جرثقیل خاکبردار یا کلامشل دستگاهی است مجهز به تیر مشبک جرثقیل، جام کلامشل و کابلهای لازم جهت کنترل دستگاه. کلامشل برای انجام عملیاتی از قبیل کندن چاه و گودال های عمودی یا پی کنی، انتقال مواد از محل دپو به انبارها و تخلیه مواد از واگنهای باری خط آهن مناسب است.
جرثقیل خاکبردار ، ( کلامشل )
جام جرثقیل یا کلامشل از دو قطعه که به هم لولا شده اند تشکیل شده است. در هنگامی که کابلهای بستن جام و بالا بردن جام فاقد کشش باشند، از سرباره های اضافی باز کردن جام استفاده می شود. وقتی که جام باز باشد، وزن آن به وسیله کابل نگهدارنده تحمل می شود و کابل زیرین که از جام به وسط تیر مشبک متصل است برای جلوگیری از کج شدن و نوسانات جام در حین عملیات به کار می رود.
غلطک پاچه بزی دارای استوانه ای مجهز به تعدادی پایههای بیرون آمده است و این پایه ها که به پاچه بزی موسومند به عمل تراکم کمک می کنند. وجه تسمیه پاچه بزی این است که عمل کوباندن این غلطک شبیه اثری است که یک گله گوسفند یا بز بر روی زمین بر جای می گذارند. انواع پاچه در اندازه ا و اشکال مختلف موجود هستند. این غلطک عمل تراکم را با استفاده از فشار استاتیک و همچنین کنترل انجام می دهد. این غلطک در ضمن تقریباً عمل ضربه ای هم انجام می دهد، اما در هنگام وارد شدن به زمین و خارج شدن از آن، دانه های خاک را تغییر مکان داده سطح زمین را می درد. این غلطکها معمولاً دارای چندین استوانه بوده و به صورت جفتی هم به کار می روند. مقدار فشار تماس با مساحت سطح پایه ها و وزن غلطک تغییر می کند. بعضی از انواع غلطکهای پاچه بزی به صورت ضربه ای هم کار کرده و تواتر ضربه ها تقریباً به حد غلطکهای لرزنده می رسد. این نوع غلطکها با سرعت بیش از 15 کیلومتر در ساعت فعالیت نمایند.
غلطکهای شبکه ای
این نوع غلطکها با سرعت نسبتاً زیاد قادر به کار بوده و در حین عمل، خاک را پراکنده نمی کنند. این غلطکها برای خرد کردن قطعات کلوخه خاکهای چسبنده مناسب می باشند.
همچنین از این نوع غلطک می توان برای خرد کردن و متراکم نمودن سنگهای نرم (که دارای افت 20% یا بیشتر در آزمایش فرسایش لس آنجلس می باشد) استفاده کرد. قسمت اعظم نیروی متراکم کننده این نوع غلطک از نوع وزن استاتیک و ایجاد ضربه می باشد.
غلطکهای لرزنده
غلطکهای لرزنده در اندازه های مختلف از غلط کوچک دستی با صفحه فلزی لرزان گرفته تا غلطکهای بزرگ خودرو که دارای استوانه های صاف یا پاچه بزی و یا Segmented pad می باشند، موجود میباشند . بسیاری از انواع این نوع غلطکها دارای تواتر و دامنه نوسان قابل تنظیم می باشند تا عمل تراکم بدلخواه انجام پذیرد . این نوع غلطک ها در حین کوبیدن خاک مقداری از رطوبت خاک را نیز کم می کنند که این عمل در مورد تراکم خاک های مرطوب مزیتی محسوب میشود . نیروی متراکم کننده غلطکهای لرزنده اساسا در نتیجه ارتعاش و وزن استاتیکی غلطک میباشد.
غلطکهای با چرخ فولادی صاف
این نوع غلطکها هنوز هم به طور وسیع در عملیات ساختمانی به کار می روند. کاربرد این غلطکها در عمل تراکم اساس و سطح آسفالت راه ها می باشد. غلطکهای چرخ فولادی دارای انواع متفاوتی هستند که متداولترین آنها عبارتند از غلطک سه چرخ (دو محوری)، غلطک دو محوری تاندم، و غلطک سه محوری تاندم. وزن استاتیک مهمترین نیروی متراکم کننده را تشکیل می دهد.
