Реферат история строительной техники

Обновлено: 05.07.2024

Появлению первого экскаватора способствовало активное железнодорожное строительство в США, нехватка рабочих сподвигнула американца Отиса в 1832-1836гг разработать и создать модель первого парового экскаватора, который имел ходовую часть железнодорожного типа, ковш объёмом 1,14 куб.м, двигатель в 15 л.с., среднюю производительность в 45-50 куб.м/час. Такой экскаватор могзаменить около 50 строительных рабочих, а уже через несколько лет усовершенствованные модели Отиса могли заменить до 180 рабочих. Первым покупателем экскаватора стала Англия в 1842 году, после чего годом позже ещё четыре экскаватора были направлены в Россию для строительства Николаевской железной дороги. Но российские подрядчики не захотели использовать его при строительстве, и в 1848 году они былипроданы на Урал, где в Нижнем Тагиле экскаватору нашли новое применение - для использования при добыче руды.


Крупномасштабное строительство каналов и железных дорог во второй половине девятнадцатого века, способствовало к активному развитию землеройных машин.

Германия в то время активно применяла "строительные локомобили", на которых были установлены одноканатные грейферы.

Россия же, до концадевятнадцатого века продолжала пользоваться дешёвой рабочей силой и все землеройные работы выполнялись в ручную. И только при строительстве Транссибирской магистрали началось использование американских "землекопных машин".

В 1902 году на Путиловском заводе был построен первый русский неполноповоротный экскаватор железнодорожного типа, который оснащался сменным ковшом 2,3 куб.м и 1,5 куб.м. Весом в 65-75 тоннэкскаватор обладал производительностью 100-290 куб.м./час. Благодаря интенсивности использования экскаватора при земляных работах в России к 1917 году их было построено 35 единиц, а строились и использовались машины такого типа до 30-х годов.

Иногда использовались плавучие неполноповоротные экскаваторы с прямой лопатой.

Масштабное строительство огромных каналов во второй половине XIX и начале XXвеков требовало перемещения гигантских масс грунта.

Суэцкий канал начал создаваться в 1859 году, конечная его длинна насчитывала 160 км, при строительстве было перемещено 75 млн. кубометров грунта, а использовалась в основном ручная рабочая сила, что растянуло сооружение канала на 10 лет.

Панамский канал строился с 1880 по 1913 гг. В период с 1903 по 1913 гг. было задействовано более 100 одноковшовых иоколо 20 многоковшовых экскаваторов. Объём грунта, перемещённого при строительстве, составил 160 млн. куб.м.

Конец первой Мировой войны стал началом общего развития техники, это сказалось и на экскаваторах. Экскаваторы начали оснащаться двигателями внутреннего сгорания и электроприводами, мощность и мобильность экскаваторов увеличилась за счет применения гусеничного и шагающего хода, вместе сувеличением видов дополнительного оборудования (прямая и обратная лопата, струг, драглайн…) увеличилась и сфера применения (тоннельные, вскрышные работы…). В то время, пока США и Россия пытались совершенствовать одноковшовые экскаваторы, Германия активно занималась строительством более мощного многоковшового экскаватора и специальных машин.

К началу 50-х годов использовались экскаваторы ЭГЛ-15(Ново-Краматорского завода), Марион и Бюсайрус (американского производства), имеющие гигантские размеры и ковш объёмом в 30 куб.м.

Применение новых машиностроительных технологий во второй половине ХХ века позволило существенно усовершенствовать экскаватор, наряду с разработкой дополнительного оборудования он стал действительно универсальной машиной.

Сейчас ручной труд при выполнении земляных работ используется очень редко,причиной могут быть либо чересчур стеснённые условия работы или при избытке бесплатной рабочей силы.

Древняя история подъемных устройств


История подъёмных устройств началась ещё с глубокой древности. Необходимость в поднятии тяжелых грузов возникла ещё на самом раннем этапе человечества. Память о древних подъёмниках оставили такие сооружения как.

