19769

Машины и оборудование для гн проводов

Реферат

Производство и промышленные технологии

26 41. Структура годового фонда работы машин при строительстве и ремонте г/н проводов Фактическое число дней работы в году комплектов машин в различных подразделениях колеблется в широких пределах: в Центральном регионе 145 220 Среднеазиатском 150 230 Северном

Русский

2013-07-17

1.55 MB

21 чел.

26

4-1. Структура годового фонда работы машин при строительстве и ремонте г/н проводов

Фактическое число дней работы в году комплектов машин в различных подразделениях колеблется в широких пределах: в Центральном регионе—145—220, Среднеазиатском—150— 230, Северном—105—145. Наряду с объективными причинами, связанными с метеорологическими условиями, перебазировкой техники и т. п., наблюдаются простои комплектов машин по организационным причинам (3 % календарного фонда времени, регламентированного для учета в годовых режимах работы на непредвиденные причины).

Перерывы в работе механизированных комплексов по организационно-технологическим причинам связаны с перебазировкой техники и проведением ремонтных работ во время испытаний, когда техника     простаивает в ожидании их результатов.

Проектами производства работ предусматриваются перерывы в работе комплектов машин на период испытаний трубопровода с целью устранения разрывов в процессе испытаний. Повышение требований к качеству строительства и правильная организация работ, при которой ремонт осуществляется силами бригад, производящих очистку полости и испытания, позволяет избежать перерывов в работе механизированных комплексов по этой причине.

Простои по метеорологическим причинам в основном объективно обусловлены требованиями технологического процесса. Изоляционные и сварочные работы нельзя проводить во время дождя и снега.

Простои возникают при отсутствии машин, необходимых по условиям проведения работ: машин болотного и северного исполнения, транспортных средств и машин высокой проходимости, и неудовлетворительном состоянии вдольтрассовых дорог и подъездных путей.

Целосменные простои комплектов машин по организационным причинам связаны с несвоевременной поставкой труб и изоляционных материалов, неподготовленностью фронта работ на смежных взаимосвязанных процессах, простоями при отказах машин и отсутствии резерва машин, узлов и агрегатов, отвлечением машинистов на выполнение других работ, недостаточным качественным выполнением работ по инженерной подготовке трассы.

Целосменные простои возникают при выполнении работ, которые несвойственны для специализированных строительных организаций. В этих условиях машины простаивают или используются не по назначению. В трубопроводном строительстве дополнительные работы связаны в основном с некачественным проведением подготовительных работ, включая строительство лежневых дорог для прохода колонн, вдольтрассовых дорог и подъездных путей. Сложности возникают при прохождении техники через заболоченные участки трассы, когда машинисты трубоукладчиков, очистных и изоляционных машин, сварщики и другие рабочие отвлекаются от основной работы для устройства лежневок.

Простои изоляционно-укладочных механизированных колонн происходят в основном из-за отсутствия фронта работ — готовой траншеи и сваренного в непрерывную нитку трубопровода, поэтому здесь основные резервы сокращения простоев нужно искать в синхронизации выполнения линейных работ, прежде всего по разработке траншеи. При строительстве значительное время занимают работы по ликвидации разрывов непрерывной нитки строящегося трубопровода, связанные с разукомплектацией механизированных колонн, возвращением машин и механизмов на пройденные участки трассы и неэффективным использованием их в течение смены. Число разрывов можно снизить путем опережающего проведения работ на переходах, своевременных изготовления и доставки на трассы криволинейных вставок и оптимального машинооснащения бригад по преодолению оврагов, ручьев и мелких водостоков.

Рис. Схема структуры годового режима работы изоляционно-укладочных колонн

Одно из главных условий улучшения использования комплектов машин в течение года - совершенствование планирования работ и снабжения трубами, материалами, арматурой. Нарушение принципа непрерывности планирования работы мехавизированных комплексов приводит не только к целосменным и целодневным простоям из-за отсутствия фронта работ, но увеличивает число и продолжительность перебазировок

Важными факторами, предопределяющими использование машин и их комплектов на линейном строительстве, являются качество, полнота и своевременность выполнения работ, предшествующих основным производственным процессам. К таким работам  относятся  изыскания,    проектирование и  инженерная подготовка трассы.

4-2. Выбор и обоснование использования машин и механизмов.

Общая классификация машин

Все машины и механизмы, применяемые на строительстве магистральных трубопроводов, можно разделить на общестроительные и специальные.

Общестроительные машины имеют широкое применение и могут быть использованы на строительстве любого объекта (например, бульдозер). Специальные машины предназначены в основном для строительства магистральных трубопроводов (например, роторный траншейный экскаватор).

По своему назначению все эти машины могут быть объединены в следующие основные группы:

машины для пpoизводства земляных работ — бульдозеры, экскаваторы, траншеезасыпатели, буровые установки и др.;

труботранспортные и транспортные машины-  трубовозы, плетевозы, болотоснегоходы и др.;

монтажные машины — трубоукладчики, трубогибочные установки, такелажные приспособления и др.;

машины и оборудование для сварки трубопроводов — установки для дуговой, контактной и других видов  сварки

машины для выполнения подводно-технических работ — земснаряды, лебедки для  протаскивания дюкера и др.;

машины для очистки и изоляции трубопроводов — установки для приготовления битумной мастики и ее транспортировки, очистные и изоляционные машины и др.;

машины для испытания трубопроводов- наполнительные и опрессовочные агрегаты.

