощи двух гидроцилиндров. Рулевое колесо, через рулевой механизм и систему тяг, соединено с распределителем. При повороте рулевого колеса происходит перемещение основного золотника распределителя, давление масла воздействует на поршни гидроцилиндров и машина поворачивается. На погрузчике предусмотрены пневмогидроаккумуляторы, которые подпивают давление в гидросистеме при повышенной скорости поворота рулевого колеса, а также при выходе из строя насосов или выключенном двигателе погрузчика.

Погрузочное оборудование погрузчика ПК-12.02 представлено в таблице 1

Таблица 1

Технические характеристики и габариты погрузчиков ПК-12.02

Скорости движения, вперед/назад, км/час:

I передача: 8,1-10,5 II передача: 13,9-19,7 III передача: 25,7-36,0

Масса погрузчика эксплуатационная, кг: 48 000

2.3 Землеройные машины

Экскаваторы

Экскаваторы представляют собой самоходные землеройные машины, предназначенные для копания и перемещения грунта. Различают одноковшовые экскаваторы периодического (цикличного) действия с основным рабочим органом в виде ковша определенной вместимости и экскаваторы непрерывного действия с многоковшовыми, скребковыми и фрезерными (бесковшовыми) рабочими органами.

Одноковшовые строительные экскаваторы

Одноковшовые экскаваторы осуществляют работу отдельными многократно повторяющимися циклами, в течение которых операции копания и перемещения грунта выполняются раздельно и последовательно. В процессе работы машина периодически перемещается на небольшие расстояния для копания очередных объемов грунта. По назначению одноковшовые экскаваторы делят на строительные универсальные для земляных и погрузочно - разгрузочных работ в .строительстве. карьерные для разработки карьеров строительных материалов, рудных и угольных месторождении и вскрышные для разработки полезных ископаемых открытым способом.

Строительными называют одноковшовые универсальные экскаваторы с основными ковшами вместимостью 0,25...2,5 м³ оснащаемые различными видами сменного рабочего оборудования. Строительные экскаваторы предназначены для земляных работ в грунтах 1...4 категорий. С помощью унифицированного сменного рабочего оборудования (до 40 видов) они могут выполнять также погрузочно-разгрузочные, монтажные, сваебойные, планировочные, зачистные и другие работы.

Основными частями строительных экскаваторов являются гусеничное или пневмоколесное ходовое устройство, поворотная платформа (с размещенными на ней силовой установкой, механизмами, системой управления и кабиной машиниста) и сменное рабочее оборудование. Поворотная платформа опирается на ходовое устройство через унифицированный роликовый опор поворотный круг и может поворачиваться относительно него в горизонтальной плоскости.

Индексация. В индексе одноковшовых строительных экскаваторов, выпущенных до 1971 г., указываются номинальная для данной модели вместимость основного ковша, порядковый номер модели и модернизации. Например, Э-652В - экскаватор с основным ковшом вместимостью 0,65 м³, модель 2, прошедшая вторую модернизацию.

Действующая система индексации по ГОСТ 17343-83 предусматривает следующую структуру индекса, дающего более полную характеристику эксплуатационных возможностей машины. Буквы ЭО означают - экскаватор одноковшовый универсальный. Четыре основные цифры индекса последовательно означают: размерную группу машины, тип ходового устройства, конструктивное исполнение рабочего оборудования (вид подвески) и порядковый номер данной модели. Восемь размерных групп экскаваторов обозначают цифрами 1 -- 8. Размер экскаватора характеризуют масса машины и мощность основного двигателя, а также геометрическая вместимость основного ковша.

