В учебном пособии представлены материалы для изучения устройства конструкции мелиоративных, строительных машин и механизмов, а также рассмотрены наиболее характерные виды мелиоративных работ. Приведены основные сведения, базовые понятия, описаны средства механизации работ в природообустройстве и рационального их использования при достижении наибольшей эффективности и необходимого качества работ.

Шаг 1. Выбирайте книги в каталоге и нажимаете кнопку «Купить»;

Шаг 2. Переходите в раздел «Корзина»;

Шаг 3. Укажите необходимое количество, заполните данные в блоках Получатель и Доставка;

Шаг 4. Нажимаете кнопку «Перейти к оплате».

На данный момент приобрести печатные книги, электронные доступы или книги в подарок библиотеке на сайте ЭБС возможно только по стопроцентной предварительной оплате. После оплаты Вам будет предоставлен доступ к полному тексту учебника в рамках Электронной библиотеки или мы начинаем готовить для Вас заказ в типографии.

Внимание! Просим не менять способ оплаты по заказам. Если Вы уже выбрали какой-либо способ оплаты и не удалось совершить платеж, необходимо переоформить заказ заново и оплатить его другим удобным способом.

Оплатить заказ можно одним из предложенных способов:

1. Безналичный способ:
   • Банковская карта: необходимо заполнить все поля формы. Некоторые банки просят подтвердить оплату – для этого на Ваш номер телефона придет смс-код.
   • Онлайн-банкинг: банки, сотрудничающие с платежным сервисом, предложат свою форму для заполнения. Просим корректно ввести данные во все поля.
     Например, для " class="text-primary">Сбербанк Онлайн требуются номер мобильного телефона и электронная почта. Для " class="text-primary">Альфа-банка потребуются логин в сервисе Альфа-Клик и электронная почта.
   • Электронный кошелек: если у Вас есть Яндекс-кошелек или Qiwi Wallet, Вы можете оплатить заказ через них. Для этого выберите соответствующий способ оплаты и заполните предложенные поля, затем система перенаправит Вас на страницу для подтверждения выставленного счета.
Ипатов П.П. , Пасечник Е.Ю.

Учебное пособие. - Томск: ТПУ, 2011. - 248 с.
В пособии рассмотрены устройства машин и оборудования, применяемые на практике для природоустройства и водопользования. Машины сгруппированы по производственному назначению. По каждой группе представлены наиболее характерные типы машин, дающие представление о состоянии и направлении развития механизации данного вида работ. Рассмотрены назначение машин, области их рационального применения, классификация, устройство, рабочие процессы, принципиальные и кинематические системы.
Список глав:
Основные понятия о машинах
Силовые установки и механизмы общего назначения
Приводные устройства
Ходовое оборудование
Системы управления машин
Тракторы и колесные тягачи
Специализированные автомобили и прицепы
Грузоподъемные машины
Машины для земляных работ
Землеройно-транспортные и профилировочные машины
Погрузо-разгрузочные машины
Сваебойное оборудование
Оборудование гидромеханизации
Машины и оборудование для добычи и переработки каменных материалов
Машины для уплотнения грунтов
Машины для строительства каналов

The file will be sent to selected email address. It may takes up to 1-5 minutes before you received it.

The file will be sent to your Kindle account. It may takes up to 1-5 minutes before you received it.
Please note you"ve to add our email [email protected] to approved e-mail addresses. Read more .