Из истории развития дорожных машин.

Классификации строительных машин.

Основой укрупненной классификации строительной техники является назначение машин.

Они по назначению делятся на 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 также по конструкции, виду рабочего органа, возможности перемещения, роду привода, степени поворота, способу опирания.

Помимо этого действует общий классификатор, определяющий назначение и место строительных и дорожных машин.

Все они по диапазону температур, при которых они сохраняют свою работоспособность, подразделяются на две группы: – машины общего назначения, предназначенные для работы при температуре ±40 °С (исполнение У); – машины специальные, специального исполнения, предназначенные для работы при температуре до —60 °С (исполнение УХЛ) и машины для работы при температуре до +60 °С (исполнение Т).

Предусмотрена классификация грузоподъемных кранов по режимам работы.

Установлены также классы использования СО … СЭ в зависимости от числа циклов работы крана за срок его службы, классы погружения 0 … 4 в зависимости от коэффициента нагружения и группа режима работы кранов в зависимости от класса использования и класса нагружения.

Классификация дорожных машин.

Машины, которые помогают подготовить площадь к проведению на ней строительных работ:

• Кусторезы • Корчеватели • Рыхлители.

2. Машины, которые предназначены для рытья земли:

• Бульдозеры • Экскаваторы • Автогрейдеры • Скреперы

3.Машины для уплотнения грунта.

К ним относятся катки. Катки - это машины, которые уплотняют, а так же утрамбовывают грунты, асфальт и т.п.

4. Машины для изготовления и перевозки бетонных смесей.

• Бетоносмесители; • Автобетоносмесители; • Автоцементовозы;

• Бетононасосы - машины, с помощью которых осуществляется прием бетонных смесей от различных бетонотранспортных средств.

5. Дробильно-сортировочное оборудование.

• Дробильные машины или дробилки • Сортировочные машины или грохоты

6. Машины для строительства искусственных помещений.

В основном это оборудование для свайных работ.

• Паровые молоты; • Дизель - молоты; • Вибромолоты; • Вибропогружатели.

7.Машины для разработки карьеров.

8.Машины для очистки дорог и снегоуборочная техника.

9.Машины для подъема грузов.

• Подъемные краны; • Погрузчики; • Подъемные установки.

10. Машины для транспортировки грузов.

• пневматические транспортирующие установки; • гидравлические транспортирующие установки; • конвейеры.

2 Машины для подготовительных работ
Для выполнения подготовительных работ применяют кусторезы, корчеватели, корчеватели-собиратели и рыхлители, являющиеся сменным, навесным оборудованием к мощным гусеничным тракторам или колесным тягачам.

Кусторезы.Предназначены для срезания травяного растительного слоя, кустарника и мелколесья при расчистке площадок, отведенных под земляные работы или сооружения.

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

Рыхлители.Предназначены для послойного разрыхления прочных талых и мерзлых грунтов, горных пород и дорожных покрытий с целью их последующей разработки и/или перемещения.

© 2014-2022 — Студопедия.Нет — Информационный студенческий ресурс. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав (0.003)

Жизнь человечества с момента появления homo sapiens неразрывно связана со строительством всевозможных сооружений – жилья, дорог, объектов культуры и промышленности. В течение тысячелетий люди накапливали знания и опыт, развивали технику и культуру строительного дела, совершенствовали орудия своего труда – от грубых каменных изделий первобытных людей до сложных компьютеризированных механизмов современности.

В первобытную эпоху люди жили в основном в пещерах, но иногда возникала необходимость постройки сооружений и под открытым небом. Способы и типы строительства во многом определялись климатическими условиями — в Африке и Азии хижины возводились из тростника, в европейских поселениях большую распространенность получили различные землянки, позже — свайные дома. Используемые строительные инструменты были крайне простыми — различные обтесанные плоские пластины из твердого камня, двусторонние острые каменные орудия, глина. Часто использовался тростник, навоз, растительные материалы. Коренные изменения в строительной технике произошли за 5-6 тыс. лет до н.э. в связи со открытием способа добычи и обработки металла.