Вместимость основных ковшей экскаваторов составляет: для 2-й размерной группы - 0,25...0,28 м³ , 3-й - 0,4...0,65 м³ , 4-й - 0,65... 1,0 м³ , 5-й -1,0...1,6 м³, 6-й- 1,6...2,5 м³, 7-й -2,5...4,0 м³.Тип ходового устройства указывается цифрами 1 -- 9. Цифра 1 означает гусеничное, ходовое устройство (Г), 2 - гусеничное уширенное (ГУ), 3 -пневмоколесное (П), 4 - специальное шасси автомобильного типа (СШ), 5 -шасси грузового автомобиля (А), 6 - шасси серийного трактора (Тр), 7 - прицепное ходовое устройство (Пр.), 8, 9 - резерв. Конструктивное исполнение рабочего оборудования указывается цифрами 1 (с гибкой подвеской), 2 (с жесткой подвеской), 3 (телескопическое). Последняя цифра индекса означает порядковый номер модели экскаватора. Первая из дополнительных букв после цифрового индекса (А, Б, В и т.д.) означает порядковую модернизацию данной машины, последующие вид климатического исполнения (С или ХЛ северное, Т - тропическое, ТВ - для работы во влажных тропиках). Например, индекс ЭО-5123ХЛ расшифровывается так: экскаватор одноковшовый универсальный, 5-й размерной группы, на гусеничном ходовом устройстве, с жесткой подвеской рабочего оборудования, третья модель в северном исполнении. Экскаватор оборудуется основным ковшом вместимостью 1 м³, соответствующим 5-й размерной группе, и сменными вместимостью 1,25 и 1,6м³.

Экскаваторы с жесткой подвеской рабочего органа(рис.13) К ним относятся экскаваторы с гидравлическим приводом, которые преобладают в экскаваторном парке; отличаются универсальностью, обеспечивают большие усилия копания и практически исключают затраты ручного труда на финишных операциях. В этой группе различают экскаваторы на пневмоколесном и гусеничном ходу. Главным параметром является вместимость ковша, она определяет производственные возможности и в первую очередь производительность экскаватора. Чем больше ковш, тем более мощной делают машину. В результате приходится увеличивать ее массу. Типоразмерный ряд наиболее распространенных гидравлических экскаваторов имеет вместимости ковша: 0,25; 0,5; 0,65; 1,0; 1,6 и 2,5 м³. Из них первые два типоразмера экскаваторов 0,25 и 0,5 м³ выпускаются на пневмоколесном ходу, а последние три: 1,0; 1,6 и 2,5 м³ - на гусеничном. Экскаваторы с ковшом 0,65 м³ выпускают с различным видом ходового оборудования. Самый легкий экскаватор с ковшом 0,25 м³ представляет собой навесное оборудование на базовом колесном факторе мощностью 44 кВт.

С увеличением вместимости ковша расширяются эксплуатационные возможности машин: увеличиваются радиус их действия, глубина разработки, усилие копания.

Наибольшее распространение получили обратная и прямая лопата, погрузчик и грейфер. Для повышения универсальности применения в разных группах каждый экскаватор имеет несколько сменных ковшей обратной лопаты, погрузчика и грейфера разной вместимости. Это позволяет более полно использовать силовую установку машины. Между требуемой мощностью силовой установки N, кВт, экскаватора на гусеничном ходу и его главным параметром - вместимостью ковша q имеет место зависимость N=89*q. Мощность силовой установки пневмоколесных экскаваторов должна быть еще выше на 25...30% для обеспечения необходимых скоростей передвижения и повышения мобильности машины.

Рабочее оборудование гидравлического экскаватора с наиболее распространенным ковшом - обратная лопата состоит из стрелы, которая включает верхнюю и нижнюю шарнирно соединенные части рукояти и ковша. Такой механизм позволяет совершать отдельные рабочие операции стрелой, рукоятью и ковшом, а также сочетать их в технологически требуемой последовательности. При этом реализуются значительные усилия копания, т. к. отбор грунта воспринимается не только массой рабочего оборудования, но и массой всей машины; улучшается управление ковшом Рабочее оборудование шарнирно крепится к поворотной платформе.

