بیل مکانیکی؛معرفی،مشخصات و انواع
معرفي
بیل مکانیکی و هيدروليكي براي گودبرداري در خاك هاي نرم و سخت، سنگ هاي نرم و مواد غيرسنگي استفاده مي گردد. براي حفاري كانال هايي جهت جاگذاري لوله ها و كابل هاي ادارات برق، تلفن و آب و فاضلاب و حوضچه هاي بزرگ و نوع خـاص آن براي معادن مورد استفاده قرار ميگيرد. بيل هاي مكانيكي ميتوانند انواع خاك ها بجز صخره سنگ ها را حفر نمايند. صخره سنگ ها بايـد ابتدا توسط دستگاه هايي مانند ريپر يا چكش هيدروليكي تخريب و پس از آن توسط بيل برداشت شوند
از بيل ها براي حفاري خاك به خصوص در اغلب زمين هاي خرده سنگي كه حفاري آن توسط ماشـين آلات ديگـر راهسـازي جـز بولدزر عملي نيست، استفاده ميشود. بيل قادر است علاوه بر حفاري، مواد حاصله را در داخل وسائل حمل مواد خاكي بار نمايد. از اين ماشين براي باركردن همه نوع مواد اعم از سنگي، شني و رسي و غيره مي توان استفاده كرد. همچنين بـراي حفـر و زاويـه دادن بـه كانال ها از آن استفاده ميشود. به علاوه با بيل، كانالهاي متوسط و كوچك را هم كه به اندازه جام بيـل باشـند مـي تـوان حفـر نمـود.
عمليات خاكبرداري توسط بيل در چهار مرحله به شرح زير انجام ميشود.
الف ) قرار دادن جام در محل مواد خاكي
ب ) پركردن جام بوسيله كشيدن يا فشار دادن آن در داخل مواد خاكي
ج ) خارج كردن و بالاكشيدن جام و چرخش تا محل تخليه
د ) تخليه مواد كنده شده در كاميون و آماده شدن براي تجديد عمليات
روش خاكبرداري در عمقهاي مختلف متفاوت است. عمق كم خاكبرداري باعث ميشود كه جام بيل با يك بار حركت مشـكل تـر پر شود. براي همين اپراتور ممكن است هر دفعه بيل نيمه پر را داخل وسيله حامل خالي كند و يا جام نيمه پر را براي پر شدن كامـل دوباره حركت بدهد. اين مشكل باعث اتلاف وقت و كاهش بازدهي ميگردد. اگر عمق خاكبرداري زيـاد باشـد اپراتـور ممكـن اسـت كارهاي زير را انجام دهد :
۱-عمق نفوذ لبه جام بيل در جبهه خاك را براي پر كردن جام بكاهد تا با يك حركت آن را پر كند .
۲-شروع حركت جام را از نقطه اي بالاتر از سطح كف گودال شروع نموده و بعداً قسمت باقيمانده را خاكبرداري كند.
۳-جام را در تمام طول حركت بدهد و بگذارد كه خاك اضافي به كف گودال بريزد و بعداً آن را جمع آوري كند.
قبل از عمليات خاكبرداري، تميز كردن و برداشتن موانع طبيعي از سطح زمين، بريدن و ريشه كني درختان و خارج كردن آنهـا از كارگاه ضروري ميباشد. بايد قبل از شروع عمليات پيشبينيهاي واقعبينانهاي در مورد عمليات بعمل آورده و در تمـام طـول كـار بـا دقت آن را كنترل نمود و موارد زير را در نظر گرفت.
۱-بررسي محل عمليات
بايد اطلاعات كامل از موقعيت محل پروژه و تسهيلات عمومي از نظر امكانات دسترسي به كارگـاه و انتقال افراد و ابزار كار در دست باشد. وجود راه آسفالت، راه آهن، فرودگاه و بندر بايد مورد بررسي قرار گيرد و همچنين بايد از مصـالح و افراد در محل مطلع بود.