Все эти машины могут быть также классифицированы:

По характеру рабочего процесса — машины периодического (циклического) и машины непрерывного действия;

по применяемому типу двигателя — машины с двигателем внутреннего сгорания, с электрическим, пневматическим, гидравлическим двигателем, с комбинацией двигателей различных типов;

по степени мобильности — машины, которые не могут быть перемещены с места на место без демонтажа; машины, которые могут перевозиться в кузовах автомобилей, прицепах или на буксире без демонтажа; самоходные машины.

Основные требования, предъявляемые к машинам

Ко всем машинам, предназначенным для строительства магистральных трубопроводов, так же как и к современным машинам

любого другого назначения, предъявляются следующие конструктивные и эксплуатационные требования, обусловленные современным уровнем развития науки и техники.

Машина должна быть высокопроизводительной, надежной, долговечной, удобной в управлении, обладать хорошей маневренностью и быть приспособленной к изменению в определенных пределах условий работы. Кроме того, машина должна быть достаточно простой в обслуживании и ремонте. Ее монтаж и демонтаж, а также замена деталей не должны вызывать затруднений. В конструкции машины должны быть максимально использованы унифицированные узлы, нормализованные и стандартные детали, что значительно снижает стоимость машины, повышает ее надежность и облегчает ремонт.

Машина должна быть транспортабельной. Ее переброска с объекта на объект не должна вызывать поломки деталей ходовой части машины. При транспортировке на железнодорожной платформе машина должна вписываться в железнодорожный габарит. При транспортировке своим ходом, на буксире или в погруженном состоянии на платформе машина должна свободно проходить под мостами, линиями электропередач и другими сооружениями.

Конструкция машины должна быть рациональна. Требование рациональности относится к каждой ее детали. Машина должна быть по возможности проста (что нельзя смешивать с примитивностью). Каждая линия детали и машины в целом должна быть строго обоснована и целесообразна. Внешне это находит выражение в красоте форм машины, ибо красота воспринимается нами как степень целесообразности, гармонического сочетания элементов во всяком устройстве. Конструкция машины должна быть выполнена таким образом, чтобы при ее изготовлении и сборке можно было применять прогрессивную технологию.

Существует следующий комплекс эксплуатационных требовании: качество работ, выполненных машиной согласно предусмотренной технологии, должно быть высоким; машина должна быть дешевле, более производительна, чем предшествующие модели9 расходовать меньше энергии на единицу объема выработанной продукции т. е. каждая новая модель машины должна давать экономический эффект.

Машины, предназначенные для работы в районах с холодным климатом, должны сохранять работоспособность в условиях низких температур до —60 °С, при повышенной скорости ветра, снежных заносах,-. обледенении, и в условиях полярной ночи. С этой целью в конструкции таких машин должны быть использованы соответствующие марки стали требуемой термообработки, обеспечивающие   высокие   показатели   ударной   вязкости при низких температурах. Сварные соединения должны выполняться конструктивно и технологически с учетом предотвращения их хрупких разрушений. Электротехническое и другое оборудование этих машин должно иметь морозо- и влагостойкое исполнение. В гидравлических системах, а также системах жидкостного охлаждения должны применяться соответствующие низкотемпературные рабочие и охлаждающие жидкости. Силовые установки с двигателями внутреннего сгорания должны снабжаться подогревательными и терморегулирующими устройствами для обеспечения их быстрого запуска при низких температурах. Конструкция ходовой части должна обеспечивать эксплуатацию машин на скальных и мерзлых грунтах, обледенелых и заснеженных дорогах, а также заболоченных участках.

4-3.Основные расчеты для грузоподъемных машин. Расчет полиспаста.

Полиспасты применяют для уменьшения тягового усилия на лебедку. Длина каната для оснастки полиспаста определяется по формуле:

Где n-число блоков полиспаста, h – наибольшая высота подъема груза; d – диаметра блока; l – расстояние от точки подвеса неподвижного блока до лебедки с учетом огибания отводных блоков. В этой формуле 10 – расчетный запас длины каната (м).

Наибольшее усилие в ветви полиспаста, идущей на барабан лебедки:

Где φ-коэффициент, учитывающий потери от трения и жесткости троса при огибании им одного ролика, равный при чугунных втулках 1,06, бронзовых – 1,04, подшипниках качения – 1,02; Q- вес поднимаемого груза; n – число рабочих ветвей полиспаста.

В случае подбора полиспаста по имеющейся в наличии лебедке пользуются формулой:

Где Q – вес поднимаемого груза; Р - подъемная сила лебедки; m – коэффициент, учитывающий отношение веса поднимаемого груза к наибольшему усилию в ветви полиспаста, идущей на барабан лебедки, и зависящий от количества ветвей в полиспасте и числа отводных блоков.   

а) для выигрыша в силе; б) для выигрыша в скорости

4-4. Основные расчеты для грузоподъемных машин. Расчет на устойчивость с учетом инерционных сил.

Устойчивостью грузоподъемной машины называется способность машины находиться на наклонной поверхности с углом наклона менее 100 в сторону груза при поднятой грузовой стреле без груза.

Для всех грузоподъемных машин к-т грузоустойчивости должен быть ≥ 1.4 (Ростехнадзор), исключение – трубоукладчик (Кг.у. ≥ 1.5)

При определении устойчивости учитывается:

- ветровая нагрузка

- инерционные силы от изменения вылета стрелы и груза

- центробежные силы от поворота крана (башни)

- инерционные силы от движения машины с грузом.