На поворотной платформе расположены также дизель, гидронасос с ограничителем расхода рабочей жидкости, механизм поворота и противовес. Принцип действия механизма поворота состоит в передаче вращения от гидромотора к планетарному редуктору, который увеличивает крутящий момент и уменьшает частоту вращения платформы. Поворотная платформа опирается на ходовое оборудование.

Гидропривод ходового оборудования пневмоколесного или гусеничного хода состоит из гидромоторов, редукторов, тормозного устройства и ходовой рамы. Гидроцилиндры всех механизмов экскаватора в основном унифицированы и отличаются только ходом поршня. Экскаваторы с гибкой подвеской рабочего органа имеют механический или дизель-электрический привод (у мощных машин) и блочно-канатный механизм управления рабочим оборудованием.

Рис. Экскаватор с гибкой поддержкой рабочего органа

а-обратная лопата, б-грейфер, в-прямая лопата,R_А-радиус копания, H_к-глубина копания, R_в-радиус выгрузки, H_в-высота выгрузки.

Экскаватор состоит из поворотной платформы, на которой расположены двигатель, кабина и механизмы управления; главного редуктора с лебедками, фрикционами и тормозами и рабочего оборудования.

Экскаваторы выпускают с рабочим оборудованием: обратной лопаты, драглайна, крана и грейфера. Основное отличие экскаваторов состоит в применении механической трансмиссии, которая включает главную лебедку подъема ковша, лебедку подъема стрелы, механизм реверса, фрикционные муфты сцепления, зубчатые и цепные передачи. В наборе оборудования механических экскаваторов следует выделить драглайн. Это рабочее оборудование отличается большим

радиусом действия и глубиной копания. Оно состоит из стрелы (удлиненной решетчатой конструкции), тяговою, подъемного и стрелового канатов, ковша с подвеской. Такая канатная система позволяет реализовать основное преимущество драглайна даже перед гидравлическими экскаваторами - возможность работать в глубоких выемках и планировать откосы с большими рабочими отметками.

Траншейные экскаваторы

Траншейные экскаваторы представляют собой самоходные землеройные машины непрерывного действия с многоковшовым и бесковшовым (скребковым) рабочим органом, который при поступательном движении разрабатывает сзади себя за один проход траншею определенной ширины, глубины и профиля с одновременной транспортировкой грунта в сторону от траншеи. Производительность траншейных экскаваторов, постоянно передвигающихся во время работы и отделяющих грунт от массива с помощью группы непрерывно движущихся по замкнутому контуру ковшей или скребков, в 2...2,5 раза выше, чем у одноковшовых машин, при этом качество работ тоже выше, а энергозатраты на 1 м⁵ разработанного грунта меньше. Причем экскаваторы этого типа способны разрабатывать немёрзлые и мерзлые грунты Главным параметром экскаваторов является номинальная глубина отрываемой траншеи.

Каждый траншейный экскаватор состоит и t трех основных частей: базового пневмоколесного или гусеничного тягача, обеспечивающего поступательное движение (подачу) машины; рабочего оборудования, включающего рабочий орган для копания траншей и поперечное (к продольной оси движения машины) отвальное устройство для эвакуации разработанного грунта в отвал или транспортные средства; вспомогательного оборудования для подъема-опускания рабочего органа и отвального устройства.

Классификация и индексация. Траншейные экскаваторы классифицируют по следующим основным признакам: по типу рабочего органа - на цепные (ЭТЦ) и роторные (ЭТР); по способу соединения рабочего оборудования с базовым тягачом - с навесным и полуприцепным рабочим оборудованием; по типу ходового устройства базового тягача - на гусеничные и пневмоколесные; по типу привода - с механическим, гидравлическим, электрическим и комбинированным приводом. Наибольшее распространение получили машины с комбинированным приводом.

