Подъемно-транспортные, строительные и дорожные машины и оборудование

4.2. МЕХАНИЗИРОВАННЫЙ ИНСТРУМЕНТ

Для строительных, ремонтных и отделочных работ малого объема, выполняемых в условиях, когда применение машин невозможно из-

за их чересчур больших размеров, мощности или неприспособленности к технологии выполнения работ, применяют механизированный

инструмент. В транспортном строительстве наиболее популярен пневматический инструмент для бурения, резания и разрушения

цементобетона, асфальта и прочных грунтов. Появление на рынке малогабаритных, нешумных и экономичных дизельных и бензиновых

электростанций и маслонасосных установок положило начало широкому применению инструмен та с электрическим и гидрообъемным

приводом, а также инструмента с собственным двигателем внутреннего сгорания. Тип привода инструмента отражается на его внешнем виде,

а также на безопасности и удобстве применения.

Электроинструмент наиболее легок, компактен и удобен, но он требует наличия источника трехфазного электрического тока напряжением

380 В и применения мер защиты от поражения электрическим током. Работа с электроинструментом в условиях повышенной влажности и

запыленности, при наличии в воздухе паров легковоспламеняющихся или взрывоопасных веществ ограничивается или не допускается.

Пневматический инструмент более тяжел и шумен, работает только в паре с компрессором, менее подвижен из-за толстого воз-

духоподводящего шланга (рис. 4.10). Вместе с тем он не требует особых мер предосторожности, экологически-, пожаро- и взрыво-безопасен, а

при работе в тесном пространстве, лишенном вентиляции, обеспечивает постоянный приток свежего воздуха.

Рис. 4.10. Работа воздушного компрессора с двумя отбойными молотками 90

Рис. 4.11. Работа маслонасосной установки с двумя отбойными молотками

Гидравлический инструмент (рис. 4.11) практически бесшумен (если не считать маслонасосной установки), легок, компактен и

транспортабелен (благодаря высокому давлению жидкости), но соединен с насосом двумя шлангами и потенциально (в случае аварии) опасен

для окружающей среды. Кроме того, его эксплуатация дороже из-за использования в качестве рабочего тела дорогих рабочих жидкостей.

Автономным двигателем внутреннего сгорания комплектуются наиболее тяжелые типы механизированного инструмента, такие как

бетоноломы (рис. 4.12) и тяжелые отбойные молотки. Главным преимуществом такого привода является полная независимость инструмента

от каких-либо посторонних источников энергии, а главными недостатками - большая масса и повышенный уровень шума.

Области применения механизированного строительного инструмента:

дрель - разрушение бетона;

перфоратор - сверление бетона;

отбойный молоток - разрушение бетона, асфальта, грунта; уплотнение грунта;

дисковая пила - резка бетона, асфальта, арматуры;

строительный пистолет - забивка дюбелей;

насос - откачивание воды.

Дрели

предназначены для сверления отверстий в различных материалах диаметром до 90 мм. Эффективность сверления повышается при

возможности регулирования скорости вращения инструмента. Сверление металла и дерева возможно при более высоких

скоростях, чем кирпича и бетона. Плавная регулировка и реверсирование скорости позволяет также использовать

дрель для ввертывания и вывертывания шурупов и винтов и для нарезания резьбы в глухих отверстиях металлических

деталей. Сверла для металла, дерева, кирпича и бетона отличаются материалом и геометрией режущей кромки, шагом

винтовой линии и наличием или отсутствием перепада между диаметрами стержня и режущей части сверла. В бетоне

отверстия большого диаметра сверлятся трубчатыми бурами с твердосплавными или алмазными коронками.

Эффективным способом повышения производительности сверления бетона является использование ударных дрелей, в

которых вращательное движение сверла дополняется его возвратно-поступательным движением вдоль собственной оси,

создающим эффект удара. Удары не допускаются при использовании трубчатых буров и сверл с алмазным напылением режущих кромок. В

электрических дрелях привод осуществляется элект рическим двигателем со статором в корпусе дрели,

передающим

крутящий момент на шпиндель через одно- или двухступенчатый редуктор. На роторе двигателя размещена крыльчатка,

создающая

поток воздуха для охлаждения двигателя и сдувания стружки или шлама из зоны работ.

В пневматических дрелях энергия сжатого воздуха пре образуется ротационными или турбинными двигателями, передающими

момент на редуктор (как правило, планетарный) и далее -на шпиндель. В зависимости от назначения дрели отработанный воздух может

выбрасываться вдоль стержня сверла, охлаждая его и очищая зону работ, или через рукоятку, препятствуя разбрасыванию стружки и пыли.