You can write a book review and share your experiences. Other readers will always be interested in your opinion of the books you"ve read. Whether you"ve loved the book or not, if you give your honest and detailed thoughts then people will find new books that are right for them.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» П.П. Ипатов, Е.Ю. Пасечник МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА И ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ Издательство Томского политехнического университета 2011 1 УДК 504.062+556.5(075.8) ББК 20.18+26.35я73 И76 Ипатов П.П. И76 Машины и оборудование для природообустройства и водопользования: учебное пособие / П.П. Ипатов, Е.Ю. Пасечник; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – 248 с. В пособии рассмотрены устройства машин и оборудования, применяемые на практике для природообустройства и водопользования. Машины сгруппированы по производственному назначению. По каждой группе представлены наиболее характерные типы машин, дающие представление о состоянии и направлении развития механизации данного вида работ. Рассмотрены назначение машин, области их рационального применения, классификация, устройство, рабочие процессы, принципиальные и кинематические системы. Предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки 280100 «Природообустройство и водопользование», а также может быть полезно для студентов строительных вузов и инженерно-техническим работникам, связанным с природообустройством и защитой окружающей среды. УДК 504.062+556.5(075.8) ББК 20.18+26.35я73 Рецензенты Кандидат геолого-минералогических наук, доцент ТГАСУ А.А. Краевский Заслуженный строитель Российской Федерации главный инженер ООО «Томская строительная сервисная компания» Г.П. Нейфельд © ФГБОУ ВПО НИ ТПУ, 2011 © Ипатов П.П., Пасечник Е.Ю., 2011 © Оформление. Издательство Томского политехнического университета, 2011 2 ПРЕДИСЛОВИЕ В настоящем учебном пособии обобщен десятилетний опыт преподавания курса «Машины и оборудование для природообустройства и водопользования» на кафедре гидрогеологии, инженерной геологии и гидрогеоэкологии Института природных ресурсов ГОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет». В основу учебного пособия положены требования, предъявляемые ФГОС ВПО по направлению подготовки 280100 «Природообустройство и водопользование», утвержденного в 2009 году. Проблема рационального использования земной коры как источника минеральных ресурсов и как среды обитания и жизнедеятельности человека является в настоящее время одной из важнейших. Наряду с чисто экономическими и техническими трудностями реализацию в России единой системы рационального использования окружающей природной среды усложняют и отсутствие научно-методической базы по многим вопросам, и недостаток специалистов в этой области. По рациональному природопользованию в России и за рубежом в последние годы было написано много литературы, но, к сожалению, в них недостаточно описаны машины, механизмы, оборудование и приборы. Цель данного пособия – ознакомить студентов с основными техническими средствами, применяемыми для рационального обустройства территорий хозяйственного освоения и водопользования. Задачей авторов было дать в учебном пособии минимум материала, которого достаточно для того, чтобы студент мог понять общее устройство и принципы работы основных типов машин и оборудования для природообустройства и водопользования, разобраться с областью их применения, преимуществами и недостатками основных типов машин, изучить необходимый набор технических показателей, дающих возможность оценить технологические возможности машин и оборудования. Учебное пособие состоит из 12 разделов, включающих описание и основные характеристики машин и оборудования для природообустройства. В конце приведены контрольные вопросы и рекомендуемая литература, что облегчает студентам самостоятельную подготовку при изучении курса. Ввиду ограниченного объема пособия и необходимостью отражения учебного материала в соответствии с программой курса все разделы даны в кратком изложении. Авторы надеются, что материалы, изложенные в пособии, будут полезны не только студентам, но и молодым инженерам в их практической деятельности в области природообустройства и водопользования. Также авторы благодарят рецензентов за ценные советы по улучшению содержания учебного пособия и устранению ряда его недостатков. 3 ВВЕДЕНИЕ Много лет геологическая наука развивалась, решая главную, всем известную проблему – обеспечение человечества различными видами полезных ископаемых. Эта проблемы была, есть и будет важнейшей задачей геологических наук в обозримом будущем. В то же время благодаря научно-техническому прогрессу с каждым годом возрастает роль человека в преобразовании природы и геологической среды. Разнообразная деятельность людей изменяет поверхностную часть земной коры иногда более интенсивно, чем это происходит под влиянием природных процессов. Жизнь современного общества возможна лишь в определенных условиях, характеризующихся множеством факторов как природного, так и антропогенного типа. Зачастую для создания благоприятных условий человеку необходимо приспосабливать окружающую среду в соответствии со своими потребностями. Однако в XX веке стало очевидным, что все это достижимо лишь при тщательном учете требований к охране природы и рациональному использованию природных ресурсов, иначе создаваемые условия становятся непригодными по причине загрязнения и засорения окружающей среды, истощения природных ресурсов, нарушения естественного природного баланса. Таким образом, человеческая деятельность всегда должна гармонично вписываться в окружающую среду, что представляет трудную, но разрешимую задачу. Так возникла необходимость по преобразованию и восстановлению компонентов природной среды. Разнообразную деятельность по преобразованию и восстановлению природных компонентов ученые МГУП (И.П. Айдаров, А.А. Ваньков, А.И. Голованов) в 1993–1994 гг. предложили объединить одним широким понятием «природообустройство», что позволило выработать общие подходы к модификации свойств природных компонентов, согласованию природопользования с природообустройством, сформулировать общие требования к природообустройству, обеспечивающие сохранение и воспроизводство природных ресурсов, гармоничное развитие человеческого общества и окружающей среды. Природообустройство – это особый вид деятельности, заключающийся в изменении компонентов природы для повышения их потребительской стоимости (полезности), восстановлении нарушенных компонентов и защите их от негативных последствий природопользования (Голованов, 1998). Необходимость применения специальной техники и оборудования возникает во всех без исключения сферах природообустройства: возведение различных инженерных сооружений, проведение защитных и восстановительных мероприятий строительного характера (рекультивация, берегоукрепление) и др. В данном пособии в краткой форме рассмотрены основные и самые распространенные типы машин и приборов, которые могут использоваться в области природообустройства и водопользования. 4 Глава 1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О МАШИНАХ 1.1. Краткая история развития и применения машин для природообустройства Еще в глубокой древности (Древний восток, Египет, Китай, Индия и другие страны) возводились отдельные сооружения, относящиеся, по современным представлениям, к объектам природообустройства, при строительстве которых использовались первые механические приспособления. В Римской империи проводилось крупномасштабное строительство каналов, портов, акведуков. В средние века в Европе наиболее активно обустраивались территории Голландии и Северной Германии. Возводились дамбы, подсыпались большие территории, осушались заболоченные участки. В России осушительные работы велись с XI века. Особого размаха они достигли при Петре I во время строительства Санкт-Петербурга. Сооружались большие каналы. Однако всерьёз говорить о применении машин можно лишь с эпохи промышленной революции XVIII века, когда изобретение паровой машины (рис. 1.1) дало гигантский технологический рывок и сформировало современный мир в его Рис. 1.1. Паровая машина Уатта, 1774 г. нынешнем виде. В 1809–1811 гг. в России создана машина Бухтеева для пробивания мелей, мешающих судоходству. В 1809 г. была изготовлена землечерпалка, которая работала в Кронштадском порту. Активное строительство железных дорог в США в тридцатых годах девятнадцатого века и нехватка при этом строительных рабочих привели к созданию в 1832–1836 гг. американцем Отисом первого парового одноковшового экскаватора. Экскаватор был неполноповоротным, имел железнодорожную ходовую часть, был оснащен ковшом 1,14 м3, паровым двигателем мощностью 15 л. с., обеспечивал среднюю производительность 45–50 м3/ч и заменял примерно 50 рабочих. Уже через несколько лет экскаваторы Отиса заменяли 180 рабочих. Первоначально 5 экскаваторы использовались преимущественно на строительстве железных дорог. Один из первых экскаваторов был продан в Англию в 1842 г., а в 1843 г. четыре из семи построенных Отисом экскаваторов были проданы в Россию для использования при строительстве Николаевской железной дороги. Однако строительные подрядчики не восприняли эти машины и в 1848 г. продали на Урал. В Нижнем Тагиле экскаваторы, впервые в мировой практике, были использованы на вскрышных работах при добыче руды. Крупномасштабное строительство каналов и железных дорог во второй половине девятнадцатого века, способствовало к активному развитию землеройных машин. В Германии применялись «строительные локомобили», оснащенные одноканатными грейферами. Однако в России до конца века основные объемы земляных работ на строительстве железных дорог выполнялись вручную (лопаты, тачки, грабарки), поскольку дешевая рабочая сила существовала в избытке. Когда при строительстве западносибирского участка Транссибирской магистрали возникли затруднения с рабочей силой, были закуплены в Америке «землекопные машины». В такие машины впрягались 12–16 лошадей. Для выемки и перемещения грунта использовались также конные волокуши с металлическим ковшом, которые назывались «скреппелами» или «землеройками» . Первый русский одноковшовый неполноповоротный железнодорожный экскаватор со сменным ковшом (2,3 м3 – для легких грузов и 1,5 м3 – для тяжелых грузов) был построен на Путиловском заводе в 1902 г. Производительность его была 100–290 м3/ч, вес 65– 75 т. До 1917 г. было построено 35 таких машин. В начале XX в. экскаваторы использовались в России довольно интенсивно. Например, при возведении сухого дока в Кронштадте в 1909–1910 гг. работы велись в две смены по 10 ч каждая. Машины этого типа изготавлиРис. 1.2. Первый в мире трактор Ф. Блинова вались до 30-х гг. XX в. 6 В отдельных случаях применялись плавучие экскаваторы. Плавучие экскаваторы выполнялись, как правило, неполноповоротными с прямой лопатой. В 1858 г. появились первые дробилки. В 1875–1887 гг. были построены первые грейдер-элеваторы и прицепные грейдеры, работавшие на конной тяге. Во второй половине XIX в. получает практическое воплощение идея использования в сельском хозяйстве вместо тяги животных механический двигатель. В развитых промышленных странах появились первые колесные и гусеничные тракторы, оснащенные паровым двигателем. В 1888 г. русский крестьянин, пароходный механик Ф.А. Блинов, построил первый в мире гусеничный трактор «Самоход» (рис. 1.2) и получил на него привилегию (патент). В 1889 г. трактор Ф.А. Блинова демонстрировался на Саратовской ярмарке, а в 1896 г. – на Нижегородской. При жизни изобретателя его трактор не получил распространения, а заложенные в нем идеи начали использовать спустя более десяти лет после смерти. Избыток и дешевизна рабочих рук в сельском хозяйстве в России, отсутствие квалифицированного обслуживания, ремонтной базы препятствовали широкому распространению тракторов и в 1-й четверти XX столетия. В связи с этим о промышленном производстве русских тракторов не могло быть и речи. В 1908 году в Россию начали завозить первые зарубежные тракторы . Рис. 1.3. Грузовой автомобиль П.А. Фрезе (1901) 7 Первые автомобили с двигателями внутреннего сгорания были изготовлены в Германии в 1886 г. К. Бенцем (трехколесный) и Г. Даймлером (четырехколесный). В России первый автомобиль появился летом 1896 г. На Нижегородской ярмарке свой двухместный безлошадный экипаж демонстрировали флотский инженер-двигателист Е.А. Яковлев и владелец каретных мастерских инженер П.А. Фрезе. В конце 1901 г. на фирме П.А. Фрезе собрали первый российский грузовик (рис. 1.3), в 1903 г. – первый в России автобус, в 1904 г. – первый в мире автопоезд с электромеханической трансмиссией и первый российский пожарный автомобиль . Акционерное общество «Дукс», основанное Ю.А. Меллером в Санкт-Петербурге в 1893 г., кроме велосипедов и паромобилей одним из первых приступило к сборке импортных, а затем к производству автомобилей собственной конструкции. Завод «Г.А. Лесснер» в СанктПетербурге, освоивший производство автомобилей в 1901 г., выпускал ежегодно полтора–два десятка больших машин по проектам русского инженера Б.Г. Луцкого, руководившего берлинской фирмой «ДаймлерЛуцкой». Производство автомобилей в Риге на Русско-Балтийском вагоностроительном заводе (РБВЗ) началось в мае 1909 г. по проектам и под руководством бельгийского инженера Ж. Поттера. За семь лет завод выпустил около 700 автомобилей. С началом Первой мировой войны автомобильное отделение РБВЗ из Риги было эвакуировано в Фили под Москвой. В 1916 г. при государственном финансировании началось строительство четырех крупных заводов: в Москве – «Автомобильное московское общество» (АМО, позже ЗИС, ЗИЛ), в Рыбинске – «Русский Рено» (впоследствии Рыбинский моторный завод), в Ярославле – фабрика В.А. Лебедева (ныне Ярославский моторный завод) и в Ростове-наДону – «Аксай». Братья Сергей и Степан Рябушинские в течение года (с августа 1916 г. по октябрь 1917 г.) построили основные цеха завода АМО и выдали первую продукцию – 1,5-тонные грузовики Fiat-15ter, собранные из машинокомплектов, купленных в Италии. В 1917 г. на АМО было собрано 150 автомобилей . После революции 1917 г. в России недостроенные автомобильные заводы АМО, фабрика В.А. Лебедева, «Русский Рено» занимались ремонтом подержанных автомобилей. К 1922 г. на АМО освоили производство двигателя, коробки передач, агрегатов трансмиссии для восстановления автомобилей White. Первый автомобиль, собранный полностью из отечественных агрегатов, был изготовлен на АМО 1 ноября 1924 г. Автомобиль АМО-Ф-15 являлся переработанным вариантом дореволюционного Fiat-15ter. В 1925 г. начинается выпуск грузовых автомобилей на Ярославском государственном автомобильном заводе 8 (бывшая фабрика В.А. Лебедева). После реконструкции в октябре 1931 г. завод АМО под руководством директора И.А. Лихачева начал массовое производство 2,5-тонных автомобилей АМО-3, а в 1934 г. – 3-тонных автомобилей ЗИС-5. На вновь построенном Горьковском автозаводе 29 января 1932 г. сошел с конвейера первый 1,5-тонный автомобиль ГАЗ-АА [История, 1997]. В 20-х годах на нескольких заводах организуется мелкосерийное производство тракторов, а на Путиловском – крупносерийный выпуск. Однако массовое производство так и не было развернуто. Объяснялось это и недостатком средств, и отсутствием кадров, и, главное, тем, что тракторостроение пытались наладить как побочное производство на предприятиях общего машиностроения. В конце 20-х годов подход к решению этого вопроса изменился: было решено построить оснащенные передовой техникой и технологией Сталинградский, Харьковский и Челябинский заводы-гиганты для поточно-массового производства тракторов. В качестве образца была разработана модель колесного трактора СХТЗ-15/30. Прототипом его послужил американский трактор «Интернационал», конструктивно приспособленный к поточно-массовому производству. В то время СХТЗ-15/30 был одной из лучших в мире моделей тракторов. Машина имела керосиновый карбюраторный двигатель мощностью 32 л. с. и стальные колеса со шпорами. Ее скорость – от 3,5 до 7,4 км/ч. Трактор мог работать с трехкорпусным плугом. В 1930 году началось производство тракторов СХТЗ-15/30 на Сталинградском тракторном заводе, а в 1931 году – и на Харьковском тракторном заводе. Проектная мощность каждого из этих заводов составляла 50 тыс. машин в год. Производство тракторов СХТЗ-15/30 – это значительная веха в истории отечественного машиностроения, так как впервые была освоена технология поточно-массового производства не только в тракторостроении, но и в машиностроении. До ввода в строй этих заводов тракторы, автомобили и другая продукция машиностроения выпускались партиями, мелкими или, в лучшем случае, крупными сериями. Опыт освоения производства на Сталинградском тракторном заводе был использован тракторостроителями и автостроителями Харькова, Челябинска, Москвы, Горького. Производство тракторов на специализированных заводах-гигантах означало рождение тракторной промышленности в стране, что позволило отказаться от закупок машин за рубежом. В 1930–1937 годах на Сталинградском и Харьковском тракторных заводах было выпущено около 380 тыс. таких машин и в 1936 году наша страна вышла на первое место в Европе по выпуску тракторов. . 