В индексе траншейных экскаваторов первые две буквы ЭТ означают - экскаватор траншейный, а третья - тип рабочего органа (Ц - цепной, Р - роторный). Первые две цифры индекса обозначают наибольшую глубину отрываемой траншеи, дм , третья - порядковый номер модели. Первая из дополнительных букв после цифрового индекса (А, Б, В и т.д.) означает порядковую модернизацию машины, последующие - вид специального климатического исполнения (ХЛ - северное, Т - тропическое, ТВ - для работы во влажных тропиках). Например, индекс ЭТЦ-252А обозначает: экскаватор траншейный цепной, глубина копания 25 дм, вторая модель - 2, прошедшая первую модернизацию - А.

Рабочим органом цепных экскаваторов является однорядная или двухрядная свободно провисающая бесконечная цепь, огибающая наклонную раму и несущая на себе ковши или скребки.

Они делятся: по виду привода - на ручные (с ручным приводом) и приводные (с механическим приводом); по назначению - на подъемные (для подъема груза), тяговые (только для перемещения груза по горизонтальной или наклонной поверхности); по числу барабанов на одно-двухбарабанные, без барабана (с канатоведущим шкивом) и рычажные. Главным параметром лебедок является тяговое усилие каната (кН).

В строительстве лебедки применяют для горизонтального и вертикального перемещения различных грузов автономно, а также в качестве агрегатов, установленных на машинах с механическим приводом -- экскаваторах, бульдозерах, прицепных канатных скреперах, на кранах, подъемниках и др.

Ручные лебедки приводятся в действие мускульной силой рабочего и могут быть однобарабанными или рычажными (без барабана). Промышленность выпускает лебедки ручные ТЛ-2А с тяговым усилием 12,5 кН, ТЛ-ЗА (32,5 кН) и ТЛ-5А (50 кН). Лебедки п рабочем положении крепятся на горизонтальной площадке и могут работать на открытом воздухе при температуре окружающей среды от - 40 до +40 С.

Все лебедки типа ТЛ имеют единую конструктивную схему, выполнены двухскоростными, оборудованы автоматически действующими грузоупорными дисковыми тормозами и различаются между собой тяговым усилием, канатоемкостью барабана, числом валов, габаритами и т.п. Приводные лебедки приводятся в действие, как правило, от электродвигателей, подключаемых к сети переменного тока напряжением 22С/380 В.

У реверсивных однобарабанных лебедок - жесткая неразмыкаемая кинематическая связь между электродвигателем и барабаном; подъем и опускание груза осуществляются реверсируемым электродвигателем. маневровые двухбарабанные лебедки имеют размыкаемую жесткую кинематическую связь между электродвигателем, главным и вспомогательным барабанами, что позволяет подключать к двигателю с помощью кулачковых муфт попеременно один из барабанов.

У зубчато-фрикционных лебедок между двигателем и барабаном с помощью конусной или ленточной фрикционной муфты обеспечивается плавно размыкаемая в процессе работы кинематическая связь. Подъем груза осуществляется двигателем при включенной муфте, опускание груза - за счет собственной силы тяжести при выключенной муфте.

Однобарабанные реверсивные лебедки выполнены по единой конструктивной схеме, имеют П-образную компоновку и рассчитаны на легкий режим работы. Они могут использоваться как самостоятельно действующие подъёмно-транспортные механизмы, а также входить в комплект строительных подъемников и других подъемных устройств, не предназначенных для подъёма людей. Промышленность выпускает лебедки реверсивные ТЛ-НА с тяговым усилием 4,5 кН, ТЛ-9А.1 (12,5 кН) и ТЛ-7А.1 (50 кН).

2.4 Грузоподъемные машины и механизмы

Строительные краны.

Краны применяют на строительно-монтажных работах по возведению зданий и вертикальных промышленных сооружений, в подсобных производствах и прочих хозяйствах для выполнения технологических операций: погрузочно-разгрузочных работ, вертикального и горизонтального транспортирования строительных грузов, монтажа технологического оборудования. Краны классифицируют по нескольким признакам. По конструкции краны делятся на шесть групп: стреловые, башенные, мостовые, мачтовые, портальные и с несущими канатами.

По возможности перемещения в ходе выполнения технологических операций: самоходные, самоподъемные, приставные и стационарные краны.

