Строительные и дорожные машины. Основы автоматизации

131

должна быть достаточной для поддержания массы частиц материала G во взвешенном состоянии. скоростью витания называют такую скорость верти­

провода превышает начальную скорость вследствие падения давления в системе до атмосферного. Перепад давлений в высоконапорных установках составляет 0,4...0,6 МПа, что создает возможность транспортирования на зна­ чительные (до 2 км) расстояния при производительности установок до

200...300 м3/ч.

Пневматические разгрузчики. Пневморазгрузчики предназначены для раз­ грузки из вагонов и транспортирования в емкости порошкообразных мате­ риалов. Их выпускают всасывающего и всасывающе­нагнетательного дейст­ вия. Принцип действия этих разгрузчиков одинаков и основан на заборе и транспортировании материала под действием вакуума, создаваемого и под­ держиваемого в системе вакуум­насосом. Принципиальное различие между ними заключается в способах транспортирования материала от смесительной камеры в силосы: в разгрузчиках всасывающего типа используются механические насосы; в разгрузчиках всасывающе­нагнетательного действия применено пневматическое транспортирование.

132

Разгрузчик всасывающего действия (рис. 2.26) состоит из заборного уст­ ройства 1, гибкого транспортного цементовода 2, осадительной камеры 3, ва­ куум­насоса 6.

Рис. 2.26. Пневматический разгрузчик цемента всасывающе­нагнетательного действия: 1– заборное устройство; 2– цементовод; 3– осадительная камера;

4– пневмовинтовой насос; 5–смесительная камера; 6– вакуум­насос

Заборное устройство 1 устанавливается в разгружаемый вагон. Оно смон­ тировано на самоходной двухколесной тележке с индивидуальным приводом каждого колеса. На тележке установлены вращающиеся диски для рыхления цемента и всасывающие сопла. По цементоводу 2 цемент поступает в осади­ тельную камеру 3, где отделяется от воздуха. Камера выполняется в виде за­ крытой емкости цилиндрическо­конической формы.

Транспортный трубопровод вводится в емкость по касательной, в резуль­ тате чего частицы цемента прижимаются к стенкам емкости, теряют скорость и опускаются в нижнюю ее часть, где расположен затвор для выпуска мате­ риала. Дальнейшее перемещение цемента в силосы осуществляется механи­ ческими (шнековыми) насосами. Дальность подачи не превышает 12 м.

После освобождения от цемента воздух проходит дополнительную очист­ ку в фильтрах, расположенных в верхней части осадительной камеры, после чего он поступает в вакуум­насос и далее выбрасывается в атмосферу. Очист­ ка фильтров от цементной пыли производится обратным потоком атмосфер­ ного воздуха или с помощью встряхивающего механизма. Производитель­ ность разгрузчиков 20...50 м3/ч при дальности транспортирования материала до 50 м.

Автоцементовозы. Их применяют для доставки цемента с цементных заводов и элеваторов на стройки и предприятия строительной индустрии. автоцементовоз (рис. 2.27) представляет собой цистерну­полуприцеп 2 к ав­ томобильному седельному тягачу, установленную под углом 6...8° в сторону разгрузки и оснащенную системой загрузки и выгрузки цемента. Во время стоянки без тягача цистерна­полуприцеп опирается на выдвижные опоры 3. Внутри цистерна оборудована аэролотком 15, представляющим собой жело­ бы, на которые натянута пористая ткань.

133

Рис.2.27. Общий вид автоцементовоза: 1– люк; 2– цистерна; 3– опора

Загрузка осуществляется через люк 1 и самостоятельно. Принцип самоза­ грузки основан на действии установки всасывающего типа, рис. 2.28. Обору­ дование для загрузки состоит из заборного сопла 6 с гибким шлангом 7, рас­ пределительной трубы 9, вакуум­насоса 4 и фильтров 5. Вакуум­насос приво­ дится в действие от двигателя автомобиля и может работать в режиме насоса при загрузке и в режиме компрессора при разгрузке.