9 В 1935 г. в СССР было произведено 77 738 грузовых и 18 956 легковых автомобилей. По общему выпуску автомобилей страна заняла пятое место в мире, превосходя Германию, Францию, Италию и Японию по производству грузовых автомобилей. Продукция советских заводов стала поступать в Турцию, Иран, Афганистан и Монголию . С 1937 г. на Челябинском тракторном заводе начали производство первого советского серийного дизельного трактора – Сталинец-65 (рис. 1.4) . Первый отечественный седельный тягач АМО-7, предназначенный для буксировки одноосного полуприцепа грузоподъемностью 6 т, был изготовлен на заводе АМО в 1932 г. Серийное производство сеРис. 1.4. Сталинец-65 – первый советский дельных тягачей в огранисерийный дизельный трактор ченных количествах началось в 1937 г. Тягач ЗИС-10 был модификацией грузовика ЗИС-5 и буксировал одноосный полуприцеп НАТИ-ППД грузоподъемностью 6 т с максимальной скоростью 48 км/ч. Автомобильный парк страны к 1941 г. вырос до 806,9 тыс. автомобилей, из которых 85 % составляли грузовые. Было выпущено 2500 экскаваторов (разных типов), 4000 скреперов, 2000 грейдеров и т. д. Одновременно с общим развитием техники, активизировалось и развитие экскаваторов. Двигатели внутреннего сгорания и электропривод, применение гусеничного (и шагающего) хода позволили существенно увеличить мощности и мобильность экскаваторов. Экскаваторы стали полноповоротными, увеличилась номенклатура их рабочего оборудования (прямая и обратная лопата, драглайн, струг и пр.) и сфера их применения (вскрышные, тоннельные работы и пр.). В США и в России совершенствовались одноковшовые экскаваторы. В Германии начали строить все более мощные многоковшовые экскаваторы. Появились многочисленные специальные машины (канавокопатели и др.). Во время Великой Отечественной войны все заводы работали только для фронта. Эвакуация Московского автозавода ЗИС привела к рождению двух новых автомобильных заводов – УАЗ в Ульяновске и A3 «Урал» в Миассе. Московский завод ЗИС в годы войны выпустил 10 более 91 тыс. грузовых автомобилей ЗИС-5В, полугусеничных ЗИС-42 и автобусов ЗИС-44. Более 102 тыс. автомобилей ГАЗ-ММ, трехосных ГАЗ-ААА, легковых вездеходов ГАЗ-64/67Б было изготовлено Горьковским автозаводом. Автомобили ЗИС-5В собирали на Ульяновском автозаводе (1942–1944 гг. – 6,4 тыс. шт.) и в Миассе (с 1944 г. – 5,1 тыс. шт.). В Москве (ЗИС), Горьком (ГАЗ), Коломне (завод № 79), а позже в Минске и Одессе собирались из машинокомплектов ленд-лизовские автомобили различных марок. По ленд-лизу за годы войны СССР получил 312 614 автомобилей, большую часть которых составляли грузобики Studebaker US-6, Ford G8T, Dodge WF-32, GMC CCKW-353, Shevrolet G7107 и легковые вездеходы Willys-MB. . Перестройка промышленности на мирное строительство, начавшаяся в 1944 г., вернула к прежнему производству почти все заводы, которые в дальнейшем подверглись значительной реконструкции. За короткие сроки в стране выросли многие новые предприятия, что создало гораздо более мощную базу для выпуска строительных и дорожных машин и резко повысило их производство по сравнению с довоенным периодом. Уже в начале 50-х годов XX века во всем мире начали использовать гигантские экскаваторы с ковшами объемом до 30 м3 (ЭГЛ-15 Ново-Краматорского завода, американские экскаваторы Марион, Бюсайрус и др.). К 1964 г. на стройках страны работало 63 280 экскаваторов. 18 600 скреперов, 62 000 бульдозеров и много тысяч других машин. Так, только в 1964 г. было организовано серийное производство 40 новых машин и оборудования: траншейных цепных экскаваторов ЭТЦ-161 с глубиной копания 1,6 м (на Таллинском экскаваторном заводе), одноковшовых экскаваторов Э-352А с ковшом емкостью 0,4 м3 на уширенном и удлиненном гусеничном ходу, скреперов Д-523 с ковшом емкостью 10 м3 и гидравлическим управлением для работы с трактором мощностью 140 л. с. (на Брянском заводе дорожных машин), скреперов Д-498А емкостью ковша 6–8 м3 с гидравлической системой машины ЗФМ-3000. Она состоит из фрезы диаметром 2,5 м и ленточного транспортера, а весит всего 92 т, т. е. вдвое меньше веса пятикубового экскаватора. Обладая производительностью 3000 м3/ч, эта машина может заменить 6–7 экскаваторов ЭКГ-4 с ковшами емкостью 5 м3. Одновременно с количественным происходит и качественное изменение парка машин за счет создания новых более производительных образцов. Строительные машины непрерывно совершенствуются, повышается их надежность и долговечность. Машины с цикличным принципом работы заменяются машинами непрерывного действия, вводится 11 автоматизация управления, все шире внедряются гидравлические трансмиссии, в особенности в системах управления машин. По мере развития техники строительство усложнялось, совершенствовалась его организация. Однако лишь в XX веке сформировалось отношение к строительству как к средству решения природоохранных задач, так как состояние природы практически во всем мире стало вызывать серьезные опасения. Современная экология отвергает стратегию крупномасштабных изменений природных условий и ориентирует специалистов по природообустройству на возможно большее сохранение тех условий, которые имели место на осваиваемой территории до прихода на нее людей. По этой причине любым крупным мероприятиям по природообустройству должны предшествовать тщательные научные исследования, детальная проектная проработка и, естественно, заблаговременное решение основных организационно-экономических задач. Тем не менее, прогресс человечества неразрывно связан с механизацией производства. В наше время сооружение дорог, плотин и каналов не мыслится без машин. Российская экономика требует введения все более совершенной техники, комплексной механизации, автоматизации производственных процессов . 1.2. Основные понятия о машинах их классификация, требования, предъявляемые к машинам Машиной принято называть устройство, совершающее полезную работу с преобразованием одного вида энергии в другую. Машина состоит из нескольких механизмов, объединенных общим корпусом, рамой или станиной и предназначенных для выполнения определенной работы . Машина состоит из силовой установки, рамы, рабочих органов, трансмиссии, механизмов управления и ходового оборудования. Каждая машина должна отвечать комплексу требований, зависящих от назначения машины, а также от современного уровня развития науки и техники. Конструктивные требования состоят в том, что машина должна быть производительна и надежна в работе, износоустойчива и долговечна, хорошо приспособлена к изменению условий работы, маневренна и подвижна. Кроме того, она должна иметь блочную конструкцию, быть легкой в управлении, простой в обслуживании, ремонте, монтаже, демонтаже и транспортировании. Эти требования в значительной мере за12 висят от использования в конструкции унифицированных узлов, нормализованных и стандартных деталей. Комплекс эксплуатационных требований включает технологические, производственные, экономические и социальные требования. Технологические требования заключаются в том, что качество выполняемых операций (предусмотренных технологическим процессом, для механизации которого машина предназначена) должно быть высоким. Производственные требования заключаются в том, что конструкция машины должна обеспечивать возможность применения прогрессивной технологии при ее изготовлении и сборке. Экономические требования заключаются в том, чтобы при изготовлении и эксплуатации машины расходовалось как можно меньшее количество материалов, средств, труда и времени, отнесенных к единице ее продукции в течение всего экономически оптимального срока ее службы. Машина должна быть пригодна для работы в разных производственных условиях. Она должна быть дешева в эксплуатации и обеспечивать высокую производительность труда. Одним из основных требований к машинам является возможность получения минимальной энергоемкости, т. е. наименьшего расхода энергии на единицу объема разрабатываемого грунта или породы. При планировочных работах энергоемкость выражается в кВт ч/м2, а при разработке грунта – в кВт ч/м3. Социальные требования сводятся к тому, чтобы обеспечивать безопасность труда и удобство работы обслуживающего персонала. При этом предусматривается защита персонала от температурных воздействий, пыли, шума, вибраций и тряски, хороший обзор, автоматическая очистка смотровых стекол, удобное размещение контрольноизмерительной аппаратуры, красивые внешние формы машины, отделка и окраска. Основные из перечисленных требований определяются конструктивно-эксплуатационными параметрами машины. Это кинематическая и конструктивная схемы машины, использование унифицированных агрегатов и узлов, габарит машины, ее рабочие размеры, радиус действия, усилия, скорости и мощности рабочих движений, масса машины и ее основных узлов, общие и удельные нагрузки на грунт ходовых частей, производительность, расход энергии (горючего), усилия и величины перемещения рычагов и педалей управления, проходимость, радиус поворота, устойчивость, металлоемкость и энергоемкость. Конструктивно-эксплуатационные параметры машин зависят от особенностей агрегатов и узлов, из которых состоит машина. 13 Основными частями-агрегатами любой строительной машины являются рабочий орган, силовая установка, трансмиссия, ходовая часть, платформа или рама, система управления. Рабочий орган – это та часть машины, которая непосредственно выполняет рабочие операции: ковш скрепера или погрузчика, отвал бульдозера или автогрейдера, нож грейдер-элеватора, зуб рыхлителя, и т. д. Конструкция рабочего органа определяется технологическим процессом, выполняемым машиной. От нее в значительной степени зависят конструктивно-кинематическая схема и конструкция машины в целом. Соответствие конструкции рабочего органа выбранному процессу и условиям работы имеет решающее значение для производительности машины. Рабочие органы должны легко подвергаться монтажу и демонтажу. Так как рабочие органы интенсивнее изнашиваются, чем другие элементы машины, то их следует делать такими, чтобы можно было без затруднений восстановить изношенную часть детали или заменить всю деталь. Силовая установка – это та часть машины, которая приводит в движение ее механизмы. Она состоит из двигателя и системы его охлаждения (радиатор, водяная система, трубопроводы); если двигатель внутреннего сгорания, то системы питания (топливной системы) и системы регулирования. В силовую установку входит также подмоторная рама. Силовые установки машин, предназначенных для работы в районах со специфическими климатическими условиями (пустыни, районы с господствующими отрицательными температурами), оборудуются фильтрами, подогревателями и другими специальными устройствами. Силовая установка должна обладать большим моторесурсом, внешние характеристики двигателя должны соответствовать как условиям нагружения, так и атмосферным условиям (например, в районах с дефицитом воды двигатели должны иметь воздушное охлаждение). Удельный расход топлива должен быть незначительным. Трансмиссией называется та часть кинематической схемы машины, которая передает движение от двигателя к рабочему органу, ходовой части и другим устройствам машины. Трансмиссия должна обеспечивать необходимое передаточное отношение или бесступенчатое регулирование, а также реверсивный ход. Она должна иметь удобные и надежные смазочные устройства с применением, где это возможно и целесообразно, устройств одноразовой и ав14 томатической смазки. Движущиеся части трансмиссии должны быть защищены. Ходовая часть служит для передвижения машины, поддержания рамы, несущей основную конструкцию машины, и передачи давления на грунт. В роторных траншейных экскаваторах, автомобильных кранах и других строительных машинах ходовое оборудование состоит из движителя (устройства, сообщающего машине движение и передающего на грунт силу тяжести машины) и подвески, соединяющей движитель с корпусом машины, в землеройно-транспортных машинах подвески обычно отсутствуют, хотя весьма целесообразно для транспортных операций иметь такие подвески, которые выключались бы при процессе резания. От ходовой части требуется в первую очередь надежность и способность поддерживать не только статические, но и динамические нагрузки, так как иногда отдельные детали ходовой части воспринимают почти полную силу тяжести машины. Ходовая часть должна обладать высокой проходимостью. Рама несет на себе рабочий орган, систему управления и другие механизмы. Основное требование к раме – высокая прочность и жесткость конструкции. Система управления предназначена для управления и регулирования работы силовой установки, рабочего органа и вспомогательных устройств. От качества работы этой системы в значительной степени зависят максимальная производительность и долговечность машины. Рабочие органы, силовое оборудование и ходовая часть во многих машинах могут быть сменными, что расширяет возможности использования машин и делает их более универсальными. В последнее время все чаще отдельные, в том числе и более мелкие, чем агрегаты, узлы выполняются так, что их можно легко заменить без разборки всей машины («блочный» метод конструирования), что упрощает ремонт и обслуживание (рис 1.5). 15 Рис. 1.5. Пример блочной конструкции тягачей: а – одноосного; б – двухосного короткобазового; в – двухосного длиннобазового; г – двухосного с шарнирноломающейся рамой; д – агрегата из двух одноосных тягачей; е – двухосного с шарнирноломающейся рамой и двумя двигателями; 1 – двигатель; 2 – гидротрансформатор; 3 – карданный вал; 4 – коробка передач; 5 – ведущая ось 1.3. Классификация строительных машин Классификация строительных машин – система соподчиненных классов машин, основанием которой являются их существенные признаки. Система, основанная на распределении строительных машин по совокупности признаков их сходства и различия, а также взаимосвязей, делится на различные классификационные подразделения (уровни). Согласно классификатору промышленной и сельскохозяйственной продукции строительные машины объединены в класс «Строительные и дорожные машины». Класс делится на следующие уровни: подкласс, группа. Подгруппа, вид, подвид/индекс. Класс – подразделение машин, объединенных общностью назначения. Подкласс – подразделение машин, объединенных общностью назначения для определенного вида работ. Группа – подразделение машин, объединенных общностью назначения, сходных по принципу действия. Подгруппа – подразделение машин, объединенных общностью назначения, принципом действия, методом выполнения технологической операции, конструктивной схемой, ограниченное величинами главного параметра. Вид – разновидность данной подгруппы, характеризующаяся величиной главного параметра. 16 Подвид – разновидность отличающаяся конструктивным исполнением ходового устройства. Индекс – конкретное обозначение модели машины. Основой классификации строительной техники является назначение машин. Все строительные машины по назначению делятся на следующие подклассы: I. Машины для земляных работ. II. Машины подъемно-транспортные. III. Машины для буровых работ. IV. Машины для свайных работ. V. Машины для бетонных и железобетонных работ. VI. Машины для отделочных работ. VII. Машины дорожные. VIII. Ручные машины (механизированный инструмент). Более детальная классификация машин проводится по следующим признакам: конструкции, виду рабочего органа, возможности перемещения, роду привода, степени поворота, способу опирания. Все строительные машины по диапазону температур окружающего воздуха, при которых они сохраняют свою работоспособность, классифицируются на две группы: – машины общего назначения, предназначенные для работы при температуре до ±40 °С; – машины специальные или специального исполнения, предназначенные для работы при температуре до –60 °С и машины для работы при температуре до +60 °С. Классификационные схемы позволяют наглядно представить возможные конструктивные исполнения машин данной группы по основным их частям, включая ходовые устройства, привод, рабочее оборудование и рабочие органы, тип подвески, систему управления. Пример дан в табл. 1.1 . 