По конструкции ходового устройства: плавучие, рельсовые, железнодорожные, гусеничные, пневмоколесные, автомобильные краны и на специальном шасси автомобильного типа.

По типу двигателей: с электрическими двигателями, двигателями внутреннего сгорания и комбинированными двигателями. К последним относятся дизель-электрические краны с собственной силовой установкой. Краны могут быть одно- и многомоторными. В первом случае все механизмы приводятся в действие от одного общего двигателя (например, автокран), а во втором может быть два двигателя - для передвижения крана и отдельно для привода грузовой лебедки (краны на специальном шасси автомобильного типа) или многомоторный привод к механизмам передвижения, поворота башни или оголовка, подъема стрелы, передвижения каретки (самоходный башенный кран с балочной стрелой).

Рабочим оборудованием кранов являются основные и удлиненные (со вставками) стрелы, гуськи, передвижные каретки, а рабочим органом - крюк, к которому навешиваются различные грузозахватные устройства: стропы, траверсы, электромагниты, специальные устройства для захвата стандартных контейнеров. В отдельных случаях рабочим органом является грейферный ковш.

В каждой группе краны различаются по своим рабочим характеристикам: максимальной грузоподъемности, вылету крюка, т. е. его удалению от вертикальной оси поворота крана, высоте подъема крюка, скорости подъема и опускания крюка, передвижения крана (с грузом или без груза), передвижения каретки, поворота вокруг вертикальной оси. Почти у всех видов кранов грузоподъемность снижается по мере увеличения вылета крюка , поскольку при этом увеличивается грузовой момент, т. е. произведение максимальной массы груза q, подвешенного к крюку, на расстояние от крюка до вертикальной оси крана. За определенным для каждой марки крана пределом увеличение грузового момента может привести к опрокидыванию крана. Поэтому у большинства кранов (кроме мостовых) главным параметром считается грузовой момент: М. Поскольку грузовой момент башенных кранов не учитывает высоту подъема крюка, для обобщенной характеристики крана можно пользоваться показателем грузообъемность, определяемым произведением площади круга, ограниченной окружностью, по которой перемещается крюк при повороте крана на 360 °, на высоту подъема крюка и на грузоподъемность при данном вылете крюка. Грузовой момент измеряется в кНм, а грузообъемность - в кНм³. Рабочие органы кранов (грузозахватные устройства) несколько снижают высоту подъема груза по сравнению с высотой подъема крюка. Обычно эта разница составляет от 2 до 4,5 м, но при некоторых типах грузозахватных устройств, например, для подъема ферм, многоярусной подвески плит перекрытия, эта разница увеличивается до 9,5 м, что необходимо учитывать при выборе той или иной марки крана для конкретных условий возведения зданий (сооружения).

В строительстве наибольшее распространение получили стреловые краны - 71 % от их общей численности, в том числе автокраны - 44 %, гусеничные - 11% и пневмоколесные - 10%. Доля башенных кранов составляет - 16%, остальные виды кранов - 13%. Каждая группа строительных кранов имеет свою систему индексации и, отражающую вид машины, ее основной параметр и исполнение. В настоящее время не существует единой индексации строительных машин. Каждое министерство, выпускающее машины, маркирует их в соответствии с ведомственным положением об индексации.

В основу действующей в машиностроении системы индексации стреловых самоходных кранов приняты следующие признаки: первые две буквы - КС, т. е. кран стреловой; первая цифра -- размерная группа (1- максимальная грузоподъемность 4 т; 2-6,3 т; 3-10 т; 4-16 т; 5-25 т; 6-40 т; 7-63 т; 8-100 т, 9-160т; 10-250 т); вторая цифра--тип ходового устройства 1-гусеничное нормальное; 2-гусеничное уширенное; 3- пневмоколесное.

Ранее такие краны использовались для монтажа вертикальных сооружений, главным образом предприятий черной металлургии и нефтехимии. С появлением мощных стреловых самоходных кранов грузоподъемностью 60...160 т и более область применения мачтовых кранов непрерывно уменьшается.