Расчёт трубоукладчика на поперечную устойчивость:

,   

- вес неизменной части трубоукладчика

-вес стрелы

-вес подвижного блока

-вес стрелы контргруза

-вес контргруза

-полезная нагрузка на крюке

-вылет крюка до левого ребра опрокидывания (величина b1 выбирается, исходя из наиболее поднятого положения стрелы)

-расстояние от оси поворота стрелы до левого ребра опрокидывания

-расстояние от центра тяжести неизменяемой части до левого ребра опрокидывания

-расстояние от центра тяжести неизменной части до правого ребра опрокидывания

-расстояние от правого ребра опрокидывания до общего центра тяжести контргруза и его стрелы

-расстояние от центра тяжести стрелы до левого ребра опрокидывания

- расстояние от центра тяжести стрелы придвинутого контргруза до левого ребра опрокидывания

-то же, при откинутом контуре

- расстояние от центра тяжести придвинутого контргруза до левого ребра опрокидывания

-то же, при откинутом контргрузе

- расстояние от центра тяжести стрелы контргруза  до правого ребра опрокидывания при откинутом контргрузе

- расстояние от центра тяжести контргруза  до правого ребра опрокидывания при откинутом контргрузе

- ордината подвижного блока

- ордината центра тяжести стрелы

- ордината центра тяжести неизменной части трубоукладчика

- ордината центра тяжести стрелы контргруза при откинутом контргрузе

- ордината центра тяжести откинутого контргруза

-высота оси трубы относительно уровня земли, равная

- ордината общего центра тяжести узлов(G1+G4+G5)при откинутом контргрузе

- скорость подъема груза

- время торможения груза

- ускорение силы тяжести

Коэффициент грузовой устойчивости на горизонтальном участке:

а) Контргруз откинут

б) контргруз придвинут

Коэффициент собственной устойчивости на горизонтальном участке.

Коэффициент грузовой устойчивости при наклоне трубоукладчика в сторону груза:

Коэффициент собственной устойчивости при наклоне в сторону контргруза.

4-5. Конструктивные особенности роторных траншейных экскаваторов (ЭТР).

Роторные траншейные экскаваторы непрерывного действия предназначены для отрытия траншей под магистральные трубопроводы в грунтах I-IV категорий и в мерзлых грунтах с промерзанием на всю глубину траншеи и состоит из двух основных агрегатов: тягача, представляющего собой  переоборудованный промышленный трактор и рабочего органа.

Рабочий орган экскаватора состоит из двух основных устройств: ротора и транспортера. Ротор предназначен для разработки грунта и подачи его на транспортер. Он представляет собой жесткое полое колесо с равномерно расположенными на нем ковшами, оснащенными режущим инструментом. При разработке траншеи в неустойчивых грунтах к раме рабочего органа с двух сторон крепят ножи – откосники, срезающие грунт со стенок траншеи и придающие тем самым последним трапецеидальную форму поперечного сечения. Обрушаемый грунт подхватывается ковшами ротора и высыпается на транспортер.

Транспортер предназначен для удаления разработанного ротором и ножами – откосниками грунта в отвал. Он расположен в верхней части внутренней полости ротора перпендикулярно к продольной оси экскаватора и укреплен на раме рабочего органа. При отрытии траншеи ротор, вращаясь, разрушает зубьями грунт, который, попадая затем на ковши, поднимается ими вверх по специальному щиту, ограничивающему просыпание грунта, до места разгрузки на транспортер. Транспортер подхватывает высыпающийся из ковша грунт, разгоняет его и выбрасывает в сторону от траншеи, образуя ровный отвал.

Подача экскаватора обеспечиваются движением тягача на рабочих скоростях. На рабочих органах отечественных траншейных роторных экскаваторов устанавливают 10-18 ковшей. На широких роторах число ковшей, установленных в два раза со смещением одного относительно другого на полшага, удваивается.

4-6. Конструктивные особенности одноковшовых траншейных экскаваторов с обратной лопатой.

Одноковшовые экскаваторы представляют собой  машины, предназначенные для разработки траншей и котлованов. Одноковшовые экскаваторы – машины общестроительного назначения. Они широко применяются при строительстве магистральных трубопроводов.

Обратная лопата предназначена для разработки грунта ниже опорной поверхности экскаватора. Этим объясняется широкое применение его для разработки траншей при строительстве магистральных трубопроводов.

Обратная лопата состоит из стрелы, рукояти, ковша  и дополнительной стойки. Стрела шарнирно крепится нижним концом к передней балке вращающейся платформы, к ее верхнему концу также шарнирно крепится рукоять, на которой жестко укреплен ковш. Для ограничения угла поворота рукояти в головной (верхней) части стрелы устанавливаются упоры. Жесткая связь ковша с рукоятью позволяет разрабатывать плотные грунты.

Рабочий процесс экскаватора протекает следующим образом. Подтягивая подъемный канат и выпуская тяговый, разворачивают рукоять ковшом вперед. Притормаживая подъемный канат, опускают стрелу так, чтобы ковш лег зубьями на грунт. Затем включением тягового барабана лебедки и притормаживанием подъемного поворачивают рукоять с ковшом «на себя», обеспечивая процесс копания. Заглубление ковша происходит под весом рабочего оборудования, а в случае экскаваторов с гидроприводом также гидравлическим напорным механизмом (гидроцилиндром), передающим на ковш часть веса экскаватора.

При копании траншеи поворот экскаватора не может начаться ранее выхода из нее ковша, что удлиняет рабочий цикл. Продолжительность цикла увеличивается также из-за необходимости обязательного подтягивания ковша к стреле перед отрывом от забоя (независимо от места окончания наполнения) во избежание высыпания грунта.