17 Таблица 1.1 Пример классификации строительных и дорожных машин Класс Подкласс Группа Подгруппа Вид Подвид Индекс Строительные и дорожные машины Машины для земляных работ Машины грузоподъемные Экскаваторы Краны грузоподъемные Экскаваторы одноковшовые Краны стреловые самоходные груполноповоротные с ковшом зоподъемностью 4–250 т 3 вместимостью 0,15–4 м Экскаваторы одноковшовые с Краны стреловые самоходные груковшом вместимостью 0,25 м3 зоподъемностью 25 т Экскаваторы одноковшовые Краны пневмоколесные гусеничные Экскаватор одноковшовый гид- Кран пневмоколесный электричеравлический ЭО-4123 ский КС-5363А 1.4. Конструктивно-эксплуатационные характеристики машин Производительность машины – величина, которая характеризуется количеством продукции, вырабатываемой в единицу времени, обычно за 1 ч. Различают следующие виды производительности: 1. Теоретическая (или конструктивная) производительность Пк – производительность за 1 ч непрерывной работы при расчетных скоростях рабочих движений, расчетном значении нагрузок на рабочем органе и расчетных условиях работы в условном материале. Для всех машин цикличного действия теоретическая производительность Пк  60qn , где q – количество единиц продукции машины за один рабочий цикл (для бульдозеров, скреперов и грейдеров, м3); п – количество рабочих циклов, выполняемых машиной в одну минуту; 60 n , tц где tц – продолжительность рабочего цикла, с. Для машин непрерывного действия, выдающих продукцию непрерывным потоком Пк  3600 Fv , 3 где F – объем в м или масса в т 1 пог. м потока продукции (материала); v – скорость движения потока продукции (материала), м/с. 18 Для машин непрерывного действия, выдающих продукцию отдельными порциями, q "v Пк  3600 , l где l – расстояние между порциями продукции (материала) в м; q" – объем или масса одной порции продукции. Расчетные скорости имеют место при использовании максимальной мощности двигателей. Расчетные нагрузки отвечают нормальному рабочему режиму. Расчетные условия отражают наиболее характерные для данной машины условия работы, на которые она рассчитана. Для скрепера это грунт средней крепости, естественной влажности при работе без преодоления подъемов. Теоретическая производительность является своего рода «модулем машины», не отражающим ее надежности и долговечности и пригодным только для предварительного сопоставления. Теоретическая производительность может быть превзойдена, если фактические условия работы легче расчетных. 2. Техническая производительность Пт – это максимально возможная для данной модели и в данных условиях производительность, которая достигается непосредственно в производственных условиях при непрерывной работе (без простоев). Она определяется правильно выбранным рабочим процессом, режимами работы и нагрузками на рабочие механизмы: Пт = Пк·Кт, где Kт – коэффициент, учитывающий конкретные условия работы. Обычно считалось, что коэффициент Кт близок к единице. Однако примеры работы многих передовиков производства показали, что величина Кт может быть значительно больше. Это объясняется тем, что теоретическая производительность определяется исходя из расчетных условий, скоростей заполнения рабочего органа и т. п. В действительности же все эти факторы могут иметь более высокие значения, чем предполагаемые при расчете. Исследования и опыт эксплуатации показали, что правильно определенная техническая производительность является пределом возможностей машины, которая не может быть превзойдена без внесения изменений в конструкцию (изменения рабочих скоростей, мощности двигателя и т. п.). 3. Эксплуатационная производительность Пэ – это фактическая производительность с учетом всех перерывов в работе фактических или запланированных в рабочее время; она определяется технической производительностью и в большой мере – величиной простоев, вызванных 19 организационными причинами и неполадками, а также требованиями эксплуатации и неисправностями, зависящими от организации работ, конструкции машин и квалификации обслуживающего персонала Пэ = Пт·Кв·Кл или Пэ = Пт·Ки, где Kв – коэффициент использования рабочего времени машины; Кn – коэффициент использования производительности машины (коэффициент влияния качества управления, состояния машины и квалификации механика); Ки – общий коэффициент использования машины. Фактически величина Кв зависит от Кис – коэффициента использования рабочего времени машины в смену и от Кик – коэффициента использования календарного времени в году. При хорошей организации работы в среднем коэффициент Кис = 0,75 – 0,85, а величина Кn обычно близка к 0,95, Kик = 0,5 – 0,6, поэтому среднее значение Ки = 0,4 – 0,5. Для оценки работы строительных машин часто пользуются определением годовой выработки, которая зависит от числа смен работы в году iгод (обычно для землеройно-транспортных машин iгод принимается равным 200–300 рабочих смен в год), от числа часов в смене пч и уменьшения числа часов работы в предвыходные и предпраздничные дни, учитываемого коэффициентом Кгод: П год  П т iгод nч К год К u . По количеству обслуживающего персонала и по величине Пгод определяется средняя выработка на одного рабочего, равная П Вуд  год, м3 /чел. смен, iгод n p где пр – среднее за год количество рабочих, обслуживающих машину в течение смены с учетом всех вспомогательных работ. Затраты труда на единицу продукции Туд являются величиной обратной Bуд: i n Т уд  год p , чел. смен/м3. nгод Маневренность машины – это способность ее работать и передвигаться в стесненных условиях, а также разворачиваться на месте. Иногда маневренности придают более широкое значение, отвечающее скорее свойству, называемому подвижностью. Подвижность машины – способность машины передвигаться как по строительному участку, так и вне его. Подвижность определяется скоро20 стью движения (рабочей и транспортной), проходимостью, устойчивостью при движении и работе, габаритом машины и другими параметрами. Проходимость машины – способность преодолевать различные неровности местности, соизмеримые с размерами ее ходовой части, проходить не увязая и не застревая по влажным и рыхлым грунтам, преодолевать неглубокие водные преграды. Проходимость определяется силой тяги, удельным давлением на грунт, величиной дорожного просвета (клиренса), углами переднего и заднего свеса, а у машин с колесным ходом – числом ведущих осей, диаметром, числом и расположением колес, давлением и протектором шин, продольным и поперечным радиусами проходимости, минимальным радиусом поворота. Для машин с двухгусеничным ходом среднее удельное давление на грунт: G рср  , 2aL где G – масса машины, кг; а – ширина гусеницы, см; L – длина опорной поверхности гусеницы, см. Однако оценивать проходимость машины по среднему давлению на грунт нельзя, так как среднее давление отвечает условиям, когда центр тяжести машины и результирующая от внешних сил расположены симметрично относительно гусениц. Фактически эти силы расположены несимметрично, что приводит к повышению в несколько раз удельных давлений по сравнению со средними значениями. Кроме того, поверхность действительного контакта гусениц с грунтом зависит от характера поверхности грунта и его свойств. Во многих случаях действительная поверхность контакта меньше площади гусениц, что также повышает удельное давление по сравнению со средним значением рср. Например, если величина смещения равна 1/6 длины опорной поверхности гусеницы, то величина максимального удельного давления Рmax = 2pср. У колесных машин с пневматическими шинами величина удельного давления зависит от жесткости покрышки пневматической шины, давления внутри шины и физико-механических свойств грунта. Величина р для этого случая определяется по приближенной формуле р  k  qв, где qe – давление воздуха в шине, н/м2; k – коэффициент, учитывающий влияние жесткости покрышки пневматической шины (k = 1,2 – 1,25). 21 Чтобы обеспечить проходимость машин при бездорожье по слабым грунтам, удельное давление должно быть не больше 100 кн/м2 (104 кГ/м2). Во многих конструкциях современных машин на колесном ходу применяется устройство, позволяющее регулировать давление в шинах на ходу в зависимости от того, по каким грунтам проходит машина. Дорожный просвет (клиренс) представляет собой расстояние от самой нижней точки машины (оси, картера и т. п.) до поверхности дороги. От величины дорожного просвета С зависит способность машины двигаться по местности. Обычно эта величина равна 0,28–0,45 м. Для колесных машин одна величина С не может характеризовать проходимость в тех случаях, когда на пути машины встречаются неровности. Поэтому проходимость оценивают дополнительно двумя величинами: продольным радиусом проходимости p1 и поперечным радиусом проходимости р2 (рис. 1.6). Величина p1 есть радиус окружности, которая проходит через самую низкую точку шасси и касается переднего и заднего колес. Величина р2 есть радиус окружности, также проходящей через низшую точку шасси, но касающейся внутренней боковой поверхности колес. р1 р2 Рис. 1.6. Дорожный просвет, продольный и поперечный радиусы проходимости колесных машин Способность машины преодолевать канавы и другие неровности местности определяется, помимо силы по сцеплению, еще положением ее центра тяжести, конструкцией и размерами ходовой части, а также углами въезда и съезда. Для колесных машин наибольшая ширина преодолеваемой канавы составляет около половины диаметра колеса, а для гусеничных машин она зависит от длины гусеничного хода и равна приблизительно 0,4 длины опорной поверхности гусеницы. Проходимость машины зависит от ширины дороги и радиусов поворотов. Эти величины характеризуют так называемую ширину габаритного коридора. Последняя имеет особенно большое значение при перевозке тягачами машин большой длины, ширина габаритного кори22 дора, отвечающая проходимости машины, может быть легко определена графическим путем, как показано на рис. 1.7. Это построение производится следующим образом. По известному предельному углу поворота управляемого колеса машины α1 находим центр поворота О. На прямой, соединяющей точку О с центром шарнира прицепа К, как на диаметре, строим полуокружность радиусом, равным ОК/2 . От центра шарнира прицепа делаем на проведенной полуокружности засечку радиусом, равным расстоянию от центра шарнира до оси колес прицепа, т. е. КМ = КМ1. Соединив точки К и М1, вычерчиваем пунктиром контур прицепа. После этого строим окружности: радиусом R1, касательную к колесу прицепа, и радиусом R2, касательную к колесу машины, величина А есть величина габаритного коридора. Эта величина должна быть всегда меньше ширины дороги на прямых участках и уширения дороги, которое делается на кривых участках. Устойчивость машины. На практике приходится иметь дело с двумя условиями устойчивости: а) когда машина перемещается и не встречает рабочих сопротивлений (обычно в условиях транспортирования); б) машина осуществляет рабочие процессы как при ее перемещении, так и при стоянке на месте; при этом на машину действуют силы рабочих сопротивлений. Рис. 1.7. Графическое определение ширины габаритного коридора Устойчивость машины при перемещении определяется возможностью ее движения на подъемах, спусках и косогорах, без опасности опрокидывания. Если опустить перпендикуляр из центра тяжести машины на опорную поверхность и соединить центр тяжести с точками, вокруг которых возможно опрокидывание машины (рис. 1.7), то углы α1 и α2 будут характеризовать продольную устойчивость машины, а углы β1 и β2 – поперечную устойчивость. 23 Рис. 1.7. Примерные схемы для определения устойчивости машин 1.5. Краткие основы эксплуатации машин Под эксплуатацией машин и механизмов понимают совокупность организационных и технических мероприятий, обеспечивающих наиболее рациональное их использование. Различают производственную и техническую эксплуатацию. Производственная эксплуатация охватывает выбор машин для заданных видов работ, выбор режимов работы машин, их расстановку, последовательность выполнения работ, учет работы и организацию повышения мероприятий по обеспечению работы машин. Основным фактором рациональной эксплуатации является управление машиной, отвечающее условиям работы и конструкции машины, при котором полностью используются ее возможности. Для правильного выполнения обслуживающим персоналом задач эксплуатации проводится систематический инструктаж персонала с присвоением квалификационных категорий. Техническая эксплуатация включает: приемку машин, испытание, монтаж и демонтаж, транспортирование, техническое обслуживание и ремонт, хранение, снабжение запасными частями, горючим, смазочными материалами, обеспечение условий техники безопасности при эксплуатации машин. Приемка и испытание машин. Различают следующие виды приемок машин: приемка новых машин и после ремонта, межсменная приемка и приемка при передаче машины одной организацией другой. Приемка и сдача состоят в проверке технической документации (паспорта, инструкций, комплектовочной ведомости, акта технического 24 состояния), наличия агрегатов, оборудования, инструмента и запасных частей и технического состояния машины. Мощные экскаваторы, краны, а также опытные образцы машин принимаются по специальной программе. Некоторые строительные машины, как краны, локомобили, компрессоры регистрируются Госгортехнадзором и проходят периодическое освидетельствование. Приемка и сдача машины оформляется двусторонним приемосдаточным актом. При наличии в новой или отремонтированной машине неисправностей или некомплектности вызывают представителей завода или организации, производивших ремонт, а в случае их отсутствия составляют акт-рекламацию для предъявления претензий заводу. Машины могут испытываться с целью проверки соответствия требованиям Горгостехнадзора (например, краны проверяются под действием статических и динамических нагрузок), а также для оценки производительности машины. Для некоторых машин проводят тяговые испытания, например при выборе тягача для прицепной машины. В отдельных случаях при испытании определяют расход топлива и качество получаемой продукции (в частности, для дробилок). Испытания, как правило, проводят по определенной программе и оформляют актом испытания. Монтаж и демонтаж осуществляется при транспортировании мощных экскаваторов, кранов, дробильно-сортировочных установок и других крупных машин. Машину демонтируют частично или полностью, если ее вес и габариты превышают грузоподъемность транспортного средства и габариты приближения подвижного состава. Степень разборки определяется весом, конструкцией, габаритом машины, типом транспортных средств и дальностью перевозки. После разборки машину погружают на транспортные средства, а по прибытии на место производят разгрузку и монтаж. От качества монтажа зависит эксплуатация машин, поэтому ему следует уделить большое внимание. Для сокращения сроков монтажа и демонтажа целесообразны блочные конструкции машин, позволяющие монтировать и демонтировать ее целыми блоками. Транспортирование машин может осуществляться своим ходом, на буксире, безрельсовым транспортом (на большегрузных прицепах), а также железнодорожным и водным транспортом. Переброска гусеничных машин своим ходом целесообразна на короткие расстояния (до 20 км). 25 Машины на пневмоколесном ходу в зависимости от нагрузки на ось транспортных скоростей, дорожных условий и рельефа местности могут перебрасываться на расстояния 50–300 км. Железнодорожный транспорт выгодно использовать при перевозке на значительные расстояния. При расстояниях до 200 м и наличии дорог машины перевозят на автомобилях. Часто для этой цели применяют большегрузные прицепы-трейлеры, которые позволяют перевозить машины без разборки. После погрузки машину следует надежно закрепить. Если на трассе имеются болотистые места, водные препятствия, переправы по льду или предстоит переход (или переезд на трейлере) тяжелых машин через мосты и путепроводы, то производятся специальные работы по подготовке трассы. При хранении машин преследуется цель предотвратить их медленноге разрушение в результате воздействия атмосферных осадков, солнечного света, резких колебаний температур. Различают межсменное хранение, которое является частью работ по техническому обслуживанию машин, кратковременное хранение в течение 2–3 месяцев и длительное – более 3 месяцев. Прежде чем поставить машину на хранение, необходимо слить воду, топливо и масло, очистить машину, нанести антикоррозионные покрытия и разгрузить некоторые узлы и части. Техническое обслуживание – это периодические осмотры с проведением мероприятий по смазке и эксплуатационному ремонту в целях предотвращения снижения работоспособности и производительности машин, а также выхода их из строя по неисправности и достижения наиболее благоприятных условий для их работы. Кроме того это ряд организационно-технических мероприятий, которые проводятся периодически и носят в основном предупредительный характер. Различают ежесменные и суточные технические осмотры, техническое обслуживание № 1 (ТО-1) и № 2 (ТО-2). В нашей стране принята единая для всех строительных организаций система технического обслуживания и ремонта машин, которая представляет собой комплекс взаимосвязанных положений и норм, определяющих организацию и порядок проведения работ по техническому обслуживанию и ремонту изделий для заданных условий эксплуатации с целью обеспечения показателей качества, предусмотренных в нормативных документах. Машины направляют на техническое обслуживание и ремонт по разработанному графику после того, как они отработают установленное число часов. Техническое обслуживание выполняют в обязательном порядке, а ремонт – по необходимости. 