Воздух очищается от цемента в фильтрах 11 и 5. В цистерне установлены сигнализатор уровня цемента 10 и манометр 12. Воздушная система снабжена обратными 13 и 14 и предохранительным 16 клапанами. При разгрузке через аэролоток в цистерну от насоса­компрессора подается сжатый воздух. При достижении рабочего давления 0,15...0,20 МПа открывается разгрузочный кран 8, к шаровой головке которого присоединяется шланг.

Рис. 2.28. Способ самозагрузки цементовоза: 4– компрессор; 5, 11– фильтр; 6– сопло; 7– трубопровод; 8– кран; 9– распределительная труба; 10– сигнализатор

уровня цемента; 12– манометр; 13,14, 16 – клапаны

Насыщенный воздухом цемент приобретает подвижность и подается в склады хранения на высоту до 25 м. Производительность выпускаемых авто­ цементовозов 3, 5, 8, 13 и 22 т/ч.

134

2.5. Погрузочно-разгрузочные машины

Погрузочно­разгрузочные машины в строительстве применяют для по­ грузки штучных и сыпучих грузов, разгрузки их с транспортных средств, а также для перемещения и складирования в пределах строительной площадки. Они представляют собой преимущественно самоходные колесные или гусе­ ничные подъемно­транспортные машины.

По принципу выполнения рабочих операций погрузочно­разгрузочные машины делят на машины цикличного и непрерывного действия. Первые яв­ ляются универсальными и могут применяться в различных условиях благода­ ря наличию многих видов рабочего оборудования; вторые применяют на объ­ ектах с большим объемом работ по погрузке, перемещению и разгрузке сы­ пучих строительных материалов, а также там, где рабочий процесс должен быть непрерывным.

В зависимости от назначения погрузочно­разгрузочные машины разде­ ляют на погрузчики для штучных грузов — автопогрузчики и для сыпучих грузов − одно − и многоковшовые погрузчики.

Для разгрузки материалов с железнодорожного подвижного состава ис­ пользуют разгрузчики узкоспециального назначения различных конструкций, например, со скребковым, бурофрезерным, всасывающим рабочими органа­ ми.

Автопогрузчики. Основным видом рабочего оборудования автопогруз­ чиков является вилочный захват, который подводят под груз или штабель из отдельных мелких грузов, установленный на подставках. С помощью вилоч­ ных погрузчиков перегружают и транспортируют штучные железобетонные изделия, поддоны с кирпичом, оборудование, длинномерные пиломатериалы, профильный металл.

Вилочные автопогрузчики изготовляют на базе автомобильных узлов (мос­ тов, коробок передач, рулевого управления, тормозных устройств и др.) с двигателями внутреннего сгорания или с электродвигателями, работающими от аккумулятора. Все агрегаты (рис. 2.29, а) монтируются на ходовой раме, которая опирается на передний 12 и задний 11 мосты погрузчика. В отличие от обычного автомобиля у вилочных погрузчиков двигатель и управляемые колеса располагаются сзади, а ведущий мост со сдвоенными пневмоколесами

— спереди. Это обусловлено тем, что передняя часть погрузчика восприни­ мает нагрузку от рабочего оборудования и груза. Ходовое оборудование по­ грузчиков приспособлено для работы на площадках с твердым покрытием. Заднее расположение управляемых колес создает погрузчику хорошую ма­ невренность.

135

Подъемная часть погрузчика — грузоподъемник (рис. 2.29, б) состоит из шарнирно укрепленной на раме погрузчика основной вертикальной рамы 2, выдвижной внутренней рамы 4 и грузовой каретки 8 с вилочным захватом 5.

