ماشین آلات ساختمانی
مقدمه
از زمان بشر اولیه تا کنون ، انسان همواره سعی داشته تا با ابداع و بکار گرفتن وسایل مکانیکی حرکات انسان را در انجام کارها تقلید کند. تا بتواند عملیات اجرایی را با سرعت و دقت بیشتری انجام دهد .
ماشین آلات ساختمانی
ماشین آلات خاکبرداری و حفاری
بیل جرثقیل
بیل جرثقیل مجموعه متنوعی از اجزا ء آن از اولین ماشین آلات مدرن ساختمانی است که در عملیات خاکی به کار می رود .
اجزا ء بیل و جرثقیل
بیل جرثقیل از سه قسمت اساسی تشکیل شده است :
ارابه (قسمت متحرک )
قسمت اتاقک چرخنده روی ارابه
قسمت جلوی ماشین (قسمت الحاقی )
ارابه ها
ارابه ها دو نوع اند :
1- ارابه زنجیر دار 2- ارابه چرخ لاستیکی
ارابه زنجیر دار یک سکوی ثابت برای اتاقک چرخنده ایجاد می کند . و قابلیت تحرک در محل خاکبرداری را ایجاد می کند. نوع دیگر ارابه مدل چرخ لاستیکی است که در زمان حرکت سرعت بیشتری نسبت به ارابه زنجیر دار دارد . ولی فشاری که ارابه زنجیردار به زمین وارد می کند کمتر از ارابه چرخ لاستیکی است.
چرخ لاستیکی
چرخ زنجیری
قسمت های الحاقی
بیل جرثقیل دارای الحاقاتی است که کاربردهای مختلفی دارند . نام هر ماشین از روی قسمت الحاقی جلوی ماشین تعیین می شود . این الحاقات شامل : در اگلاین – خاکبردار – شمع کوب – بیل مکانیکی عادی – بیل مکانیکی با جام معکوس … می باشد .
4- بیل مکانیکی
بیل مکانیکی عبارت از اتاقک گردانی است که سوار بر چرخ ها بوده و در انتهای جلوی آن بیل متصل شده است . بیل انتهایی عبارت است از تیر اصلی بیل ، میله جامه ، جام و کابلهای فلزی مورد لزوم بیل را تامین می کنند . عمل حفاری بوسیله فشار بیل و سپس بالا بردن آن با مواد کنده شده انجام می گیرد . میله جام به کمک دستگاه کنترل ماشین جام ، با استفاده از کابل بالا آورنده جام بلند می شود و سپس با حرکت افقی تیر اصلی جام به منطقه تخلیه منتقل شده و بار با آزاد کردن چفت در جام تخلیه می گردد . چون می توان بیل مکانیکی را با فشار در خاک فرو برد لذا سخت ترین نوع خاک و حتی سنگ نرم یا ترک خورده را می توان با بیل مکانیکی حفاری نمود .
با آنکه بیل مکانیکی قادر است چه در زیر سطح تراز ماشین و چه در بالای آن کار کند .، معذالک بهترین راندمان وقتی بدست می آید که محل کار بالای سطح زمین و تا زیر لولای درون میله جام (shipper shaft) باشد .
یکی از مزایای بیل مکانیکی اینست که این ماشین در موقع حفاری در سطح زمین دارای راندممان بسیار بالاست بدین دلیل که می تواند در حین حفاری راه پیشروی خود را باز کند .
5- دراگلاین
دراگلاین تشکیل شده از یک اتاق فرمان یک تیر جرثقیل یک جام و کابل های لازم جهت کنترل قسمت های مختلف یاد شده این ماشین موارد استفاده بسیار دارد . حفاری با دراگلاین در سطوح بالاتر از اتکاء ماشین تا سطوح خیلی پایین تر از سطح اتکاء ماشین و زمینهای نرم تا زمینهای متوسط سخت امکان پذیر می باشد .
یکی از مهمترین موارد برتری دراگلاین بر سایر ماشین آلات یاد شده در این فصل همانا بازوی طویل آن برای حفاری و تخلیه مواد کنده شده بوده و سیکل کار آن نیز بسیار کوتاه است .
حفاری از طریق کشیدن جام بر روی مواد حفاری توسط کابل کشی صورت می گیرد.