26 Осмотры и техническое обслуживание обычно производятся на строительных площадках обслуживающим персоналом. Они состоят главным образом из операций технического ухода, в процессе которого машину очищают, осматривают с целью выявления неисправностей, устраняют мелкие дефекты, производят крепежные и контрольнорегулировочные работы, заправляют топливом, смазкой, водой. Эти мероприятия позволяют предотвратить преждевременный износ и поломку деталей и узлов. Период между техосмотрами в соответствии с инструкциями составляет от 6–8 до 24 ч, а продолжительность их от 15–30 мин до 1–2 ч. Для сложных машин через 100–200 ч проводится ТО-1, продолжительность которого равна 3–4 ч; после 500–1000 часов работы делают ТО-2, на которое затрачивают 6–7 ч, а иногда 1–2 дня. Чтобы уменьшить объем работы по техническому обслуживанию и увеличить межосмотровые периоды, в конструкциях современных машин предусматривается применение централизованной и автоматической смазки узлов, одноразовой смазки, сокращение количества смазочных точек, ввод специальных компенсаторов износа, увеличение надежности регулировок. Ремонт строительных машин производится с целью восстановления изношенных деталей, узлов и агрегатов и поддержания машин в состоянии эксплуатационной готовности. Наиболее распространенным в настоящее время является планово-предупредительный ремонт (ППР). Он заключает проводимые по плану текущие, средние и капитальные ремонты, а также техническое обслуживание. Текущий ремонт заключается в замене небольшого количества в основном мелких деталей (кроме базисных) и регулировке отдельных узлов машины. Этот ремонт обычно выполняется на строительной площадке силами эксплуатационного персонала, иногда с помощью бригад или квалифицированных слесарей и сварщиков. При среднем ремонте заменяют или восстанавливают не только детали, но и один-два основных узла с частичной разборкой машины. Этот ремонт производят в ремонтных мастерских и на ремонтных заводах. Капитальный ремонт проводят после нескольких текущих ремонтов и среднего ремонта; при этом машина полностью разбирается, заменяются или ремонтируются изношенные базисные детали, узлы и агрегаты. Такой вид ремонта выполняют на специализированных заводах. После капитального ремонта машина должна пройти испытания на холостом ходу и под нагрузкой. Текущие ремонты проводятся через 1500–2000 ч работы машины, средние – через 3000–5000 ч и капитальные – через 6000–12 000 ч. В со27 ответствии с инструкциями продолжительность технического обслуживания в год составляет 1500 ч, текущих ремонтов – 5–8 дней, средних – 10–12 и капитальных – 15–20 дней. Ремонты могут выполняться различными методами, из которых самым прогрессивным является агрегатно-узловой. Снятые с машины узлы и агрегаты отправляют в ремонт, а на машину устанавливают новые (отремонтированные), взятые из обменного фонда. Это значительно сокращает срок пребывания машины в ремонте, снижает стоимость ремонтных работ и позволяет выполнить их на месте, без отправки машины на ремонтный завод. Для возможности выполнения ремонтов этим методом машинам необходимо иметь блочную конструкцию, и они должны быть агрегатированными из унифицированных узлов. Важным следствием прогрессивности применения агрегатноузлового метода является переход на такой вид ремонта, при котором деление на текущий, средний и капитальный теряет значение. В этом случае ремонт проводится на месте работы машин и состоит в замене узлов не в периоды, определяемые проработанными часами, а днями недели, месяца и года. Обычно устанавливаются периоды: в сутки – 3 ч, в неделю – 1 смена, в месяц – 2 дня, в год – 15 дней, в которые проводится при необходимости замена узлов и крупных деталей. В общей сложности это составляет до 57 дней, которые могут распределяться в зависимости от мощности и режима работы машины и иначе, например в неделю – 1 смена, в месяц – 2 дня, в год – 30 дней, примерно 70 суток. Таким образом, на ремонт можно израсходовать не более 60–70 суток в год, что дает возможность при трехсменной работе получить 6000–7000 часов работы, а при двухсменной 4000–4600 часов работы машин. Даже при использовании сменного рабочего времени на 70 % это позволяет получить фактическое использование машин при двухсменной работе, в 1,5–1,8 раза превышающее то, которое используется в настоящее время. Применение нового метода на горных предприятиях и на крупных строительных площадках, плотинах показало его высокую эффективность. Важным обстоятельством при эксплуатации машин является своевременная подготовка ко всем видам технического обслуживания и ремонтов, которая заключается в заблаговременном обеспечении материалами и запасными частями. 1. Простои машин, происходящие по вине самой машины. Эти простои, в свою очередь, могут быть разбиты на две группы. Первая группа простоев является неизбежной, так как сопряжена с периодическим осмотром машины, очисткой отдельных ее рабочих ча28 стей, охлаждением двигателя при чрезмерной его нагрузке и пр. Эти простои необходимы, так как во время периодического осмотра машин могут быть замечены мелкие дефекты, легко устранимые, которые в противном случае могли бы вызвать преждевременный износ или даже поломку отдельных частей машины. Вторая группа простоев является следствием различных поломок частей машины, требующих их смены или ремонта. Эти простои нежелательны и часто бывают сопряжены с конструктивными недостатками данной машины. 2. Простои машин из-за неправильной организации самих работ. Эти простои могут вызываться несвоевременным выполнением подготовительных работ, без которых не может начаться работа машин. Второй причиной этих простоев могут явиться неналаженность подачи материалов для работы машины и несвоевременность уборки уже готовой продукции. Все эти процессы требуют вполне согласованной работы транспортных средств с работой машины. Наконец, к той же категории могут быть отнесены простои машин, происходящие из-за несвоевременного снабжения машин горючим, топливом, водой и пр. В связи с указанным следует сделать вывод, что для того, чтобы от механизированных дорожных работ добиться желаемых результатов и требуемого производственного эффекта, необходимо, чтобы вся организация работ была бы самым серьезным образом продумана с детальным изучением конструкции машин и рациональных методов их эксплуатации. 1.6. Экономическая эффективность внедрения новой техники Кроме рассмотренных экономических показателей, экономическую эффективность внедрения новой техники наиболее наглядно характеризует срок окупаемости или соответствующий ему коэффициент эффективности. Срок окупаемости Аок рассчитывается как отношение капитальных вложений, связанных с применением новой техники, к годовой экономии, получаемой вследствие внедрения новой техники: в1  в2 Аок  , (С1  С2)Qг где в1, в2 – капитальные вложения по сравниваемым вариантам, приведенные к одинаковому объему производства; С1, С2 – себестоимость единицы продукции по сравниваемым вариантам; Qг – годовая производительность новой техники. Может быть применен показатель К, называемый коэффициентом эффективности дополнительных капитальных вложений: 29 1 . Аок Коэффициент К показывает, какая часть дополнительных капитальных вложений ежегодно окупается благодаря более низкой себестоимости продукции. При оценке эффективности внедрения новой техники в строительстве принимаются следующие нормативные показатели (табл. 1.2). К Таблица 1.2 Нормативные показатели окупаемости и эффективности Машины Показатели Срок окупаемости, лет Коэффициент эффективности новые модернизированные 6 0,17 3 0,33 Если экономический расчет показывает более короткий срок окупаемости новой техники по сравнению с нормативным или более высокое влияние коэффициента К, дополнительные капитальные затраты, связанные с применением новой или модернизированной техники, можно считать экономически обоснованными. 30 Глава 2 СИЛОВЫЕ УСТАНОВКИ И МЕХАНИЗМЫ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ Силовой установкой называется комплекс из двигателя и обслуживающих его систем, предназначенный для превращения определенного вида энергии в механическую работу. Применяемые в современных дорожных и строительных машинах силовые установки могут быть подразделены на следующие группы: внутреннего сгорания, электрические, пневматические, гидравлические, паросиловые. Паровая машина и двигатель внутреннего сгорания являются первичными двигателями, так как превращают в механическую работу энергию, черпаемую из природных ресурсов (из топлива). Электрические, пневматические и гидравлические двигатели называют вторичными, так как они превращают в механическую работу энергию, вырабатываемую машинами – генераторами (электрогенератором, компрессором, насосом). 2.1. Паросиловые установки Основными частями паросиловой установки являются котел и паровая машина. Котел обеспечивает получение пара требуемого давления, а паровая машина превращает энергию расширяющегося пара в механическую работу. Принцип работы паровой машины заключается в следующем: в цилиндре движется поршень, разделяющий цилиндр на две полости. Пар при помощи распределительного механизма поступает попеременно в обе полости. Под давлением пара, поступающего в одну из полостей, поршень в цилиндре перемещается, вытесняя из другой полости пар, отработавший во время предыдущего хода. В конце хода поршня пар начинает поступать во всю полость, заставляя поршень двигаться в противоположном направлении. Поршень совершает прямолинейное возвратно-поступательное движение, которое через шток, крейцкопф и шатун передает кривошипу, насаженному на коренной вал машины, преображая во вращательное движение вала. Маховик помогает поршню проходить через крайнее положение, называемое «мертвым», так как в этом положении передаваемое шатуном усилие от давления пара, будучи направлено через центр вала, не создает крутящего момента и не может повернуть вал. 31 Описанная машина работает при простом (однократном) расширении пара. Машины многократного расширения пара (двойного и тройного) имеют соответственно два или три цилиндра разных диаметров. При двойном расширении пар поступает сначала в цилиндр высокого давления, имеющий меньший диаметр. Здесь пар расширяется до некоторого промежуточного давления, а затем поступает в цилиндр низкого давления (большего диаметра), где расширяется до конечного давления выпуска. Такие машины более экономичны, так как позволяют получить большую мощность при меньшем расходе топлива. Паросиловые установки, объединяющие в одно целое паровой котел, паровую машину и все вспомогательные устройства, носят название локомобилей. Локомобили могут быть стационарными, устанавливаемыми на фундаментах, и передвижными (на колесах). Локомобили широко применялись до середины XX века в сельском хозяйстве и леспромхозах . Такой локомобиль имел колеса, что позволяло его транспортировать как прицеп. Главным преимуществом была работа локомобиля на местном топливе: солома, отходы древесины, торф. Их параметры приведены в табл. 2.1. Таблица 2.1 Параметры локомобилей Показатели Марка локомобилей П-25 П-38 П-75 СК-125** СК-175 СК-250 СК-360 ЛПУ-1*** Наибольшая мощность при продолжитель- 18,4 ной работе (кВт) 27,9 55,1 91,9 128,7 183,8 257,4 18,4 Число оборотов коленчатого 300 вала в минуту 375 280 280 250 187 187 1000 Давление пара (кг/см2) 15 12 15 15 15 15 20–22 7,48 7,14 7,14 7,14 12,78 13 Удельный расход пара 12,92 12,92 12,92 (кг/кВт·ч) *П – передвижной; **СК – стационарный конденсационный; *** ЛПУ – легкая паровая установка. 32 В связи с полной электрификацией и низкой стоимостью электроэнергии и дизтоплива в бывшем СССР локомобили перестали применяться и выпускаться. Сейчас локомобиль вновь стал актуален . Его недостатком является громоздкость и необходимость регистрации котла в органах Госгортехнадзора. Низкое давление в котле (до 15 кг/см2) приводит к большому расходу топлива, что увеличивает затраты по его сбору. Эти недостатки обусловлены тем, что в классических локомобилях использована технология XIX века (клепаный котел, низкооборотная паровая машина, до 300 об/мин, для работы которой с современным электрогенератором 1500–3000 об/мин нужен мультипликатор). Исключение составляет новый по тому времени тип паросиловой установки – ЛПУ-1. Она отличалась паровым водотрубным котлом повышенного давления и высокооборотной паровой машиной установленной на отдельной раме с электрогенератором. В настоящее время ведутся работы по проектированию современных локомобилей. 2.2. Двигатели внутреннего сгорания Двигатели внутреннего сгорания являются основным типом силовых установок, применяемых на передвижных и самоходных дорожных и строительных машинах, а также на автомобилях и тракторах, так как они наилучшим образом обеспечивают работы машины в любых условиях при полной независимости от внешнего источника энергии. Современные двигатели внутреннего сгорания характеризуются следующими положительными качествами: малый удельный вес (отношение веса к мощности), постоянная готовность к работе, относительно высокая топливная экономичность (высокий КПД), незначительное количество потребляемой воды (только для охлаждения) и то не для всех двигателей, возможность регулирования числа оборотов (в некоторых пределах). К недостаткам двигателей внутреннего сгорания относятся невозможность непосредственного реверсирования; неспособность к большим перегрузкам, в результате чего при подборе двигателя требуемая мощность должна определяться по режиму наибольшей загрузки; невозможность пуска под нагрузкой, что требует применения в силовой передаче сцепных (фрикционных) муфт. Двигатель внутреннего сгорания требует применения коробок передач для изменения величины крутящего момента и обладает относительно меньшей долговечностью по сравнению с другими типами двигателей. 33 2.3. Электрические установки Электрические силовые установки включают в себя генераторы и электродвигатели. Электрические генераторы служат для преобразования механической энергии в электрическую, которая может быть использована для питания электродвигателей и освещения. Электродвигатели преобразуют электрическую энергию в механическую. Обычно на дорожных и строительных машинах применяют асинхронные электродвигатели переменного трехфазного тока напряжением 220 и 380 В, мощностью до 100 кВт. При мощности до 8 кВт применяют двигатели с короткозамкнутым ротором, а при большей мощности – с контактными кольцами. Для привода машин, имеющих длительно непрерывный режим работы (транспортеры, камнедробилки, смесители, лесорамы и др.), применяют двигатели общепромышленного назначения. Для машин, имеющих кратковременно повторный режим работы (краны, экскаваторы), применяют специальные крановые электродвигатели, удовлетворительно работающие при частых пусках и торможениях, с широкими пределами регулирования числа оборотов, способные выдерживать значительные перегрузки. Широкое применение электрического привода в машинах и механизированном инструменте объясняется его значительными экономическими и эксплуатационными преимуществами по сравнению с другими видами привода. К этим преимуществам относятся: постоянная готовность к работе, простота пуска и управления, простота реверсирования, простота конструкции, малые размеры и вес, легкость осуществления многомоторной системы с установкой индивидуального двигателя для каждого механизма, что исключает необходимость сложных механических передач, высокий КПД, достигающий величины 0,98, возможность экономии электроэнергии путем отключения двигателя даже при кратковременных остановках машины, возможность получения необходимой характеристики двигателя и плавного регулирования числа оборотов коленчатого вала. Недостатком электродвигателей является невозможность их использования на передвижных и самоходных машинах в связи с необходимостью питания двигателей от электросети. В некоторых случаях независимый от сети электрический привод получают, применяя так называемую дизель-электрическую силовую установку. В этом случае находящийся на машине двигатель внутреннего сгорания приводит в действие генератор тока, который питает соответствующие электродвигатели машины. 34 При строительстве дорог и на стройплощадках, удаленных от стационарных электростанций, широко используют передвижные электростанции (рис. 2.1). Передвижная электростанция состоит из двигателя внутреннего сгорания 4, генератора (большей частью переменного тока) 3, распределительного щитка 2, пусковых измерительных приборов, установленных на автомобиле или прицепе 1. Промышленностью выпускаются передвижные электростанции мощностью от 2 до 75 кВт. Рис. 2.1. Передвижная электростанция 2.4. Пневматическое оборудование Сжатый воздух применяется для привода в действие пневматических машин и инструмента при буровзрывных работах, добыче каменных материалов, земляных и мостостроительных работах. Источником сжатого воздуха является компрессор, приводимый в действие электродвигателем или чаще двигателем внутреннего сгорания. По принципу действия компрессоры подразделяются на ротационные, центробежные и поршневые. В ротационных компрессорах воздух сжимается при уменьшении объема рабочих полостей, заключенных между лопатками вращающегося ротора и корпусом компрессора. Ротационные компрессоры бывают одно- и двухступенчатые. Эти компрессоры имеют малые габариты, большую производительность, обеспечивают подачу воздуха равномерным потоком. Недостатком ротационных компрессоров является интенсивный износ лопаток и сложность ремонта, что препятствует их широкому распространению. 