Рис. 2.29. Вилочный автопогрузчик: а) – общий вид; б) – кинематическая схема: 1− гидроцилиндр; 2 − рама; 3–поршень; 4− внутренняя рама; 5−вилочный захват; 6−подвижная рама; 7 − звездочка; 8 − грузовая каретка; 9 − цепь; 10 – шток;

11, 12 − передний и задний мосты

Для надежного захвата груза основная рама подъемника может отклонять­ ся вперед от вертикальной плоскости на угол 3...4о , а для обеспечения устой­ чивости в транспортном положении — на 12...15° назад, что осуществляется с помощью двух гидравлических цилиндров. Выдвижная рама перемещается по направляющим основной рамы гидравлическим цилиндром 1. Корпус гид­ роцилиндра опирается на нижнюю поперечину основной рамы, а поршень 3 и шток 10 шарнирно связаны с верхней балкой выдвижной рамы 6. Одновре­ менно по направляющим рамы перемещается грузовая каретка с помощью обратного цепного полиспаста. Последний образован двумя пластинчатыми цепями 9, перекинутыми через звездочки 7, установленными на верхней бал­ ке подвижной рамы 6. Концы цепей закреплены на основной раме и на грузо­ вой каретке. Благодаря этому грузовая каретка движется с удвоенной скоро­ стью и проходит путь в два раза больший, чем ход выдвижения штока гидро­ цилиндра.

Поступательное движение штоков гидроцилиндров рабочего оборудова­ ния вилочного автопогрузчика создается давлением жидкости насосов, при­ водимых во вращение двигателем автопогрузчика. Для уменьшения усилий управления в систему управляемых колес подключен специальный гидроуси­ литель рулевого управления. Для привода гидроусилителя рулевого управле­ ния установлен насос. Управление гидроусилителем сблокировано с рулевой колонкой и осуществляется автоматически.

Вилочные погрузчики выпускаются грузоподъемностью 3...5 т с высотой подъема груза до 6 м и скоростью перемещения с грузом до 20 и без груза до 40 км/ч. Автопогрузчики оборудуются различными съемными видами рабо­ чего оборудования — грейфером (охватом) для бревен, ковшом для сыпучих

136

грузов, крановой стрелой и другими приспособлениями, расширяющими об­ ласть их применения. Так, для работы с длинномерными грузами, с которыми обычный погрузчик не приспособлен работать, применяют автопогрузчики с боковым расположением грузоподъемника. Грузоподъемник поворачивается относительно продольной оси, а длинномерный груз вилочным захватом ук­ ладывается на боковые кронштейны вдоль машины и в таком положении транспортируется в узких проходах складов.

Многоковшовые погрузчики. Они относятся к машинам непрерывного действия. Их применяют для погрузки в транспортные средства сыпучих и мелкокусковых материалов (песка, гравия, щебня, шлака, сколотого льда и снега), а также для засыпки траншей грунтом. Многоковшовые погрузчики монтируют на самоходном гусеничном или пневмоколесном шасси, в конст­ рукции которого используются детали и узлы тракторов и автомобилей.

По конструкции рабочего органа различают погрузчики шнекоковшовые, роторные, дисковые и с подгребающими лапами. Шнекоковшовый рабочий орган имеет шнековый питатель и ковшовый элеватор для подачи материала на ленточный конвейер. Роторные погрузчики разрабатывают материал ша­ ровыми или ковшовыми фрезами. В дисковых погрузчиках материал подается двумя дисками, вращающимися во встречном направлении. Подгребающие лапы подают материал на конвейер благодаря специальной кинематике дви­ жения. Главным параметром многоковшовых погрузчиков является произво­ дительность. Их выпускают производительностью 40, 80, 160, 250 м3/ч с вы­ сотой погрузки 2,4...4,2 м.

Многоковшовый погрузчик с шнекоковшовым органом (рис. 2.30) состоит из следующих основных узлов: пневмоколесного шасси 1 с обеими ведущими осями, наклонного ковшового конвейера 3 с винтовым (шнековым) питателем 4, ленточного поворотного в плане и в вертикальной плоскости конвейера 2. Для лучшей подачи материала к питателю на раме ковшового конвейера ус­ тановлен отвал 5. Ковшовый конвейер устанавливается в рабочее и транс­ портное положения с помощью двух гидроцилиндров 6. При поступательном движении погрузчика материал винтовым питателем подается в непрерывно вращающийся ковшовый конвейер и далее через приемное устройство и лен­ точный конвейер в транспорт. Поворотные движения ленточного конвейера позволяют изменять высоту загрузки, а также загружать подвижной состав по обе стороны от продольной оси погрузчика.