کابل تخلیه در هنگام حمل مواد با ایجاد کشش روی کابل کشش باعث می شود که انتهای جام بالا نگه داشته شده در ریختن مواد حفاری شده به بیرون جام جلوگیری به عمل می آید در هنگام تخلیه ، کابل تخلیه ، کشش وارد بر کابل را آزاد کرده و جام تخلیه می شود . در این حالت جام توسط کابل با برنده نگه داشته می شود . طول کابل تخلیه طوری اصطلاح می شود که سرریز مواد بار گیری شده از جام به حداقل برسد.
جام های مختلفی برای دراگلاین موجودند که در شرایط مخصوص به کار می روند طبقه بندی جام ها بر حسب نوع خاک عبارتند از : نوع I برای (کارهای سبک) نوعII (کارهای متوسط) نوع III (کارهای سنگین) ، در ضمن در هر نوع از انواع فوق دو نوع جام مشبک نوعp-perforated)) و غیرمشبک نوع (s.solid) با دندانه و بدون دندانه وجود دارند . جام های مشبک برای حفاری در زیر آب بکار میروند وجود سوراخ ها باعث تخلیه آب و در نتیجه سبک شدن جام می شود و راندمان کار بالا می برد. با اینهمه در مواردی که به مواد ریزدانه در خاک حفاری نیازی باشد از جام غیر مشبک استفاده می گردد.
6- بیل مکانیکی با جام معکوس
انواع مکانیکی آن نیز موجود است که عمل کندن را با کشیدن جام به سمت خود انجام میدهد . وقتی که جام پر شده ، تیر اصلی بالا آورده شده و در جهت محل تخلیه گردش می کند . تخلیه با حرکت جام سمت بالا و دور شدن از ماشین کشیده می شود . یک کابل بالا برنده برای باز کردن زاویه تیر و امتداد دسته جام و بالا بردن و پایین آوردن تیر اصلی به کار می رود ، در نوع هیدرولیکی این حرکات با سیلندر های هیدرولیکی تامین می شود علاوه بر این جام در انتهای بازو مفصل شده و توسط یک سیلندر هیدرولیکی در این نقطه قادر به حرکاتی نیز حرکات مچ دست می باشد . حفارهای هیدرولیکی می توانند دارای ملحقات جام کلامش ، بیل عادی یا جام لودر باشند.
جام ها در اندازه ها و عرض های مختلف وجود دارند . معمولاً عرض جام در خندق کنی مهمتر از ظرفیت آن می باشد . چون این ماشین قدرت حفاری مثبت را همراه با کنترل موثر جام (برخلاف دراکلاین) دارا می باشد ، قادر به حفاری دقیق در مواد نیمه سخت و سخت می باشد
برتری این ماشین به جهت قدرت حفاری آن و قادر بودن آن به حفاری در سطح پایین تر از ماشین می باشد . (برخلاف بیل مکانیکی عادی ).
7- شمع کوب
معمولی ترین وسایل سقوط وزنه عبارت اند از: شمع کوب و تخماق وزنه سنگین است که توسط یک جرثقیل بالا برده می شود و سپس یا به صورت نوسانی و یا به صورت سقوط آزاد به منطقه مورد نظر برخورد می کند از تخماق برای شکستن بالا برده می شود و سپس بر روی کلاهک شمع انداخته و امثال اینها استفاده می شود
ساده ترین نوع شمع کوب هم از چنین اصلی برای کوبیدن شمعها استفاده می کند . چکش شمع کوب بالا برده می شود و سپس بر روی کلاهک شمع انداخته می شود و این عمل باعث فرو رفتن شمع در خاک می گردد.
شمع کوب علاوه بر تیر اصلی جرثقیل ، تشکیل شده از صفحات مخصوص فوقانی که برای اتصال لوله هادی وزنه به انتهای تیر اصلی جرثقیل به کار می رود . لوله های هادی برای تعیین امتداد بالا بردن و سقوط وزنه و همچنین کمک در حفظ راستای صحیح شمع در هنگام کوبیدن بکار می رود . این لوله به بدن ماشین به توسط تیرهای افقی متصل است .
برای جلوگیری از اتلاف انرژی ، وزنه دو قسمت تشکیل شده است . یکی قسمت فوقانی وزنه (سر وزنه) که به انتهای کابل بالا برنده وزنه متصل است و دیگری قسمت سقوط کننده وزنه که به قسمت سر وزنه برای بالا بردن قسمت سقوط کننده وزنه بسته می شود . سر وزنه در ارتفاع مطلوب وزنه را رها می کند . کلاهک شمع برای حفاظت سر شمع از خرابی ناشی از ضربه بکار می رود.