Благодаря развитию архитектуры и инструментов стало возможным возведение грандиозных сооружений в Египте, в Средней Азии, в Индии. Однако технические устройства оставались простыми — ключевую роль в постройке играла живая сила — чаще всего рабы, обрабатывающие каменные блоками примитивными металлическими инструментами. Основные механизмы, используемые в то время — деревянные катки, рычаги, подъемные механизмы. Несмотря на масштабность таких конструкций, схемы их работы были очень простыми. Как правило, громоздкая строительная техника изготавливалась на месте строительства, и после завершения постройки ее разбирали на составляющие или уничтожали. При этом большинство жилых помещений строилось весьма примитивно — из необожженной глины и тростника.

Знаменательным этапом развития человеческой культуры стала эпоха Древней Греции и Древнего Рима, где развитие зодчества достигло очень высокого уровня. Железо постепенно становилось основным материалом строительной техники, быстро развивались математические науки, что способствовало изготовлению более сложных технических конструкций. Появляются различные варианты каменной кладки, некоторые из которых используются до сих пор. Железо широко применяется в строительстве в виде различных скоб, штырей, затяжек. Широкое распространение получают строительные механизмы — в основном благодаря совершенствованию различных подъемных механизмов. В 3-2 веке до н.э. был изобретен бетон, который широко использовался в дорожном строительстве в Римской империи. Благодаря прочности бетона многие архитектурные сооружения того времени сохранились до сих пор. Так же еще в Античности стали применять арматуру для повышения прочности конструкций.

Падение Римской империи сильно сказалось на уровне развития строительного искусства. Многие знания были забыты. Несмотря на то, что в северо-африканских и азиатских странах строительство велось достаточно интенсивно, технологически эти процессы не отличались от построек многовековой давности. В Европе же ввиду малочисленности европейских государств того времени и сильной зависимости от наличия рабочей силы все масштабные постройки велись в течение очень долгого времени. Основные объекты, которые строили в IV — XII веках, были так или иначе связаны с защитой территорий и с религией, и развитие строительного ремесла и техники практически не происходило. Возрождение европейской архитектуры началось в XV — XVII веках, это связано с повышением уровня жизни, развитием фабричного производства. Основной материал — камень, обрабатываемый металлическими инструментами. Широко используется тяговая сила животных — в основном лошадей.

Начинают развиваться и совершенствоваться различные строительные механизмы — мостовые краны, немного позже — экскаваторы, тракторы, катки, самосвалы.

Примитивные устройства для подъема тяжестей были известны еще в древности. Появление ярко выраженных конструкций кранов стало возможным в XIV — XV веках, это связано с развитием механики, появлением различных лебедочных и блоковых конструкций. В Европе стали появляться поворотные, стреловые и цепные краны, приводимые в движение, как правило, лошадьми. В связи с промышленным развитием Европы краностроение стало быстро развиваться — особенно после изобретения парового двигателя в 1763 году.

Первоначально основным материалом, используемым при изготовлении кранов, было дерево, замена дерева сталью начинается лишь в XIX веке. В XVIII — XIX веках происходит отказ от использования мускульной силы в пользу гидравлических и паровых кранов, хотя последние в начале не получили широкого распространения ввиду несовершенства конструкции, а в конце XIX века, когда паровые установки обладали достаточной надежностью для их промышленного использования, их начали вытеснять электрические приводы. Так же в конструкциях кранов начинает использоваться двигатель внутреннего сгорания — в основном в передвижных кранах.

С развитием жилищного и промышленного строительства возрастала потребность в изготовлении высотных строительных кранов. В 1905 г. были впервые созданы свободно стоящие поворотные краны, в 1908 г. – передвижные башенные краны с изменением вылета. В 1914 г. был создан башенный кран с подъемной стрелой, являющийся прообразом современных крановых конструкций.