35 В центробежных компрессорах воздух сжимается под действием центробежной силы, развивающейся при вращении рабочих колес. Машины этого типа называют также турбокомпрессорами. Турбокомпрессоры применяют в тех случаях, когда требуется большое количество сжатого воздуха. В дорожном строительстве чаще всего применяют поршневые компрессоры. Коленчатый вал компрессора получает вращение от первичного двигателя внутреннего сгорания или электродвигателя. Вращение коленчатого вала при помощи шатуна преобразуется в возвратнопоступательное движение обычно двухступенчатыми компрессорами, чтобы избежать чрезмерного нагрева воздуха при сжатии. При этом воздух после сжатия в первой ступени поступает в холодильник и только из него попадает в цилиндр второй ступени, а затем в воздушный баллон и воздухосборник (рессивер), который поддерживает постоянное давление в воздушной сети. Поршневые компрессоры бывают передвижные и стационарные. Преимуществами стационарных компрессорных установок являются более высокий КПД, сравнительно малый расход горючего в первичном двигателе, меньшая потребность в обслуживающем персонале, а также, более совершенная очистка сжатого воздуха от пыли, масла и воды. Передвижные компрессорные агрегаты применяют при малых объемах и кратковременных работах на одном объекте, а также при разбросанности объектов по фронту работ (например, при прокладке дороги в скальных грунтах). Передвижные компрессорные установки осуществляют питание пневматических машин с помощью гибких рукавов, без устройства специальной воздухопроводной сети из стальных труб. Преимуществами передвижных компрессорных агрегатов являются удобство и быстрота переброски установки и пуска, малая затрата времени и средств на устройство воздухопровода. Отечественная промышленность выпускает несколько типов передвижных компрессорных станций, смонтированных на автомобильных прицепах или на автомобилях производительностью от 3 до 6,5 м3/мин при рабочем давлении воздуха 6–7 кг/см2. Пневматические силовые установки в ряде случаев очень удобны, так как они не зависят от наличия электросети и исключают применение сложных механических передач. Однако в связи с низким общим КПД, а также низким давлением, требующим больших исполнительных механизмов, этот тип привода не относится к основным и применяется главным образом в системах управления машин, во вспомогательных устройствах и механизированном инструменте. 36 2.5. Гидравлическое оборудование В дорожных и строительных машинах, тракторах и автомобилях гидравлические силовые установки применяют главным образом для поступательного или вращательного движения рабочих органов и механизмов управления. Гидравлический привод включает насос, систему распределения, трубопроводы и гидравлические двигатели поступательного или вращательного действия. 37 Глава 3 ПРИВОДНЫЕ УСТРОЙСТВА 3.1. Назначение и классификация Приводом машины принято считать двигатель и трансмиссию, предназначенную для передачи энергии от двигателя к рабочему органу или ходовому оборудованию машины. Привод является важнейшим элементом строительных и дорожных машин, существенно влияющим на их технико-эксплуатационные качества. Основным критерием оценки привода следует считать форму внешней характеристики, выражающую зависимость величины крутящего момента от скорости вращения вала. Требования, предъявляемые к приводу машины, могут быть сформулированы следующим образом: 1) соответствие характеристики привода специфике работы машины. Под этим следует понимать возможность преодолевать неравномерные нагрузки, предохранять двигатель от перегрузки, регулировать скорость рабочего органа (или ходового оборудования); 2) высокий КПД привода и повышение коэффициента использования мощности двигателя; 3) надежность привода; 4) удобство управления машиной. На строительных и дорожных машинах широко применяются несколько типов приводов: механический, гидравлический, пневматический и электрический. Особенно часто применяются комбинированные приводы: гидромеханический, электрогидравлический. Пневматический привод применяется в основном в пневмоинструменте, а также в системах рулевого управления. 3.2. Механический привод Основными элементами механического привода (рис. 3.1) являются: двигатель, предохранительные муфты, редукторы и механизмы реверса. К механическим трансмиссиям, кроме того, относятся цепные передачи и канатные системы, широко применяемые в кранах и экскаваторах, а также в механизмах управления отвалом некоторых типов бульдозеров. Величина крутящего момента в элементах механического привода определяется по формуле 38 где М – крутящий момент в кг·м; N – мощность в л. с.; ni – число оборотов вала в минуту; ni = nд·i; nд – число оборотов коленчатого вала двигателя; i – передаточное число от вала двигателя к рассматриваемому валу. Достоинством механического привода является простота элементов конструкции и надежность работы. Недостаток механического привода – громоздкость трансмиссии при передаче движения на значительные расстояния и при необходимости разветвления мощности. Рис. 3.1. Схема механического привода: а – привод лебедки; б – механизм передвижения; в – механизм реверса и поворота экскаватора; 1 – двигатель; 2 – соединительная муфта; 3 – цепная передача; 4 – редуктор; 5 – механизм реверса; 6 – канатный барабан; 7 – зубчатая передача; 8 – клиноременная передача; 9 – колесо с пневматической шиной; 10 – тормоз; 11 – ведущая шестерня; 12 – зубчатый венец механизма поворота Характеристика механического привода во многом зависит от внешней характеристики двигателя. Двигатели внутреннего сгорания и электродвигатели переменного тока обладают незначительной регулировочной способностью, поэтому механический привод имеет внешнюю характеристику, мало соответствующую специфике работы строительных (особенно землеройных) машин. Однако в силу своих достоинств (простота и дешевизна) механический привод до последнего времени являлся основным типом привода строительных машин. 3.3. Гидравлический привод Гидравлический привод разделяется на гидростатический (объемный) и гидродинамический. Особенностью гидравлического привода является отсутствие жесткой кинематической связи между ведущей и ведомой частями привода. 39 В гидростатическом приводе насосом создается давление в рабочей жидкости, передающееся на ведомый орган (силовой гидроцилиндр или гидродвигатель); происходит вытеснение небольших объемов жидкости при больших рабочих давлениях. Таким образом, гидростатическая передача использует потенциальную энергию жидкости. В гидродинамическом приводе рабочая жидкость приводится во вращение центробежным насосом (насосным колесом). Кинетическая энергия жидкости реализуется на ведомом органе (турбинном колесе). Гидростатический привод может заменять механическую передачу и имеет перед ней целый ряд преимуществ: малый вес, приходящийся на единицу передаваемой мощности; широкий диапазон бесступенчатого регулирования скорости; легкость преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот; независимость взаимного расположения агрегатов на машине; автоматическая остановка исполнительного органа при превышении расчетной нагрузки; простота управления и др. Применение гидростатического привода при использовании управляющих устройств позволяет полностью автоматизировать технологический процесс. В гидростатическом приводе (рис. 3.2) рабочая жидкость из бака по трубопроводу поступает в насос, который приводится от двигателя. Из насоса рабочая жидкость устремляется к распределителю. В зависимости от положения распределителя возможны три режима работы Рис. 3.2. Схема гидростатигидроцилиндра: выдвижение штока цического привода: линдра, обратное движение и фиксиро1 – насос; 2 – предохранительный клапан; ванное положение. Для защиты системы 3 –распределитель; от чрезмерных нагрузок имеется предо4 – гидроцилиндр; 5 – дроссель; хранительный клапан. 6 – бак Бесступенчатое изменение скорости исполнительного механизма достигается объемным и дроссельным регулированием. При объемном регулировании применяется насос переменной производительности, при плавном изменении которой происходит плавное изменение скорости вращения вала гидромотора или движения штока гидроцилиндра. 40 Глава 4 ХОДОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ 4.1. Назначение и классификация Ходовое оборудование строительных и дорожных машин предназначено для перемещения машин в процессе работы или для транспортировки их с одного строительного объекта на другой. Ходовое оборудование можно классифицировать на рельсовое и безрельсовое. Безрельсовое, в свою очередь, подразделяется на колесное, гусеничное и шагающее. Большинство строительных и дорожных машин является безрельсовыми. Они снабжены колесным или гусеничным ходом (движителем). Колесный ход может быть создан как на базе колес с жестким недеформируемым ободом, так и на базе колес, снабженных пневматическими шинами. По условиям эксплуатации строительных и дорожных машин и особенно землеройно-транспортных ходовое оборудование должно обеспечивать максимальную их проходимость по рыхлым, а иногда и сильно увлажненным грунтам. Проходимость машины при прочих равных условиях зависит от величины удельного давления двигателя на грунт. Наименьшее удельное давление обеспечивает шагающее ходовое оборудование, применяемое в крупных экскаваторах. 4.2. Гусеничное ходовое оборудование Гусеничное ходовое оборудование обладает большой площадью контакта с грунтовой поверхностью, поэтому удельное давление на грунт здесь ниже, чем при колесном ходе. Гусеничные машины обладают большой проходимостью по рыхлым и особенно переувлажненным грунтам. Однако машины с гусеничным ходовым оборудованием по сравнению с колесным более тихоходны и в самом гусеничном механизме имеют место большие потери на трение. Гусеничное ходовое оборудование (рис. 4.1) включает гусеничную цепь 1, ведущие звездочки 2, направляющие колеса 3, опорные 4 и поддерживающие катки 5 и подвеску, соединяющую раму трактора с ходовой частью. Гусеничная цепь состоит из шарнирных звеньев – траков, огибающих ведущую звездочку, направляющие колеса, опорные и поддерживающие катки. 41 Опорная поверхность траков гусеничного хода может быть гладкой или снабженной грунтозацепами. В последнем случае грунтозацепы при движении погружаются в грунт и увеличивают сцепление гусениц с грунтовой поверхностью, что обеспечивает возможность создания большого тягового усилия при минимальном буксовании. Движение гусеничной цепи передается от двигателя через трансмиссию с помощью ведущих звездочек. Вес машины на Рис. 4.1. Гусеничное ходовое оборудование: а – жесткая многоопорная конструкция; гусеничную цепь передается с б – гибкая малоопорная конструкция; помощью опорных катков. Верхв – полужесткая конструкция няя холостая ветвь гусеничной цепи опирается на поддерживающие катки. Подвеска, включающая в себя пружины и рессоры, применяется для смягчения толчков и ударов, возникающих при перемещении машины по неровностям дорог и особенно в условиях бездорожья. Гусеничный ход может быть выполнен в виде жесткой рамной многоопорной конструкции (рис. 8, а), может быть гибкий безрамный малоопорный (рис. 8, б), имеется также промежуточный тип – полужесткий (рис. 8, в). В первом случае ведомое и ведущее колеса, а также опорные ролики монтируются на раме. Во втором случае рама отсутствует, а колеса и опорные ролики выполнены одного диаметра. Полужесткий гусеничный ход имеет раму, но опорные ролики здесь попарно объединены в балансирные каретки, снабженные амортизационными пружинами. Жесткий гусеничный ход обеспечивает более равномерное распределение давления, чем гибкий. Гусеничная цепь в этом случае может быть выполнена меньшей ширины. При наезде на препятствия происходит наклон всей машины. Такая конструкция применяется при работе машины на слабых грунтах, по относительно ровной поверхности. Безрамный малоопорный гусеничный ход обладает большой эластичностью и применяется при работе на неровных площадках, но обладающих более высокой несущей способностью. 42 Полужесткий гусеничный ход занимает промежуточное положение при наездах на препятствия балансирные каретки поворачиваются относительно оси и гусеничная цепь огибает препятствие. Механизмом поворота гусеничного хода являются многодисковые фрикционные муфты, называемые бортовыми фрикциона. Они установлены на поперечном валу трансмиссии, передавая вращение на ведущие звездочки гусеничного хода. Частично или полностью выключая одну из фрикционных муфт, можно уменьшить скорость вращения соответствующей звездочки, а следовательно, и скорость движения гусеницы: при этом машина начинает поворачивать в сторону отстающей гусеницы. Однако с помощью бортовых фрикционов невозможно выполнить повороты малого радиуса. Поэтому система управления гусеничной машиной снабжена специальными тормозами, действующими на ведомые части фрикционных муфт. При включении одного из тормозов соответствующая гусеничная цепь останавливается и машина поворачивается с радиусом поворота равным ширине (колее) гусеничного хода. При торможении машины на уклонах и при остановке включают одновременно оба тормоза. 4.3. Колесное ходовое оборудование Колесное ходовое оборудование может включать в себя жесткие металлические колеса и колеса с пневматическими шинами. Жесткие колеса применяют лишь в тех случаях, когда машина работает стационарно и колеса нужны для передвижения ее с места на место на небольшое расстояние. Колеса на пневматических шинах являются основным видом безрельсового ходового оборудования. Колесо состоит из диска и обода, сваренных между собой. Обод служит для монтажа пневматической шины, а диск соединяет обод со ступицей колеса. Для грузовых автомобилей малой и средней грузоподъемности характерен плоский разборный обод. В этом случае для возможности монтажа и демонтажа шин одно из бортовых колец делается съемным и закрепляется на ободе замочным разрезным кольцом, заправленным в соответствующую канавку. Шины большой грузоподъемности надевают на обод с коническими полками и закрепляют болтовыми зажимами. Применение пневматических шин увеличивает срок службы механизмов и главное – обеспечивает лучшее сцепление колес с дорогой, уменьшает потери на перекатывание, способствует сохранности дороги. Пневматические шины колес смягчают толчки и частично поглощают удары, воспринимаемые колесами от неровностей дороги. Энер43 гия ударов поглощается в основном упругостью сжатого воздуха и частично упругостью стенок шины. Работа, затрачиваемая на деформацию шины, не возвращается полностью, так как часть ее расходуется на внутреннее трение. Эти потери проявляются в нагреве шин и зависят от конструкции шины, внутреннего давления, нагрузки, скорости движения, величины передаваемого момента. Высокая температура разрушающе влияет на шину. Составными частями камерной шины (рис. 4.2, а) являются покрышка 1, служащая прочной и эластичной оболочкой, камера 2, накачиваемая воздухом через вентиль 4, и ободная лента, предохраняющая камеру со стороны обода. Рисунки протектора (беговой части) разнообразны (рис. 4.2, в) и выбираются в зависимости от условий работы. Шины с рисунком протектора I применяются для земляных работ; II – для работы в каменных карьерах; III – противобуксующие; IV – универсальные. Существует два основных типа шин: шины высокого давления, имеющие давление 5–7 кг/см2, и шины низкого давления (баллоны) с давлением 1,75–5,5 кг/см2. Шины низкого давления имеют больший профиль и меньшую толщину стенок, они лучше поглощают удары, приспосабливаются к мелким неровностям дороги, обеспечивают более плавное движение и лучшую сохранность машины, большее сцепление с грунтом и лучшие тяговые качества. Шины низкого давления получили широкое применение для дорожных машин. Рис. 4.2. Шины: а – камерные; б – бескамерные; в – типы протекторов; г – арочные шины; д – основные размеры шины 44 Стремление повысить проходимость машин в условиях бездорожья привело к созданию шин сверхнизкого давления. Применение этих шин наиболее целесообразно в сочетании с централизованной системой регулирования давления шин. Для улучшения проходимости на слабых или переувлажненных грунтах давление в шинах снижают до 0,5–0,8 кг/см2, а при движении на плотных грунтах или по дороге давление в шине повышают до нормального. Благодаря этому при движении по дороге сопротивление качению уменьшается, шина подвергается меньшей деформации и срок ее службы увеличивается. Широкое распространение получили бескамерные шины (рис. 4.2, б). В этих шинах камера отсутствует, а воздух накачивается непосредственно в полость покрышки 5, установленной на ободе 6. Внутренняя полость покрышки имеет дополнительный герметизирующий слой резины. Бескамерные шины лучше охлаждаются, меньше весят, повышают безопасность движения, так как при повреждении не происходит резкого падения давления. Упрощается также ремонт шины. В некоторых случаях для повышения проходимости машин на ведущих колесах применяют бескамерные арочные шины (рис. 4.2, г), отличающиеся широким профилем, низким давлением (0,5–1,4 кг/см2) и развитыми грунтозацепами. Основными параметрами пневматической шины являются ее диаметр, ширина покрышки, давление и рисунок протектора. Маркировка шин наносится на боковинах двумя числами через тире, например 14,00–20; 330–20 и т. д. Первое число характеризует ширину профиля В в дюймах (или миллиметрах), а второе – внутренний диаметр шины или посадочный диаметр обода d в дюймах (рис. 4.2, д). Ширину профиля В приближенно можно считать равной его высоте Н, а наружный диаметр D ≈ 2Н + d. Нa крупных дорожных машинах применяют шины больших размеров, достигающие в диаметре 2000–3200 мм и 800–1200 мм по ширине профиля. 