В дрелях с гидроприводом механическая энергия вра щения шпинделя генерируется турбиной или объемным мотором,

преобразующими энергию давления, передаваемую жидкостью. Пневматический и гидравлический приводы позволяют обойтись без

предохранительных муфт предельного момента и регулировать скорость плавно, но их КПД меньше, чем электрических.

Рис.

4.12.

Автономный

бе-

тонолом массой 24 кг

Ручные перфораторы наиболее часто приценяются для бурения отверстий в каменных,

кирпичных и железобетонных конструкциях. Лх также могут применять для небольших

объемов бурильных работ в мерзлом и высокопрочном грунте. Для них, как и для ударных

дрелей, характерно сочетание двух способов разрушения материала: скалывания -при ударе

и среза - при вращении. Если в перфораторе блокируется вращение шпинделя, инструмент

переходит в режим работы долота или молотка. При отключении удара перфоратор может

использоваться для ввертывания и вывертывания шурупов. Скорость вращения шпинделя

и частота ударов регулируются, что облегчает адаптацию инструмента к различным видам работ. Перфораторы могут оборудоваться защитой

персонала от вибрации, звукоизоляцией, пылеотса-сывающими устройствами,

скобами-держателями для быстрой смены инструмента. Электропривод

перфоратора аналогичен приводу дрели, но приспособлен к длительному

действию более жестких ударных нагрузок. Перфораторы с

электроприводом рассчитаны на менее тяжелые работы. Они легче,

компактнее, бесшумнее пневматических (рис. 4.13) и гидравлических (рис.

4.14) и удобней в работе, так как электропровод предоставляет большую

свободу действий, чем шланги. Вместе с тем,

Рис. 4.13.

Пневматически

Рис. 4.14. Перфоратор с гидрообъемным приводом

в отличие от пневмо- и гидропривода, электропривод нуждается в предохранительных устройствах, защищающих от перегрузок.

Применение отбойных молотков часто ограничивается разрушением бетонных и кирпичных конструкций, бетонных и асфальтовых покрытий,

мерзлых и особо прочных грунтов. Использование сменных наконечников расширяет область применения молотков, превращая их в универсальный

инструмент. Области применения отбойных молотков с различными типами наконечников:

граненая пика - разрушение бетона, гранита, мерзлых грунтов, проведение в них канавок и штроб;

узкое долото - направленное разрушение и раскалывание каменных материалов;

широкое долото - «нетяжелое» разрушение и дробление асфальтобетона и мерзлого грунта;

зубило - «тяжелое» разрушение твердых пород, покрытий и мерзлого грунта;

узкая лопатка по грунту - рытье и рыхление грунта;

лопатка-топор - обрубка корней и рыхление грунта;

широкая лопатка по асфальту - вырубание, дробление и обрубка кромок асфальтобетонного покрытия;

лопатка по асфальту - «тяжелое» разрушение асфальта;

широкая лопатка по грунту - рытье и рыхление мягких грунтов;

стержень и пята трамбовки - трамбование грунта и щебня; забивка опор столбов и анкерных болтов;

стержень зубчатой головки - подбивка и расклинка щебня под шпалы железнодорожного полотна;

зубчатые головки - нанесение шероховатостей на твердые поверхности перед отделкой.

По типу привода отбойные молотки разделяются на электрические, пневматические (рис. 4.15, а; табл. 4.1), гидравлические (рис. 4.15, б) и с автономным

приводом от двигателя сгорания (см. табл. 4.1).

Таблица 4.1

Технические характеристики отечественных пневматических отбойных

молотков

Марка

Назначение

Энергия

удара,

Частота

ударов,

Рабочее

давле-

Расход

воздуха,

Масса.

Дж

Гц

ние,

м'/мин

кг

МПа

МО-2М

Молоток отбойный

0,63

1,3

8,5

МП6-3

То же

0,63

1,0

7,5

ИП-4126

0,63

0,7

5,9

ИП-4613

Лом ручной

0,63

1,6

11,0

Рис. 4.15. Отбойный молоток массой 12 кг: а - пневматический; 6 - гидравлический

Независимо от способа подачи энергии генератором энергии уда ра является ударник с бойком, возвратно-поступательно переме щающийся в рабочем
пространстве преобразователя энергии мо лотка (это может быть соленоид, пневмо- или гидроцилиндр, или цилиндр двигателя внутреннего сгорания).