Во второй половине девятнадцатого века масштабное строительство железных дорог и каналов потребовало перемещения все больших масс земли, которое уже не могло быть осуществлено с помощью ручного труда землекопов. Это привело к активному развитию разнообразных землеройных машин. Первый русский одноковшовый неполноповоротный железнодорожный экскаватор со сменным ковшом был построен на Путиловском заводе в 1902 году. До 1917 года было построено 35 таких машин. В начале XX века экскаваторы использовались в России довольно интенсивно. Например, при возведении сухого дока в Кронштадте в 1909-1910 годах работы велись в две смены по 10 часов каждая. Машины этого типа изготавливались до 30-х годов XX века.

После первой Мировой войны, одновременно с общим развитием техники, активизировалось и развитие экскаваторов. Строительство Суэцкого и Панамского каналов требовало перемещения огромного количества земли, для чего были использованы сотни экскаваторов различных типов и размеров. Без экскаваторов уже не обходилась ни одна серьезная стройка. Также развитию строительной техники способствовало распространение двигателя внутреннего сгорания, появление гусеничного хода. Совершенствовались системы управления и ковши. Уже в начале 50-х годов XX века использовались гигантские экскаваторы с ковшами объемом до 30 куб.м.

Во второй половине XX века традиционные типы экскаваторов совершенствовались в основном за счет применения новых машиностроительных технологий и оборудования (гидропривод и пр.). Улучшались системы управления, повышалась сложность работ, которые можно выполнять экскаваторами, повышалась надежность техники.

В Европе продолжался рост количества, как тракторных фирм, так и компаний, выпускающих уже специальное оборудование. Так, почти любой большой трактор при помощи специальных приспособлений можно было установить стационарно, а с бокового маховика длинным ремнем снимать крутящий момент для привода станков и оборудования небольшой фабрики или заводика. Покупка трактора в те годы являлась для фермера гораздо более выгодным делом, чем сегодня, потому что позволяла быть одновременно и фермером, и маленьким или средним заводчиком. Развитие земледелия и агропромышленности так же повлияло на развитие тракторов — появились трактора, разработанные и изготовленные специально для сельского хозяйства. Например, фирма Ivel с 1903 г. начала выпуск трехколесных тракторов для обработки грядочных полей. Ни одно из колес не задевало посевы, так как они шли по междурядьям. Это был качественный скачок в тракторостроении.

Перед первой Мировой войной начали появляться тракторы на гусеничном ходу. Такая конструкция повышала проходимость машины и ее управляемость. Тракторы получили широкое распространение по всему миру, и в дальнейшем происходило лишь техническое совершенствование механизмов, в то время как основные черты остаются неизменными.

В середине и второй половине XX века происходило дальнейшее развитие строительной техники. Совершенствовались технологии, повышалась надежность механизмов. Масштабное строительство всевозможных объектов в развитых странах требовало огромное количество машин, способных заменить человека, выполняя тяжелые строительные операции. Появление и развитие компьютеров еще больше способствовало повышению качества строительной техники, усложнению задач, которые могут выполнять современные машины. В настоящее время подавляющую часть физической работы на современной стройке выполняют механизмы, человеку же остается планирование операций и непосредственный контроль машин при их выполнении.

В современном мире механизмы, используемые в строительстве различных объектов, крайне разнообразны. Строителям доступны всевозможные краны любых размеров и характеристик, колесные и гусеничные экскаваторы, бульдозеры и самосвалы. Дорожным рабочим приходят на помощь современные виброкатки, позволяющие укладывать дорожное покрытие высочайшего качества. Широко используются погрузчики всех типов, максимально снижая физическую нагрузку на людей, работающих с машинами. При этом, компании, планирующие строительство любых объектов, не обязательно должны обладать полным набором дорогостоящих машин. В современной жизни на рынке есть компании, предлагающие услуги аренды высококачественной строительной техники любого уровня, которая позволит выполнить любые работы по расчистке территорий, подготовительные мероприятия, и осуществить непосредственно постройку дорог, инженерных сетей и всевозможных сооружений. И, разумеется, компания-застройщик при желании может приобрести строительную технику как российских, так и зарубежных производителей.

