Развитие и современное состояние строительно-дорожной отрасли

Всередине и второй половине XX в. происходило дальнейшее развитие строительной техники. Совершенствовались технологии, повышалась надежность механизмов. Масштабное строительство всевозможных объектов в развитых странах требовало огромного количества машин, позволяющих выполнять тяжелые строительные операции. Появление и развитие компьютеров еще больше способствовало повышению качества строительной техники, усложнению задач, которые могут выполнять современные машины. В настоящее время подавляющую часть физической работы на современной стройке выполняют механизмы, человек же осуществляет планирование операций и непосредственный контроль машин при их выполнении.

Всовременном мире механизмы, используемые в строительстве различных объектов, крайне разнообразны. Строителям доступны всевозможные краны любых размеров и характеристик, колесные и гусеничные экскаваторы, бульдозеры и самосвалы. Дорожным рабочим приходят на помощь современные виброкатки, позволяющие укладывать дорожное покрытие высочайшего качества. Широко используются погрузчики всех типов, позволяющие максимально снижать физическую нагрузку на людей, работающих с машинами. При этом компании, планирующие строительство любых объектов, не обязательно должны обладать полным набором дорогостоящих машин. В настоящее время на рынке есть компании, предлагающие услуги аренды высококачественной строительной техники любого уровня, которая позволит выполнить любые работы по расчистке территорий, подготовительные мероприятия и осуществить непосредственно постройку дорог, инженерных сетей и всевозможных сооружений. Вместе с тем компания-застройщик при желании может приобрести строительную технику как российских, так и зарубежных производителей.

1.2.История создания и развития дорожных катков

В1885–1886 гг. немцы К. Бенц и Г. Даймлер независимо друг от друга построили первые самодвижущиеся транспортные средства

11

с двигателями внутреннего сгорания – прототипы современных автомобилей. С этого момента началось развитие автомобилестроения. Эта новая отрасль промышленности стала расти бурными темпами, особенно начиная с первых годов XX века. Появление автомобилей вызвало широкое строительство дорог. Скорости автомобилей продолжали непрерывно расти. Это обстоятельство установило повышение требований к качеству дорог. Изменился тип дорожных покрытий, появились усовершенствованные покрытия с применением битумных материалов и цемента. Для расширяющегося дорожного строительства необходимы были новые машины, которые обеспечивали бы увеличение производительности труда и повышение качества дорожных работ. Одними из таких машин стали дорожные катки.

В дореволюционной России объем дорожно-строительных работ был мал, кроме того, почти все работы выполнялись вручную. В 1913 г. парк оборудования для строительства дорог состоял всего из 332 единиц, в числе которых было 146 поливочных бочек, 49 снегоочистителей, 88 катков, 14 копров для забивки свай и 2 камнедробилки.

Дороги с твердым покрытием находились преимущественно в западноевропейской части России. Их протяженность в 1913 г. составляла лишь 24 300 км.

Дорожное машиностроение начало развиваться только после Великой Октябрьской социалистической революции. В 1926 г. на Онежском заводе (Петрозаводск) было организовано производство первых советских дорожных машин: конных и тракторных утюгов, канавокопателей, конных и тракторных скреперов и других.

В 1930 г. дорожное машиностроение осуществлялось уже на четырех заводах, в том числе и на Рыбинском, который стал одним из ведущих заводов по производству дорожных катков. Однако прообразы современных катков появились еще задолго до начала XX в.

Конные катки

Известно, что первым дорожным конным катком в мире был двухдышловый одновальцовый каток.

12

Чтобы каток мог работать на узких дорогах и переулках, лошади впрягались одна за другой. Однако каток был скоро забыт, и в 1781 г. «Саксонские инструкции» предписали опять трамбующее уплотнение (ручная работа) при покрытии земляного полотна камнем.

Каток, сконструированный в Англии и описанный в 1757 г. во Французской энциклопедии Д. Дидро и И.Б. Даламбером, также не нашел широкого применеия. Это была двухосная тележка с двумя дышлами. Но уже в 1789 г. De Gessart впервые применил чугунный конный каток весом 3,5 т для укатки щебеночных россыпей при строительстве дорог (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Конный металлический каток с балластными ящиками

Дальнейшее развитие и накопление опыта применения конных катков происходили во Франции, Англии и Германии. Во Франции первые конные катки были выпущены фирмой «Альбарэ» в 1818 г. Массовое же применение конных катков относится к 1830 г., когда по инициативе Polonceau катки были использованы при постройке шоссейных дорог значительного протяжения. Тогда применялись и деревянные катки, обшитые железом, а затем и каменные катки. Однако ни те, ни другие не оказались практичными. Поэтому вскоре перешли на металлические, преимущественно полые чугунные конные катки, которые подвергались самым разнообразным конструктивным совершенствованиям и изменениям почти во всех странах Европы.