Гидравлический привод позволяет значительно упростить кинематику трансмиссии и рабочего оборудования машины, уменьшить ее габариты, рационально совместить рабочие давления, повысить усилия копания и т.д. B целом рабочий процесс гидравлического экскаватора, оснащенного рабочим оборудованием обратной лопаты, идентичен рассмотренному. Появляется только еще одно дополнительное движение: поворот ковша относительно рукояти. Это движение значительно расширяет возможности экскаватора, позволяя выполнять работы в очень стесненных условиях: защищать дно траншеи сбоку, производить работы вблизи подземных коммуникаций и т.д.

Для принудительного опорожнения ковша при работе в налипающих и намерзающих грунтах он иногда снабжается дополнительным гидроцилиндром и поворотной задней стенкой, обеспечивающими выталкивание грунта из ковша при разгрузке.

На полноповоротных экскаваторах применяют два вида стрел: неразъемную и составную изменяемой длины, состоящую из двух частей — основной и удлиняющей. Части составной стрелы соединены между собой шарниром и тягой.

4-7. Конструктивные особенности бульдозеров и рыхлителей. Выбор основных параметров.

Рис. Бульдозер с поворотным отвалом (вид сбоку и сверху):

1 — ножи; 2 — козырек; 3 — отвал; 4 — гидроцилиндры подъема и опускания отвала; 5 — направляющие ползуны опорных пальцев; 6 — опорный шарнир; 7 — гидроцилиндры перекоса отвала; 8 — направляющие ползунов толкателей; 9 — ползун; 10 — универсальная рама; 11 — толкатель; 12 — гидроцилиндр поворота отвала   в плане;    13 — наголовник;    14 —штырь; 15, 16—проушины

Классификация бульдозеров по номинальному тяговому усилию и мощности двигателей

Типы бульдозеров

Тяговое усилие, кН

Мощность, кВт

Малогабаритные

Легкие

Средние

Тяжелые

Сверхтяжелые

<30

30—140

140—200 200—300 >300

<20

20-50

>50 —100

>100-200 >200

Рис. Схема установки отвала бульдозера:

а — поворот отвала в плане;   б — поворот   отвала в вертикальной плоскости;   / — толкающая   рама; 2-боковой толкатель отвала; 3 — отвал; 4 — отвал, повернутый в плане; 5 - отвал,   повернутый " в вертикальной плоскости      

Производительность бульдозера при разработке и перемещении  грунта определяют по выражению

Пэ=3600 qпр kн / tц kр                                                                                      

Продолжительность работы машины за цикл можно определить из выражения

tц=Lр /vк+ Lпер /vп+  Lпер /vх+2 tпов+ tп.п.+ tо.п.                          

где tпов — время, необходимое на один разворот; tпов = 10 - 15 с;

tп.п.— время на переключение передач; tп.п. — 6- 8 с;

tо.п.— время на подъем и опускание отвала за цикл; tо.п. = 4 - 5 с.

На планировочных работах производительность бульдозера

Пэ=3600 Lпл от sin -0,5) kв / n(Lпл /vраб+ tпов)                

где п — число  проходов  по одному месту.

Бульдозер - основная машина при выполнении подготовительных работ вдоль трассы будущего магистрального трубопровода. Бульдозер состоит из базовой машины (трактора) и специального навесного оборудования (отвала с рамой или толкающими балками) .

По способу установки отвала относительно оси трактора различают бульдозеры неповоротные  и универсальные (поворотные).

Неповоротными называются бульдозеры, у которых отвал располагается строго перпендикулярно к оси трактора, а универсальными - когда отвал может быть установлен как перпендикулярно к оси трактора, так и под некоторым углом (до 60°).

Рабочий процесс бульдозера с неповоротным отвалом состоит из операций копания, срезания стружки, перемещения грунта перед ним и разравнивания грунта. Срезанный грунт, поднимаясь вверх по отвалу, накапливается перед ним, образуя валик, близкий по форме к треугольнику в поперечном сечении, называемый призмой волочения. При транспортировании грунта катет призмы, прилегающей в отвалу, может достигнуть его высоты. После этого отвал приподнимают прекращая тем самым процесс резания, транспортируют срезанный ранее грунт до места разгрузки.

При разработке грунта бульдозером универсального типа срезаемый грунт будет перемещаться по ширине отвала и отводиться в боковом, к направлению движения машины, направлении. Наиболее эффективно последняя операция совершается при установке отвала под углом к продольной оси, близким к 45°. Таким методом могут вестись работы при засыпке траншей, разработке выемок на косогорах, разравнивании валиков грунта и т.п.

Рыхлители применяют для послойного рыхления грунтов категории III и более, а также мерзлых грунтов для последующей их разработке бульдозерами, экскаваторами н другими машинами, в комплексе с которыми работают рыхлители. Это позволяет увеличить производительность землеройных машин в 3-5 раз.

Рыхлительное оборудование навешивается сзади на трактор как индивидуально, так и в комплексе с оборудованием бульдозера. Основным элементом рыхлителя являются зубья, погружаемые а грунт и рыхлящие его при движении машины. Глубина рыхления изменяется в пределах 0,4-1.0 м. иногда до 1,5 м.

В зависимости от назначения рыхлителя и вида выполняемых работ число зубьев может быть от одного до пяти. При рыхлении горных пород и мерзлого грунта рыхлитель обычно имеет один зуб, а при рыхлении грунта категории III и IV - 3-5 зубьев. Подъем и заглубление рабочего органа осуществляется гидроцилиндрами.