45 Глава 5 СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ МАШИН 5.1. Назначение и классификация Системы управления предназначены для периодического включения и выключения различных механизмов машин (муфт, фрикционных тормозов, рулевого управления и др.). По назначению системы управления можно разделить на следующие: а) управление двигателем; б) управление муфтами и тормозами; в) рулевое управление; г) управление установкой рабочего органа (например, опускание и подъем отвала бульдозера или ковша скрепера, поворот отвала автогрейдера). В зависимости от конструктивного выполнения системы управления различаются: на механические, канатно-блочные, гидравлические, пневматические, электрические, комбинированные (гидромеханические, электропневматические и т. п.). Гидравлические, пневматические и электрические управляющие устройства могут быть снабжены системами следящего действия. 5.2. Системы управления рабочими органами и вспомогательными механизмами В навесных и прицепных машинах наибольшее распространение имеют канатно-блочные и гидравлические системы; в самоходных машинах – редукторные и гидравлические системы управления. Редукторная система управления с приводом от двигателя применяется на таких землеройно-транспортных машинах, как автогрейдеры и грейдер-элеваторы, а в других машинах эта система практического применения не нашла. Кинематическая схема этой системы управления показана на рис. 5.1, а. В этих системах применяются червячные, цилиндрические и планетарный редукторы. Наибольшее распространение получили червячные peдукторы с самотормозящейся червячной парой. Они обеспечивают фиксацию рабочего органа. При передаче мощности от одного двигателя редукторная система управления выполняется с разветвлением мощности. 46 Рис. 5.1. Схемы механических систем управления: а – редукторная; б – канатно-блочная с полиспастом; в – канатно-блочная с зубчатой передачей: 1 – двигатель; 2 – механизм реверса; 3 – карданный вал; 4 – редуктор; 5 – полиспаст Канатно-блочная система управления применяется на скрепеpax, бульдозерах и на различном навесном тракторном оборудовании (кусторезах, корчевателях и т. п.). Основными частями этой системы управления являются: лебедка, тормоз, направляющие блоки и канатный полиспаст (рис. 5.1, б). Редуцирующим звеном, вместо канатного полиспаста, может служить зубчатый редуктор (рис. 5.1, в). Достоинством канатно-блочной системы управления является простота конструкции, а недостатком – громоздкость, низкий КПД, а также невозможность принудительного заглубления рабочих органов. Гидравлическая система управления применяется для воздействия на муфты, фрикционы, тормоза и рулевые устройства. Гидравлические системы управления получают все большее распространение благодаря своим преимуществам по сравнению с канатно-блочной и редукторной системами. К преимуществам относятся: независимость относительного расположения агрегатов; легкость включения и выключения; возможность обеспечения большого передаточного отношения; наличие устройств, предохраняющих систему от перегрузок; возможность сравнительно простого осуществления автоматических следящих устройств. Недостатком гидросистемы управления является то, что ее работа в некоторой степени зависит от температуры окружающего воздуха; кроме того, отдельные узлы и детали требуют высококачественной технологической обработки. Пневматическая система управления получает все большее распространение благодаря ряду преимуществ перед гидравлической. Основным преимуществом пневматического управления является большая плавность включений, отсутствие рабочей жидкости и осложнений, вызываемых ее утечкой, и легкость накопления, т. е. аккумулирования 47 энергии. Давление в системе пневматического управления не превышает 7–8 кг/см2, в то время как в гидроприводе достигает 65–100 кг/см2, поэтому при пневматическом управлении размеры цилиндров и трубопроводов получаются большими, и оно может применяться лишь при небольших усилиях. Схема пневматического управления показана на рис. 5.2. В качестве исполнительного устройства применяют пневмоцилиндры 6 или диафрагменные пневмокамеры 7. Такие камеры, отличающиеся простотой устройства и надежностью, применяют для управления тормозами и фрикционами 8 экскаваторов. На практике часто применяются комбинации различных систем управления: гидромеханические, гидропневмоэлектрические и др. Такие комбинации дают большие возможности для дистанционного управления и для автоматизации управления с применением электроники. Большими достоинствами в отношении широкого диапазона усилий, скоростей и мощности, а также возможности автоматизации отличаются электрические системы управления, применение которых возможно для стационарных машин при наличии электрической сети и для самоходных машин с дизель-электрической установкой. 5.3. Системы рулевого управления Для изменения направления движения самоходных пневмоколесных машин (автогрейдеры, тягачи и др.) применяются механизмы рулевого управления различных типов. Удобство управления машиной, ее маневренность, устойчивость и безопасность движения во многом зависят от системы рулевого управления. На самоходных пневмоколесных машинах применяются следующие виды привода рулевого механизма: механический, использующий только мускульную силу водителя; с приводом от двигателя (гидравлическая насосная система); с применением гидравлических и пневматических сервоусилителей. Механическое рулевое управление может применяться только на сравнительно небольших и легких машинах. Одним из основных достоинств системы механического рулевого управления является его хорошая чувствительность, т. е. водитель непосредственно воспринимает изменение сопротивления повороту машины. Усилие на рулевом колесе при повороте на асфальте составляет 20–35 кг, на грунтовой площадке – 30–40 кг. Для поворота тяжелых машин используется рулевое управление с гидравлической насосной системой (рис. 5.2, а). Эта система применяется, например, на дорожных катках. Водитель рычагом управления 1 48 изменяет положение золотника в распределителе 3, и масло из бака 6 насосом 5 подается к силовому гидроцилиндру 4, который, воздействуя на рычаг 2, осуществляет поворот управляемого вальца 7. Для прекращения поворота вальца необходимо золотник вернуть в исходное положение, а для выравнивания вальца золотник должен быть перемещен в противоположную сторону. Рис. 5.2. Схемы рулевого управления: а – с применением гидравлической насосной системы; б – с гидроусилителем Достоинством такой системы является простота конструкции, легкость управления машиной и надежность работы; недостатком – отсутствие чувствительности на рычаге управления при повороте машины. Кроме того, поворот при неработающем двигателе становится практически невозможным. На мощных тягачах и тяжелых самоходных машинах получила распространение система рулевого управления с гидро- или пневмоусилителем. Усилительные устройства должны удовлетворять следующим основным требованиям: при выходе yсилителя из строя управление машиной должно осуществляться обычным способом, запаздывание в срабатывании усилителя должно быть минимальным. Упрощенная схема гидроусилителя показана на рис. 5.2, б. При повороте рулевого колеса червяк 1 стремится повернуть сектор 2 червячного колеса и рычаг 5, который тягой 6 должен повернуть колесо. Если сопротивление повороту колес велико и усилие водителя на штурвале оказывается недостаточным, червяк, подобно винту в гайке, будет перемещаться в осевом направлении вместе с золотником распределителя 7 и откроет доступ масла (сжатого воздуха) через трубопровод 8 в гидроцилиндр 3. Поршень, перемещаясь в цилиндре, штоком через зубчатую рейку 4, зубчатый сектор 2, рычаг 5 и тягу 6, повернет колеса, одновременно с этим червячный сектор, воздействуя на червяк, переместит его вместе с золотником распределителя в исходное положение и прекратит движение поршня. При повороте штурвала в противоположную сторону в таком же порядке произойдет обратный поворот колес. 49 Глава 6 ТРАКТОРЫ И КОЛЕСНЫЕ ТЯГАЧИ 6.1. Назначение и классификация Большинство строительных и дорожных машин представляет собой прицепное пли навесное оборудование, работающее в сцепе с гусеничными тракторами или колесными тягачами. Достоинством гусеничных тракторов являются малое удельное давление на грунт и высокая проходимость. Гусеничные тракторы обладают большим тяговым усилием на крюке. Современные промышленные тракторы подразделяются по тяговому усилию, которое они могут развивать на рабочей скорости. Тяговое усилие промышленных тракторов находится в пределах 0,2–15 т. По конструкции ходовой части тракторы подразделяются на колесные и гусеничные. Все более широкое распространение в дорожном строительстве получают колесные тягачи, обладающие высокими транспортными скоростями и значительно меньшей металлоемкостью, чем гусеничные. Использование колесных тягачей на строительных и дорожных работах во многих случаях целесообразнее, чем использование гусеничных. Колесные машины обеспечивают более высокую производительность и экономичность, чем гусеничные. Ходовая часть этих машин имеет более длительные межремонтные сроки, дешевле в эксплуатации и ремонте. Нашей промышленностью выпускаются одноосные, двухосные тягачи и шасси специального исполнения на базе которых создано большое количество разнообразных по назначению самоходных землеройнотранспортных, дорожных, превратить в бульдозер, погрузчик, снегоочиститель и т. д. (рис. 6.1). Одноосные тягачи могут агрегатироваться со скрепером, землевозной тележкой, катком, краном и другим оборудованием. Достоинством колесных тягачей является то, что они обычно создаются из унифицированных узлов (мосты, коробки передач, карданы, колеса, шины, двигатели и т. п.), что увеличивает серийность производства узлов и снижает себестоимость. Широкое распространение колесных тягачей не означает полного вытеснения гусеничных машин. В дорожном строительстве часто имеются такие условия, при которых более высокая эффективность и эксплуатационные преимущества остаются за гусеничными тягачами. 50 Рис. 6.1. Различные виды сменного оборудования одноосных и двухосных тягачей: 1 – скрепер; 2 – землевозная тележка; 3 – кран; 4 – цистерна для цемента или жидкостей; 5 – трайлер; 6 – кран-трубоукладчнк; 7 - траншеекопатель; 8 – корчеватель; 9 – бульдозер; 10 – рыхлитель; 11 – погрузчик 6.2. Тракторы В дорожном строительстве применяются различные промышленные тракторы мощностью от 54 до 250 л. с. Основными частями трактора (рис. 6.2) являются: двигатель, рама, силовая передача, ходовая часть и механизм управления. По конструкции ходовой части тракторы подразделяются на колесной и гусеничные. 51 Рис. 6.2. Основные механизмы гусеничного трактора: 1 – двигатель; 2 – рычаги управления; 3 – муфта сцепления; 4 –карданный вал; 5 – кабина; 6 – топливные баки; 7 – коробка передач; 8 – бортовая дача; 9 – ведущая звездочка; 10 – гусеничная цепь; 11 – опорные катки; 12 – рама; 13 – направляющее колесо Кинематическая схема гусеничного и колесного трактора показана па рис. 6.3. От двигателя 1 крутящий момент передается коробке передач 3. Муфта сцепления 2 позволяет отсоединять двигатель от силовой передачи. Коробка передач служит для изменения скорости, направления движения трактора и тягового усилия. От коробки передач через главную передачу 4, бортовые многодисковые фрикционные муфты 5 и бортовые передачи 6 вращение передается на ведущие звездочки 7 гусеничного хода. Рис. 6.3. Кинематические схемы тракторов: а – гусеничного; б – колесного 52 Поворот трактора достигается отключением и торможением одной из гусениц. Краткая техническая характеристика гусеничных тракторов приведена в табл. 6.1. Пневмоколесные тракторы, благодаря наличию пневмоколёсной ходовой части, имеют более высокую скорость, чем гусеничные и мягкий ход. Таблица 6.1 Основные параметры гусеничных тракторов, применяемых в дорожном строительстве Марка Параметр ДТ-54А ДТ-75 Т-75 С-100ГП Т-130 Т- 1 4 0 Т-180 ДЭТ-250 Марка двигателя ДТ-54А СМД-14 Д-75 КДМ-100 КДМ-130 6КДМ-50Т Д-180 В-748-1 Мощность двигателя, л. с. Максимальное тяговое усилие, т Наибольшая скорость, км/ч Вес трактора, т 54 75 75 100 130 140 180 250 2,85 3 3 9 9 14,4 14.4 22 7,9 7,7 10,6 10,2 10,7 10,9 13 24,5 4,6 5,3 5,9 12, 1 11,5 14,35 14,35 25 На колесном тракторе вращение на ведущие колеса 8 (рис. 6.3, б) передается через главную передачу 4. Передние колеса 9 являются поворотными. Дифференциальный механизм 10 соединяет полуоси ведущих колес трактора и позволяет им вращаться с различными угловыми скоростями при поворотах или при движении по неровной дороге, когда правое и левое колеса проходят неодинаковый путь. Благодаря дифференциалу уменьшаются износ шин и нагрузки на детали трансмиссии. Недостатком дифференциала является пониженная проходимость трактора по мокрым и скользким грунтам. В этом случае выключают дифференциал (блокируют, т. е. соединяют полуоси заднего моста в единое целое). Рабочее оборудование трактора состоит из гидравлической навесной системы, прицепного устройства и вала отбора мощности. Навесная система представляет собой группу механизмов, обеспечивающих навеску на трактор различного сменного оборудования (бульдозер, кусторез, корчеватель и т. п.) и управление им. Вал отбора мощности применяется для привода в действие рабочих органов других машин. Прицепные устройства позволяют использовать трактор в качестве тягача для буксировки машин и прицепов. 53 Все механизмы и агрегаты трактора монтируются на раме, которая должна быть достаточно прочной и жесткой. Рамы тракторов (остовы) бывают сварные или клепаные, собранные из двух лонжеронов, связанных двумя поперечинами. Задние концы лонжеронов имеют кронштейны, к которым крепится задний мост трактора. Передние концы лонжеронов связаны массивным поперечным брусом, на котором установлены двигатель и радиатор. 6.3. Колесные тягачи Колесные тягачи выпускаются одноосными и двухосными с целью лучшего агрегатирования с широкой номенклатурой рабочего оборудования. Одноосные тягачи имеют как механическую (МАЗ-529, МАЗ-533, МОАЗ-546), так и гидромеханическую трансмиссию (БелАЗ-531, МАЗ-529А и др.). Компоновка всех тягачей обеспечивает возможность применения любой трансмиссии. В механических трансмиссиях обычно используются муфты сцепления и коробки передач, унифицированные с аналогичными узлами большегрузных автомобилей. Гидромеханическая трансмиссия состоит из гидротрансформатора и гидромеханической коробки передач. Гидротрансформатор выполняется либо в отдельном корпусе и крепится к картеру маховика двигателя, либо в блоке с коробкой передач, что предпочтительнее, так как в последнем случае трансмиссия представляет собой единый блок, удобный для монтажа и обслуживания. Ведущий мост тягача, воспринимающий всю нагрузку машины, представляет собой мощную литую балку с размещенными в ней главной и колесной передачами. На одноосных тягачах применяются большегрузные шины низкого давления 3–3,5 кг/см2, что обеспечивает низкое удельное давление на грунт. Рама тягача представляет собой сварную конструкцию из листового и фасонного проката и состоит из двух продольных лонжеронов и поперечных связей. Посредине рамы размещается мощная поперечная балка, служащая местом присоединения седельно-сцепного устройства и ведущего моста. Ответственным узлом одноосных тягачей является седельносцепное устройство, служащее для соединения тягача с полуприцепом и обеспечивающее повороты тягача относительно продольной оси полуприцепа. Для получения минимального радиуса поворота тягач должен иметь возможность поворачиваться относительно полуприцепа на 90° в каждую сторону. 54 Седельно-сцепное устройство имеет горизонтальный продольный шкворень, обеспечивающий свободное поперечное качение тягача относительно полуприцепа, а также вертикальный шкворень для поворота в плане. Такая система шарниров обеспечивает хорошую проходимость машины при движении по неровностям дороги. Мотор-колесо позволяет сделать колеса полуприцепа ведущими и тем самым существенно улучшить проходимость и тяговые качества машины в целом. Двухосные тягачи являются базовой машиной для большой номенклатуры навесного дорожного и строительного оборудования. Двигатель двухосного тягача расположен сзади машины для уравновешивания рабочего оборудования. Коробка передач с гидротрансформатором унифицирована с одноосным тягачом, особенностью ее является то, что она одновременно служит раздаточной коробкой и имеет механизм отключения одного из мостов. Подвеска ведущих мостов двухосных тягачей жесткая. Передний мост крепится к раме при помощи болтов или стремянок. Задний мост крепится к раме на балансирной подвеске и может качаться в поперечной плоскости. Оба ведущих моста унифицированы между собой. Компоновка всех двухосных тягачей имеет много общего, и основное различие заключается в способе поворота машины. По способу поворота различают тягачи: с бортовым поворотом, с поворотом передними или задними управляемыми колесами и с шарн