137

Рис. 2.30. Многоковшовый погрузчик со шнекоковшовым рабочим органом: 1−пневмоколесный шассии; 2, 3 − конвейеры; 4 – питатель; 5 – отвал;

6 − гидроцилиндр

Поступательная скорость погрузчика выбирается в зависимости от высо­ ты штабеля материала и производительности. Все основные механизмы, кро­ ме привода ковшового конвейера, приводятся в действие с помощью гидро­ цилиндров двустороннего действия, работающих от средств для строитель­ ных грузов.

Контрольные вопросы по второй главе. 1. Охарактеризуйте основные типы транспорт­ ных средств для строительных грузов?. 2. Начертите схему силовой передачи с колесной формулой 4х2 ?. 3. Объясните принцип действия дифференциала ?. 4. Какие силы дейст­ вуют при движении транспортного средства ?. 5. Как определяют аэродинамическую силу, действующую на транспортное средство ?. 6. Начертите скоростные характеристики дви­ гателей: карбюраторного и дизельного ?. 7. Запишите условия, необходимые для движения автомобиля и трактора ?. 8. Как определяют тяговый диапазон трактора ?. 9. Как осущест­ вляется поворот одноосного тягача ?. 10. Приведите схемы ленточных, ковшовых, винто­ вых конвейеров и напишите формулы производительности каждого из них ?. 11. Как опре­ деляют силу натяжения гибкого тягового элемента конвейера ?. 12. Назовите область при­ менения в строительстве и принцип действия оборудования для пневматического транс­ портирования ?. 13. Что является основным видом рабочего оборудования автопогрузчи­ ков ?. 14. По конструкции рабочего органа различают следующие погрузчики ?. 15. Назна­ чение, устройство и рабочий процесс одно­ и многоковшовых погрузчиков ?.

3. ГРУЗОПОДЪЕМНЫЕ МАШИНЫ

3.1.Назначение и классификация

Встроительстве грузоподъемные машины используют для перемещения строительных материалов, монтажа строительных конструкций, погрузоч­

138

но­разгрузочных операций на складах строительных материалов, монтажа и обслуживания технологического оборудования в процессе его эксплуатации.

По характеру работы – это машины цикличного действия. Главным па­ раметром грузоподъемных машин является грузоподъемность, под которой понимают наибольшую допустимую массу груза, включая массу съемного грузозахватного приспособления, на подъем которой она рассчитана. Грузо­ подъемность выражают в единицах массы (кг, т). В отличие от массы сила тяжести груза (вес тела) зависит от ускорения свободного падения и выража­ ется в единицах силы (Н, кН). Кроме того, грузоподъемные машины характе­ ризуются зоной обслуживания, определяемой пролетом или вылетом груза, высотой подъема груза, скоростями рабочих движений, массой, показателями потребляемой мощности и опорными нагрузками.

Грузоподъемность некоторых грузоподъемных машин, например, стре­ ловых кранов, изменяется в зависимости от вылета. Вылетом называется рас­ стояние от оси вращения поворотной части крана до оси грузоподъемного ор­ гана. Поэтому такие краны характеризуют грузовым моментом (кН∙м), т. е. произведением силы тяжести груза на вылет груза, которое является, пример­ но, постоянным.

По назначению грузоподъемные машины делят на следующие группы: вспомогательные, строительные подъемники, строительные краны, специаль­ ные краны трубоукладчики.

Вспомогательные грузоподъемные машины. К ним относятся домкраты,

строительные лебедки, подвесные лебедки (тали и электротали). Они состоят

138

лебедки) по рельсовым путям или направляющим перемещение грузов. В них используется ручной и механический приводы.

Строительные краны. Это наиболее сложные и универсальные грузоподъемные машины для перемещения штучных грузов, строительных конструкций и технологического оборудования по пространственной траектории различной протяженности и конфигурации. Они различны по конструктивному исполнению, изготовляются в виде консольных (стреловых) или пролетных конструкций, стационарными или передвижными и соответственно различными зонами обслуживания.