Одним из основных параметров, определяющих работу рыхлителя, является номинальное тяговое усилие базовой машины (трактора) по сцеплению: его определяют на плотном грунте при скорости 2,5-3,0 км/ч и буксовании не более 7%.

Максимальную глубину рыхления, зависящую от класса базового трактора, выбирают в соответствии с техническими характеристиками бульдозера с рыхлителем.

Выбор основных параметров рыхлителя:

Определение тягового усилия по сцеплению, кН

Pсц =  Gсц* фсц*10,

Где Gсц - Сцепной вес рыхлителя, т; фсц - Коэф. сцепления движителя с грунтом.

Определение величины нормальной составляющей, кН

Pк= P0 * Кт * 10

Где Рк – среднее значения горизонтальной составляющей грунта рыхлению; P0 - Номинальное тяговое усилие тягача, т; Кт  - Коэф. использования тягового усилия рыхлителя;                                                                                   

Pн= Pк * tan(β), где β - угол наклона результирующих сил сопротивления рыхлению.                                                                                     

Определение суммы сопротивлений, действующих на рабочий орган при разработке грунта, кН

P= (Gтр*10 + Gб*10 + Gр*10 + Pн), Gтр – вес трактора,Gб – вес бульдозерного оборудования, Gр – вес рыхлительного оборудования.                                           

Определение максимальной динамической нагрузки, кН

Pтд= Pсц* Кд *10, где Кд – коэффициент динамичности;                            

Определение вертикальной силы, действующей на зуб.

При выглублении рыхлителя, кН

Pн= (Gp* l1*10) / l2, где l1- расстояние от центра тяж. рыхлителя до оси ведущей звездочки, м; l2 - расстояние от точки приложения результирующей силы сопротивления рыхлителя до оси ведущей звездочки, м.                                                                                                                   

При заглублении рыхлителя, кН

Pн1= [Gp* (L - l1)*10] / (l2 + L), где L – длина опорной поверхности гусеницы, м.                                       

Эксплуатационная производительность рыхлителя, м3/час

П= Вр * (hmax*Кн*Lp) / [Lp/(1000*υ)] + (tp/3600), где Вр - ширина захвата при рыхлении, м; hmax - наибольшая глубина рыхления для тягача, м; Кн – коэффициент использования машин во времени; Lp - Длина рабочего хода в одну сторону, м; υ - Рабочая скорость движения,  км/ч; tp - Время разворота в конце участка с учетом выглубления зубьев.                               

Бульдозер.

Бульдозер — основная машина при выполнении подготовительных работ. Он применяется для планировки местности, срезки бугров, засыпки ям и траншей перемещения грунта на небольшие расстояния (до 100 м) и т. д. Бульдозер может быть

использован для валки леса с корнями, корчевания пней и кустарников. В зимнее время его применяют для расчистки дорог

и площадок от снега.

Возможность выполнения бульдозером многих трудоемких работ наряду с простотой, прочностью и надежностью конструкции сделали его самой широко распространенной общестроительной машиной. Бульдозер состоит из базовой машины (трактора) и специального навесного рабочего оборудования (отвала с рамой или толкающими балками).

По способу установки отвала относительно оси трактора различают бульдозеры неповоротные и универсальные (поворотные). Неповоротными называются бульдозеры, у которых отвал располагается только перпендикулярно к оси трактора, а универсальными— когда отвал может быть установлен как перпендикулярно к оси трактора, так и под углом к ней, а также повернут в вертикальной плоскости под углом 5—6° (изменение угла резания).

Отвал бульдозера представляет собой металлический вогнутый скребок сложного профиля, расположенный впереди трактора. Нижняя часть скребка плоская, сопрягается с верхней в виде вогнутого участка цилиндрической формы. Вогнутая форма отвала опрокидывает поднимающийся по нему грунт вперед, не допуская переваливания через отвал.

Отвал состоит из передней стенки, изготовляемой из листовой стали, верхней и нижней балок, придающих ему необходимую жесткость, и боковых стенок или щек. В некоторых конструкциях отвалов щеки несколько выступают вперед за переднюю стенку. К нижней части отвала болтами с потайными головками крепятся ножи. Их, как правило, три: два боковых и средний. Ножи изготовляют из высококачественной полосовой стали, они имеют в большинстве случаев двустороннюю заточку. По притуплении одной режущей кромки нож переворачивают для работы другой режущей кромкой.

К верхней части отвала часто приваривают козырек, усиленный ребрами жесткости, а к боковым щекам прикрепляют уширители. Козырек служит для предотвращения переваливания грунта через отвал. Совместно с уширителями он увеличивает объем грунта, перемещаемого бульдозером.

Отвал неповоротного типа крепится к двум толкающим балкам при помощи раскосов и подкосов, образуя с ними жесткую пространственную конструкцию. Свободные концы толкающих балок шарнирно крепятся к рамам гусеничных тележек трактора, обеспечивая тем самым вертикальные перемещения отвала при сохранении прямого угла между ними и осью трактора.

Отвал поворотного типа устанавливается шарнирно к универсальной толкающей раме и двум толкателям. Свободные концы брусьев толкающей рамы крепятся, как и в первом случае, к рамам гусеничных тележек.