۲-وضع زمين محل
وضع پستي و بلندي زمين، نوع و جنس لايه هاي زمين، نفوذپذيري خاك، اطلاعات مربوط بـه سـفره آب زيرزميني و امكانات زهكشي و هدايت آبهاي زيرزميني به بيرون از كارگاه بايد به دقت بررسي شـود و بـراي تمـام آنهـا تـدابير لازم گرفته شود .
۳-آب و هواي محل
دانستن شرايط آب و هوا و مطالعه آمار هواشناسي كاملاً ضروري اسـت تـا براسـاس آنهـا بتـوان طـوري برنامه ريزي نمود كه در شرايط مساعد جوي با ازدياد نيروي اجرايي حجم عمليات را حتي الامكان بالا برد.
۴-مدت اجراي عمليات
توجه به مدت اجراي عمليات بسيار مهم و ضروري است. زيرا برنامهريزي و تعيين نيروي اجرايـي لازم و مناسب و پيشبيني موارد اضطراري در كار، براساس آن بايد انجام شود.
۵-استفاده از منابع محلي
در اكثر پروژه ها استفاده از منابع محلي باعث ميشود تا پروژه در موعد مقرر به اتمام برسد.
۶-نقشه هاي تأسيسات موجود زير زميني
قبل از اجراي هر گونه عمليات بايد از وجود تأسيسات زير زميني از قبيـل لولـه هـاي آب و گاز و غيره در محل آگاه بود.
مشخصات فني كلي بيل ها در جدول آورده شده است. اين مشخصات به وسيله مقايسه شركت هاي مختلف انجام شده است.
انواع بيل هاي رايج
بيل ها را ميتوان از چند لحاظ تقسيم بندي كرد :
تقسيم بندي بيل ها از لحاظ نوع شاسي كه بر روي آن سوار ميشوند :
انواع بيل هاي رايج به شرح زير ميباشند:
۱-بيل هاي نوع چرخ زنجيري
۲-بيل هاي نوع چرخ لاستيكي
۳-بيل هاي كاميوني
بيل ها بر روي شاسي هاي چرخ زنجيري و چرخ لاستيكي سوار ميشوند. نوع چرخ زنجيري سرعت كمي دارد، ولي مي توانـد بـه راحتي با مقاومت كششي بالا روي خاك حركت كند. نوع كاميوني بيل وجود دارد. بيل مكـانيكي كـاميوني روي يـك كـاميون سـوار است، ولي براي كار كردن، بيل خود يك موتور جداگانه دارد . از انواع چرخ لاستيكي در كارهايي استفاده ميشود كه علاوه بر كوچك بودن نياز به حركت زياد ماشين روي زمين است. اگر تعداد زيادي كارهاي كوچك در نقاط مختلف كارگاه وجـود داشـته باشـد، بيـل لاستيكي به صرفه تر و اگر در يك محل بزرگ متمركز شده است، بيل چرخ زنجيري به صرفه تر مي باشد .
الف ) نوع چرخ زنجيري
۱-به سبب زياد بودن سطح اتكاي زنجير با زمين به راحتي ميتواند در زمين هاي سست استقرار يافته و كار انجام دهد. به همين جهت براي كار در زمينهاي نرم كه ظرفيت بارگذاري آنها از ۰٫۴۳ تا ۰٫۸۲ كيلوگرم بر سانتيمتر مربع است ساخته ميشود.
۲-دنده هايي كه روي زنجير آنها پيشبيني شده سطح زمينهاي سنگي را شيار داده و اسـتقرار و ثبـات ما شـين را بـراي انجـام عمليات سخت سنگبرداري ممكن ميسازد.
۳-در راههاي موقت با شيب زياد (حدوداً ۴۰ درصد) نيز قادر به حركت ميباشند.
-۴ در مقايسه با انواع ديگر عمليات هاي خاكي با ثبات ترين و صلب ترين آنها است.
-۵ سرعت حركت آنها كم و در حدود ۱/۵ تا ۳/۵ تا كيلومتر در ساعت ميباشد.
-۶ براي انتقال آنها به كارگاه بايد از تريلر استفاده نمود.
-۷ در غالب عمليات خاكي به صرفه تر از انواع ديگر است.