К консольным кранам относятся стационарные мачтовые и мачтовостреловые краны, башенные, стреловые самоходные краны и специальные краны-трубоукладчики; к пролетным – мостовые, козловые и кабельные краны. Стационарные стреловые краны перемещают грузы в пределах круга или сектора, охватываемого стрелой. Башенные стреловые поворотные краны передвигаются по рельсовым путям и перемещают груз в пределах прямоугольника, длина которого равна длине путей, а ширина — двойному вылету крана. Наличие башни позволяет поднимать и монтировать крупнообъемные конструкции. Стреловые самоходные краны (автомобильные, пневмоколесные, гусеничные, на специальных шасси автомобильного типа, тракторные) перемещаются по земле и обслуживают площадь любой конфигурации. Пролетные козловые и мостовые краны передвигаются по специальным подкрановым путям и обслуживают зону в виде прямоугольника. Кабельные краны перемещают грузы вдоль каната, натянутого между опорами. В зависимости от подвижности опор зона их обслуживания – линия, сектор или прямоугольник. На металлических конструкциях кранов устанавливают несколько крановых механизмов. Типовыми крановыми механизмами являются: механизм подъема груза, включающий грузовую лебедку, полиспаст и грузозахватный орган; механизм передвижения крана или какой-либо его части; механизм вращения поворотной части; механизм изменения вылета. Для привода механизмов кранов применяют двигатели внутреннего сгорания, гидравлические, электрические двигатели переменного и постоянного тока. Для всех крановых механизмов характерен повторно-кратковременный режим работы (чередование работы и пауз), характеризуемый относительной продолжительностью включения (ПВ).

Под ПВ понимают отношение суммарного времени работы механизма в заданный период (%) к продолжительности этого периода, принимаемого для механизмов равным 1 ч. Правилами Госгортехнадзора для грузоподъемных кранов установлены легкий, средний и тяжелый режимы работы, для которых ПВ составляет соответственно 15, 25 и 40 %. При оценке режима работы механизмов кранов учитывают также интенсивность использования их во время эксплуатации (по числу циклов за срок службы), использование грузоподъемности и другие факторы. Так, к легкому режиму (классу) нагружения относят постоянную работу крана с грузом меньше номинального,

139

к весьма тяжелому режиму — постоянную работу с грузом, близким к номинальному.

Домкраты. В строительстве домкраты используют при монтажных и ремонтных работах для подъема груза на небольшую высоту, воздействуя на груз снизу. Наиболее распространены реечные, винтовые и гидравлические домкраты.

Реечный домкрат. Он состоит из корпуса 1 (рис. 3.1), в котором по направляющим перемещается рейка 2, имеющая поворотную головку 3 и лапу 4. Рейка с грузом поднимается или опускается вращением рукоятки 5 через зубчатые передачи 6. Для безопасной работы домкрат оборудован грузоупорным тормозом, который действует следующим образом. Вал 7 и зубчатое колесо 8 имеют винтовую нарезку. Между торцовыми поверхностями втулки и рукоятки расположено храповое колесо 9 с собачкой. При подъеме груза рукоятка перемещается по резьбе влево, заклинивает храповое колесо и через зубчатую передачу выдвигает рейку вверх, поднимая груз. По окончании подъема груза вал рукоятки фиксируется собачкой храпового колеса, препятствующей

Рис. 3.1. Реечный домкрат:

а) – общий вид; 1– корпус; 2– рейка; 3– головка; 4– лапа; 5– рукоятка; б) – грузоупорный тормоз

При опускании груза рукоятка вращается в обратную сторону и одновременно перемещается по резьбе вправо, освобождая храповое колесо. Под действием момента от силы тяжести груза через зубчатую передачу втулка зубчатого колеса ввинчивается в рукоятку, зажимает храповое колесо и препятствует свободному падению груза. Процесс опускания груза состоит из чередующихся падений и остановок. В отрегулированном тормозе (минимальном зазоре между храповиком и рукояткой) неравномерность опускания груза практически не ощущается. Усилие F на рукоятке при подъеме груза Q (Н) определяется из уравнения моментов относительно оси шестерни, связанной с рейкой:

где do – диаметр начальной окружности шестерни, м; R – длина рукоятки, м;