Портальные рельсовые краны состоят из портала - четырех опор, связанных общей рамой, на которой закреплено поворотное устройство. К нему шарнирно прикреплена стрела, установлены машинное отделение и кабина машиниста.

В строительстве такие краны используются для погрузки и разгрузки строительных материалов в речных и морских портах.

Плавучие краны, полноповоротные, грузоподъемностью от 20 до 1,2 тыс т смонтированы на специальных самоходных понтонах, используются для строительства портовых сооружений, укрепления берегов морей железобетонными конструкциями и монтажа сооружений для добычи нефти и газа в шельфах морей.

Краны с несущими канатами - кабельные - состоят из двух решетчатых мачт, закрепленных на фундаментах и расчаленных Байтовыми растяжками так же, как и мачтовые краны. Несущий канат закреплен на оголовках мачт. По этому канату перемещается грузовая тележка с крюковой подвеской. Кабельные краны, как и мачтовые, в настоящее время применяются весьма редко.

К строительным кранам относятся также тракторные краны поворотные и не поворотные. Последние называют трубоукладчиками, и используют, почти, исключительно на монтаже трубопроводов Их грузоподьемность составляет от 5 до 60 т.

Поворотные тракторные краны грузоподъемностью до 6,3 т применяют чаще всего при выполнении работ в условиях бездорожья, при строительстве ЛЭП, в сельском рассредоточенном строительстве.

Пересланные краны грузоподъемностью 0,3..1т относятся к средствам малой механизации и используются для вертикального транспортирования мелкоштучных и рулонных строительных материалов на строящееся или реконструируемое здание при выполнении отделочных, кровельных, санитарно-технических и электромонтажных работ.

Выбор кранов для выполнения работ по возведению здания или сооружения осуществляется, в два этапа. Па первом этапе, исходя из габаритов возводимого здания (сооружения), максимальной массы сборного элемента и его расположения в плане здания, размеров строительной площадки (условий стесненности производства работ), выбирают краны (стреловой, башенный и др.), которые по своим техническим характеристикам могут обеспечить выполнение технологических операций и процессов. На втором этапе выбирают конкретную модель крана на основе выполнения расчетов сравнительного экономического эффекта.

Более широко используется разновидность мостовых кранов на передвижных опорах, перемещающихся по рельсам, установленным на шпалах-козловые краны. Рельсы, по которым перемещаются опоры, располагаются по обе стороны возводимого объекта, а мост (ригель) находится над объектом. Вдоль моста перемещается грузовая тележка (перпендикулярно направлению рельсовых путей).

Эти краны используют при строительстве наземных сооружений, железных дорог, станций метрополитена и некоторых других объектов. Благодаря высокой устойчивости (опоры с двух сторон моста) они обладают большой грузоподъемностью (до 200 т). Однако небольшая высота подъема крюка (до 12 м) и необходимость в большинстве случаев держать второй стреловой кран для подачи грузов в зону действия козлового крана сокращают область его эффективного применения.

Мачтовые краны, являющиеся стационарными, представляют собой стальную решетчатую мачту, вертикально поставленную на специальную раму и фундамент и закрепленную четырьмя тросовыми растяжками (вантами) к якорям. К низу мачты шарнирно прикреплена стрела. Грузоподъемность таких кранов достигает 100 т и более. Однако их применение вызывает большие затраты труда, времени и средств на устройство якорей, фундамента, монтаж самого крана. Кроме того, мачтовый кран может быть использован только при наличии больших свободных площадей для устройства якорей, поскольку угол наклона тросовых растяжек не должен превышать 30⁰.

Так, если высота мачты составляет 20 м, то необходима свободная площадь минимум 70 * 70м. и закрепления конструкции в этом положении (также вручную и механизированным способом для поддержки конструкции до ее закрепления).