Рис. 1. Первая в мире паровая землечерпалка Ижорского завода


Рис. 2. Экскаватор В. Отисаз
1 — ковш; 2 — рукоять; 3 — подъемная цепь; 4 — подъемный барабан; 5 — цепи барабана; 6 – выдвижения и втягивания рукояти; 7 — стрела; 8 — звездочка привода вала; 9 – вращающего напорный барабан; 10 — тяги подвески стрелы; 11 — вращающаяся колонна, несущая стрелу; 13 — цепи поворота стрелы; 14 — ходовые колеса


Рис. 3. Первый колесный скрепер на конной тяге с поворотным ковшом, управляемым вручную (1773 г.)

Первые экскаваторы Отиса не получили широкого применения, а их автор умер, не зная, какой успех ожидает его изобретение. В 1842 г. русский инженер П. П. Мельников доказал, что такой экскаватор может заменить до 150 землекопов, и добился покупки в США четырех машин. Они успешно работали на строительстве железной дороги Петербург — Москва. Было установлено, что, несмотря на дешевизну рабочих рук, машины выгодны при сосредоточенных объемах работ, крепком грунте и значительной глубине выемки (более 4 м). Однако необходимость четкой организации экскаваторных работ, не нужной при ручных подрядных работах, привела к тому, что экскаваторы были в 1848 г. проданы горнозаводчикам Демидовым на Урал, где несколько лет работали на добыче руды.

Для свайных работ уже в начале XIX в. применялись копры с подъемом чугунных баб массой до 400 кг канатами вручную, конной тягой, лебедками или водяным колесом.

На строительстве дороги Петербург — Москва были применены свайные подвесные молоты, работавшие с помощью паровых лебедок. Первый паровой молот отечественной конструкции был построен в 1869 г. Во второй-половине XIX в. на земляных работах использовались конные совкообразные скреперы-волокуши емкостью 0,1—0,3 м3, а при расстояниях возки свыше 100 м — колесные скреперы емкостью 0,2—0,3 м3. Первый колесный скрепер с конной тягой появился в XVIII в.

Еще в 50-е годы прошлого века в России применялось выравнивание дорог бревнами, которые волочились конной тягой. В 70-х годах в США появились первые грейдеры, представляющие собой нож-отвал, подвешенный к телеге, срезавший грунт и сдвигавший его вбок благодаря тому, что нож был повернут в плане. Вскоре телега была заменена металлической рамой на железных колесах, появился механизм подъема и опускания ножа, а затем применили и механизм наклона колес, чтобы избежать сдвигания грейдера в сторону под давлением грунта на нож-отвал.

Первые каменные катки с ручной тягой, которые применялись на дорожных работах еще за 2—3 тыс. лет до нашей эры, во второй половине XIX в. сменились каменными, затем металлическими катками с конной тягой. В конце XIX в. началось производство на Коломенском заводе паровых катков массой 10 т при мощности 15—25 л. е., в 70-х годах появились грейдеры-элеваторы с конной тягой, которые использовались на дорожных работах; их производительность достигала 100 м3/ч.


Рис. 4. Первый конный грейдер


Рис. 5. Первый тип дорожного катка с балластными ящиками


Рис. 6. Первый паровой каток Коломенского завода

На дорожных работах со второй половины XIX в. для дробления щебня начали применять щековые дробилки. Одна из первых дробилок со сложным качанием щеки, обеспечивающая более равномерное дробление, появилась в России в начале XX в. Первые смесительные машины в 60-е годы имели деревянный барабан и приводились в действие рабочими. Такие машины снижали стоимость приготовления бетона по сравнению с ручным в 1,5—2 раза. Использование конного привода и переход на железные барабаны снизили стоимость этих работ еще в 1,5 раза, а применение парового привода — еще в 3 раза. В 1856 г. русский полковник И. К. Константинов предложил придавать оси барабана бетоносмесителя небольшой наклон для улучшения перемешивания, что затем получило широкое распространение. Уплотнение бетона производили деревянными и металлическими ручными трамбовками, в конце XIX в. начали применять пневматические трамбовки с подачей сжатого воздуха от компрессоров шлангами.