ب ) نوع چرخ لاستيكي
۱-از نوع كاميوني ارزانتر بوده و از نوع زنجيري گرانتر ميباشد .
۲-سرعت حركت آن با توجه به قدرت موتورشان محدود بوده و در حدود ۱۰ تا ۱۲٫۵ كيلومتر در ساعت است. در انواع جديد آنها نيز سرعت به ۴۰ كيلومتر در ساعت نيز ميرسد
ج ) نوع كاميوني
۱-اتاق راننده از اتاق متصدي بيل جدا ميباشد.
۲-كاميون آن داراي قدرت زيادي است كه قادر است با سرعت ۶۰ كيلومتر در ساعت حركت كند.
۳-در اغلب موارد كه عمليات مورد نظر، تركيبي از دو عمل بلند كردن و انتقال ميباشد به كار ميرود.
۴-مخارج بهرهبرداري از آن به علت احتياج به راننده و همچنين متصدي بيل زيادتر از انواع ديگر است .
البته امروزه نوع كاميوني اين ماشين زياد استفاده نميشود.
حجم يك جام استاندارد از ۰٫۰۵ تا ۳٫۸ تا متر مكعب ميباشد. براي اندازهگيري جام بيل، جام را با ضربه به حجم خاك مي زنند تـا پر از خاك شود. سپس خاك اضافه روي جام را بيرون ميريزند و فقط خاكي كه تا خطوط لبه است را باقي مـي گذارنـد. حجـم ايـن خاك را حجم پر و حجم قبلي را حجم انباشته ميگويند. چنانكه ميدانيم خاك پس از كنده شدن حجمش افزايش مييابد .
تقسيم بندي بيل ها از لحاظ نوع حفاري
۱-بيل جام جلو (Shovel Front)
۲-بيل جام معكوس (Hoe Back)
بيل جام جلو براي حفاري بالاي سطح زمين و بارگيري كاميون ها مورد استفاده قرار مي گيرد. بيل جـام معكـوس معمـولا بـراي حفاري در سطح پايين زمين طراحي شده است. بيل هاي جام جلو براي حفاري سخت در بالاي سـطح ماشـين مـي باشـند كـه قـادر هستند فشار قابل توجهي به جام خود وارد اعمال كنند، اما م صالحي كه حفاري ميشوند بايد در حالت قرضه عمودي باشند. به عبارت ديگر به صورت عمودي به سطح زمين قرار بگيرند. بازو و جام حدود يك سوم وزن كل ماشين را دارند. بنابراين با در نظر گرفتن وزن مصالح در جام، اين ماشين ها به نحوي طراحي مي شوند كه تعادل خود را حفظ كنند . معمولاً اين ماشـين هـا داراي چـرخ زنجيـري ميباشند و سرعت آنها بسيار كم است .
بيل جام معكوس براي حفاري در زير زمين استفاده مي شود. اين ماشين براي حفاري ترانشه، زيـر زمـين، پـي و در مـواردي كـه فضاي كار محدود است، مناسب ميباشد. در بعضي از انواع، تا عمق ۸ متري زير ماشين قابل حفاري است. عمل حفـاري بـا كشـيده شدن بازوي جام به طرف ماشين انجام ميشود.
