معرفی ماشین آلات راه سازی (بیل)

بیل (Excavator)  

بیل ها برای گودبرداری در خاک های نرم و سخت، سنگ های نرم و مواد غیرسنگی استفاده می گردند. برای حفاری کانال هایی جهت جاگذاری لوله ها و کابل های ادارات برق، تلفن و آب و فاضلاب و حوضچه های بزرگ و نوع خاص آن برای معادن مورد استفاده قرار می گیرد. بیل های مکانیکی می توانند انواع خاک ها بجز صخره سنگ ها را حفر نمایند. صخره سنگ ها باید ابتدا توسط دستگاه هایی مانند ریپر یا چکش هیدرولیکی تخریب و پس از آن توسط بیل برداشت شوند.

از بیل ها برای حفاری خاک به خصوص در اغلب زمین های خرده سنگی که حفاری آن توسط ماشین آلات دیگر راه سازی جز بولدزر عملی نیست، استفاده می شود. بیل قادر است علاوه بر حفاری، مواد حاصله را در داخل وسائل حمل مواد خاکی بار نماید. از این ماشین برای بارکردن همه نوع مواد اعم از سنگی، شنی و رسی و غیره می توان استفاده کرد. همچنین برای حفر و زاویه دادن به کانال ها از آن استفاده می شود.

انواع بیل های رایج

بیل ها را می توان از چند لحاظ تقسیم بندی کرد:

تقسیم بندی بیل ها از لحاظ نوع شاسی که بر روی آن سوار می شوند:

• بیل های چرخ زنجیری
• بیل های چرخ لاستیکی

• بیل های چرخ زنجیری

  • به سبب زیاد بودن سطح اتکای زنجیر با زمین به راحتی می تواند در زمین های سست استقرار یافته و کار انجام دهد.
  • دنده هایی که روی زنجیر آنها پیش بینی شده سطح زمین های سنگی را شیار داده و استقرار و ثبات ماشین را برای انجام عملیات سخت سنگبرداری ممکن می سازد.
  • در راه هایی با شیب زیاد نیز قادر به حرکت و کار می باشند.
  • در مقایسه با انواع دیگر، در عملیات های خاکی با ثبا ت ترین آن ها است.
  • سرعت حرکت آنها کم و در حدود 5/1 تا 5/3 کیلومتر در ساعت می باشد.
  • برای انتقال آنها به کارگاه باید از تریلر استفاده نمود.
  • در غالب عملیات خاکی به صرفه تر از انواع دیگر است.

• چرخ لاستیکی

  • قیمت بالاتری نسبت به نوع زنجیری دارد.
  • سرعت حرکت آن با توجه به قدرت موتورشان محدود می باشد.

• تقسیم بندی بیل ها از لحاظ نوع حفاری

  • بیل جام جلو (Front Shovel)
  • بیل جام معکوس (Back Hoe)

بیل جام جلو برای حفاری بالای سطح زمین و بارگیری کامیون ها مورد استفاده قرار می گیرد. بیل جام معکوس معمولا برای حفاری در سطح پایین زمین طراحی شده است. بیل های جام جلو برای حفاری سخت در بالای سطح ماشین می باشند که قادر هستند فشار قابل توجهی به جام خود اعمال  کنند، اما مصالحی که حفاری می شوند باید در حالت عمودی باشند، به عبارت دیگر به صورت عمودی به سطح زمین قرار بگیرند. بازو و جام حدود یک سوم وزن کل ماشین را دارند. بنابراین با در نظر گرفتن وزن مصالح در جام، این ماشین ها به نحوی طراحی می شوند که تعادل خود را حفظ کنند. معمولا این ماشین ها دارای چرخ زنجیری می باشند و سرعت آن ها بسیار کم است.

بیل جام معکوس برای حفاری در زیر زمین استفاده می شود. این ماشین برای حفاری ترانشه، زیر زمین، پی و در مواردی که فضای کار محدود است، مناسب می باشد. در بعضی از انواع، تا عمق 8 متری زیر ماشین قابل حفاری است. عمل حفاری با کشیده شدن بازوی جام به طرف ماشین انجام می شود.

• تقسیم بندی بیل ها از لحاظ سیستم تولید نیرو:

بیل ها از لحاظ سیستم تولید نیرو به دو دسته بیل مکانیکی و هیدرولیکی تقسیم می شوند. در نوع مکانیکی (کابلی)،  جام توسط یک کابل کششی به طرف 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 سیلندرهای هیدرولیکی انجام می شود. علاوه بر این، جام در انتهای بازو مفصل شده و توسط یک سیلندر هیدرولیکی در این نقطه قادر به حرکاتی مشابه مچ دست می باشد. بیل های امروزی تماما هیدرولیکی می باشند و نوع مکانیکی آن دیگر رایج نمی باشد.

• قسمت های مختلف بیل

  • تیرک اصلی
  • بازوی جام
  • جام
  • شاسی و بدنه

سه قسمت (تیر اصلی، بازوی جام و جام) به صورت مفصلی به یکدیگر متصل شده اند و قسمت تیرک اصلی نیز به قسمت کنترل ماشین متصل شده است. حرکت های تمام مفصل ها توسط سه عدد سیلندر هیدرولیکی انجام می شود.