Таким образом, в большинстве машин был использован принцип подобия ручным рабочим процессам; чаще всего эти машины были прицепными. Первые машины, как правило, были целиком или частично деревянными, и только в конце XIX в. с применением парового привода железо вытеснило дерево из всех несущих конструкций. Машины часто передвигались на деревянных катках или колесах, не имели ходового механизма и совмещения рабочих движений. Мощность машин, до половины XIX в. не превышавшая 14—15 л. е., к концу столетия достигла 800 л. с.

Первые простые строительные машины создавались для наиболее тяжелых и трудоемких работ, где необходимо было реализовать очень большие рабочие усилия, недоступные при выполнении вручную.

Идеи сложных машин — землечерпалок, экскаваторов, включающих в себя элементы подъемных устройств, появились в средние века. Чем сложнее была машина, тем больший срок отделял ее осуществление от появления ее идеи и наброска устройства. Так, от создания эскиза грейфера Леонардо да Винчи (1500 г.) до остроумной конструкции уравновешенного грейферного механизма землечерпалки прошло 225 лет, от прототипа плавучего экскаватора Джованни Фонтана до одноковшовой землечерпалки Белидора — около 300 лет. От изобретения Леонардо да Винчи цепной землечерпалки до первой такой машины с конным приводом прошло более 200 лет, а до цепной паровой землечерпалки — более 300 лет.

Таким образом, до XIX в. длилась первая эпоха создания строительных машин с ручным, конным, водяным и ветровым двигателями. Изобретение паровой машины вызвало к жизни ряд важнейших строительных машин — экскаваторов, земле-черпалок, сваебойного оборудования, дробилок и смесителей, кинематика которых уже в XIX в. в основном предвосхищала дальнейшее их развитие. Эта вторая эпоха создания строительных машин, продолжавшаяся уже меньше столетия (с первых десятилетий XIX в.), совпала с бурным развитием постройки железных дорог, которое создало благоприятные условия для применения паровых строительных экскаваторов мощностью до 1000 л. е., массой до 500 т на рельсовом ходу.


Рис. 7. Первый грейдер-элеватор (1875 г.)


Рис. 8. Одна из первых камнедробилок с приводом от паровой машины, выпущенная в России


Рис. 9. Бетономешалка Мессента


Рис. 10. Уравновешенный грейферный механизм землечерпалки (1724 г.)


Рис. 11. Прототип плавучего одноковшового экскаватора Д. Фонтана (1420 г.):
1 — тяга; 2 — рукоять; 3 — канат втягивания рабочего органа; 4 — канат напора

По мере увеличения мощности и массы машин давление их на грунт при колесном ходе возрастало. Оно требовало применения настила и специальных дорог, а также времени на передвижение; использование тяжелых машин на мягких грунтах становилось невозможным. Применение рельсового хода частично устраняло эти недостатки, однако требовало разборных дорог, а следовательно, значительного количества рабочей силы и времени на передвижение машин.