Передний конец толкающей рамы снабжен оголовком с шаровой опорой, входящей в шаровое гнездо, расположенное в центре нижней балки отвала. Полученный таким образом шаровой шарнир позволяет устанавливать отвал под различным углом к оси трактора. Необходимое положение отвала относительно толкающей рамы фиксируется толкателями. Они представляют собой регулируемые кронштейны, шарнирно крепящиеся к боковым щекам отвала и брусьям толкающей рамы. На каждом брусе предусмотрено несколько положений крепления каждого толкателя, что обеспечивает изменение угла установки отвала от прямого (90°) до острого (60—62°) вправо или влево, а также наклон отвала в вертикальной плоскости на 5—6°.  Толкающая  рама универсальна, так как она может быть использована для установки вместо отвала оборудования кустореза или корчевателя.

В процессе работы бульдозер, двигаясь вперед, опускает отвал, ножи которого, врезаясь в грунт, срезают его поверхностный слой. Разрушенный грунт поднимается по отвалу и перемещается перед ним в виде призмы волочения. Набрав определенное количество грунта, бульдозер приподнимает отвал, прекращая тем самым процесс резания, и толкает перед собой срезанный ранее грунт до места разгрузки. Затем он останавливается и начинает движение назад с поднятым отвалом, оставив грунт. При необходимости разровнять транспортируемый грунт бульдозер продолжает двигаться вперед с приподнятым на некоторую высоту отвалом, разглаживая доставленный грунт, затем возвращается для повторения цикла.

Специфика работы бульдозера, заключающаяся в толкании транспортируемого грунта перед собой, позволяет использовать его для выполнения таких работ, как возведение насыпей на болотах, сооружение подъездов к мостам, выполнение которых другими машинами невозможно или весьма затруднено.

По роду управления отвалом (поднимание и опускание) все бульдозеры можно разделить на две группы: с канатно-блочным и гидравлическим управлением. При канатно-блочном управлении отвал бульдозера поднимается и удерживается на требуемой высоте при помощи стального каната, пропущенного через систему блоков (полиспаст), и лебедки, приводимой в действие от вала отбора мощности трактора, а опускание отвала и заглубление его в грунт происходят под действием силы тяжести его и присоединенных к нему элементов навесного оборудования (толкающей рамы с толкателями или толкающих балок).

При гидравлическом управлении отвал бульдозера поднимается гидроцилиндрами, питаемыми рабочей жидкостью под давлением от насоса, приводимого в действие двигателем трактора, а опускается под действием своей силы тяжести и напорного усилия гидроцилиндров, передающих на отвал часть веса трактора. Поэтому заглубление отвалов одинаковой массы и конфигурации при гидравлической системе управления будет проходить более интенсивно и возможно в более плотных грунтах. Интенсификации процесса заглубления во всех случаях содействует также сила тяги трактора (при условии, что начальное заглубление состоялось). Для более эффективной работы в плотных грунтах бульдозеры с системой раздельного управления гидроцилиндрами могут обеспечивать перекос отвала в вертикальной плоскости и рыхление грунта одним его краем. Для этого раскосы заменяют фигурными кронштейнами, привариваемыми к передней части каждого толкающего бруса, а в задней части брусья снабжаются дополнительными шарнирами, обеспечивающими их поворот относительно продольной оси при перекосе отвала.

Существуют также отвалы с шарнирным сочленением отдельных частей, геометрию которых можно направленно изменять в процессе работы гидроцилиндрами. Такие отвалы могут при необходимости принимать в плане форму совка или клина, выдвигать вниз центральную часть среднего ножа, увеличивая тем самым давление рабочего органа на грунт, и т. д. Командоаппарат управления отвалом бульдозера (золотник или рычажная система управления муфтой включения лебедки) находится в кабине тракториста, управляющего одновременно трактором и бульдозерным навесным оборудованием.

Рыхлители

Рыхлители предназначены для предварительной разработки плотных и мерзлых грунтов, заключающейся в разрушении этих грунтов на куски, подлежащие дальнейшей разработке бульдозерами, экскаваторами, скреперами и другими машинами, в комплексе с которыми работают рыхлители. Рыхлители также удаляют из грунта крупные камни, выкорчевывают пни, взламывают дорожные покрытия при ремонте дорог. Глубина рыхления достигает 1 м и более.

Рыхлитель состоит из тягача и расположенного сзади тягового рабочего органа прицепного или навесного типа. Рыхлители навесного типа более маневренны, чем прицепного, и имеют меньшую массу, так как для заглубления рабочего органа используется часть силы тяжести тягача. % Навесной рыхлитель, установленный на тракторе, оборудованный отвалом бульдозера, позволяет в транспортном положении более равномерно распределить нагрузку на опорные катки гусеничных тележек трактора, чем прицепной. Прицепные рыхлители имеют, как правило, канатную систему управления, а навесные - гидравлическую.

После обработки рыхлителем горная порода оказывается подготовленной для перемещения ее бульдозером. При этом в грунтах с большим числом трещин бывает достаточно прорезать только продольные или поперечные параллельные резы на расстоянии друг от друга, равном двум глубинам одного реза. В плотных же породах необходимо рыхление в перекрестных направлениях.

4-8.Тяговый расчет бульдозера.

Сопротивление грунта резанию и перемещению преодолевается тяговым усилием бульдозера, которое должно быть больше суммы всех возникающих сопротивлении. Усилие для преодоления этих сопротивлении определять для наиболее тяжелых условий работы бульдозера, т.е. когда он при копании и перемещении грунта движется на подьем и призма волочения грунта  достигает максимальной величины (высоты отвала).

При разработке грунта бульдозером с поворотным отвалом максимальное сопротивление перемещению бульдозера Р в момент окончания набора грунта отвалом складывается из следующих величин:

,

где – сопротивление грунта резанию;

– сопротивление перемещению призмы грунта (призмы волочения) перед отвалом;

  –  сопротивление трению ножа отвала бульдозера по грунту;

– сопротивление от скольжения грунта вверх по отвалу;

– сопротивление перемещению тягача.