غلطکهای پنوماتیک
غلطکهای پنوماتیک در انواع مختلف موجودند. انواع اصلی آن عبارتند از غلطک چندچرخو غلطک پنوماتیک سنگین. از غلطکهای سنگین پنوماتیک در تراکم لایه های ضخیم خاک به میزان زیاد استفاده می شود. غلطک های چند چرخ معمولاً برای انجام کارهای پایانی روی خاک و سطوح آسفالتی به کار می روند. نوع نیروی متراکم کننده در این ماشینها بیشتر وزن ماشین و کنترل می باشد.
غلطکهای دارای صفحات فولادی
این نوع غلطکها شبیه غلطک پاچه بزی بوده فقط بجای پایه های پاچه بزی صفحات نسبتاً بزرگتر فولادی بر روی استوانه غلطک سوار شده اند. این نوع غلطکها در حین عمل تراکم اختلال کمتری در سطح خاک ایجاد می نمایند. تمام چهار نوع نیروی متراکم کننده در این نوع غلطک زنی مؤثر است
تراکتور با چرخهای 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 موسوم است. انواع مختلفی از تیغه ها قابل استفاده با تراکتور هستند.
انواع متفاوت تیغه ها، موارد استعمال بولدوزر در پروژه های ساختمانی و طریقه تخمین میزان تولید بولدوزرها در قسمتهای بعدی این فصل آورده می شود. از تراکتور ها علاوه بر استفاده مثل بولدوزر استفاده های دیگری هم می کنند نظیر کشیدن اسکریپر، واگن و ماشین آلات تراکم خاک و غیره، تراکتورها از موتورهای دیزل که معمولاً توربوشارژ هستند نیرو می گیرند، در انواع استاندارد و دنده اتوماتیک موجودند. همچنین کنترل آنها به صورت مکانیکی، یا هیدرولیکی می باشد. روند جدید استعمال مبنی بر استفاده از کنترل هیدرولیک و دنده اتوماتیک می باشد.
تراکتور چرخ زنجیری
این نوع تراکتورها در انواع مختلف زمینها به خاطر فشار کم وارد بر زمین (حدود 6 تا 9 پاوند بر اینچ مربع، معادل 45/0 تا 65/0 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع) و قدرت کشش مناسب قادر به فعالیت هستند. مدلهای مخصوصی موجودند که دارای فشار وارد بر زمین حدود 3 تا 4 پاوند بر اینچ مربع (معادل 22/0 تا 30/0 کیلوگرم بر سانتی متر مربع ) بوده و در زمین های سست بسیار مؤثرند. این ماشین آلات در شیبهای تا 100% (45 درجه) نیز قادر به کار هستند. به علت سرعت نسبتاً کم باید برای حمل آنها به محل کارگاه از تریلر استفاده نمود. زنجیر این تراکتور از کفشکهای فولادی که در مقابل فرسایش بسیار مقاوم هستند تشکیل شده است. این زنجیرها بر روی قرقره هایی که بر روی بدنه سیستم چرخها سوار شده اند، قرار می گیرند. محور عقب مربوط به دیفرانسیل بوده و محور جلویی به تبعیت از آن می گردد. چرخ جلویی مجهز به یک سیستم ضربه گیر با کشش قابل تنظیم است که به منظور جذب ضربه های سنگین و تولید نیروی غلطشی (traction) مناسب تعبیه شده است. چون غلطک های زنجیرها روغن کاری شده و در مقابل نفوذ آب و مواد زنگ آور محفوظ هستند، تراکتور قادر است در آب به ارتفاع زنجیرهای فوقانی چرخها عمل نماید. در صورتی که پیش بینی لازم برای ضد آب بودن ماشین صورت گرفته باشد، تراکتور قادر خواهد بود به مدت کم در آبهای عمیق تر هم فعالیت کند. تراکتورهای دوتایی که یکی پشت دیگری بسته شده و توسط یک راننده هدایت می شوند، در مواقعی که احتیاج به قدرت خیلی زیاد باشد به کار برده می شوند (نظیر هل دادن اسکریپر یا خراشاندن و دریدن مناطق سنگی). همچنین تراکتورهایی که دو به دو پهلوی هم قرار گرفته و یک تیغه واحد گاهی به طول تا 24 فوت (8 متر) دارند، طرح شده و به کار گرفته شده اند. تراکتور با چرخهای لاستیکی