• تیرک اصلی

ابتدای قسمت تیرک اصلی دارای یک انحنا یا به اصطلاح گردن غازی می باشد که این انحنا به سمت زمین است. ممکن است بعضی بیل ها دارای دو انحنا باشند. وجود چنین شکلی در قسمت تیرک اصلی یک بیل سه دلیل دارد:

• باعث افزایش فضای بین تیرک اصلی و قسمت کنترل به منظور سهولت نزدیک شدن این دو به یکدیگر می گردد.
• جلوگیری از حفر بیش از حد توسط جام.
• ارائه امکان دید بهتر جلو توسط راننده.

پایه تیرک اصلی بصورت مفصلی دو یا سه فوت عقب تر از لبه ماشین متصل شده است. در بیل های هیدرولیکی ممکن است یک، دو یا سه سیلندر برای حرکت قسمت تیرک اصلی وجود داشته باشد. اگر یک یا سه سیلندر وجود داشت، لوله های پیستون به زیر سطح تیرک اصلی مفصل می شوند و اگر دو سیلندر وجود داشت معمولاً در دو گوشه متصل می شوند. روی هر تیرک اصلی دو سوراخ برای نصب شدن به قسمت های دیگر وجود دارد. سوراخ بالایی برای بدست آوردن حفاری ماکزیم (Maximum Digging Depth) نقطه پائینی برای بدست آوردن مقدار تخلیه ماکزیمم (Maximum Dump Height) می باشد. قسمت انتهایی تیرک اصلی بوسیله یک پین بزرگ به بازوی جام متصل می شود.

• بازوی جام

در بیل های هیدرولیکی قسمت شاخه یا بازوی جام بصورت مفصلی به تیرک اصلی متصل می شود و در انتهای دیگر بوسیله سیلندرهای هیدرولیکی به جام متصل می گردد. اتصال سیلندر هیدرولیکی بازوی جام به تیرک اصلی بیشتر به قسمت بالا نزدیک است تا به پائین. نسبت این دو قسمت در مدل های مختلف بسیار تفاوت دارد. زیرا این نسبت باعث تفاوت در نیروی وارد بر ماشین خواهد شد. اهرم های متصل به ناخنک های جام وقتی در امتداد بازوی جام قرار می گیرند از 1 به 4 تا 1 به 8 متفاوت است. این نسبت باعث می شود که سرعت مانور جام  4 تا 8 برابر سریع تر از پیستونی که با نیروی 1/4  و  1/8  کار می کنند حرکت خواهد کرد. این نسبت باعث می شود که سیلندرهای کوچکتری برای حرکت دادن مورد استفاده قرار گیرند و فضای کمتری اشغال خواهد شد. بعضی از بیل ها دوجفت سوراخ برای متصل کردن تیرک اصلی به بازوی جام دارند . جفت سوراخ های بالایی قدرت بیشتری برای حفاری و دو جفت دیگر سرعت بیشتر و قابلیت کارکردن راحت تر با بیل را فراهم خواهد کرد.

• جام

در بیل های هیدرولیکی جام بوسیله دو جفت اهرم به بازوی جام متصل می شود. یکی از این اهرم ها دارای سیلندر هیدرولیکی می باشد. سیلندر هیدرولیکی متصل به جام باعث می شود که جام یک حرکت دورانی زیاد در حدود  136 تا 137 درجه انجام دهد. در صورت عدم وجود این سیلندر هیدرولیکی حرکت دورانی جام میسرنمی شد. همچنین این سیلندر باعث می شود که جام به بازوی جام برخورد نکند. وقتی که سیلندر باز می شود، ناخنک های جام جمع می شوند و هنگامی که سیلندر بسته می شود، ناخنک های جام باز خواهند شد. دو جفت سوراخ برای متصل شدن سیلندر هیدرولیکی به جام تعبیه شده است. همانند سوراخ هایی که روی بازوی جام وجود دارد یک جفت از آنها برای حفر کردن سریع تر و حرکت راحت تر و دیگری برای حفر با قدرت بیشتر و عمیق تر می باشد. انتخاب این دو بستگی به نوع عملیات و خود اپراتور دارد. معمولاً آن جفت سوراخ هایی که به دندانه های جام نزدیک تر هستند قدرت بیشتری تولید خواهد کرد.

جام ها با عرض های متفاوت وجود دارند و متناسب با عرض خود عمقشان تغییر می کند. با درنظر گرفتن عرض یکسان، با کاهش عمق جام ظرفیت آن کاهش می یابد ولی باعث افزایش در مؤثر بودن بارگیری خواهد شد. به منظور کاهش اصطکاک در لبه ها و برای تخلیه سریع تر، جام معمولا در بالا بازتر و پهن تر می باشد. به منظور افزایش میزان برش خاک به جام دو عدد تیغه برش اضافه می کنند که عرض برش را 2 تا 8 اینچ افزایش می دهد. تیغه برش ممکن است دارای عرض ثابت یا متفاوت باشند و یا دندانه دار باشند که باعث کاهش سائیده شدن جام و سهولت در کنده شدن خاک چسبنده می شوند.