تقسيم بندي بيل ها از لحاظ سيستم توليد نيرو
بيل ها از لحاظ سيستم توليد نيرو به دو دسته مكانيكي و هيدروليكي تقسيم مي شوند. در نوع مكانيكي (كابلي)، جام توسط يك كابل كششي به طرف ماشين كشيده ميشود. يك كابل بالا برنده براي باز كردن زاويه تير و امتداد دسـته جـام و بـالا بـردن و پايين آوردن تير اصلي به كار ميرود. در نوع هيدروليكي اين حركات با سيلندرهاي هيدروليكي تامين مي شود. علاوه بر اين، جـام در انتهاي بازو مفصل شده و توسط يك سيلندر هيدروليكي در اين نقطه قادر به حركاتي مشابه مچ دست ميباشد. امروزه توليد بيل هاي هيدروليكي به شدت فزوني يافته و بيل هاي مكانيكي به ندرت مورد استفاده قرار مي گيرند. مزاياي سيسـتم هيـدروليكي نسـبت بـه سيستم كابلي (مكانيكي) به شرح زير ميباشد :
۱-سرعت عملكرد بيشتر و در نتيجه زمان سيكل كاري كوتاه تر
۲-راندمان كاري بالاتر
۳-سادگي و عملكرد آسان
۴-دقت بيشتر در كنترل عملكرد
قسمت هاي مختلف بيل
قسمت هاي اصلي بیل مکانیکی و هيدروليكي به شرح زير است :
۱-قسمت تير اصلي
۲-قسمت بازوي جام
۳-قسمت جام
۴-شاسي يا بدنه
اين سه قسمت به صورت مفصلي به يكديگر وصل شده اند و قسمت تيرك اصلي نيز به قسمت كنترل ماشين متصل شده اسـت .
حركت هاي تمام مفصل ها توسط سه عدد سيلندر هيدروليكي انجام ميشود
قسمت تيرك اصلي
ابتداي قسمت تيرك اصلي داراي يك انحنا يا به اصطلاح گردن غازي مي باشد كه اين انحنا به سمت زمين است. ممكـن اسـت .بعضي بيلها داراي دو انحنا باشند. وجود چنين شكلي در قسمت تيرك اصلي يك بيل سه دليل دارد :
– باعث افزايش فضاي بين تيرك اصلي و قسمت كنترل به منظور سهولت نزديك شدن اين دو به يكديگر ميگردد .
– جلوگيري از حفر بيش از حد توسط جام
– ارائه امكان ديد بهتر جلو توسط راننده
پايه تيرك اصلي بصورت مفصلي دو يا سه فوت عقب تر از لبه ماشين متصل شده است. در بيل هـاي هيـدروليكي ممكـن اسـت يك، دو يا سه سيلندر براي حركت قسمت تيرك اصلي وجود داشته باشد. اگر يك يا سه سيلندر وجود داشت، لولههاي پيستون به زير سطح تيرك اصلي مفصل ميشوند و اگر دو سيلندر وجود داشت معمولاً در دو گوشه متصل مي شوند. روي هر تيرك اصلي دو سوراخ براي نصب شدن به قسمتهاي ديگر وجود دارد. سوراخ بالايي براي بدسـت آوردن حفـاري مـاكزيم (Dept Digging Maximum) نقطه پائيني براي بدست آوردن مقدار تخليه ماكزيمم (Height Dump Maximum )ميباشد. قسمت انتهايي تيرك اصلي بوسـيله يك پين بزرگ به قسمت بازوي جام متصل ميشود .
قسمت بازوي جام
در بيل هاي هيدروليكي قسمت شاخه يا بازوي جام بصورت مفصلي به تيرك اصلي متصل مي شـود و در انتهـاي ديگـر بوسـيله سيلندرهاي هيدروليكي به جام متصل ميشود. اتصال سيلندر هيدروليكي بازوي جام به تيرك اصلي بيشتر بـه قسـمت بـالا نزديـك است تا به پائين. نسبت اين دو قسمت در مدلهاي مختلف بسيار تفاوت دارد . زيرا اين نسبت باعث تفاوت در نيـروي وارد بـر ماشـين خواهد شد. اهرمهاي متصل به ناخنكهاي جام وقتي در امتداد بازوي جام قرار مي گيرند، از نسبت ۱ به ۴ تا ۱ به ۸ متفـاوت اسـت. اين نسبت باعث ميشود كه سرعت مانور جام ۸۴ تا برابر سريعتر از پيستوني كه با نيروي ۱/۴ و ۱/۸ كار مـيكننـد حركـت خواهـد كرد. اين نسبت باعث ميشود كه سيلندرهاي كوچكتري براي حركت دادن مورد استفاده قرار گيرند و فضاي كمتـري اشـغال خواهـد شد. بعضي از بيل ها دوجفت سوراخ براي مفصل كردن تيرك اصلي به بازوي جام دارند . جفت سوراخ هاي بالايي قدرت بيشتري براي حفاري و دو جفت ديگر سرعت بيشتر و قابليت كاركردن راحت تر با بيل را فراهم خواهد كرد
