машины и оборудование для ПиВ. Лекция 1 Общие сведения о машинах и машиностроительных материалах. Общие сведения о машинах и машиностроительных материалах
 Скачать 378.37 Kb.
|
|
Машины и оборудование для природопользования и водопользования Лекция 1 Общие сведения о машинах и машиностроительных материалах. Общие сведения о машинах и машиностроительных материалах. Общие сведения о машинах и машиностроительных материалах. Высокий уровень механизации мелиоративных работ достигнут за счет количественного увеличения, главным образом общестроительных машин. Использование строительных машин на мелиоративных работах целесообразно в тех случаях, когда характер выполняемых процессов (операций) мало отличается от общестроительных, достигается необходимое качество работ и может быть достигнута достаточная производительность, а также тогда, когда по условиям работ не могут быть использованы или нецелесообразно использовать прогрессивные мелиоративные машины непрерывного действия. Системами машин для комплексной механизации природообустройства рекомендуется строительство и очистка магистральных каналов (большой ширины по дну и глубины) регулирование рек водоприемников, выполнение различных работ по разработке и перемещению больших масс грунта при строительстве крупных каналов, плотин, дамб, дорожных и других насыпей, возведение подушек каналов, отрытие и засыпку траншей, планировочные и другие работы на строительстве дорог, крупную строительную планировку земель, подготовку трасс для протяженных мелиоративных сооружений, нарезку террас, послойное уплотнение и увлажнение грунта в земляных сооружениях, уплотнение дорожных покрытий различных типов, рыхление тяжелых и мерзлых грунтов, различные бетонные, железобетонные, монтажные работы, транспортировку грузов, погрузо-разгрузочные работы проводить общестроительными машинами. Однако на строительстве и в эксплуатации водохозяйственных объектов есть ряд процессов и операций, которые настолько специфичны по условиям выполнения и агромелиоративным требованиям, что они либо не могут быть выполнены общестроительными машинами, либо применение этих машин нецелесообразно в связи с большим объемом доделочных работ. Системой машин к таким процессам отнесены: строительство и очистка от наносов и растительности осушительных и оросительных каналов глубиной до 3 м, планировка дна и откосов, разравнивание кавальеров, стабилизация откосов осушительных каналов различными способами, противофильтрационная облицовка оросительных каналов, устройство температурных швов и уход за облицовкой, уплотнение грунта на дне и откосах каналов, строительство дренажа различных видов, очистка заиленных дрен, удаление растительности различных видов при освоении земель и проведении культуртехнических работ, очистка от камней, первичная обработка мелиорированных земель, планировка и выравнивание земель, подготовка к поливам, устройство и заравнивание оросительной и осушительной сети, орошении и др. Эффективное выполнение этих процессов возможно только при условии применения предусмотренных системой специальных мелиоративных машин. Мелиоративной машиной называется такая, рабочие органы которой специализированы для выполнения одной или нескольких операций технологического процесса мелиоративных работ в соответствии с агромелиоративными требованиями Основные признаки, определяющие мелиоративную машину, следующие: узкая специализация рабочих органов для выполнения одного технологического процесса из нескольких операций или отдельных операций в мелиорации; тесная связь формы и расположения рабочего органа с видом и профилем разрабатываемого мелиоративного сооружения; возможность изменения профиля сооружения путем изменения положения рабочего органа; использование, как правило, только на мелиоративных работах (или аналогичных им) ; в большинстве случаев – однопроходность; получение за один проход завершенного сооружения или процесса; в большинстве – непрерывность действия. Общестроительные машины, применяемые в мелиорации, характеризуются следующими признаками: Основные признаки, определяющие мелиоративную машину, следующие: узкая специализация рабочих органов для выполнения одного технологического процесса из нескольких операций или отдельных операций в мелиорации; тесная связь формы и расположения рабочего органа с видом и профилем разрабатываемого мелиоративного сооружения; возможность изменения профиля сооружения путем изменения положения рабочего органа; использование, как правило, только на мелиоративных работах (или аналогичных им); в большинстве случаев – однопроходность; получение за один проход завершенного сооружения или