Дисковая пила может использоваться для обрезки металлических, асбоцементных и пластмассовых труб, металлической арматуры, бетонной и

керамической плитки и кирпича, шиферных и метал лических листов. Для этого на шпиндель силового блока может ус танавливаться металлический диск с
алмазной или твердосплавной режущей кромкой или абразивный отрезной диск, соответству ющий материалу обрабатываемого изделия.

Для неметаллических материалов (кроме дерева) и металла ис пользуются диски, изготавливаемые из разных компонентов и по различной технологии и

поэтому невзаимозаменяемые. Привод дисковых пил может осуществляться электромотором (рис. 4.16, а), пневматической или гидравлической турбиной (рис. 4.16, б)
через Понижающий редуктор, либо встроенным двигателем внутреннего сгорания (рис. 4.16, в). Их недостатки и преимущества аналогичны Уже называвшимся
выше.

Строительный пистолет предназначен для крепления деталей и Фрагментов конструкций к цементосодержащим, кирпичным и де ревянным стенам и

основаниям зданий и сооружений. Принцип работы порохового пистолета аналогичен принципу действия ог нестрельного оружия с той разницей, что
вместо пистолетного пат-Рона используется холостой заряд, взрывающийся в камере, огра ниченной с одной стороны затвором, а с другой - подвижным бой-

Рис. 4.17. Насосы с пневматическим приводом: а - диафрагменный; 6 - центробежный

Насосы используются для осушения и откачки воды с места предполагаемых работ при подтоплении его грунтовыми водами или

атмосферными осадками. В строительной практике чаще всего используются диафрагменные, центробежные (рис. 4.17) и поршневы е   н а с о с ы .
Д и а ф р а г м е н н ы е   н а с о сы   п р и м е н я ю т с я   д л я   п е рекачки загрязненных жидкостей средней вязкости, а также едких и
легковоспламеняющихся жидкостей. Центробежные н а с о - с ы предназначены для перекачки маловязких жидкостей, таких как в од а,
р ас т во р и т е ли ,   у г л ев о д о р о д н ы е  т оп л и ва .   П о р ш н евы е   насосы используются, как правило, для перекачки воды, ее ра створов и
эмульсий. Выбор насоса по типу привода определяется видом энергии, которым стройплощадка обеспечена лучше всего,  и условиями
работы насоса. Так, насосы с электроприводом не следует устанавливать близко к урезу воды, а электропроводку следует прокладывать так,
чтобы избежать ее случайного повреждения. При использовании насосов с пневмо- или гидроприводом следует стремиться к сокращению
расстояния от насоса до компрессорной или маслонасосной станции, чтобы снизить потери давления. Ме ханизмы привода насосов,
независимо от типа двигателя, как правило, не имеют в своем составе понижающих редукторов.

Марка

Расход воздуха

при давлении 0,6

Мпа, м'/мин

Производи-

тельность

забивки, шт./

мин

Рабочее

давление,

МПа

Вместимость

магазина

(гвоздей), шт.

Масса, кг

ИП-4402

ИП-4403

0,24

180

100

0,5... 0,7

137

4,30

4,05

Глава 5. МАШИНЫ ДЛЯ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ

5.1. МАШИНЫ ДЛЯ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ РАБОТ

Кусторезы. Предназначены для срезания травяного растительного слоя, кустарника и мелколесья при расчистке площадок, отведенных

под земляные работы или сооружения. Кусторез состоит из косопоставленного отвала с одной отвальной поверхнос тью (рис. 5.1, а) или

симметричного относительно продольной оси отвала с двумя отвальными поверхностями (рис. 5.1, б), образующими в плане треугольник,

обращенный вершиной вперед. Ножевая система отвала оснащена сменными ножами с гладкой или пилообразной режущей кромкой.

Выступающая вперед часть режущей кромки усилена массивным литым или кованым выступом, называемым колуном. Над отвалом

устанавливается защитное ограждение в виде решетки, рамы или кожуха, прикрывающего систему его подвески.

С помощью центрального шарового шарнира, боковых подкосов и раскосов отвал крепится к U-образной тяговой раме, соединенной с

рамой тягача двумя шарнирами и гидроцилиндрами ее подъема/опускания. В качестве базового тягача, на котором монтируется рабочее

оборудование кустореза, как правило, используется промышленный гусеничный трактор, лучше приспо-

Рис. 5.1. Отвал кустореза:

а - с одной отвальной прверхностью (1 - отвальная поверхность; 2 - ограждающая рамка; 3 - колун; 4 - режущая кромка); б - с двумя

отвальными поверхностями (/ - колун; 2. 4 - отвальные поверхности соответственно правая и левая; 3 - ограждающая решетка: J - пилообразная

режущая кромка)

обленный к движению по неровной, рыхлой или топкой поверхности.