شمع کوب های موتوردار
برای ازدیار سرعت شمع کوبی ، انواع متعددی موجودند که در آنها وزنه بوسیله موتور حرکت می کند . این نوع شمع کوب ها عبارت اند از : شمع کوب هیدرولیکی ، شمع کوب هوای فشرده ، شمع کوب بخاری ، شمع کوب دیزل و لرزه ای ، در این نوع شمع کوب ها جرثقیل برای نگه داشتن صفحات عادی وزنه و نگه داشتن شمع وزنه ، در محل بکار می رود.
انواع تراکتور
تراکتور چرخ زنجیری
این نوع تراکتورها در انواع مختلف زمین ها بخاطر فشار کم وارد بر زمین و قدرت کشش مناسب قادر به فعالیت در زمین های سست هستند . این ماشین آلات در شیب های تا 100% (45 درجه ) نیز قادر به کار هستند . بعلت سرعت نسبتاً کم باید برای حمل آنها به محل کارگاه از تریلر استفاده نمود . زنجیر این تراکتور از کفشهای فولادی که در مقابل فرسایش بسیار مقاوم هستند تشکیل شده است .
تراکتور با چرخ لاستیکی
تراکتور با چرخ لاستیکی از این جهت ساخته شده که سرعت بیشتری در کشیدن اسکریپرها واگن ها و کارهای نظیر آن داشته باشد .این نوع ماشین ها در انواع 2 چرخ که باید همراه با یک ماشین دیگر نظیر اسکریپر کار کند تا بتواند تعادل خود را حفظ کند و 4 چرخ که در نوع یک دیفرانسیل و دو دیفرانسیل موجود است . قادر به فعالیت موثر هستند . معمولاً در این نوع ماشین ها از جعبه دنده اتوماتیک و کنترل هیدرلیک استفاده می شوند . این نوع ماشین ها دارای فشار بر سطح زمین به مقدار 25 تا 35 پاوند بر اینچ مربع (معادل 8/11 تا 5/2 کیلوگرم بر سانتیمترمربع ) بوده و نیروی غلطشی که ایجاد می کنند به اندازه تراکتورهای زنجیردار نیست و بنابراین استفاده از آن ها به صورت بولدوزر توسط عوامل یاد شده محدود می گردد.
ملحقات الصاقی به تراکتور:
16- بولدوزر
تراکتورهای چرخ زنجیری از اولین ماشین آلات موتورداری است که در عملیات خاکی به کار گرفته شده است . امروزه با به کار گرفتن تراکتور چرخ لاستیکی هنوز هم این وسیله به طور وسیعی در کارهای ساختمانی مورد استفاده قرار می گیرد. تراکتوری که مجهز به یک تیغه در قسمت جلویی باشد به بولدوزر مرسوم است . انواع مختلفی از تیغه ها قابل استاده با تراکتور هستند .از تراکتورها علاوه بر استفاده مثل بولدوزر استفاده دیگری هم می کنند . نظیر کشیدن اسکریپر ، واگن و ماشین آلات تراکم خاک و غیره تراکتورها از موتورهای دیزل که معمولاً توربو شارژ هستند نیرو می گیرند و دنده اتوماتیک موجودند . همچنین کنترل آنها بصورت مکانیکی یا هیدرولیکی می باشد روند جدیدی استعمال مبنی بر استفاده از کنترل هیدرولیک و دنده اتوماتیک می باشد. (بیشتر در امریکا)
17- اسکریپر :
اسکریپر برای بارگیری حمل و تخلیه مواد خاکی در ساختمان های متوسط و زیاد طرح ریزی شده است . گرچه اسکریپر واحدی در نظر گرفته می شود که خود قادر به کارگیری می باشد ولی در بسیاری از موارد برای بارگیری احتیاج به یک ماشین کمکی جهت حل دادن اسکریپر می باشد .
در اسکریپر سه قسمت اساسی تشخیص داده می شود : قسمت بارگیر (جام) دیوار جلویی قسمت بارگیر و دیواره عقب جام یا دیوار تخلیه قسمت جام در اسکریپرهای متداول سرباز است و قسمت جلو و پایین آن مجهز به یک تیغه برنده قابل تعویض می باشد که در حین بارگیری به داخل زمین نفوذ می کند جام را می توان پایین آورد تا زوایه مناسب جهت کندن زمین فراهم آید . دیوار جلویی جام را می توان بالا و پایین برد . در اسکریپرهای دارای بالا بر ، قسمت بالابر، جانشین دیوار جلویی جام می شود دیواره ء عقبی جام با دیواره تخلیه قابل حرکت به جلو و عقب بوده و در تخلیه مواد بارگیری شده کمک می کند . با این همه در بعضی انواع اسکریپر ، دیوار تخلیه شامل دیواره عقب و کف جام بوده و در هنگام تخلیه هم به جلو می آید و هم کف جام بالا می رود تا عمل تخلیه آسانتر گردد.