процесса; в большинстве –непрерывность действия. Общестроительные машины, применяемые в мелиорации, характеризуются следующими признаками: универсальностью рабочих органов в пределах выполняемых видов работ; применением на всех видах строительных работ и многих операциях мелиоративных работ различных видов; отсутствием связи между формой рабочего органа и профилем (конфигурацией) мелиоративного сооружения; как правило, - многопроходностью; в большинстве случаев – цикличностью действия; незавершенностью рабочего процесса и потребностью в доделочных работах. Разница между мелиоративными и строительными машинами заключается в принципиальных особенностях конструкции и типа рабочего органа машин, а не в таких конструктивных признаках, как тип базовой машины, силового и ходового оборудования, системы управления, степени автоматизации, которые могут быть общими для всех типов машин. Комплексная механизация мелиоративных работ должна быть основана на оптимальном сочетании использования строительных и мелиоративных машин. В основу такой оптимизации, естественно, должен быть положен принцип обеспечения наибольшей производительности при хорошем качестве, минимальной трудоемкости и стоимости работ. Общая классификация мелиоративных машинОбщая классификация мелиоративных машин Мелиоративные машины отличаются большим разнообразием конструкций, рабочих органов, выполняемых технологических процессов, профилей и типоразмеров мелиоративных сооружений. Поэтому первым признаком классификации служит назначение машины (установки). Поэтому признаку все машины можно разделить на девять основных групп: 1. Для прокладки (копания) открытых каналов (каналокопатели). 2. Для разравнивания кавальеров (кавальероразравниватели). 3. Для планировки каналов (планировщики). 4. Для устройства антифильтрационных экранов. 5. Для содержания и ремонта каналов (каналоочистители). 6. Для устройства закрытого горизонтального дренажа и трубопроводов. 7. Для подготовки земель к освоению и культуртехнических работ. 8. Для подготовки сельскохозяйственных площадей к поливу. 9. Для орошения сельскохозяйственных культур. Машины некоторых групп делятся на подгруппы по признаку общности процессов, осуществляемых при выполнении работ, основному назначению или преимущественному применению. Все мелиоративные машины можно разделить по характеру рабочего режима --- на машины непрерывного или циклического действия, а машины, вносящие на поверхность или в массу грунта различные материалы (бетон, битум, трубы, воду, гербициды, семена), --- на машины позиционного действия или работающие в движении. По способу использования энергии основным рабочим органом различают машины с активным, пассивным или активно-пассивным рабочим органом. Тип рабочего органа определяет характер выполняемого процесса. При выборе той или иной мелиоративной машины необходимо учитывать расположение рабочего органа, а также особенности его движения или работы, так как однотипные рабочие органы, расположенные различно по отношению к элементам разрабатываемого сооружения, горизонту, направлению и плоскости движения машины, а часто по отношению к базовой машине, могут выполнять совершенно различные операции в мелиорации, а также сооружения различной формы и назначения. Применяют машины с различными видами ходового оборудования: гусеничные, колесные, на лыжах и плавучие. По способу агрегатирования с базовой машиной их делят на навесные, прицепные, полуприцепные и самоходные. Мелиоративные машины должны иметь высокую производительность, проходимость, минимальные металлоемкость, энергоемкость и тяговое сопротивление, высокое качество работ, соответствующее агромелиоративным требованиям, без доделочных работ и применения ручного труда. Тенденция развития конструкции мелиоративных машин. На современном этапе развития мелиоративных машин важнейшими задачами являются: совершенствование конструкций машин в целом, их рабочего оборудования и технологического процесса, воздействия этого оборудования на обрабатываемый материал (грунт, бетон, вода и др.). За последние годы в отечественной практике и за рубежом выявились следующие основные тенденции в совершенствовании конструкций мелиоративных машин. 1. Повышение скоростей и усилий рабочих органов путем использования базовых машин большей мощности. 2. Увеличение параметров рабочего органа и машины в целом, то есть перевод машин в большую типоразмерную группу с соответствующим увеличением мощности и производительности. 3. Создание и использование преимущественно машин непрерывного действия, имеющих лучшие показатели по удельной производительности и энергоемкости и обеспечивающие повышение производительности в 3—8 раз и снижение стоимости работ в 2—4 раза по сравнению с машинами циклического действия. 