При движении по расчищаемой площадке ножи с прямой или пилообразной режущей кромкой срезают дерн, кустарник и мел кие деревья

на глубине 3... 5 см от поверхности. Срезанная почва и растительность сдвигаются отвальной поверхностью в одну сторону либо по обе

стороны от машины, образуя боковые валики. Крупные стволы, пни и коряги перед срезкой раскалывают колуном. Защитные ограждения

предохраняют тягач, элементы крепления отвала и механизмы, расположенные за ним, от повреждения стволами и камнями и, в то же время,

не заслоняют от оператора пространство перед машиной при поднятом отвале. Защитный кожух выполняет те же функции лучше, чем

решетка, но ухудшает видимость пространства перед отвалом.

Иногда для срезки растительности при подготовительных работах используются машины с активными рабочими органами, такими как

горизонтальные дисковые и цепные пилы, фрезерно-роторные измельчители (рис. 5.2) и ножевые косилки. Производительность таких машин

значительно выше, чем машин с отвалами, но их применение предполагает отбор мощности на рабочий орган и привлечение

дополнительной техники для валки толстых стволов, сбора срезанной растительности, срезки и складирования дерна (табл. 5.1).

Таблица 5.1

Зависимость числа проходов по одному следу от породы деревьев (для кустореза с отвальным рабочим органом)

Порода деревьев

Число проходов по одному месту

Диаметр ствола, мм

Сосна

Береза
Дуб
• ----

200... 250

80. ..200

До 80

250... 300

95. ..250

До 95

350... 400

125... 350

До 125

Производительность кустореза с отвальным или активным ра- эчим органом рассчитывается с помощью уравнения:

с- 1 /

П **уч*пер Ищв ,

=-------------------h-

•де Р

уч

- площадь расчищаемого участка м

; /с

пер

- коэффициент перекрытия проходов (не более 1,15); Ь

обр

- ширина полосы, обраба-

(5.1)

Рис. 5.2. Кусторез с фрезерным рабочим органом:

1 - ротор-измельчитель в кожухе; 2 - толкающие брусья; 3 - гидроцилиндры подъема/ опускания ротора; 4 - защитная конструкция FOPS; 5 - базовая

машина; 6 - гидросистема; 7 - насос; 8 - ходоуменыпитель

тываемой рабочим органом за один проход, м; л

пов

- число повторных проходов по одному следу (см. табл. 5.1); Ј/

- фактическая скорость кустореза

при расчистке участка, м/с; г

ман

- время на маневрирование в конце прохода (не более 6 с), с; L

3ax

- длина захватки, т. е. пути, проходимого

кусторезом за один проход, м.

Для расчета производительности кустореза с отвальным рабочим органом можно использовать и другие зависимости:

Коэффициент снижения производительности кустореза (X) в зависимости от числа деревьев твердых пород

Доля деревьев твердых пород, %:

0...25..............................................................................................

25...75................................................................................

75...100...

..............

Коэффициент снижения производительности кустореза (А) в зависимости от числа деревьев на 1га и/или качества вьющихся

растений

Деревья:

до 990..........................................................................................0,7

991... 1480...................................................................................1,0

более 1481 .....;...........................................................................2,0

Вьющиеся растения:

крепкие........................................................................................2,0

очень крепкие..............................................................................3,0

Время на валку одного дерева (табл. 5.2) справедливо для машин, находящихся в хорошем рабочем состоянии, оснащенных ко робкой

переключения передач под нагрузкой и хорошо отрегули рованным отвалом с наточенной режущей кромкой. Очищаемый участок должен быть

ровным, с уклоном менее 10%, хорошей опорной поверхностью и растительностью из равного количества мягких и твердых пород.

Таблица 5.2

Время на валку одного дерева

.0,7

.1,0

.1,3

П = 10000/Г;

где Т - время, необходимое для расчистки участка площадью 10 тыс. м

; X, А - коэффициенты снижения производительности кустореза из-за

наличия деревьев соответственно твердых пород и/или вьющихся растений; В - базовое время на расчистку участка площадью 10 тыс. м

, мин;

/ - порядковый номер диапазона диаметров деревьев; т - общее количество диапазонов диаметров деревьев (т = 4); М, - время на валку одного

дерева в /-м диапазоне диаметров, мин; N

- число деревьев в /-м диапазоне диаметров на 10 тыс. м

; D - сумма диаметров деревьев на 10 тыс. м

, стволы

которых на уровне земли толще 180 см; F- поправка, учитывающая затраты времени на валку дерева толще 180 см на уровне земли.

100

(5.2)

(5.3)

Диаметр ствола, см

Мощность

Базовое

30. ..60 60. ..90 90... 120 120... 180 Более 180

кВт

мин

Время на валку ствола, мин

М,

м,

м.

120

0,7

3,4

6,8

160

0,5

1,7

3,3

10,2

3,3

250

0,2

1,3

2,2

6,0

1,8

340

0,1

0,4

1,3

3,0

1,0

Корчеватели. Предназначены для очистки участков, отведенных под земляные работы, от оставшихся после кусторезов корней и пней, а также для

извлечения из грунта крупных камней. Они подразделяются на корчеватели и корчеватели-собиратели, различающиеся ра бочим оборудованием и
технологией работы. В обоих случаях в каче-

101

стве базовой машины используется промышленный гусеничный трактор. Рабочее оборудование корчевателя представляет собой шарнирно-

рычажную систему, установленную в задней части тягача.

Рабочие рычаги оканчиваются зубьями, заводимыми под кор чуемый объект и извлекающими его на поверхность при поворо те рычагов.

Во время корчевания рама прижимается к земле, ее клыки погружаются в грунт вместе с зубьями рабочих рычагов и усилия корчевания не

передаются на конструкцию базовой машины.

Корчеватели-собиратели оснащаются рабочим оборудованием отвального типа, установленным перед тягачом и использующим его тягу.

Оборудование состоит из сменных корчующих зубьев, закрепленных на рабочей балке, отвальной поверхности, образуе мой передними гранями

зубьев (рис. 5.3), боковых косынок, защитной решетки и толкающей рамы. Зубья извлекают на поверхность пни, корни и камни, отражающий щит

или защитная решетка предотвращают переваливание собранного материала через верх рабочего органа, а боковые косынки рамы - его уход в

стороны. Рабочая балка связана с тягачом универсальной толкающей рамой, системой подкосов с гидроцилиндрами.

При очистке участка корни, пни и камни извлекаются заглуб ленными в грунт зубьями, а затем вместе со срезанной растительностью

перемещаются отвалом за границы участка. При корчевке пней и камней машина подходит к намеченному объекту с заглубленными зубьями, а

за 0,5... 0,7 м до него начинает плавно выглуб-лять отвал, продолжая движение вперед.

Производительность корчевателя на базе трактора мощностью 74 кВт с канатно-блочным управлением рабочим оборудованием оценивается в

80-90 пней диаметром 35-75 см на тяжелом суглинке при засоренности до 700 пней на 1 га или в 18 м

камней объемом от 0,75 до 2,0 м

при

засоренности до 300 камней на 1 га.

Рис. 5.3. Отвальные рабочие органы корчевателя и корчевателя-

собирателя:

/ - зубья; 2 - несущий брус; 3 - защитная решетка; 4 - боковые

косынки; 5 - рабочая

балка

Производительность корчевателя-собирателя можно рассчитать по уравнениям:

П = 10 000/Г;

где Т - время на расчистку участка площадью 10 тыс. м

, мин, S - коэффициент условий работы; В - базовое время (табл. 5.3), мин; i - порядковый номер

диапазона диаметров деревьев; т - общее число диапазонов диаметров деревьев (т = 4); М

;

- время на уборку одного дерева в /-м диапазоне диаметров,

мин; N

- число деревьев в г'-м диапазоне диаметров на участке площадью 10 тыс. м

; D - сумма диаметров всех деревьев на участке площадью 10 тыс. м

стволы которых толще 180. см на уровне земли; F - время на уборку дерева со стволом толще 180 см на уровне земли.

Таблица 5.3

Время на уборку одного дерева

Диаметр ствола, см

Мощность

Базовое

30. ..60

60. ..90

90. ..120

120... 180

Более 180

трактора,

время В,

кВт

мин

Время на уборку ствола, мин

М,

А/,

120

157

0,50

1,0

4,2

160

125

0,40

0,7

2,5

5,0

250

111

0,10

0,5

1,8

3,6

0,9

340

0,08

од

1,2

2,1

0,3

(5.4)

(5.5)

Зависимость величины S от условий работы

Совместное использование трех или более тракторов

................................................................................................

0,5 ...0,75

Расчет времени расчистки 1 га площади также может быть вы -

полнен с учетом технологических параметров корчевателя-соби-

рателя и размеров участка по уравнению

(1-5)

(5.6)

'м

10000

103

Подъемно-транспортные, строительные и дорожные машины и оборудование - часть 7