انواع اکسریپر
اسکریپر به دو دسته موتوردار و بدون موتور تقسیم می شوند اغلب اسکریپرها دارای یک محور بوده و قسمت دیگر اسکرپیر و وزن بار توسط تراکتور حمل می شوند . بعضی اسکریپرها توسط تراکتورهای چرخ لاستیکی یا چرخ زنجیری کشیده می شوند و بعضی دیگر قسمتی از یک تراکتور – اسکریپر را تشکیل می دهد. اسکریپرهایی که دو محور دارند به وسیله تراکتورهای زنجیردار کشیده می شوند زیرا اینگونه تراکتورها نمی توانند بار قائم را تحمل کنند و بنابراین نمی توانند اسکریپر یک محور را بکشند اسکریپرهایی که توسط تراکتورهای چرخ لاستیکی کشیده می شوند به انواع زیر تقسیم می شوند :
تک موتور دو محوری
سه محوری
دو دیفرانسیل (تمام چرخ ها گردان)
اسکریپرهای دو موتور
اسکریپرهای دارای بالابر
فشاری – کششی
چند جامی – چند موتوری
8- لودر
همچنین انواع ماشین آلات جهت بارکردن کامیون ها وجود دارند که یکی از ماشین های بارکن که بطور وسیع به کار می روند لودر با بیل بارکن چرخدار نامید می شوند ، بیل های بار کن که بر روی زنجیر حرکت می کنند نیز وجود دارند .
بسیاری از این ماشین ها به خصوص نوع زنجیردار آن ، خیلی شبیه به تراکتور می باشند . عوامل موثر در سرعت و قدرت قابل استفاده در مورد لودر و تراکتور مشترک هستند عبارتند از : (نظیر استهلاک غلطشی و مقاومت و شیب و … )
انتخاب لودر
برای انتخاب لودر جهت یک کار بخصوص باید عوامل مختلفی را در نظر داشت . بعضی از این عوامل عبارت اند از میزان متوسط و ماکزیمم مقدار مواد حفاری بارگیری مورد نظر ، نوع مواد بارگیری ، وسعت میزان مورد لزوم جهت بارکردن یا بار اندازی ، ظرفیت و ارتفاع باربند کامیون و غیره :
9- لودر با چرخ لاستیکی :
9- لودر با چرخ های لاستیکی:
چرخ های بزرگ لاستیکی به این نوع لودر قدرت تحرک فراوان می بخشد . سرعت این لودرها در شاهراه به 25 مایل در ساعت (40 کیلومتر در ساعت) می رسد . فشار وارده بر زمین کم بوده و می توان این فشار را با تغییر اندازه با لاستیک تغییر داد . با این همه آسیب پذیری این لاستیک ها در موقع کار در زمین های دارای سنگ تیز (یا محل هایی که در اثر انفجار سنگ ها بصورت تیز و دندانه دار در آمده اند) که باعث بریده شدن لاستیک می شود استفاده از آن را در این نوع زمین ها محدود می کند . در زمین های مرطوب و (خیس) نیز کار کردن با آن نسبتاً مشکل است . البته زنجیرهای سیمی مخصوص جهت حفاظت لاستیک وجود دارد که می توان برای ازدیار اصطکاک لاستیک ها با سطح زمین آن ها را به کار برد لودر مفصلی (articulated) دارای نوعی شاسی که این شاسی بین محور چرخ های عقب و جلو مفصل شده است . این حالت مفصلی قدرت مانور و شعاع گردش ماشین را نسبت به شاسی های ثابت (غیر مفصلی) زیاد می کند .فرمان و کنترل هیدرولیک برای لودرها موجود می باشند .