Продолжительность цикла в каждом из технологических процессов различна и зависит от объемно-планировочных и конструктивных решений зданий и сооружений, определяющих виды грузов, удобства их зацепления грузозахватными устройствами, высоты подъема или расстояния горизонтального перемещения грузов, необходимости поддержки груза (сборного элемента) в ходе выполнения технологических операций, но его выверке и закреплению в проектном положении и меньше всего от скоростных характеристик крана (скорость подъема и опускания крюка, поворота, перемещения крана или грузовой тележки и пр).

При выполнении технологических процессов погрузки (разгрузки) строительных грузов скоростные характеристики кранов практически не оказывают влияния на время цикла в связи с его малой продолжительностью (в среднем 1,5...2 мин) и невозможностью увеличения скорости поворота крюка, т. к. это неизбежно приведет к увеличению раскачки груза, времени на его "успокоение" и тем самым увеличению продолжительности цикла погрузки (разгрузки) и снижению производительности крана.

Общее время цикла Т складывается из машинного времени t_u и времени, расходуемого на выполнение ручных операций t_p. Пути повышения производительности кранов состоят в уменьшении продолжительности цикла и увеличении средней массы грузов, перемещаемых за цикл. С этой целью в проектах зданий необходимо предусматривать выравнивание масс монтируемых элементов, применять укрупненную сборку легких элементов, контейнеры и пакеты. Продолжительность ручных операций снижают за счет применения автоматических захватов и прогрессивных технологических схем принудительного монтажа.

Башенные краны

Башенные краны выпускают самоходными на рельсовом ходу, самоподъёмными и приставными. Самоходные башенные краны подразделяют на три группы: с поворотной башней с поворотной башней и подъёмной стрелой и неповоротной башней. Первые более мобильны, т. к. при перебазировке с одного объекта строительства на другой перевозятся без разборки на отдельные узлы.

Их конструкция обеспечивает возможность складывания: стрела опускается вдоль башни, которая, будучи закрепленной шарнирно на несущей раме, опускается оголовком на кузов тягача. Под несущую раму подводится транспортная ось с колесами ("подкатная ось"), и кран готов к перевозке. Снимается с крана только балласт, выполненный в виде бетонных блоков, расположенных на несущей раме.

Самоходные башенные краны с поворотным оголовком менее мобильны. При их перебазировке необходимо распасовать грузовой канат, отстыковать и снять стрелу и противовесную консоль с контргрузом, расстыковать секции башни и ее основание, опорную ходовую раму, снять балласт (железобетонные блоки, закрепленные на ходовой раме). Перевозится такой кран с одного объекта на другой отдельными узлами с последующей их сборкой на новом объекте, что обусловливает большую трудоемкость, стоимость и продолжительность перебазировки, чем у кранов с поворотной башней. Преимуществом башенных кранов с поворотным оголовком является большая грузоподъёмность. Башенные краны оснащаются подъемными или балочными стрелами. Первые имеют на конце стрелы головной блок, через который проходит грузовой канат с подвешенным к нему крюком. Для изменения положения крюка и соответственно груза (в плане) и ею подачи к месту укладки необходимо или поднять стрелу и тем самым уменьшить вылет крюка, или переместить кран по рельсам с одновременным поворотом башни или оголовка. При балочной стреле крюк подвешен к грузовой тележке, перемещающейся вдоль стрелы Для изменения положения груза (в плане) достаточно переместить грузовую тележку с одновременным поворотом башни или оголовка, на что тратится меньше времени и электроэнергии, чем при подъемной стреле. К тому же раскачка груза, подвешенного на гибкой нити (грузовом тросе), во втором случае меньше и тем самым меньше затрат времени на "остановку" раскачивающегося, как маятник, груза и его посадку в проектное положение. Это особенно важно при монтаже сборных элементов здании, существенным преимуществом башенных кранов по сравнению со стреловыми является почти полное использование подстрелового пространства. Поскольку башня стоит вертикально, параллельно стене строящегося здания, полезный вылет крюка, т. е. зона, в которой можно поднимать или опускать строительные грузы, меньше расстояния от вертикальной оси крана до максимального удаления крюка только на половину ширины подкранового рельсового пути плюс 0,5 м от конца шпалы до стены здания тем самым снижается потребность в свободной территории строительной площадки, что особенно важно в условиях городской застройки и при реконструкции действующих предприятий.