تراکتور با چرخ لاستیکی از این جهت ساخته شد که سرعت بیشتری در کشیدن اسکریپرها و واگنها و کارهای نظیر آن داشته باشد. این نوع ماشینها در انواع 2 چرخ و 4 چرخ موجودند. نوع 2 چرخ آن باید حتماً همراه با یک ماشین دیگر نظیر اسکریپرکار کند تا بتواند تعادل خود را حفظ کند. نوع چهار چرخ آندر دو نوع یک دیفرانسیل و دو دیفرانسیل موجود است. معمولاً در این نوع ماشینها از جعبه دنده اتوماتیک و کنترل هیدرولیک استفاده می شود. این نوع ماشینها دارای فشار بر سطح زمین به مقدار 25 تا 35 پاوند بر اینچ مربع (معادل 8/1 تا 5/2 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع) بوده و نیروی غلطشی که ایجاد می کنند باندازه تراکتورهای زنجیردار نیست و بنابراین استفاده از آنها به صورت بولدوزر توسط عوامل یاد شده محدود می گردد. علاوه بر داشتن سرعت سیر نسبتاً زیاد این نوع تراکتور در حرکت بر روی آسفالت، سطح جاده را خراب نمی کند. به دلیل فشار زیاد وارد بر زمین، می توان از آن در عمل تراکم سطح زمین یا جاده استفاده نمود. یک نوع بولدوزر چرخ لاستیکی مفصل دار (کمر شکن) در شکل 2-5 مشاهده می شود.
انواع تیغه ها و ملحقات تراکتور
انواع تیغه ها
از میان انواع مختلف تیغه های موجود برای تراکتور چهار نوع تیغه از اهمیت بیشتری برخوردار بوده و موارد استفاده زیادتری دارند. این چهار نوع تیغه عبارتند از تیغه مستقیم، تیغه انگل دوزر، تیغه یونیورسال و تیغه کوشن (cushion blade).همه این نوع تیغه ها به غیر از تیغه کوشتن می توانند حول محور طولی ماشین دوران کنند و بدین ترتیب قدرت تراکتور را در یک انتهای تیغه متمرکز سازند.این دوران حول محور طولی مخصوصاً در مواقع خندق کنی یا شکستن رویه زمینهای سخت مورد استعمال دارد. تیغه های مستقیم یونیورسال امکان حرکت قسمت فوقانی تیغه را به جلو یا عقب میسر می سازند این عمل باعث ازدیاد یا نقصان میزان نفوذ تیغه ماشین در اثر تغییر زاویه حمله به زمین می شود. فقط تیغه انگل دوزر را می توان طوری تغییر مکان داد که عمود بر جهت حرکت ماشین نباشد.
تیغه مستقیم از باقی تیغه ها بیشتر مورد استعمال دارد. وقتی که فاصله حمل مواد کم یا متوسط است این نوع تیغه بسیار مؤثر می باشد. این تیغه دارای اسب بخار در هر فوت از انتهای برشی و اسب بخار در هر یارد مکعب مواد سست بیشتری نسبت به تیغه یونیورسال می باشد. بنابراین، این نوع تیغه دارای قدرت حفاری و حمل مواد بیشتری نسبت به نوع یونیورسال می باشد. در ضمن تیغه مستقیم قادر به تجهیز با صفحه فشاری جهت هل دادن اسکریپر می باشد. تیغه انگل دورز می تواند تا حدود 25 درجه نسبت به حالت مستقیم دوران پیدا کند ولی انتهای فوقانی آن قادر به حرکت به جلو یا عقب نیست. انگل دوزر در ایجاد برش در کنار تپه ها و بلندیها، پر کردن پشت ابنیه و کندن جویها می تواند مورد استفاده مؤثر قرار گیرد.
تیغه یونیورسال با دارا بودن دو دیواره در دو انتهایتیغه قادر به حمل مقادیر زیاد مواد حفر شده در مسافات نسبتاً زیاد می باشد. این تیغه نباید برای حمل مواد خیلی سنگین یا نفوذ در زمین به میزان زیاد مورد استفاده قرار گیرد چون دو شاخص سابق الذکر در این نوع تیغه نسبتاً کم می باشد. تیغه کوش به منظور هل دادن اسکریپر طرح شده است. این تیغه تقویت شده و طوری طرح شده است تا بتواند ضربات ناشی از اصطکاک با قسمت عقب اسکریپر را جذب نماید. در ضمن می توان از این تیغه در عملیات عادی بولدوزر و تمیز کردن سطح کارگاه استفاده نمود.
انواع مختلف دیگر تیغه نیز وجود دارند که بعضی از آنها عبارتند از تیغه خراشنده (ripdozer)، تیغه U شکل مخصوص مواد سبک و تیغه هایی که برای عملیات مخصوص پاک کردن به کار می روند. تیغه خراشنده شبیه تیغه مستقیم است منتها در انتهای تیغه ها دارای زوائدی به طول تا 12 اینچ در زیر سطح تیغه بوده و در کندن پوسته سخت زمین و یا خاکهای یخ زده به کار می روند. تیغه U شکل شبیه تیغه یونیورسال بوده ولی ساختمان آن سبک تر بوده و برای حمل مواد به میزان زیاد به کار می رود. این نوع تیغه بهترین نوع تیغه برای حمل مواد خاکی سبک و غیر چسبنده به میزان زیاد می باشد.
تیغه هایی که برای پاک کردن سطح فضای کار به کار می روند جهت از بین بردن بوته ها و درختان طرح شده اند. یک نوع از این تیغه ها تیغه V شکل می باشد. این تیغه دارای انتهای بسیار تیز جهت بریدن بوته های بزرگ و درختان در سطح یا قدری زیر سطح زمین می باشد.
ملحقات دیگر
علاوه بر تیغه های ذکر شده در فوق، سایر انواع ملحقات معمول در تراکتورها عبارتند از شن کش، خراشنده و غیره. شن کش ها برای جمع آوری بوته ها و درختان جهت پاک کردن یک منطقه به کار می روند. یک نوع شن کش سنگین تر وجود دارد که در جمع آوری صخره های بزرگ از سطح زمین های کشاورزی به کار می رود. انواع ملحقات دیگر جهت نفوذ در زمینهای سخت و سنگی وجود دارند. در فصل9 در مورد این عملیات توضیحات بیشتری داده شده است.
تعیین سرعت تراکتور
حداکثر سرعت یک کامیون، بولدوزر یا اسکریپر تحت شرایط و میزان بار معین، بستگی به قدرت موجود در چرخها و مسأله تراکسیون (اصطکاک) و مقاومت شیب و مقاومت غلطشی دارد. روشهای تعیین این عوامل و ماگزیمم سرعت ماشین آلات با استفاده از جداول و منحنی های عرضه شده توسط کمپانیهای سازنده این ماشینها در زیر خواهد آمد.
بولدوزرها
بولدوزر از مهمترین ماشین الات راهسازی وساختمان سازی است که دارای کاربردهای متعددی است
کاربرد بولدوزر
بولدوزرها موارد استفاده فراوانی دارند که ازمیان میتوان به موارد زیراشاره کرد
1) تصطیح زمین وپاک سازی آن ازبوته ها وکنده های درخت
2) ایجاد راههای اولیه درکوهستانهای وزمینهای سنگ لاخی
3)جابجا کردن توده خاک به صورت فشاردادن درحجم های زیاد
4)کمک به هل دادن اسکریپرها
5)خش کردن خاک درخاکریزها
6)پشته کردن خاک درکنارنهرهای ایجادشده
7)تصطیح وپاک سازی بقایای مانده ازعملیات ساختمانی
8) نگهداری راههای موقت خاکی
9) پاک سازی گودالهای کف معادن
اسکریپرها به دو دسته موتوردار و بدون موتور تقسیم می شوند. اغلب اسکریپرها فقط دارای یک محور بوده و قسمت دیگر اسکریپر و وزن بار توسط تراکتور حمل می شود. بعضی اسکریپرها توسط تراکتورهای چرخ لاستیکی یا چرخ زنجیری کشیده می شوند و بعضی دیگر قسمتی از یک تراکتور ـ اسکریپر را تشکیل می دهند. 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 محوری را بکشند. اسکریپرهایی که توسط تراکتورهای چرخ لاستیکی کشیده می شوند به انواع زیر تقسیم می شوند:
1- تک موتور دو محوری
2- سه محوری
3- دو دیفرانسیل (تمام چرخها گردان)
4- اسکریپرهای دو موتوره
5- اسکریپرهای دارای بالا بر
6- فشاری ـ کششی
7- چند جامی ، چند موتوری
. اسکریپرهای تک موتوری دو محوری از یک تراکتور تک محوری استفاده می کنند. این تراکتور که محاسن آن خواهد آمد دارای این عیب است که بدون اسکریپر مربوطه قادر به هیچ کاری نیست. اسکریپر ـ تراکتورهای سه محوری توسط یک تراکتور (نظیر همان ماشینهایی که در فصل گذشته شرح داده شد) کشیده می شوند. ماشینهای چند دیفرانسیلی، دارای چرخهای گردنده در اسکریپر بوده و چرخهای گردان می باشند. اسکریپرهای دارای بالا بر دارای یک بالابر نردبانی در جلوی جام بوده و در عمل کندن و انتقال مواد کنده شده به داخل جام تسهیل ایجاد می نمایند. اینگونه اسکریپرها معمولاً احتیاج به تراکتورهای کمکی در عمل بارگیری ندارند.
اسکریپرهای فشاری ـ کششی دارای قلابی در عقب و زائده ای در جلوی ماشین هستند که آنها را قادر می سازد با یک اسکریپر دیگر در بارگیری همکاری کنند. شرح این عملیات در این فصل خواهد آمد. اسکریپرهای چند جامی چند موتوری چنانکه از نامشان بر می آید تعدادی اسکریپرهای موتوردار متصل به هم هستند که نوعی قطار اسکریپر ایجاد می نمایند. این ماشینها قادرند مقدار زیادی مواد خاکی راتحت شرایط مناسب جابجا نمایند.
تیغه های برنده
تیغه های برنده اسکریپرها از قطعات تیز متعددی تشکیل می یابند که به انتهای جلویی جام (مخزن بارگیر) پیچ شده اند. در سیستم استینگر قسمت وسطی تیغه بیش از قسمتهای کناری بیرون آمده است. در سیستم برشی طراز تمام قسمتهای تیغه به یک اندازه امتداد یافته اند. سیستم استینگر بیشتر به کار می رود چون ایجاد نیروی نفوذ کننده و برشی بیشتر می نماید. بعضی اوقات به دلیل فوق از تیغه های منحنی استفاده می شود. سیستم تیغه طراز وقتی به کار می رود که امکان شکستن تیغه وجود دارد و همچنین از این سیستم برای تمیز کاری آخر کار استفاده می شود. تیغه های دندانه دار هم برای کارهای سنگین تر موجودند. اسکریپرهای دارای بالا بر، معمولاً دارای دندانه ای اضافی هستند که به انتهای تیغه عادی متصل شده است.
تولید اسکریپر
سیکل اسکریپر
مانند اغلب ماشین آلات خاکبرداری، تولید اسکریپر با تخمین بار متوسط اسکریپردر هر سیکل کار و ضرب آن در تعداد سیکلهای انجام شده در واحد زمان محاسبه می شود. برای تعیین تعداد سیکلهای انجام شده در واحد زمان مدت زمان هر سیکل باید تخمین زده شود. سیکل کار کلی عبارتست از مجموع سیکل متغیر و سیکل ثابت.
زمان بارگیری عبارت از زمان لازم جهت بارگیری اسکریپر می باشد. زمان شتاب دهی به اسکریپر مدت زمانی است که تراکتور پس از پایان عملیات بارگیری اسکریپر در تماس با اسکریپر باقی می ماند تا با فشار به آن به اسکریپر کمک کند تا شتاب لازم را جهت خروج از منطقه حفاری کسب کند. زمان برگشت، مدت زمان لازم برای بازگشت تراکتور به منطقه شروع بارگیری می باشد. زمان انتقال مدت زمان لازم برای تراکتور کمکی جهت ایجاد تماس با اسکریپر و آغاز یک سیکل بارگیری جدید می باشد