10- لودر با چرخ های زنجیری:
به طور کلی این نوع لودر همانند لودر با چرخ لاستیکی عمل می کنند . منتها فشار کم وارد از آنها بر زمین باعث می شود که لودرها با چرخ زنجیردار بتوانند در زمین هایی کار کنند که قابل استفاده برای لودرهای لاستیک دار نیستند .استهلاک زیاد آنها با زمین باعث می شود که آنها بتوانند منتهای استفاده را از قدرت موتور در کندن زمین بنمایند و چون زنجیر دارند ، در هنگام کار در مناطق دارای سنگ های تیز خطر پاره شدن لاستیک در بین نمی باشد . لودرهای زنجیردار قادر بحرکت بر روی سطح های شیب جانبی 35 % می باشد در صوریتیکه این رقم در مورد لودر چرخ لاستیکی 15% است . همچنین لودر زنجیر دار از شیب 60 %می تواند بالا برود در حالیکه این رقم برای لودر لاستیک دار به حدود 30% محدود می شود .
سرعت لودر زنجیردار خیلی کمتر از لودر لاستیک دار بوده بهمین علت در مواردیکه فاصله حمل مواد و بازگشت به محل بارگیری زیاد باشد ، راندمان این ماشین نسبت به نوع لاستیک دار پایین است.
19- گریدر
گریدر موتوردار برای تنظیم شیب ، شکل دادن شیب ها و تسطیح دامنه خاکریزها و خاک برداری ها ، کندن جوی و مخلوط کردن و پراکندن مخلوط خاک و مواد قیری بکار می رود . از این ماشین در ساختمان راه ها و سایر عملیات ساختمانی استفاده می شود . برای برف روبی و برداشتن لایه های سست سطح زمین هم بکار می رود .
تیغه گریدر دارای لبه قابل تعویض می باشد . تیغه گریدر در حالات مختلفی نسبت به ماشین می تواند قرار گیرد . زاویه تیغه را می توان تغییر داد بطوری که بتوان گریدر را برای حمل مواد یا کندن جوی به کار برد . زاویه جلو در حالت حمل مواد به کار می رود که در برشهای سطحی و مخلوط کردن عملیات مورد استفاده دارد .
زوایه عقب باعث زیاد شدن قدرت حفاری شده ولی سبب می شود که مواد حفاری شده احیاناً از روی تیغه سرریز نماید . چرخ های جلو قادر به متمایل شدن به جهات جانبی می باشد و بدین ترتیب می تواند نیروی حاصله از فشار خاک بر تیغه مایل شده را خنثی نماید و به گردش گریدر هم کمک کند.
13- کامیون
کامیون های کمپرسی در مورد حمل مواد دارای انعطاف پذیری زیاد بوده و به خصوص انواع جاده رو (Highway model ) آن با سهولت بسیار بین پروژه های مختلف قادر به تحرک می باشد . انواع مختلف کامیون کمپرسی موجود است . مثلاً این کامیون ها در انواع دیزلی یا بنزینی یک یا دو دیفرانسیلی و دو یا سه محوری به بازار عرضه می گردد و در ضمن در دو نوع مشخص مخصوص حرکت در جاده ها و خارج از محدوده ی جاده ساخته می شوند . (Highway off Highway) کامیون های مخصوص جاده ها معمولاً از نظر عرض به 8 فوت (حدود 2/40 متر) محدود می شوند و محدودیت هایی از نظیر ماکزمیم وزن بار محوری در مورد آنها وجود دارد.
کامیون های مخصوص عملیات در خارج از جاده ها می توانند در ابعاد بزرگتری ساخته شده و دارای ظرفیت های چند صد تن باشند . استفاده از این نوع کامیون ها در پروژه های بزرگ هر روزه بیشتر می شود. یک کامیون مخصوص کار در خارج از جاده بظرفیت 85 تن و با ظرفیت کود شده 67 یارد مکعب وجود دارند .
14- تریلر :
واگن ها در حقیقت تریلرهای مخصوص حمل مواد خاکی هستند که بوسیله تراکتور یا کامیون تراکتور کشیده می شوند . این واحدها فقط برای اعمال مواد خاکی طرح شده اند و مواد حمل شده را از عقب و یا از کف واگن و یا از پهلوها تخلیه می نمایند . گرچه واگن ها به صورت واحدهای مستقلی طرح شده اند ولی بعضی از انواع آنها طوری ساخته اند که فقط با یک نوع مخصوص تراکتور (منظور از تراکتور اتاق راننده و موتور کششی و ملحقات آن است) تطبیق می کنند.
یک واگن 70 تنی که از کف تخلیه می شود و مجهز به دو مجرای تخلیه طولی است بیشتر در مورد ایجاد خاکریزها مورد استفاده دارد و تخلیه عرضی از کف واگن بیشتر به کار پهن کردن مواد تخلیه شده در محل تخلیه می آید . بعضی واگن ها هم قادر به تخلیه طولی و هم عرضی هستند.