Другим, весьма важным, преимуществом башенных кранов является неизменность или незначительное снижение грузоподъемности при увеличении вылета крюка. Это достигается специальным устройством балласта, расположенного на ходовой раме, или перемещением контргруза на противовесной консоли. Самоподъемные башенные краны состоят из башни с поворотным оголовком и платформой, на которой закреплены стрела, противовесная консоль, кабина машиниста, грузовая и стреловая лебедки, и подъемной обоймы. Обойма опирается на балки, которые прикрепляются болтами или хомутами к (пильным конструкциям каркаса здания в двух уровнях (этажах).

Внутри башни установлена лебедка, при помощи которой через систему полиспастов осуществляется выдвижение башни и перемещение обоймы.

Самоподъемный башенный кран устанавливают в середине здания. Такое расположение обеспечивает возможность подачи груза в любую точку здания при относительно короткой стреле (до 30 м) и вылете крюка до 27,5 м. Все высотные здания Москвы были смонтированы с применением самоподъемных башенных кранов. В последние десятилетия они не использовались в связи с прекращением строительства высотных зданий (более 70 м) и ограничением применения стального каркаса. Однако при возобновлении такого строительства самоподъемные башенные краны, сконструированные на современном техническом уровне, найдут широкое применение.

Разновидностью самоподъемных башенных кранов являются так называемые ползучие краны, используемые для монтажа стальных радиомачт и телевизионных башен. Грузоподъемность таких кранов составляет 1,5...4 т при вылете крюка 1...1.5 м. При помощи хомутов кран прикрепляется к смонтированным стальным конструкциям мачты и по мере ее наращивания с помощью собственной лебедки "ползет" вверх на необходимую высоту. Приставные башенные краны отличаются от самоходных отсутствием ходовой части. Их устанавливают на фундамент рядом со строящимся зданием и прикрепляют к несущим элементам стены здания. Благодаря жесткому закреплению башни крана появляется возможность ее наращивания до 75.. 80 м и увеличения длины балочной стрелы до 40 м. Такие краны эффективны для возведения 22...26-этажных зданий башенного типа.

Сменная эксплуатационная производительность крана, т/смен:

П_э= t_см Q n К_г К_в,

где t_см - продолжительность смены, ч; Q - грузоподъемность крана, т; n = 3600/Тц- число циклов, совершаемых краном за один час работы; К_r -коэффициент использования крана по грузоподъемности; К_в - коэффициент использования крана по времени в течение смены.

Общее время цикла складывается из машинного времени t_м и времени, расходуемого на выполнение ручных операций t_p:

T_ц=t_m+t_p+t_вz

t_м =[(H₁/v₁)+(H₂/v₂) + (L₁/v₃) + (L₂/v₄) + (2/360n_н)] К,

t_p=t_з+t_y+t_o

где H₁ и H₂ - соответственно высота подъема и опускания крюка, м; v₁, v₂, v₃, v₄ - скорости подъема и опускания груза, передвижения грузовой тележки (или изменения вылета) и крана, м/мин; L₁ и L₂ - путь передвижения грузовой тележки (или изменения вылета) и крана, м; n_н - частота вращения стрелы крана, мин^-1; К - коэффициент совмещения операций (зависит от технических возможностей крана и мастерства машиниста); t_в - время вспомогательных машинных операций, мин; t_з - время строповки груза, мин; t_y - время наводки и установки груза в проектное положение, мин; t_о - время расстроповки груза, мин; угол поворота стрелы (туда и обратно), гр.; z - число вспомогательных машинных операций (подъем, передвижение, поворот с грузом, обратный поворот, опускание и т.д.).