Министерство транспорта Российской Федерации

НОВОСИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

ВОДНОГО ТРАНСПОРТА

Кафедра водных путей и гидравлики

Т.И. Герус

М А Ш И Н Ы И О Б О Р У Д О В А Н И Е

ДЛЯ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА И ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ

(Учебное пособие)

Новосибирск

УДК 502.3 (07)

Герус Т.И.Машины и оборудование для природообустройства и водопользования

(учебное) /Новосибирск: Новосиб. roc. акад. водного трансп. 2012. – с.

Учебное пособие содержит сведения по машинам и оборудованию, применяемым для природообустройства и охраны окружающей среды. Машины сгруппированы по производственному назначению. По каждой группе представлены наиболее характерные типы машин, дающие представление о состоянии и направлении развития механизации данного вида работ.

Рассмотрены назначение машин и оборудования, области их рационального использования, классификация, устройство и рабочие процессы.

© Новосибирская государственная

академия водного транспорта. 2012

© Герус Т.И., 2012

Введение

Природообустройство – это система мероприятий, направленных на восстановление окружающей природной среды, подвергнувшейся антропогенному воздействию или нарушенной в результате чрезвычайных экологических ситуаций.

Процесс защиты окружающей среды – это, прежде всего, комплекс мер по усилению сопротивляемости среды агрессивному воздействию.

К источникам антропогенного загрязнения относятся тепловые и энергетические установки, работающие на жидком или твердом топливе, различные промышленные предприятия, автомобильный, железнодорожный, воздушный и водный транспорт.

1 Объекты природопользования и природообустройства

1.1 Объект природопользования с позиций природообустройства

Процесс взаимоотношения человека и природы в значительной степени отражают два основных понятия – «природопользование» и «природообустройство».

Природопользование – это извлечение из природных объектов вещества, энергии и информации, необходимых в общественном процессе, а также их использование для размещения газообразных, жидких, твердых, неорганических и органичесих отходов антропогенной деятельности.

Природообустройство – это инженерно-техническая деятельность, направленная на рациональное, экологически безвредное использование земельных и водных ресурсов, придания их компонентам новых свойств, повышающих ценность природной среды, осуществление ее охраны.

Природопользование, с позиций природообустройства, разделяют на земле-, водо-, недро- и воздухопользование, которым соответствуют следующие объекты природообустройства: земли (территории), водные объекты, недра, приземные слои атмосферы.

Землепользование бывает сельскохозяйственным (посевы, животноводческие фермы, аграрная инфраструктура); лесохозяйственным с его инфраструктурой; водохозяйственным (размещение искусственных водных объектов). Оно может быть урбанистическим (размещение населенных пунктов), индустриальным (объекты промышленности, транспорта и связи); природообустроительным и природоохранным– размещение объектов природообустройства (инженерно-мелиоративных, инженерно-экологических, обводнительных, водохозяйственных и иных систем), элементов экологической инфраструктуры.

Можно его использовать и для размещения отходов антропогенной деятельности: терриконы, отвалы, хвостохранилища, свалки или полигоны хранения отходов. Оно может быть также рекреационным, оздоровительным, историко-культурным, научным и оборонным /2/.

Указанные виды землепользования подразделяются на более мелкие таксономические единицы. Так, водопользование включает: водоснабжение населенных пунктов и промышленности; ирригационное; гидроэнергетическое (в т.ч. приливные ГЭС). Входят сюда транспортное (судоходство, сплав леса); рыбохозяйственное рекреационное, оздоровительное, размещение стоков и отходов антропогенной деятельности, а также оборонное разновидности водопользования.

Более подробные классификаций видов природопользования и природных ресурсов, их характеристика рассмотрена в специальных учебниках и научной литературе, например в монографии Н.Ф. Реймерса /3/.