4. Все более широкое применение активных органов; наряду с этим используются пассивные рабочие органы. 5. Разработка машин преимущественно в виде навесного или полунавесного оборудования к базовым машинам; это позволяет значительно (на 40—60%) снизить массу по сравнению с прицепной, что особенно важно для энергоемких мелиоративных машин. 6. Создание машин с широкими наборами сменного оборудования как непрерывного, так и циклического действия для выполнения различных операций технологического процесса; это позволяет более эффективно использовать машину по времени, вести круглогодичную эксплуатацию и сократить число разнотипных машин. 7. Использование машин с комбинированными рабочими органами позволяет увеличить размеры разрабатываемых сооружений и снизить необходимое число проходов машины. 8. Проектирование машин комплексной механизации для перехода от машин, выполняющих отдельные операции, к машинам, выполняющим комплекс операций в данном технологическом процессе или законченный технологический процесс (каналокопатели с укладкой грунта в дамбы, каналоочистители с разбрасыванием наносов и срезанной растительности, косилки с подборщиками растительности, дреноукладчики, выполняющие все операции, вплоть до засыпки траншей и др.). 9. Создание и совершенствование машин для строительства сборных сооружений. 10. Разработка новых и совершенствование существующих типов рабочих органов и их навески; оптимизация геометрических параметров, формы рабочего органа, режима его работы в зависимости от условий работы, обрабатываемой среды и кинематики движения. 11. Широкое внедрение гидропривода как для рабочего и ходового оборудования, так и для механизмов управления и автоматики; применение гидропривода, особенно в сложных машинах, позволяет осуществить централизованное управление, автоматизировать его, значительно упростить кинематику, снизить металлоемкость и массу машины, в широких пределах плавно регулировать усилие воздействия на различные органы машины, снимать перегрузки, а также бесступенчато изменять скорость движения, рабочие скорости отдельных механизмов машины для создания оптимальных условий воздействия на среду, снимать динамические нагрузки. 12. Использование прогрессивных типов силовых передач---гидростатических (гидрообъемных), гидродинамических, дизель-электрических, мотор-колес и гидромотор-колес с планетарными редукторами, что позволит упростить конструкцию и управление, расширить диапазон скоростей, увеличить мобильность машин. 13. Совершенствование механических трансмиссий путем введения различных сервомеханизмов, облегчающих управление. 14. Автоматизация работы машин, не только для выдерживания заданного уклона, но и пространственной ориентации машин, продольной и поперечной стабилизации, стабилизации режима работы (поддерживание в определенных узких пределах поступательной скорости, усилий и скорости взаимодействия с обрабатываемой средой), выдерживания в оптимальных пределах загрузки двигателя, непрерывного контроля качества выполняемых работ путем документальной регистрации параметров выполняемого сооружения; развитие автоматизации должно в конечном счете привести к разработке машин с программным управлением. 15. Повышение проходимости машин по слабым и водонасыщенным грунтам, создание гусеничного и резино-металлического хода повышенной проходимости. 16. Создание машин для закладки взрывчатых веществ с целью разработки мелиоративных сооружений направленным взрывом. Этот способ особенно эффективен для устройства каналов, а также сооружений в мерзлых грунтах. 17. Разработка рабочих органов с принудительной вибрацией рабочего оборудования или отдельных его частей; это особенно эффективно при строительстве мелиоративных сооружений в мерзлых грунтах. 18. Разработка рабочих органов для разрушения обрабатываемой среды газодинамическим способом с подачей на поверхность рабочего органа сжатых газов или сжатого воздуха для снижения трения между поверхностью рабочего органа и грунтом. 19. Проведение исследований с целью применения антифрикционных материалов, снижающих сопротивление трения при разрушении среды механическим воздействием, электроосмоса при разрушении влажных грунтов, использования энергии лазера, электромагнитной энергии, электрогидравлического эффекта и термического способа. 20. Увеличение надежности и долговечности машин путем применения новых, более прочных и износостойких материалов, пригодных к условиям эксплуатации мелиоративной техники. 