Один из каменных катков имел барабан диаметром 106–128 см. В каменном цилиндре была прочно укреплена железная ось, которая поддерживала деревянную, окованную железом раму с дышлом. Вес

13

такого катка составлял до 5 т. На каждую лошадь конного катка полагалось до 800 кг нагрузки.

Одним из наиболее распространенных катков во второй половине XIX в был каток Шатенмана (рис. 1.6). Он состоял из чугунного цилиндра и рамы, на которой был установлен деревянный ящик для балласта в виде камней или песка. В улучшенном варианте этот каток был снабжен и тормозом.

Рис. 1.6. Каток Шатенмана

ВГермании были распространены катки, нагружаемые водой. Катки этого типа были удобны тем, что водой из катка можно было пользоваться для поливки укатываемой поверхности. Для увеличения массы катка применялись балластные ящики разной конструкции и с разным расположением.

ВРоссии еще при строительстве Москворецкой каменной набережной в 1934 г. использовались деревянные катки из толстых сосновых бревен. Однако они уже выходили из употребления. По образцу французских катков инженером Полозовским в этом же году был спроектирован каток, чугунный цилиндр которого был соединен

сжелезной осью посредством четырех чугунных спиц с каждой стороны. К раме катка прикреплялись два ящика для балласта из листовой стали.

14

Из наиболее применявшихся в России в 40-х гг. XX в. конных катков были модели весом 2 и 4 т.

Паровые катки

В1773 г. выдающийся русский теплотехник И.И. Ползунов изобрел универсальный паровой двигатель, однако это замечательное изобретение не получило должной оценки в условиях отсталой крепостной России.

В1769 г. английский изобретатель Джеймз Ватт получил патент на паровой двигатель, который с этого времени получает все большее распространение на фабриках, заводах, в шахтах и на транспорте.

Неудобства конных катков вызвали попытки заменить при укатке шоссе силу живых «двигателей» силой пара. Первая попытка состояла в том, что на обыкновенный конный каток была помещена паровая машина, поршень которой приводил во вращение ось чугунного цилиндра. Эта попытка была неудачна, каток оказался неустойчивым – паровой котел при движении катка наклонялся то вперед, то назад, несмотря на то, что к раме катка были приделаны спереди

исзади два небольших колеса.

Первую попытку применения силы пара для укатки щебеночного слоя сделал Lemoine в 1859 г. Сознавая, что можно достичь более совершенного производства укатки шоссе, Ballaison в 1860 г. продолжал не вполне удачные опыты с катком своей системы, соединяющим на общей раме как бы два конных катка с барабанами равного диаметра (рис. 1.7).

Барабаны приводились в движение зубчатыми колесами и цепью Галя с помощью установленной на раме паровой машины. Эту неудачную систему усовершенствовал француз Желлера, паровые катки которого применялись в 1864 г. для укатки парижских шоссе. Однако эта машина не нашла себе широкого применения в силу большой массы и стоимости, а также конструктивных недостатков.

В конце XIX в. эти катки были вытеснены паровыми катками английского типа, напоминающим первый шоссейный паровоз с тяжелыми широкими колесами. Взамен двух барабанов у катков фран-

15

цузского типа в английских было четыре барабана, т.е. две пары цилиндров. Причем диаметр задних цилиндров был больше передних. Первой такие катки выпустила фирма Aveling and Porter в Рочестере примерно в 1870 г., а затем фирма Д. Фоулера. Катки этого типа изготовлялись массой 13 и 15 т, но по своим техническим характеристикам уступали английским моделям. В то время достаточно надежные паровые катки также выпускала и немецкая фирма Куна – всего три модели массой 12, 15 и 18 т.

Рис. 1.7. Дорожные катки Коломенского механического завода

Все вышеперечисленные катки были двухосными трехвальцовыми. Поворот ведомого переднего вальца осуществлялся при помощи цепи, прикрепленной с двух сторон к рамке вальца и намотанной на общий вал. Последний приводился во вращение вручную с помощью штурвала и червячной передачи, при этом одна ветвь цепи наматывалась, а другая – сматывалась, в результате чего валец поворачивался. Катки были оборудованы устройством для очистки вальцов и освещением.

16

Американские катки того времени, как и немецкие модели, отличались прочностью и практичностью. В России к механизации дорожного строительства приступили вплотную лишь в конце XIX в. Паровые катки впервые нашли применение в Варшавском округе путей сообщения в 80-х гг. XIX в.