Сопротивление (Н) грунта резанию:

где   – удельное сопротивление грунта резанию, кПа;

        – ширина отвала, м;

         – толщина стружки, м, (глубина резания);

Сила сопротивления (Н) от перемещения призмы:

где   -  объем призмы, перемещаемой отвалом, м3;

       – ускорение свободного падения тела, Н·кг-1;

       – коэффициент трения грунта по грунту;

       – плотность грунта, кг·м -3.

       Объем грунта в призме волочения, зависящей от геометрических размеров отвала бульдозера и свойств грунта, определяют согласно формуле:

,

где – коэффициент разрыхления грунта;

       – площадь поперечного сечения призмы, равная

где – высота отвала бульдозера по хорде, м;

        – угол естественного откоса грунта, град.

Тогда

где – коэффициент, зависящий от характеристики грунта и отношения , т.е. от формы отвала.

Таким образом,

а)     б)

в)     г)

Рис. 4. Схемы к определению сопротивления копанию грунта бульдозером.

Сопротивление (Н) трения ножа бульдозера о грунт:

где   – масса отвала и частично (0,5) массы толкающих брусьев, кг;

– угол наклона результирующей силы сопротивления, град;

        – вертикальная составляющая сопротивлению грунта копанию, Н;

       ,

где    - коэффициент несущей способности грунта, кН·м-2;

        – ширина нижней площадки ножа, трущейся о грунт, м.

Тогда

 

Сопротивление трению ножа бульдозера о грунт учитывается только тогда, когда вертикальная составляющая сопротивления копанию и собственная масса рабочего органа передающейся на грунт, не воспринимаются системой управления и не передаются на ходовую часть бульдозера, т.е. когда отвал не поддерживается в подвешенном состоянии подъемными гидроцилиндрами.

Сопротивление (Н) от скольжения грунта вверх по отвалу, обусловленное формой отвала и поступательным перемещением трактора:

где – коэффициент трения грунта по металлу;

      – коэффициент трения грунта по грунту;

       –  угол резания, град.

Сопротивление перемещению тягача определяется по выражению:

,

где    – масса бульдозера, кг;

         – ускорение свободного падения, Н·кг-1.

Найденные таким способом силы сопротивления резанию и перемещению грунта служат исходными данными для определения необходимой силы тяги и мощности привода базовой машины. Машина находится в движении без пробуксовывания при условии, что сила тяги по сцеплению с грунтом больше общего сопротивлению движению, т.е.:

где   – сцепной вес бульдозера (принимается равным весу бульдозера), Н;

        – коэффициент сцепления движителя с поверхностью грунта;

        – общее сопротивление передвижению бульдозера, Н.

Максимальное сопротивление перемещению бульдозера Р в момент окончания набора грунта отвалом

 

Сила тяги по сцеплению с грунтом

Расходуемая двигателем бульдозера мощность определяется по формуле:

где   – КПД передачи от двигателя к ходовому колесу трактора;

        – рабочая скорость движения бульдозера, км·ч-1.

4-9. Задачи оптимального использования машин и комплектов машин.

При формировании и проектировании комплексов рассмотрим 3 типа задач машин:

  1.  Задачи,  в которых рассматривается работа машин и механизмов, имеющих коренное отличие в функционировании.

Особенности:

  1.  Невозможность замены 1 типа машин другим;
  2.  Необходимость введения оптимальных  типо-размеров машин.

2.Задачи, в которых рассматривается работа машин и механизмов одного типа, не имеющих коренного отличия в функционировании, но различных типо-размеров.

 Особенности:

1.необходимость информации об объеме работ

2.необходимость определения оптимальных параметров машин

3.Задачи, в которых рассматривают одного типа и одного типа-размера

Особенности:

1.необходима информация об объеме работ

Эти задачи - обобщенного оптимального проектирования.

4-10. Основные состояния «Объект-технология-комплект машин».

О- объект; Т-технология; КМ- комплект машин.

1 состояние: О,Т,КМ не определены. Это возникает в процессе поискового прогнозирования и на начальных этапах постановки задачи строительства того или иного объекта.

2 состояние: О-определен, а Т и КМ- не определены, что соответствует решению задач технологического проектирования. Ожидание перехода в состояние 5 или 6.

3 состояние: О- не определен, Т- не определен, а КМ- определен, это состояние ожидания перехода в состояние 7.

4 состояние: О- не определен, Т- определена, КМ- не определен, это состояние ожидания перехода в состояние 6.

5 состояние: О- определен, Т- не определена, КМ- определен, что соответствует поиску оптимальной технологии выполнения известным комплектом машин.

6 состояние: О- определен, Т- определена, КМ- не определен, что соответствует поиску оптимального комплекта машин для различных условий работы:

  1.  В условиях полной определенности;
  2.  В условиях полной неопределенности;
  3.  В условиях неполной неопределенности.

Это также соответствует задаче оптимизации основных параметров комплектов машин.

7 состояние: О- не определен, Т- определена, КМ- определен, соответствует состоянию перехода в состояние 8.

8 состояние: все определено, соответствует решению задач по оптимальному выполнению работ, расстановке, распределению комплектов машин, определению параметров функционирования, включая параметр надежности.

 

4-11. Собственная устойчивость крана трубоукладчика.