قسمت جام
در بيل هاي هيدروليكي قسمت جام بوسيله دو جفت اهرم به بازوي جام بيل متصل مي شود. يكي از ايـن اهرمهـا داراي سـيلندر هيدروليكي ميباشد. سيلندر هيدروليكي متصل به جام باعث ميشود كه جام يك حركت دوراني زياد در حدود ۱۳۶ تـا ۱۷۳ درجـه را انجام دهد. در صورت عدم وجود اين سيلندر هيدروليكي اين حركت دوراني ميسر نبود . همچنين اين سيلندر باعث مي شود كه جام به بازوي جام برخورد نكند. وقتي كه سيلندر باز ميشود، ناخنكهاي جام جمع ميشوند و هنگامي كه سيلندر بسته مـي شـود، ناخنك هـاي جام باز خواهند شد. دو جفت سوراخ براي متصل شدن سيلندر هيدروليكي به جام تعبيه شده است . همانند سوراخهايي كه روي بازوي جام وجود داشت يك جفت از آنها براي حفر كردن سريع تر و حركت راحتتر و ديگري براي حفر با قدرت بيشتر و عميق تر ميباشـد.
انتخاب اين دو بستگي به نوع عمليات و خود راننده دارد. معمولاً آن جفت سوراخ هايي كه به دندانه هـاي جـام نزديكتـر اسـت قـدرت بيشتري توليد خواهد كرد.
جامها با عرضهاي متفاوت وجود دارند كه از ۳۰ اينچ (۷۵ سانتي متر) ۴۸ اينچ (۱۲۰ سـانتي متـر) هسـتند. جامهـا متناسـب بـا عرض خود عمقشان تغيير ميكند. از اين رو ممكن است در مناطق سنگي با مشكل روبرو شوند. با درنظر گرفتن عـرض يكسـان، بـا كاهش عمق جام ظرفيت آن كاهش مييابد ولي باعث افزايش در مؤثر بودن بارگيري خواهد شد .
به منظور كاهش اصطكاك در لبه ها و براي تخليه سريعتر، جام معمولاًدر بالا بازتر و پهن تر ميباشد. به منظـور افـزايش ميـزان برش خاك به جام دو عدد تيغه برش اضافه مي كنند كه عرض برش را ۲ تا ۸ اينچ افزايش ميدهد. تيغه بـرش ممكـن اسـت داراي عرض ثابت يا متفاوت باشند و يا دندانهدار باشند كه باعث كاهش سائيده شدن جام و سهولت در كنده شدن خاك چسبنده ميشوند .
عملكرد ماشين آلات در انواع خاك و سنگ
بيل ها قادر به گود برداري در تمام انواع خاك ها به جز سنگ هاي صخره اي ميباشند. در صورت وجود سنگ هـاي صـخره ايدر محل پروژه ابتدا بايد اين سنگها را منفجر كرده و سپس عمليات خاك برداري توسط بيل را آغاز كـرد. بـراي حمـل سـنگ هـاي منفجر شده بايد از بيلي با ظرفيت جام بزرگ استفاده شود . بهتر است از بيل هاي چرخ لاستيكي براي حفاري در خاك هاي مرطـوب و شل و نرم و در ساير خاك ها از بيل چرخ زنجيري استفاده شود . از نظر ظرفيت جام بيل و عمـق بهينـه حفـاري در انـواع خـاك و سنگ انجمن جرثقيل و بيلهاي مكانيكي جدول را تهيه كرده است. عمق بهينه عمقي اسـت كـه ماشـين بـه ازاي انجـام عمليات در آن عمق حداكثر بازده را داشته باشد.
منبع:دفتر نظام فني اجرايي معاونت برنامه ريزي و نظارت راهبردي ریاست جمهوری
برخی از تامین کنندگان بیل مکانیکی در سناماین👇
خرید و فروش بیل مکانیکی در سناماین-۱
خرید و فروش بیل مکانیکی در سناماین-۲
