Комплексная механизация строительства

Один из основных путей экономии топлива при эксплуатации СДМ  — сокращение времени работы двигателя на холостом ходу и интенсификация использования машин. Анализ показывает, что 30-40% рабочего времени двигатель работает вхолостую, потребляя при этом 25% топлива, необходимого для работы двигателя с полной нагрузкой. Увеличение времени использования машин за смену снижает эти потери. Представляет интерес разработка устройств, позволяющих автоматически выключать двигатель после работы на холостом ходу определенное время. Целесообразно обеспечивать также запуск двигателя от стартера, так как легкий запуск обеспечит выключение его во время технологических, обеденных и других перерывов.

Техническое состояние машины является одним из основных факторов, влияющих на расход ТСМ. Потери ТСМ происходят в основном из-за неисправности системы питания двигателя. Так, неисправность одной форсунки приводит к увеличению расхода топлива до 20%. Из-за неправильной установки угла опережения подачи топлива потеря его может достигать 30% общего расхода. Неисправность и неправильная регулировка топливных насосов высокого давления увеличивают расход топлива до 25%. Существенное влияние на расход топлива и моторного масла оказывает состояние цилинд-ропоршневой группы и механизма газораспределения, где повышенные зазоры увеличивают расход топлива до 7% и масла до 25%. При неисправных сборочных единицах трансмиссии за счет неиспользования тяговых усилий машины перерасход доходит до 8%. Нерациональное использование тягового усилия из-за изношенных элементов движителя увеличивает расход топлива на 20-25%. Отрицательно влияет на расход ТСМ нарушение теплового режима двигателя, особенно его запуск и эксплуатация в условиях отрицательных температур. К перерасходу приводит и применение ТСМ, не соответствующих рекомендациям заводов-изготовителей.

Важным направлением снижения количественных и качественных потерь ТСМ является правильная организация получения, выдачи, транспортировки, хранения и заправки, а также учета и отчетности по использованию средств механизации.

Эргономические свойства машин  определяются факторами, оказывающими влияние на функциональное состояние, работоспособность и безопасность человека.

Длительная работа машины с полной производительностью обеспечивается только тогда, когда не будут превышены возможности человека, управляющего этой машиной.

Оценить удобство и легкость управления машиной можно на основании следующих  эргономических комплексных показателей: физиологических (силовые и скоростные возможности человека), психофизиологических (слух и зрение), антропометрических (компоновка рабочего места водителя), гигиенических (условия жизнедеятельности и работоспособности человека в кабине).

Физиологический комплексный показатель характеризует силовые, скоростные и энергетические возможности человека. Для экономного расходования силы мышц и предупреждения усталости оператора необходимо, чтобы усилия, прикладываемые к рычагам и педалям, и их ход находились в установленных пределах. Человек расходует свои энергетические ресурсы в двух направлениях: на себя и на производительную работу. Расход ресурсов на себя обусловливается физиологическими процессами, связанными с кровообращением, дыханием, поддержанием тела в нормальном положении и восприятием внешнего мира. На эти цели человек в сутки расходует 8400 кДж энергии. В процессе труда за смену расходуется дополнительно до 11 000 кДж. В зависимости от расхода энергии за смену труд может быть легким (до 2100 кДж), средней тяжести (2100-4200 кДж), выше средней (4200-6300 кДж), тяжелым (6300-8400 кДж), особо тяжелым (8400-10 500 кДж).

Из-за перегрузки человека повышается количество ошибок, снижаются производительность, коэффициент использования энергоресурсов машины.

При повышенной тяжести труда почти  в 2 раза увеличивается заболеваемость.

Согласно единым требованиям безопасности к конструкции СДМ, усилия на рычагах  не должны превышать 20-60 Н, на педалях  — 80-120 Н, длина хода должна быть не более 300 мм.

Психофизиологический комплексный  показатель характеризует соответствие машины зрительным и психофизиологическим возможностям человека. Важным условием повышения производительности СДМ является хорошая обзорность рабочего органа и фронта работ с рабочего места оператора при неподвижном его положении. Обзорность рабочего места рассматривается с точки зрения повышения производительности и безопасности.

