Погрузочные машины

Погрузочные машины

Погрузчик представляет собой  самоходную подъемно-транспортную машину, включающую в себя базовое шасси  и технологическое оборудование в виде шарнирно-рычажного механизма  с рабочим органом. Привод технологического оборудования в конструкциях современных  погрузчиков - гидравлический. Они предназначены  для захвата, подъема и перемещения свободно лежащих или насыпных, грузов с последующей погрузкой в транспортные средства или укладкой в штабеля. С их помощью можно производить погрузку предварительно взорванных или разрыхленных скальных пород, мелкокусковых и сыпучих грузов, строительных материалов (песок, щебень, гравий), производить очистку различных территорий от строительного мусора, снега, промышленных отходов.  
Погрузчики классифицируют по виду рабочего процесса, грузоподъемности, по типу ходовой системы базового шасси, по типу технологического оборудования и рабочего органа (рис. 1.1).  
По виду рабочего процесса различают погрузчики непрерывного и периодического (циклического) действия. К машинам первого типа относятся погрузчики многоковшовые, роторные, скребковые, с нагребающими лапами и подгребающими дисками. При работе этих машин материал от рабочего органа в транспортное средство или штабель подается, как правило, по скребковым транспортерам, т.е. непрерывно. Работа погрузчиков периодического действия отличается тем, что погрузка или штабелевка материалов производится в результате выполнения циклически повторяющегося набора операций.

Погрузочные машины подразделяются: на машины прерывного и непрерывного действия; по  способу захвата  погружаемого  материала — с нижним, с боковым и верхним захватом; 
по типу исполнительных органов — на ковшовые, с загребающими лапами и скребками, конвейерные скреперные; по способу передвижения — на гусеничном ходу, на рельсовом ходу и на резиновом ходу. 

Примером Погрузочных  машин с ковшовым исполнительным органом являются ППМ-4м, 2ПНБ-2, 2ППН-5, ППН-7, ПНБ-5ук, ПМЛ-5МО, ЭПМ-2, ПМЛ-9 и др. Машина ППМ-4м — на рельсовом ходу, предназначена для погрузки в  вагонетки при проведении горизонтальных выработок. Во время работы машина движется вперед и назад вместе с прицепленной к ней вагонеткой.

Погрузочные машины с загребающими лапами — УП-3. ПНБ-1, 1ПНБ-1 и др. Машина 1ПНБ-1 — на гусеничном ходу, предназначена  для погрузки в вагонетки или  на конвейер при проведении горизонтальных выработок. Основными элементами машины являются загребающий механизм, скребковый перегружатель, электрооборудование и гидравлическая система управления. Загребающие лапы поднимают горную массу с почвы на скребковый перегружатель, откуда она грузится в вагонетку или на конвейер.

Назначение и  классификация погрузчиков. 
 
Одноковшовый погрузчик состоит из базовой машины и рабочего оборудования шарнирно-сочленённого типа. В комплект сменного рабочего оборудования входят несколько типов ковшей, захваты для работы со штучными грузами, бульдозерный отвал и др.  
Одноковшовые погрузчики используют для механизации погрузочно-разгрузочных работ. Одноковшовые погрузчики с ковшовым оборудованием широко применяют для разработки карьерных сыпучих и мелкокусковых материалов с погрузкой их в транспортные средства, для послойной разработки грунта, перемещения его и отсыпки в отвал, а также выполнения погрузочно-разгрузочных и транспортных работ с различными сыпучими материалами. . Одноковшовые погрузчики относят к числу наиболее распространенных машин - их широко применяют в гражданском, гидротехническом и транспортном строительстве.  
Погрузчики со сменным рабочим оборудованием используют для погрузки и разгрузки контейнеров, лесоматериалов, выполнения планировочных работ и др. 
По основному параметру – номинальной грузоподъёмности, кН, - одноковшовые погрузчики разделяют на малогабаритные (менее 5), лёгкие (5 – 20), средние (20 – 40), тяжёлые (40 – 100) и большегрузные (более 100). 
Погрузчики классифицируют также по типу ходового оборудования, базовой машины, расположению, типу и приводу погрузочного оборудования.  
По типу ходового оборудования одноковшовые погрузчики подразделяют на гусеничные и колёсные. Вследствие более высокой мобильности и транспортабельности наиболее распространены колёсные погрузчики. Гусеничные одноковшовые погрузчики используют при работе на грунтах со слабой несущей способностью, а также на взорванных скальных грунтах, где необходимо реализовать большие усилия на ковше и где шины быстро изнашиваются, так как у этих погрузчиков большая тяговая сила и хорошая проходимость. 
По типу базовой машины различают погрузчики на специальных базовых шасси и тягачах, погрузочных модификациях промышленных тракторов и промышленных модификациях тракторов общего назначения. 
Специальные шасси и тягачи создают в расчёте на агрегатирование с ними погрузочного оборудования. У них более рациональная компоновка узлов и агрегатов, однако, одноковшовые погрузчики на базе собственных шасси экономически целесообразны только при большой серийности их выпуска или при создании машин специального назначения, где в качестве базы невозможно применить тракторы. 
Одноковшовые погрузчики выпускают с полуповоротным, перекидным и фронтальным рабочим оборудованием. Рабочим оборудованием является ковш для погрузки сыпучих материалов, лёгкого грунта, штучного груза. При полуповоротном оборудовании предусмотрена боковая разгрузка ковша в направлении разработки материала. При перекидном же оборудовании материал разгружается назад, а фронтальное оборудование обеспечивает разгрузку ковша со стороны разработки материала.  
По виду привода различают погрузчики с механическим, гидравлическим, электрическим и комбинированным приводом (гидромеханическим и дизель- электрическим).  
У одноковшовых погрузчиков с механическим приводом силовым оборудованием служат двигатели внутреннего сгорания. Потоки мощности при этом распределяются механическими трансмиссиями. Для машин малой мощности этот вид привода наиболее распространенный. Многомоторный электрический привод обычно применяют при наличии внешнего источника электроэнергии. Предусматривают также и дизель- электрические приводы. Одноковшовые погрузчики с гидравлическим приводом, или гидравлические, имеют в качестве силовых установок двигатели внутреннего сгорания с насосной группой, от которой энергия передаётся к рабочему оборудованию и механизмам при помощи рабочей жидкости. Во многих видах строительства гидравлические погрузчики успешно вытесняют механические. 
Гидравлические одноковшовые погрузчики имеют следующие преимущества перед механическими: жесткую связь между рабочем оборудованием и машиной, позволяющую реализовать большие рабочие усилия без увеличения массы машины; нет потребности в специальных устройствах управления (тормозов, фрикционов, механизмов изменения скоростей), так как распределение и регулирование потоков энергии производятся гидравлической системой; можно применять широкую номенклатуру сменных рабочих оборудований со сложными рабочими движениями, что превращает машину в манипулятор, полностью заменяющий ручной труд человека. 
Из перечисленных преимуществ следует особо обратить внимание на возможность реализации больших рабочих усилия по сравнению с машинами с механическим приводом.

ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ МАШИН 

1. К использованию допускаются  машины в работоспособном состоянии.  Перечень неисправностей и предельных  состояний, при котором запрещается эксплуатация машин, определяется эксплуатационной документацией.

2. При выборе типа машин  для производства работ необходимо, чтобы техническая характеристика  машины соответствовала параметрам  технологического процесса и  условиям работ.

3. Использование машин  следует осуществлять, если температура  окружающего воздуха, скорость  ветра и влажность соответствуют  значениям, указанным в эксплуатационной  документации на машину.

4. До начала работ с  использованием машин необходимо  определить рабочую зону машины, границы опасной зоны, средства  связи машиниста с рабочими, обслуживающими  машину, и машинистами других  машин.

5. При использовании машин  должна быть обеспечена обзорность  рабочей зоны с рабочего места  машиниста. 

6. Рабочая зоне машины  в темное время суток должна  быть освещена.

7. При использовании машин  в режимах, установленных эксплуатационной  документацией, уровни шума, вибрации, запыленности, загазованности не должны превышать значений.

8. При выполнении взрывных работ машины должны быть удалены на безопасное от места взрыва расстояние, определяемое проектом производства работ и требованиями безопасности при взрывных работах, утвержденными Госгортехнадзором СССР.

Работающие должны быть удалены  из машин в специальные укрытия.

9. При необходимости использования машин в экстремальных условиях (срезка грунта на уклоне, расчистка завалов) следует применять машины, оборудованные средствами защиты, предупреждающими воздействие на работающих опасных производственных факторов, возникающих в указанных условиях.

Основные технико-эксплуатационные и технико-экономические показатели строительных машин

При выборе машин для производства строительных работ определенного вида и объема за основу принимают их технико-эксплуатационные и технико-экономические показатели, при сопоставлении которых находят оптимальные типоразмеры и количество машин для выполнения требуемых технологических операций. 
Основным технико-эксплуатационным показателем строительных машин является их производительность, которая определяется количеством продукции, выраженной в определенных единицах измерения (т, м³, м², м), вырабатываемой или перемещаемой машиной за единицу времени — час, смену, месяц или год. 
Различают три категории производительности машин: конструктивную, техническую и эксплуатационную. 
Конструктивная производительность Пк — максимально возможная производительность машины, полученная за 1 ч непрерывной работы при расчетных условиях работы, скоростях рабочих движений, нагрузках на рабочий орган с учетом конструктивных свойств машины и высокой квалификации машиниста. 
Для машин периодического действия 
Пк = qn или Пк = qnp, 
где q — расчетное количество материала, вырабатываемого машиной за один цикл работы, м3 или т; п — расчетное число циклов работы машины в час, п — З600/Тц, Гц — расчетная продолжительность цикла, с; р — плотность материала, т/м³. 
Для машин непрерывного действия при перемещении насыпных материалов сплошным непрерывным потоком 
Пк = 3600Av или Пк = 3600 Avp, 
А — расчетная площадь поперечного сечения потока материала, неизменная на всем пути перемещения, м²; v — расчетная скорость движения потока, м/с. При перемещении штучных грузов и материалов отдельными порциями 
Пк = 3600mv/l или Пк = 3600qn vp, 
где m — масса груза, т; qn — количество (объем) материала в одной порции, м ; l — среднее расстояние между центрами грузов (порций). 
При расчете конструктивной производительности не учитываются условия производства работ и перерывы (простои) в работе машины — технологические (связанные с технологией производства работ), организационные (связанные с организацией работ), связанные с метеорологическими условиями и случайные. Конструктивную производительность используют в основном для предварительного сравнения вариантов проектируемых машин, предназначенных для выполнения одного и того же технологического процесса. Эта производительность является исходной для расчета производительности машин в реальных условиях эксплуатации. 
Техническая производительность Пт — максимально возможная производительность машины, которая может быть достигнута в конкретных производственных условиях данным типом машины с учетом конструктивных свойств и технического состояния машины, высокой квалификации машиниста и наиболее совершенной организации выполняемого машиной технологического процесса за 1 ч непрерывной работы: 
Пт = Пк×Kу, 
где Kу — коэффициент, учитывающий конкретные условия работы машины. 
Так, конкретными условиями работы одноковшовых экскаваторов являются категория разрабатываемого грунта, высота (глубина) забоя, требуемый угол поворота рабочего оборудования в плане, условия разгрузки ковша (в отвал или в транспортные средства). Часовая техническая производительность указывается в технической документации машины — паспорте, инструкции по технической эксплуатации. 
Эксплуатационная производительность определяется реальными условиями использования машины с учетом неизбежных перерывов в ее работе, квалификации машиниста; может быть часовой, сменной, месячной и годовой. 
Часовая эксплуатационная производительность 
Пэ.ч=Пт×см²×kм, 
где см² — коэффициент использования машины по времени в течение смены, учитывающий перерывы на техническое обслуживание и ремонт машины, смену рабочего оборудования, перемещение машины по территории объекта, потери времени по метеорологическим условиям, отдых машиниста и т. п., 
см²=(Tсм-∑tп)/Tсм, 
где Тсм — продолжительность смены, ч; ∑tп — суммарное время перерывов в работе машины за смену, ч; kм= 0,85…0,95 — коэффициент, учитывающий квалификацию машиниста и качество управления. Сменная эксплуатационная производительность 
Пэ.см=Tсм×Пэ.ч, 
При расчете месячной и годовой производительности учитываются простои в работе машины за соответствующий период времени. Годовая эксплуатационная производительность 
Пэ.год=365* Пэ.см×kв.год×kсм, 
где kв.год год — коэффициент использования машины по времени в течение года,