Освоение гусеничных тракторов обусловило применение в 1910—1912 гг. гусениц для строительных машин. Гусеничный ход, несмотря на свою сложность, явился одним из решающих факторов дальнейшего развития, повышения мощности и расширения области применения строительных машин. Повышающиеся требования к мобильности машин вызвали попытки применения быстроходных гусеничных систем. Однако такие гусеницы более сложны и дороги, а поэтому не нашли применения в строительных машинах, у большинства которых перемещение является вспомогательным движением. С 1915 г. появились попытки установить строительные машины на массивные, а затем на пневматические шины, которые обеспечивали более высокие скорости, чем гусеницы, и в то же время были проще и дешевле. Малая проходимость такого ходового оборудования ограничивала его применение машинами массой до 10—15 т. Появившиеся в 1920 г. арочные шины с нагрузкой на колесо до 15 т и давлением на грунт 1,5—2,0 кгс/см2 позволили соединить в. них достоинства гусеничного и колесного ходов для большинства строительных машин массой до 30 т.

Для машин, которые должны передвигаться по грунтам,, не допускающим применения шин и даже специальных гусениц, создается шагающее ходовое оборудование. Оно позволяет уменьшить давление на грунт по сравнению с давлением при гусеничном ходе в 3—4 раза и резко повышает маневренность машины, обеспечивая возможность изменения направления движения в любой момент и под любым углом простым поворотом вращающейся платформы, на которой это оборудование смонтировано.

На сложных машинах — экскаваторах, землечерпалках применение индивидуальных нерегулируемых паровых машин для отдельных механизмов обеспечило не только совмещение рабочих движений, но и ограничение мощности, передаваемой на каждый механизм, подготовив тем самым начавшийся в 20-е годы нашего века перевод более мощных машин на современный электрический привод с индивидуальными генераторами и рабочими электродвигателями постоянного тока.

В 20-е годы текущего столетия начался третий этап развития строительных машин, сопровождающийся особенно быстрым развитием их мощности, производительности, увеличением общей и уменьшением удельной массы на единицу выработки, применением более совершенных видов привода и управления, созданием сменного рабочего оборудования для различных условий и видов работ. Улучшение конструкции электрических машин и двигателей внутреннего сгорания позволило начать в 1918—1920 гг. в широких масштабах замену ими парового привода. Выгоды индивидуального электрического привода с легким и гибким управлением непрерывного регулирования обусловили его широкое применение для сложных и тяжелых машин.

Привод с двигателями внутреннего сгорания получил бурное развитие уже в 20-е годы нашего века вследствие его простоты, большей готовности к работе, меньшего количества потребной рабочей силы и большего к. п. д. (15—20% вместо 4—5% у парового). Его применению способствовало совершенствование конструкции дизеля и фрикционных муфт, сменивших ранее применявшиеся кулачковые муфты. Одновременно для сложных машин начал применяться смешанный дизель-элек-тркческий привод от двигателей внутреннего сгорания с генераторами постоянного, реже — переменного тока и рабочими электродвигателями.

Одновременно совершенствовалось и управление строительными машинами. Рычажное управление при паровых машинах с усилиями на основных рычагах до 4—5 кгс, а на педалях тормозов до 15 кгс при двигателе внутреннего сгорания сменилось значительно более легким управлением фрикционными муфтами. Однако широко применявшиеся в 1920—1940 гг. механические сервомоторы для включения муфт и тормозов при мощности более 80 л. с. требовали усилий, соизмеримых с усилиями рычажного управления при паровых машинах. Начавшееся в 1916—1920 гг. применение гидравлических, пневматических и электрических сервомоторов снизило усилия на рычагах до 0,7— 2 кг, позволило увеличить, практически без ограничения, мощность фрикционных муфт и способствовало внедрению сменного одномоторного дизельного и электрического привода для большинства строительных машин.

В половине нашего века помимо указанных направлений развития конструкций строительных машин все большее распространение получает колесное ходовое оборудование с пневматическими шинами обычного и низкого давления, в том числе бескамерными. Это привело для современных парков машин к увеличению доли колесных машин до 50 и даже 60%. Такое направление развивается параллельно с использованием узлов, а также базовых машин специализированного производства автотракторной промышленности.