Антропометрические показатели характеризуют  машину с точки зрения обеспечения  рациональной и удобной позы машиниста, правильной осанки, оптимального расположения рук на рычагах управления с учетом формы и массы человека в статике и динамике. Для определения удобства расположения органов управления в кабине пользуются плоским макетом человека среднего роста (168 см), изготовленным из прозрачного материала, с шарнирным сочленением рук и ног с туловищем. Оценка компоновки рабочего места производится путем наложения макета на схему рабочего места оператора в вертикальной и горизонтальной плоскостях. При этом определяется попадание рычагов и педалей в максимальные и оптимальные зоны. Органы управления рабочим оборудованием и перемещением машины должны находиться в оптимальной зоне. Рычаги управления температурой охлаждающей жидкости двигателя, положением сиденья оператора, кнопки и рукоятки включения отопителя и вентилятора размещаются в максимальной зоне.

Экспериментальный анализ показывает, что уровень работоспособности  машиниста не менее чем на 15% зависит от расположения органов управления.

Гигиенический комплексный показатель оценивается вентилируемостью, температурой, влажностью, давлением, запыленностью воздуха в кабине, уровнем радиации, шума и вибрации. Уровни шума, вибрации и загазованности на новых строительных машинах в основном отвечают санитарным нормам. Попытки заводов-изготовителей снизить эти уровни не дают существенного эффекта. Как показывает зарубежный опыт, снижение уровня шума до 75 дБ может быть произведено с помощью специальных глушителей усиленного капотирования и подвески. Снижение уровня шума позволяет значительно повышать эффективность использования машин. Так, для экскаваторов снижение шума со 110 до 80 дБ приводит к повышению производительности в 2 раза. Предельные и эквивалентные уровни звука соответствуют 85 дБ.

Вибрация вызывает снижение работоспособности  машиниста и ряд изменений  в организме, влияющих на здоровье. Так, вибрация частотой до 2 Гц может вызвать морскую болезнь. Наиболее опасна вибрация в диапазоне частот 4-8 Гц (частот собственных колебаний человеческого тела). Интенсивность вибрации характеризуется ускорением, значение которого нормируется в зависимости от условий, обеспечивающих комфорт, работоспособность и безопасность машиниста. Допустимые значения ускорений вертикальных вибраций в диапазоне частот 4-8 Гц составляют: 10 см/с² — из условия комфортности, 31,5 см/с² — из условия работоспособности машиниста,     63 см/с² — из условия безопасности.

Температура воздуха в кабине не должна превышать более чем на 2-3°С температуру наружного воздуха в теплый период и быть в пределах 14-26°С. Однако при температуре свыше    22°С должна обеспечиваться подвижность воздуха (до 1,5 м/с) на уровне груди машиниста. Температура внутренней поверхности кабины не должна превышать 35 °С.

Концентрация вредных примесей в кабине ограничивается следующими значениями: пыли — не более 10 мг/м³, углекислого газа — не более 20 мг/м³ и паров ТСМ — не более 100 мг/м³.

Эксплуатация  транспорта в строительстве

Строительное производство характеризуется  необходимостью перемещения значительных объемов грузов. Транспортные и погрузочно-разгрузочные работы в строительстве составляют 30-35% его стоимости и до 50% , трудовых затрат. Большой удельный вес этих работ требует комплексной механизации всего транспортного процесса (погрузки, перемещения, выгрузки). Грузы в строительстве перемещают вертикальными и горизонтальными видами транспорта. По отношению к строительной площадке горизонтальный транспорт подразделяют на внешний, внутрипостроечный и объектовый. Внешний транспорт перевозит грузы на строительную площадку извне. Внутрипостроечный транспорт обеспечивает перемещение грузов на территории строительства. Объектовый транспорт перемещает грузы непосредственно на объекте. Внешние и внутрипостроечные перевозки осуществляют рельсовым, безрельсовым, воздушным и специальным транспортом. Выбор вида транспорта производится с учетом целого ряда факторов: рода груза, условий погрузочно-разгрузочных работ, дальности транспортировки, дорожных условий, объема выполняемых транспортных работ.

Применение рельсового транспорта эффективно при дальности транспортировки  свыше  200 км и годовом объеме перевозок строительных грузов около 1 млн тонн.

Основными видами безрельсового транспорта является автомобильный и тракторный. Последний используется при перемещении тяжелых грузов в условиях бездорожья. Самое широкое распространение получил автомобильный транспорт, особенно в пределах строительной площадки. Перевозки грузов автомобильным транспортом составляют 85% всех перевозок. К достоинствам автомобильного транспорта относятся быстрота перевозок и возможность подачи грузов непосредственно к месту их потребления, а также универсальность.