kв.год=Тгод/365=(365-tв-tрем-tпр)/365, 
где Тгод — количество дней работы машины в году; tв — количество выходных и праздничных дней;  tрем —количество дней, необходимое для выполнения текущего, среднего и капитального ремонтов; tпр — продолжительность организационных простоев и простоев по метеорологическим причинам; kсм — коэффициент сменности. 
Эксплуатационная производительность является главным рабочим параметром, по которому подбирают комплекты машин для комплексной механизации технологически связанных трудоемких процессов в строительстве. 
В комплект машин входят согласованно работающие основная (ведущая) и вспомогательные машины, взаимно увязанные по производительности, основным конструктивным параметрам и обеспечивающие заданный темп производства работ. 
Эксплуатационная производительность основной машины Пэ.о должна быть равной или несколько меньшей (на 10… 15 %) эксплуатационной производительности вспомогательных машин Пэ.в. 
Среднегодовая потребность в машинах для выполнения заданного объема определенного вида работ 
М=Qобщ×У/100×Пэ.год,

где Qoбщ — общий объем соответствующего вида работ (в физических измерителях), подлежащих выполнению в течение года; У — доля объема работ в процентах, выполняемая данным видом машин, в общем объеме соответствующего вида работ. 
Экономическая эффективность от использования в строительстве новой машины определяется как разность приведенных затрат на выработку единицы продукции по сравниваемым эталонному и принятому вариантам. При сравнении вариантов в качестве эталона рассматривают лучшие отечественные строительные машины (серийно выпускаемые или рекомендованные к серийному производству), а также лучшие образцы зарубежной техники, эксплуатируемой в нашей стране. В общем виде приведенные затраты, руб., 
Зп = Сгод + Ен×К, 
где Сгод — расчетная себестоимость годового объема продукции машины, руб.; К — единовременные капитальные вложения на создание машины, руб.; Ен — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, устанавливаемый соответствующими методиками. 
Эффективность новой машины оценивается также по сроку ее окупаемости 
Т0 = K/Эг, 
где Эг — годовая экономия от внедрения новой машины. 
Основными технико-экономическими показателями, позволяющими сравнивать качество различных машин одного назначения, являются удельные металлоемкость и энергоемкость, стоимость единицы продукции и выработка продукции на одного рабочего.

Удельные металлоемкость и энергоемкость  машины представляют собой соответственно отношение массы машины и мощности установленных на ней двигателей (двигателя) к единице часовой технической производительности или к ее главному параметру (вместимости рабочего органа, грузоподъемности, грузовому моменту и т. п.). 
Стоимость единицы продукции определяется отношением стоимости машино-смены к сменной эксплуатационной производительности машины. 
Выработка продукции на одного рабочего 
Вуд = Пэ.см/nр, 
где nр — количество рабочих, обслуживающих машину. 
Степень механизации строительно-монтажных работ оценивается уровнем комплексной механизации, механовооруженностью и энерговооруженностью строительства. 
Уровень комплексной механизации характеризуется процентным отношением объема строительно-монтажных работ, осуществленных комплексно-механизированным способом, к общему объему строительно-монтажных работ в натуральном выражении, выполненных на строительной площадке: 
Ук.м=(Рк.м/Ро)100, 
где Рк.м — объем работ, выполненный средствами комплексной механизации; Р0 — общий объем выполненных работ. 
Механовооруженность строительства — выраженное в процентах отношение стоимости машинного парка строительной организации к стоимости строительно-монтажных работ, выполняемых в течение года: 
Мс = (См/Со)100, 
где См — балансовая стоимость средств механизации, тыс. руб.; С0 — годовой объем строительно-монтажных работ, тыс. руб. 
Механовооруженность труда определяют отношением балансовой стоимости средств механизации к среднесписочному числу рабочих, занятых на данном строительстве: 
М = Сm/np.сп, 
где nр.сп — среднесписочное число рабочих. 
Энерговооруженность строительства — отношение суммарной мощности двигателей машинного парка строительства к среднесписочному числу рабочих: 
Эс  =∑Pдв/nр.cn, 
где ∑Pдв — суммарная мощность двигателей машин, кВт.