Конструкция крана - трубоукладчика должна обеспечивать собственную устойчивость крана - трубоукладчика без нагрузки на крюке на уклоне рабочей площадки 10° в сторону противоположную стреле, при откинутом противовесе и максимально поднятой стреле с расчетным коэффициентом запаса собственной устойчивости не менее 1,15.

Допускается оценка собственной устойчивости крана - трубоукладчика углом собственной устойчивости, определенной без нагрузки на крюке при полностью откинутом противовесе и максимально поднятой стреле. Угол собственной устойчивости должен быть не менее двукратного угла уклона рабочей площадки. Расчет устойчивости крана - трубоукладчика должен производиться для различных комбинаций нагрузок крана - трубоукладчика в рабочем и нерабочем состояниях:

а) при работе с грузом в рабочем состоянии крана - трубоукладчика (грузовая устойчивость);

б) при отсутствии груза в рабочем и нерабочем состояниях крана - трубоукладчика (собственная устойчивость);

в) при обрыве каната и падении груза, т.е. внезапном снятии нагрузки;

г) при действии испытательной нагрузки.

Расчет устойчивости крана - трубоукладчика следует производить в соответствии с нормативными документами, разработанными головными научно - исследовательскими организациями и согласованными с Госгортехнадзором России.

Конструкция механизмов кранов - трубоукладчиков должна обеспечивать:

а) подъем (опускание) крюка;

б) подъем (опускание) стрелы;

в) увеличение (уменьшение) длины стрелы (для кранов - трубоукладчиков с телескопической стрелой);

г) совмещение операций по изменению высоты подъема крюка и вылета;

д)совмещение операций подъема (опускания) крюка с увеличением (уменьшением) длины стрелы (для кранов - трубоукладчиков с телескопической стрелой);

е) откидывание и придвижение противовеса с переменным вылетом.

4-12. Границы эффективного использования для 3-х комплектов машин.

Постановка задачи: пусть известно несколько вариантов комплектов машин для выполнения определенного технического процесса. В свою очередь, технологический процесс можно характеризовать некоторыми параметрами (объем работы, дальность транспортировки 2-5000 м). Требуется определить границы эффективного использования машин. В качестве критерия оптимизации примем удельные затраты, приходящиеся на единицу выполненной работы.

Рассмотрим некоторые факторы, влияющие на границы эффективного использования комплектов машин:

1) объем работы на объекте V0 – с ним связаны единовременные затраты приходящиеся на единицу продукции и затраты связанные с перебазировкой. Малые объемы – частые перебазировки.

Рассмотрим 3 комплекта машин, при которых единовременные затраты находятся в соотношении Е123, а остальные затраты: С123.

Тогда, в целом удельные затраты равны:

.

Рассмотрим первые 2 комплекта машин: приравняем удельные затраты 2х комплектов машин:                           y1 = y2.

Определим граничный объем:

;      ;

.

При V0<Vгрвыгодно использовать второй комплект.

При V0>Vгрвыгодно использовать первый комплект.

Если использовать более 2х комплектов машин необходимо использовать правило: учитываются только те точки пересечений затрат, для которых перпендикуляр опущенный из этих точек с оси объема работ не пересекает какую-либо линию затрат. (рис. для 3х комплектов).

2) дальность транспортировки L:

Бульдозер – до 20 м, скрепер – 150-500 м, самосвал+одноковшовый экскаватор – более 500 м.

,

аi – затраты на монтаж, погрузку (не связаны с дальностью транспортировки);

bi – затраты связанные с транспортировкой;

L – дальность транспортировки.

                                                       

     y1 = y2.

 

3) если учесть V0 и L: 

(уравнение поверхности).

4-13. Примеры функциональных схем автоматического управления рабочими органами машин.

Схема траншейного экскаватора

Схема бульдозера


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

47101. Агрохимическая служба в стране. Почвенный покров полярных и субполярных областей 53 KB
  Им был предложен термин элементарный почвенный ареал ЭПА это почвы относящиеся к какойлибо одной классификационной единице наиболее низкого ранга разряда занимающие пространство со всех сторон ограниченное другими ЭПА или непочвенными образованиями. Агрохимические картограммы – это карты землепользования хозяйства где условными обозначениями указано содержание доступных форм питательных элементовазот фосфор калий микроэлементы гумус а также кислотность емкость катионного обмена степень насыщенности почвы основаниями....
47102. Основы психологии и педагогики 56.5 KB
  Наличием души пытались объяснить все непонятные явления о жизни человека: 2психология как наука о сознании начался с развитием естественных наук в 17в. Задачей психологии на этом этапе быдл наблюдение за поведением поступками реакциями человека; 4психология как наука изучающая объективные закономерности проявления и механизмы психики современный этап. человек группа людей группа животных и материальные продукты деятельности человека. жизни механизмы и закономерности психики человека а также формирование психологических...
47103. Теория институциональных изменений. Институциональные изменения: сущность, субъекты, источники 56.71 KB
  Закон предложения Предложение это максимальное количество продукта которое производитель желает и способен произвести и доставить к продаже на рынке по каждой конкретной цене из ряда возможных цен в течение определенного периода времени. Цена предложения предельная минимальная цена по которой производитель еще готов продавать свой товар. кукурузы; S – sypply величина предложения в неделю...
47104. Монтаж будинків з обємних блоків 57 KB
  За архітектурними рішеннями блокові будинки монтують за такими конструктивними схемами блоків: на ширину будинку на кімнату на квартиру рис. Монтаж об'ємних блоків здійснюють з транспортних засобів. Особливості монтажу блоків визначають такими чинниками: великою масою блока відносно великими лінійними розмірами блока порівняно з його висотою.