21. Максимальная унификация агрегатов, узлов и деталей мелиоративных машин, различных типоразмеров, а также с тракторами,строительными и сельскохозяйственными машинами. 22. Совершенствование машин с точки зрения ремонтнопригодности: монтаж из отдельных легко сменяемых узлов и агрегатов. 24. Совершенствование конструкций машин для облегчения технического обслуживания, в частности упрощение и удобное размещение систем смазки, регулировки, мест крепления. Материалы. Чугун – сплав железа с углеродом,содержание последнего свыше 2% (2 – 4%). Выплавляется в доменных печах из железной руды. Топливо – кокс. Разновидность чугуна: серый чугун СЧ – основной исходный сплав; белый чугун – получается из серого, при быстром его охлаждении. Обладает высокой твердостью и хрупкостью. Ковкий чугун КЧ – продукт последовательной многоступенчатой термообработки (нагрев – охлаждение) серого и белого чугуна, в результате которой чугун приобретает свойства – пластичность и упругость свойственные сталям. Легированный чугун ЛЧ с добавками химических элементов (металлов), улучшающие механические свойства чугуна (марганец, кремний, хром, никель, ванадий, вольфрам). Сера и фосфор – вредные примеси, ухудшающие механические качества чугуна – хрупкость, хладноломкость, повышенную коррозийность. Их содержание не должно превышать 0,07 – 0,09%. Область применения чугуна: рамы и корпусы станков, редукторов, различного оборудования и машин, трубы. Является основным материалом для выплавки стали (переделочный чугун). Сталь – сплав железа с углеродом, где содержание последнего составляет менее 2%. Плавка (варка) стали производится в мартеновских печах или в конверторах – специальных ковшах (электропечах), в которые под давлением подается сжатый воздух или кислород, что обеспечивает ускоренное выжигание (окисление) «лишнего» углерода. В связи с этим по способу варки стали получили названия: мартеновские М или конверторные (Бессемеровские) Б. По химическому составу стали подразделяют на углеродистые легированные. По назначению: конструкционные стали а) обыкновенная – ст0, ст1, ст2 – ст6 (цифра – содержание углерода в десятых долях процента). Изготовление рядовых, малоответственных металлоконструкций. б) качественная – ст08, ст10,ст15,ст20 – ст55 (цифра – содержание углерода в сотых долях процента). Изготовление деталей машин, ответственных конструкций. инструментальные стали с содержанием углерода от 0,7 до 1,3% Марки: У7, У7а, У8, У8а – У13 (цифра – содержание углерода в десятых долях процента). Изготовление инструмента: напильники, зубила, ножовки, отвертки, сверла и фрезы по дереву и др. легированные стали изготавливаются на базе качественных углеродистых сталей с высоким содержанием легирующих элементов (хром, никель, вольфрам, марганец, ванадий, титан и др.), резко повышающих прочность стали после термообработки (твердость, упругость, жаростойкость, сопротивляемость коррозии и истеранию в абразивной среде. Изготовление металлорежущего и измерительного инструмента (сверла, резцы, плашки, метчики, развертки, калибры, микрометры и др.); детали машин (валы, шестерни, подшипники и др.); детали и узлы землеройных, дробильно-сортировочных, бетоносмесительных, грузоподъемных и других строительных и мелиоративных машин; изготовление конструкций, деталей и узлов, для работы в агрессивной среде (нержавеющие стали), в условиях высоких температур (жаропрочные стали), электротехнические стали (сердечники трансформаторов, эл.двигателей, эл.генераторов и пуско-регулирующей эл.аппаратуры). Цветные металлы (медь, цинк, свинец, олово, алюминий и др.) входят в состав распространенных сплавов: бронзу, латунь, баббит, силумин, дюралюминий и др. Бронза – сплав меди и олова в соотношении 50 : 50% с небольшими добавками алюминия и свинца. Обладает высокими антифрикционными и антикоррозийными свойствами. Применяется в качестве материала для подшипников скольжения в строительных машинах,обладает хорошими литейными качествами. Латунь – сплав меди и цинка в соотношении 50 : 50% с небольшими добавками алюминия, никеля, свинца и железа. Обладает хорошей пластичностью, высокой стойкостью к коррозии, красивым (золотистым) цветом, хорошо шлифуется. Используется для изготовления трубопроводов, запорной аппаратуры в машиностроении и как листовой прокат. Баббит – сплав олова до 60%, свинца, меди, сурьмы, теллура, никеля. Обладает высокими антифрикционными свойствами, используется ка лучшее покрытие тонкостенных вкладышей – шатунных и коренных подшипников скольжения в двигателях внутреннего сгорания отечественного и зарубежного производства. В настоящее время в машиностроении широко применяют пластмассовые материалы, полимеры и металлокерамику. |