Тема № 17.
Основные виды транспортных машин применяемых в строительстве. Основы тягового расчета.
Для транспортирования различных строительных грузов со складов, заводов, станции железных дорог, а также для перемещения их по территории строительного объекта применяются грузовые и специальные автомобили, тракторы, тягачи, прицепы и т.п. Эти машины в строительстве перевозят большую часть грузов, перемещаемых безрельсовым транспортом. Расходы на автомобильный транспорт достигают 10... 12 % стоимости строительно-монтажных работ.
Грузовые автомобили обладают сравнительно высокой скоростью перемещения, маневренностью, возможностью работы с прицепами и полуприцепами.
Грузовые автомобили обозначаются колесной формулой А х Б, где Л ~ общее число колес, Б - число ведущих колес. Автомобили с колесной формулой 4 х 4 и б х 6 относятся к машинам высокой проходимости.
Грузовые автомобили имеют единую конструктивную схему и состоят из двигателя, шасси и кузова для груза На базе грузовых автомобилей выпускаются автомобильные тягачи седельного типа, работающие в сцепе с одно-, двух- и трехосными полуприцепами.
Тракторы применяются для транспортирования строительных грузов в прицепах по грунтовым и временным дорогам. Они подразделяются на сельскохозяйственные, промышленные и специальные. По конструкции ходового оборудования различают гусеничные и колесные тракторы. Гусеничные тракторы имеют малую нагрузку на грунт и большую силу тяги, поэтому они обладают более высокой проходимостью, чем колесные. Превмоколесные тракторы более маневренны, обладают большей транспортной скоростью и маневренностью.
Главным параметром тракторов является максимальное тяговое усилие на крюке.
Пневмоколесные тягачи предназначены для работы с различного рода прицепным и навесным рабочим оборудованием. Тягачи состоят из двигателя, трансмиссии, ведущей оси с двумя колесами. Ведущая ось является управляемой.
Автосамосвалы изготавливают па базе серийных грузовых автомобилей. Они оборудуются металлическими кузовами корытообразной, трапециевидной и прямоугольной формы поперечного сечения. Автосамосвалы принудительно при помощи гидравлического подъемника могут наклонять кузов назад и на боковые стороны.
В последнее время все более широкое применение находят автомобили-самопогрузчики с бортовыми гидравлическими манипуляторами.
Тяжеловозы предназначены для транспортирования тяжеловесных крупногабаритных неделимых грузов, технологического оборудования и строительных машин. В зависимости от назначения тяжеловозы изготавливают грузоподъемностьюдо 125 т.
Для движения машины необходимо, чтобы между движителем и грунтом создавалось усилие, достаточное как для перемещения самой машины, так и для преодоления полезных и вредных сил сопротивления. Максимальное значение силы тяги по двигателю ограничивается предельными значениями силы, возникающей в процессе взаимодействия движителя с грунтом, т. е. силами сцепления. Сила тяги по сцеплению определяется нагрузкой на движитель, его конструкцией, физико-механическими свойствами основания дороги.
Касательная сила тяги Pk состоит из двух слагаемых, первое из которых T идет на преодоление полезных сопротивлений и называется свободной силой тяги, а второе Gkf = Pf — на перекатывание ведущего колеса; называют эту величину силой сопротивления качению.
.
Предельное значение касательной силы тяги, так называемая сила тяги по сцеплению Р, зависит от массы G и коэффициента сцепления φ.
.
Коэффициенты φ и f зависят от физико-механических свойств покрытия и давления в шинах протектора.
Максимальное значение свободной силы тяги по сцеплению
или
Для гусеничного движителя, как и для колесного, величины φ΄ и f' = Pf характеризуют взаимодействие движителя с грунтом, только они численно отличаются от φ и f.
При движении тягача по наклонной поверхности нормальная сила
При перемещении машины возникают следующие силы:
1) сопротивления передвижению ходовой части
;
2) сопротивления инерции Рин; они пропорциональны массе машины G/g и ее ускорению при трогании с места или изменении скорости машины. Приближенно Рин можно определить по зависимости
,
где tр - время разгона (для колесных машин tp=5–10 с, для гусеничных – 3-6 с). 
Рис.18.
Трогание с места происходит на первой передаче. При этом vх можно принимать для гусеничных машин 0,25–0,3 м/с, для колесных – 1– 1,5 м/с;
3) сопротивления подъему на уклонах Рпод, зависящие от угла уклона α:
.
Гусеничные машинымогут преодолевать уклоны 20-25°, колесные – 15-20° (наименьшие значения для тракторов и машин на их базе). Возможность преодоления различных уклонов, развиваемая силой тяги, зависит также от устойчивости машины.
Таким образом, для движения машины необходимо, чтобы сила тяги на движителе преодолевала все указанные выше сопротивления, а также полезные сопротивления Рхсум, т.е. сопротивления, возникающие на рабочих органах, и т. д. Следовательно,
.
Необходимо, чтобы мощность двигателя обеспечивала получение этого окружного усилия.
Силу тяги, которую может развивать машина при данной мощности двигателя, называют силой тяги по двигателю Тд:
,
где Мд - крутящий момент, развиваемый двигателем, кгс·м (Н·м); iтр - общее передаточное число трансмиссии от двигателя к ведущему колесу; ηм - общий КПД трансмиссии и ходовой части; rk - радиус ведущего колеса машины, м.
Величина ηм не являющаяся постоянной, зависит от скорости перемещения машины:
,
где ηтр — КПД трансмиссии; ηх — КПД ходовой части.
Если известны параметры машины - масса G, диапазон скоростей v, мощность Nт, угол подъема α, то можно определить режимы, на которых следует работать, чтобы полностью использовать мощность двигателя, и какие максимальные рабочие сопротивления можно преодолеть для работы на заданных режимах.
Тема № 18.
Транспортирующие машины Производительность транспортирующих машин.
Конвейеры применяют для транспортирования гравия, щебня, цемента, грунта, бетонных смесей, кирпича, дробленого камня в пределах строительной площадки, завода строительных деталей и карьера. Машины этого типа можно разделить на следующие группы: а) конвейеры или транспортеры (ленточные, цепные, винтовые, роликовые, вибрационные, а также элеваторы); б) подвесные канатные дороги; в) пневматические транспортные устройства; г) самотечные гравитационные устройства.
Ленточные конвейеры.Они делятся на передвижные (длиной 5 ¸ 20 м) и стационарные (до нескольких сотен метров). Они просты по конструкции, имеют сравнительно небольшую металлоемкость, позволяют транспортировать грузы на расстояния до нескольких километров. Производительность их 10 ¸ 20 тыс. т/ч.
Ленточные конвейеры позволяют перемещать грузы (при прорезиненной ленте) под углом до 20°.
Для работы конвейера необходимо, чтобы сила трения между барабаном и лентой была достаточной для перемещения нагруженной ленты. Величина этой силы трения зависит от коэффициента трения μ, между лентой и барабаном и угла обхвата барабана лентой α. Чтобы лента не проскальзывала, должно быть соблюдено неравенство Эйлера;
где Sнаб - натяжение в набегающей ветви ленты, кгс (Н); Sсб - натяжение в сбегающей ветви ленты, кгс (Н); е - основание натурального логарифма.
Величина тягового усилия Р0, кгс (Н), необходимая для определения мощности привода:
Натяжение в сбегающей ветви Sнаб обычно равно предварительному натяжению So, следовательно,
.
Величина натяжения должна обеспечивать необходимую силу трения между лентой и приводным барабаном.
Производительность ленточного конвейера
, м2/ч
где F - площадь сечения материала, расположенного на ленте, м2; γ - насыпная масса материала, т/м3; υ - скорость движения ленты, м/с.
Цепные конвейеры. К цепным относят пластинчатые, скребковые и ковшовые конвейеры.
Пластинчатые конвейеры применяют для транспортирования горячих, острокромчатых, кусковых и штучных материалов. Тяговым органом пластинчатых конвейеров являются две бесконечные цепи, которые устанавливаются на ведущей и ведомой звездочках. К цепям крепят настилы из металлических пластин. Скорость перемещения пластин, а следовательно, и грузов на пластинчатом конвейере меньше, чем у ленточных, и составляет 0,05-0,5 м/с. Пластинчатые конвейеры позволяют перемещать грузы под углом до 30°.
Скребковые конвейеры отличаются от пластинчатых тем, что тяговые цепи помещены в открытом желобе и на них вместо пластин закреплены скребки. Скорость скребковых конвейеров 0,1 ¸ 0,5 м/с, длина не более 50-60 м. Недостатком этих конвейеров является быстрый износ тяговых цепей, так как они чаще всего применяются для транспортирования сыпучих материалов, оказывающих абразивное воздействие на цепи.
Ковшовые конвейеры (нории) применяют для подъема материалов по вертикали или в круто наклонном направлении на высоту до 50 м.
Винтовые конвейеры иначе называют шнеками. Применяют их для транспортирования цемента, гравия, песка, шлака, мокрой глины, бетонной смеси на расстояние 30—40 м под углом до 20°. В отдельных случаях их используют и для вертикального транспортирования. Винтовой конвейер представляет собой винт, заключенный в кожух (желоб). При вращении винта материал перемещается вдоль его оси.
Производительность винтовых конвейеров зависит от средней площади сечения потока материала в желобе и скорости его перемещения вдоль оси.
Скорость перемещения материала вдоль оси
, м/с
где Sb - шаг винта; п - частота вращения винта, об/мин.
Вибрационные конвейеры. Для транспортирования сыпучих материалов, бетонных смесей, растворов применяют вибрационные устройства. При вибрации значительно уменьшается трение между частицами сыпучих материалов и вязких смесей.
Достаточно желобу или трубе придать небольшой уклон и сообщить им колебания, чтобы находящийся в них материал начал перемещаться по уклону.
При помощи пневматических устройств перемещают сыпучие материалы (цемент, песок, шлак, древесные опилки и т. д.), а также растворы. Принцип работы пневматических устройств заключается в том, что в трубопровод, по которому транспортируется материал, подается такое количество воздуха и с такой скоростью, при которых частицы материала удерживаются во взвешенном состоянии и в этом состоянии перемещаются по трубопроводу. Чтобы частицам сообщить взвешенное состояние, необходим определенный расход воздуха.
Недостатком является большой удельный расход энергии (до 3 ¸ 5 кВт·ч/т∙км).