Сначала у нас в стране пользовались исключительно паровыми катками заграничных фирм, таких как «Симеон и Портер» в Лондоне, «Эвелинг и Портер» в Рочестере, «Джон Фоулер и Ко» в Лидсе, а также «Альбарэ» в Париже и других. Только в 1848–1900 гг. у фирмы «Альбарэ» было куплено 18 паровых катков, которые работали в Кавказском, Киевском и Ковенском округах путей сообщения. Но вскоре русские заводы под руководством инженеров ведомства путей сообщения стали выпускать свои катки: завод Сен-Галли в Петербурге, изготовляющий катки типа Эвелинг и Портер, Брянский завод, изготовляющий катки французского типа, и Коломенский машиностроительный завод, изготовляющий катки по типу, разработанному на заводе братьев Гейслер в Варшаве с участием Гельфера. Коломенский завод начал выпуск паровых катков с 1902–1903 гг. Именно они считались наиболее совершенными с экономической и технической точки зрения. Особенно катки усовершенствованного типа, которые отличались простотой конструкции, легкостью, поворотливостью и приспособленностью для укатки щебня на больших подъемах и уклонах.

Парк дорожных механических машин в 1910 г. в шоссейных округах Министерства путей сообщения состоял из 76 паровых и 248 конных катков и трех камнедробилок. Выпуск паровых катков в России продолжался и после Первой мировой войны, пока не было налажено изготовление более современных моторных катков.

Кулачковые катки

Первые кулачковые катки появились в конце XVIII в. Сходство работы этих катков с проходом по грунту стада овец предопределило их название – «овечьи ноги» – кулачковые катки (рис. 1.8).

17

Одна из первых моделей кулачковых катков серийного производства была создана в 1920 г. в США. Поэтому началом развития кулачковых катков следует считать период с 1920 по 1925 г. Однако они не получили такого распространения в мире, как моторные катки.

Моторные катки

Из-за того, что паровые машины были сложными и громоздкими установками, бурно развивающиеся промышленность и транспорт стали ощущать потребность в небольших, легких и дешевых двигателях.

В 1860 г. француз Э. Ленуар, использовав конструктивные элементы паровой машины, газовое топливо и электрическую искру для зажигания, сконструировал первый, нашедший практическое применение одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания. Другие изобретатели усовершенствовали его конструкцию. Новые двигатели, благодаря своим небольшим размерам и легкости, открыли возможности для конструирования самоходных машин, в том числе и дорожных катков.

Первые попытки изготовления самоходных катков с двигателем внутреннего сгорания были предприняты во Франции, но эти конструкции не дали удовлетворительных результатов.

В 1902 г. в Англии был изготовлен первый годный моторный каток массой 16 т, снабженный керосиновым двигателем в 18,4 кВт (25 л.с). Первый немецкий моторный каток с двигателем внутреннего сгорания, где в качестве топлива применялась натуральная нефть, был изготовлен фирмой «Якоб и Беккер» в Лейпциге. Он имел регулируемые ведущие вальцы, позволяющие укатывать профили с поперечным уклоном. В России эти катки стали применять в дорожном строительстве с 1909 г. Например, Петербургское земство, являющееся наиболее крупным округом, имело в 1914 г. четыре паровых катка и три импортных моторных.

С началом Первой мировой войны в 1914 г. стало очевидным, что отсутствие в России необходимой сети шоссейных дорог, а также машин и механизмов для их постройки крайне отрицательно сказы-

19

вается на транспортном обслуживании армии. Военные строители вынуждены были изготовлять собственными силами различные строительные орудия, в том числе «утюги» и прицепные катки. Большое количество строительных машин было завезено из за границы. В 1917 г. парк строительных машин у военных строителей состоял из 276 паровых и моторных катков, 142 прицепных катков, 63 кирковщиков и 16 тракторов. В это же время на военно-дорожных работах было занято более 100 тыс. рабочих и свыше 18 тыс. конных подвод, т.е. 99,4 % работ выполнялось вручную.

Огромная отсталость в технике, доставшаяся молодому социалистическому государству в наследство от царской России, была преодолена не сразу. Количество строительных машин было ничтожно мало. В связи с увеличением объемов строительства дорог с твердым покрытием требовалось разрабатывать новую технику и технологии.

1.3. История создания и развития бульдозеров

По мнению некоторых историков, у истоков создания первого бульдозера стоял Бенджамин Хольт, который создал первый бульдозер в 1904 г. и назвал его гусеничным трактором, или катерпиллером

(рис. 1.10).

Рис. 1.10. Первый в мире гусеничный бульдозер

20