Развитие этих направлений приводит к дальнейшей унификации и стандартизации машин, улучшению их качества, повышению мощности, производительности и увеличению типоразмера. Так, за последние 25 лет наибольшая емкость ковша и масса экскаваторов увеличились более чем в 8 раз, мощность привода в 10 раз, производительность в 12 раз. Грузоподъемность кранов увеличилась в 20 раз, автомобилей в 16 раз.

Первое применение гидравлики имело место в начале нашего столетия на навесном экскаваторном оборудовании трактора и не нашло сразу широкого применения из-за отсутствия надежных гидромоторов и насосов на необходимое давление. Появление насосов высокого давления и высокомоментных гидромоторов вызвало вытеснение гидроэкскаваторами из целого ряда работ традиционных канатных экскаваторов. Все это объясняется неравномерностью прогресса отдельных отраслей техники.

Такие же этапы переживает и технология производства. Первые строительные машины в основном выполнялись клепаными. Постепенно основные рамы заменялись литыми, а все клепаные конструкции — сварными. Сложность ручной формовки, быстрый износ деревянных моделей и затрудненность отливки сложных конструкций с тонкими стенками вызвали массовое применение сварки. Появление машинной формовки, отливки в кокиль под давлением, позволившее улучшить качество литья и удешевить его при серийном производстве, послужило причиной частичного возвращения к литью и появлению сварно-литых конструкций.

Стремление уменьшить массу машины заставляет использовать все более качественные стали, масса которых часто состав-лает до 36% всей массы машины, а для громоздких конструкций рабочего оборудования, на перемещение которых в работе тратится у мощных моделей огромная энергия, — легкие сплавы (дюраль, алюминий). Масса таких деталей у строительных машин иногда доходит до 40 т. Параллельно уточняются методы расчета и понижаются запасы прочности. За последние 25 лет масса некоторых моделей уменьшена на 25—30%, а мощность увеличена на 50—80%. Увеличение мощности идет по линии повышения к. п. д. (заменой подшипников скольжения подшипниками качения, применением масляных ванн, косозубчатых и шевронных передач) и улучшения внешних характеристик двигателей.

Усилия конструкторской мысли по-прежнему направлены на повышение производительности, маневренности, подвижности, долговечности машин и уменьшение их массы, облегчение и автоматизацию управления, снижение объемов ремонтных работ при увеличении межремонтных периодов. Расширяется унификация и стандартизация как самих машин, так и отдельных их узлов и деталей, а также технологии их изготовления.

Использование вычислительной техники и моделирование рабочих процессов открывают широкие перспективы для решения сложных проблем выбора оптимальных вариантов механизации, структур парков машин и автотранспорта, сроков службы машин, организации их эксплуатации и ремонта.

Достижения физики, химии и металлургии позволяют улучшить качество материалов, облегчить машину и повысить ее прочность, особенно при низких температурах. Успехи таких наук, как строительная механика и сопротивление материалов, позволяют поставить на более высокий уровень технику расчета и проектирования машин, подойти к решению задачи равнопрочное™ деталей и узлов в целом.

Использование исследований, выполненных лабораторией тяжелых экскаваторов МИСИ и Минтяжпрома по установлению прямых и обратных связей системы рабочая среда — машина — человек, может значительно повысить производительность, снизить аварийность и улучшить управляемость машинами, существенно повысить эргономические качества машин.

Специальные эргономические исследования машин, проводимые рядом институтов, способствуют повышению безопасности и улучшению условий работы, исключая с помощью специальных устройств случаи аварийных положений, улучшая обзорность кабин, обеспечивая снижение шума двигателей и механизмов, вибраций конструкций и рабочего места, облегчая и автоматизируя управление машинами.

Решена задача создания конструкций пар трения одноразовой смазки (не требующих периодических смазок до капитального ремонта). Осуществляется ряд мер по решению задачи создания машин, почти не требующих ремонтного обслуживания в течение нескольких тысяч часов работы.

Все это приближает возможность отказа от повторных капитальных ремонтов, уже ставших экономически нецелесообразными для большинства строительных машин.

Читайте также: