مقدمه
بیل مکانیکی، به عنوان یک تجهیزات مکانیکی ضروری و مهم در ساخت و سازهای مهندسی مدرن، با قابلیتهای حفاری، بارگیری و جابجایی قدرتمند خود، نقش مهمی در پروژههای مهندسی مختلف ایفا میکند. عملکرد کارآمد و پایدار یک بیل مکانیکی جداییناپذیر از کار مشترک قطعات دقیق متعدد آن است. این قطعات مانند «اندامها» و «اعضای» بیل مکانیکی هستند که هر کدام عملکردهای منحصر به فردی را بر عهده دارند و به طور جمعی اطمینان میدهند که بیل مکانیکی میتواند تحت شرایط کاری پیچیده مختلف به آرامی کار کند. در ادامه، بیایید نگاهی عمیقتر به قطعات اصلی یک بیل مکانیکی بیندازیم.
قطعات دستگاه کار
قطعات دستگاه کار، قطعات بیل مکانیکی هستند که مستقیماً در عملیات حفاری شرکت میکنند و عملکرد آنها مستقیماً بر راندمان و کیفیت عملیات تأثیر میگذارد.
- بوم و بازوی استاندارد: بوم و بازوی استاندارد رایجترین پیکربندی بیلهای مکانیکی هستند و ابعاد طراحی آنها برای اکثر سناریوهای عملیات حفاری معمولی مناسب است. آنها معمولاً از فولاد با استحکام بالا ساخته میشوند و دارای استحکام و چقرمگی خوبی هستند و میتوانند در برابر تنشهای عظیمی که در طول فرآیند حفاری ایجاد میشود، مقاومت کنند. به طور کلی در پروژههای ساختمانی و خاکی، بوم و بازوی استاندارد میتوانند عملیاتی مانند حفاری و بارگیری را به طور انعطافپذیر انجام دهند. (همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است)
- : بوم توسعه یافته برای پاسخگویی به برخی نیازهای عملیاتی خاص طراحی شده است. به عنوان مثال، در عملیاتی مانند لایروبی رودخانه و حفاری گودالهای عمیق، بیل مکانیکی باید به یک محدوده کاری طولانیتر دسترسی داشته باشد. بوم توسعه یافته با افزایش طول بوم و بازو، دامنه کاری بیل مکانیکی را به طور قابل توجهی گسترش میدهد. برخی از بومهای توسعه یافته نیز به گونهای طراحی شدهاند که جمع شونده باشند و انعطافپذیری عملیات آنها را بیشتر میکنند. (همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است)
- باکت استاندارد: شکل و اندازه باکت استاندارد برای حفاری و بارگیری مواد عمومی مانند خاک و شن مناسب است. دیواره باکت آن معمولاً دارای زاویه شیب خاصی است تا بارگیری و تخلیه روان مواد را تسهیل کند. (همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است)
- باکت سنگی: باکت سنگی به طور ویژه برای حفاری مواد با سختی بالا مانند سنگها استفاده میشود. برای مقابله با ضربه و سایش با استحکام بالا سنگها، باکت سنگی از فولاد ضخیمتر و مقاومتر در برابر سایش ساخته شده است و دندانههای باکت نیز به طور ویژه طراحی شدهاند تا نفوذ و مقاومت در برابر سایش بیشتری داشته باشند. (همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است)
- باکت کانالی: طراحی باکت کانالی نسبتاً منحصر به فرد است. این باکت دارای شکل باریک و یک کف باکت قوسی شکل است که برای حفاری کانالهای با اشکال مختلف مناسب است. در ساخت و سازهای حفاظت از آب در زمینهای کشاورزی، لولهگذاری شهری و سایر پروژهها، باکت کانالی میتواند کانالهایی را که الزامات را برآورده میکنند، به طور کارآمد حفاری کند. (همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است)
شکن قطعهای است که معمولاً در معادن، تخریب بتن و سایر عملیات استفاده میشود. این دستگاه از نیروی ضربهای قدرتمند ارائه شده توسط سیستم هیدرولیک برای شکستن اشیاء سخت مانند سنگ و بتن به قطعات کوچک برای تمیز کردن و حمل و نقل بعدی استفاده میکند. در استخراج سنگ معدن، شکن میتواند به سرعت قطعات بزرگ سنگ معدن را خرد کند و راندمان استخراج را بهبود بخشد. (همانطور که در شکل 6 نشان داده شده است)
قیچی هیدرولیکی عمدتاً در تخریب ساختمان، بازیافت فلزات و سایر عملیات استفاده میشود. این دستگاه از نیروی هیدرولیکی برای به حرکت درآوردن تیغههای قیچی استفاده میکند که میتواند به راحتی قطعات ساختاری فلزی مانند میلگرد و تیرهای فولادی را قطع کند. در پروژههای بازسازی شهری، قیچی هیدرولیکی میتواند ساختمانهای متروکه را با ایمنی و کارایی تخریب کند. (همانطور که در شکل 7 نشان داده شده است)
ریپر برای شکستن خاک سخت، سنگهای فرسوده و غیره استفاده میشود. این دستگاه معمولاً در پشت باکت بیل مکانیکی نصب میشود. از طریق نوک دندانههای تیز که در خاک یا سنگ فرو میرود، سپس از فشار رو به پایین و نیروی کشش افقی بیل مکانیکی برای شکستن آن استفاده میکند. در ساخت جاده، هنگامی که نیاز به درمان فونداسیونهای سخت است، ریپر میتواند نقش مهمی ایفا کند. (همانطور که در شکل 8 نشان داده شده است)
شاسی و قطعات حرکتی
شاسی و قطعات حرکتی سیستم پشتیبانی و حرکت بیل مکانیکی هستند که رانندگی پایدار و فرمان انعطافپذیر بیل مکانیکی را در زمینهای مختلف تضمین میکنند.
- زنجیر یک قسمت مهم از بیل مکانیکی است که با زمین در تماس است. این زنجیر وزن بیل مکانیکی را به طور مساوی روی زمین توزیع میکند، فشار روی زمین را کاهش میدهد و بیل مکانیکی را قادر میسازد تا در زمینهای پیچیده مانند زمینهای نرم و گل آلود حرکت کند. زنجیر معمولاً از چندین صفحه زنجیر متصل به هم تشکیل شده است. صفحات زنجیر از فولاد با استحکام بالا ساخته شدهاند و سطح آن دارای الگوهای ضد لغزش و برجستگیهایی است تا اصطکاک و چسبندگی با زمین را افزایش دهد. (همانطور که در شکل 9 نشان داده شده است)
غلتک زنجیر در داخل زنجیر نصب شده است و عملکرد آن پشتیبانی از وزن بیل مکانیکی و قادر ساختن زنجیر به حرکت روان است. غلتک زنجیر معمولاً از فولاد آلیاژی با استحکام بالا ساخته شده است و سطح چرخ آن سخت شده است و مقاومت در برابر سایش و استحکام فشاری خوبی دارد. در طول فرآیند رانندگی بیل مکانیکی، غلتک زنجیر میتواند با نوسانات زمینهای مختلف سازگار شود و عملکرد پایدار زنجیر را تضمین کند. (همانطور که در شکل 10 نشان داده شده است)
چرخ دنده محرک با پیوندهای زنجیر زنجیر درگیر میشود و زنجیر را از طریق چرخش به حرکت در میآورد و در نتیجه حرکت بیل مکانیکی را محقق میکند. چرخ دنده محرک معمولاً از فولاد با استحکام بالا ساخته میشود و شکل دندانهها به طور ویژه طراحی شده است تا از درگیری خوب با زنجیر و راندمان انتقال اطمینان حاصل شود. قدرت چرخ دنده محرک از موتور حرکت بیل مکانیکی میآید. (همانطور که در شکل 11 نشان داده شده است)
قطعات سیستم هیدرولیک
قطعات سیستم هیدرولیک هسته اصلی بیل مکانیکی برای تحقق اقدامات مختلف هستند. این سیستم از طریق انتقال فشار روغن هیدرولیک، نیروی قدرتمندی را برای دستگاه کار و سیستم حرکت بیل مکانیکی فراهم میکند.
پمپ هیدرولیک منبع تغذیه سیستم هیدرولیک است. این پمپ انرژی مکانیکی موتور را به انرژی هیدرولیکی تبدیل میکند و روغن پرفشار را برای کل سیستم هیدرولیک فراهم میکند. پمپهای هیدرولیک رایج شامل پمپهای دندهای، پمپهای پیستونی و پمپهای پرهای هستند. پمپهای پیستونی به دلیل خروجی فشار بالا و راندمان حجمی خوب، به طور گسترده در بیلهای مکانیکی استفاده میشوند. عملکرد پمپ هیدرولیک مستقیماً بر راندمان کار و نرمی حرکات بیل مکانیکی تأثیر میگذارد. (همانطور که در شکل 12 نشان داده شده است)
اصل کار موتور هیدرولیک برعکس پمپ هیدرولیک است. این موتور انرژی هیدرولیکی را به انرژی مکانیکی تبدیل میکند تا حرکت، چرخش و سایر قسمتهای بیل مکانیکی را به حرکت درآورد. موتور هیدرولیک دارای ویژگیهای گشتاور خروجی بزرگ و محدوده سرعت وسیع است و میتواند نیازهای قدرت بیل مکانیکی را تحت شرایط کاری مختلف برآورده کند. در سیستم حرکت بیل مکانیکی، موتور هیدرولیک چرخ دنده محرک را از طریق کاهنده به حرکت در میآورد تا حرکت رو به جلو، عقب و فرمان بیل مکانیکی را محقق کند. (همانطور که در شکل 13 نشان داده شده است)
سیلندر هیدرولیک یک جزء اجرایی در سیستم هیدرولیک است. این سیلندر انرژی هیدرولیکی را به انرژی مکانیکی تبدیل میکند تا حرکت رفت و برگشتی خطی را محقق کند. بلند کردن، جمع شدن و سایر اقدامات دستگاههای کار مانند بوم، بازو و باکت بیل مکانیکی همگی توسط سیلندر هیدرولیک تکمیل میشوند. سیلندر هیدرولیک عمدتاً از بشکه سیلندر، پیستون، میله پیستون، مهر و موم و سایر قطعات تشکیل شده است. در طول عملیات حفاری، با کنترل فشار روغن و جریان در سیلندر هیدرولیک، میتوان سرعت حرکت و موقعیت دستگاه کار را با دقت کنترل کرد. (همانطور که در شکل 14 نشان داده شده است)
قطعات سیستم الکتریکی