Эффективность автоперевозок значительно  повышается при применении автомобилей  с полуприцепами и прицепами. Автопоезда подразделяются на прицепные, состоящие из буксирного тягача с прицепами, и комбинированные, включающие седельный тягач с полуприцепом и дополнительные прицепы к нему. Применение автопоездов позволяет повышать производительность автомобилей в 1,5 раза и снижать себестоимость перевозок на 25%. Особая роль принадлежит специализированным автотранспортным средствам. Потери при перевозке сыпучих материалов на неспециализированном транспорте достигают 10%, а бой кирпича в процессе транспортировки и погрузо-раз-грузочных работ доходит до 18%. Потребность в специализированном транспорте составляет 25-30% общего количества автотранспорта.

К специализированным транспортным средствам  относятся: автобетоновозы, транспортирующие бетонную смесь в кузове мульдообразной формы, снабженном крышкой и подогревом; авторастворовозы, обеспечивающие перевозку строительных растворов с механическим побуждением внутри и механизмом порционной выдачи раствора; автобетоносмесители, применяемые для транспортировки бетона на большие расстояния и для приготовления смеси в пути; автоцементовозы, оборудованные устройством для загрузки и выгрузки цемента, гипса, извести, сухой золы, молотого порошка и состоящие из тягача с цистерной-полуприцепом, которая расположена с уклоном 69° в сторону выгрузки; плитовозы и балковозы, предназначенные для транспортировки плит, балок, колонн, свай и т.д.; панелевозы, служащие для транспортировки стеновых панелей и имеющие специальные приспособления дая фиксации конструкций в вертикальном положении; фермовозы для транспортировки ферм и других изделий, требующих перевозки в рабочем положении; трейлеры для транспортировки тяжелых грузов и машин; автобитумовозы, используемые для перевозки битума при температуре до 200°С от установок по производству битума к складам или базам потребления и состоящие из автомобильного тягача и цистерны-полуприцепа с системой обогрева и перекачки битума; автоконтейнеровозы, применяемые для доставки мелкоштучных и тарноупаковочных грузов. Использование специализированных машин в строительстве является основным направлением ликвидации ручного труда на погрузочно-разгрузочных и транспортно-складских работах.

Самоходные краны широко применяются  на строительно-монтажных и перегрузочных  работах, а также для подачи бетонной смеси в блоки бетонирования сравнительно невысоких сооружений. Выбор самоходных кранов производится по грузоподъемности, вылету крюка, длине стрелы, высоте подъема грузового крюка, габаритным размерам и движителю. Подвесные канатные дороги применяются для доставки строительных грузов в условиях сильнопересеченной местности и наличия водных преград. Ленточные конвейеры применяются как внутрипостроечный транспорт для транспортировки инертных материалов.

Пневмотранспорт перемещает порошкообразные  материалы по трубам, гидротранспорт — грунты средствами гидромеханизации. Водный транспорт в строительстве  применяется для транспортировки массовых навалочных грузов, а также болынегабаритных грузов, которые невозможно перевозить по железной дороге. Воздушный транспорт используется для доставки грузов в труднодоступные места.

Производительность и область  применения транспортных средств можно существенно повысить за счет применения одно-, двух-, трехосных прицепов. Для транспортировки тарных и бестарных грузов применяются общетранспортные прицепы. К ним относятся прицепы-шасси, прицепы-роспуски, прицепы-самосвалы, прицепы-цистерны и прицепы-тяжеловозы. Прицепы-шасси используются для транспортировки кусковых и штучных строительных грузов, прицепы-роспуски — для перевозок стальных труб, проката, бревен и других длинномерных строительных грузов (длиной 6-30 м); скорость их не более 60 км/ч. Для перевозки сыпучих грузов применяются прицепы-самосвалы.

Широко применяются в строительстве  и полуприцепы, которые отличаются от прицепов тем, что не могут использоваться как строительные транспортные средства. Для перевозки негабаритных тяжеловесных неделимых грузов и тяжелых транспортных средств по дорогам с твердым покрытием и улучшенным грунтовым дорогам применяются специальные полуприцепы-тяжеловозы. При организации перевозок на труднопроходимые участки направляют бригаду обеспечения движения.

В системе транспортного обеспечения  строительного производства можно  выделить следующие направления повышения эффективности использования транспортных средств: совершенствование организационных форм (подсчитано, что простои рабочих из-за несвоевременной поставки материалов составляют около 8% рабочей смены); пересмотр технического обеспечения (обеспеченность специализированным подвижным составом в настоящее время

Теория производительности СДМ

Под производительностью машины понимают количество продукции, производимое машиной в единицу времени. Производительность является комплексным показателем рационального применения машин и зависит от тягово-скоростных свойств, использования рабочего оборудования, показателей надежности, технологии рабочего процесса и эргономических свойств.