Комплексная механизация строительства

В зависимости от периодичности  выполнения операций строительные машины могут быть цикличного или непрерывного действия. Производительность для них определяется по-разному. У машин цикличного действия рабочее оборудование взаимодействует со средой только часть цикла, остальная часть цикла затрачивается на транспортировку, разгрузку, маневрирование и холостой ход. У машин непрерывного действия рабочее оборудование непрерывно взаимодействует со средой.

При работе землеройно-транспортных машин грунт отделяется и захватывается рабочим оборудованием в процессе поступательного движения всей машины. Это вызывает необходимость рассмотрения в первую очередь тягово-скоростных свойств.

Вследствие значительного числа  видов и типов СДМ в дальнейшем при рассмотрении эксплуатационных свойств в качестве машины непрерывного действия примем автогрейдер, а цикличного действия — самоходный скрепер.

Полный цикл автогрейдера состоит  из следующих операций: зарезания, условно-установившегося  режима копания, выглубления и разворотов. Под условно-установившимся режимом понимается режим с колебанием нагрузки, не превышающим 6% среднего значения. Продолжительность этого режима составляет до 80% общего цикла, а операция зарезания и выглубления — в среднем 3-5%.

При копании грунта скрепером требуемые  тяговые усилия повышаются в 2-3 раза по сравнению с транспортным режимом. Это требует применения комплектующей машины-толкача для наполнения ковша грунтом при рациональном использовании двигателя в транспортном режиме. Время копания грунта скрепером не превышает 5% общей продолжительности цикла. Продолжительность транспортировки грунта и холостого хода для наиболее распространенных условий в дорожном строительстве составляет не менее 95% всего цикла.

Различают три вида производительности: конструктивную (расчетную), техническую, эксплуатационную.

Различают следующие виды эксплуатационной производительности: нормативную, которая  определяется на основе утвержденных в определенном порядке норм выработки; планово-расчетную, применяемую для плановых расчетов в проектах производства работ и расчетов экономической эффективности при выборе вариантов механизации; фактическую, зависящую от конструкции машины, выбранной технологии и организации выполнения механизированных работ, смежных процессов и строительства в целом.

Нормы часовой эксплуатационной производительности устанавливаются статической обработкой Пч одного типоразмера машин для конкретной категории грунта и служат для расчетов с рабочими за выполнение работы. Но задания должны выполняться с учетом конкретной машины и условий работы, т.е. с учетом перевыполнения норм. Нормы эксплуатационной средне-сменной производительности служат для определения сметной стоимости строительно-монтажных работ. Нормы эксплуатационной годовой производительности устанавливаются по основным типам машин для контроля за использованием их в течение года и для выявления потребности в машинах.

Норма часовой эксплуатационной производительности (выработки) машины может определяться на основании Единых норм и расценок (ЕНиР) на строительные, монтажные и ремонтно-строительные работы. Например, по данным ЕНиР, для разработки 100 м³ грунта навылет гидравлическим экскаватором на гусеничном ходу, оборудованным обратной лопатой с ковшом вместимостью 0,65 м³, необходимо 2,8 ч, т.е. Пч = 100/2,8 =35,7м³/ч.

Показатель использования машин  по времени дает возможность оценить  уровень организации, а также проанализировать виды и причины простоев. В настоящее время нет средств механизированного учета времени работы машин, поэтому оно не поддается точной проверке.

Простейшими приборами учета времени  работы машины являются приборы учета  времени двигателя, где суммируется время его работы, включая и работу на холостом ходу. На отдельных машинах большой мощности устанавливаются приборы учета времени сборочных единиц и в опытном порядке счетчики-работомеры.

В настоящее время первичным  документом учета работы СДМ является сменный рапорт машиниста, который дает информацию о наименовании работ, количестве часов полезной работы, продолжительности и видах простоев, объемах выполненных работ и расходе ТСМ.

Основным условием повышения выработки  парка машин является ввод в эксплуатацию максимального количества машин  из общего состава парка. Решение  этой задачи зависит от подготовленности строительных объектов и коэффициента готовности машин в результате своевременного и качественного выполнения технических обслуживании и ремонтов. Важным условием повышения производительности является сокращение всех видов простоев машин.

Основными мероприятиями по сокращению простоев машин являются: устранение организационных неполадок в ходе эксплуатации; применение прогрессивных способов демонтажных и монтажных работ и сокращение сроков перебазирования машин; своевременное и полное обеспечение машин запасными частями и материалами; сокращение длительности простоев в ТО и ремонте за счет внедрения прогрессивной технологии и диагностики; сокращение технологических простоев.

Простои вследствие организационных  причин сокращаются благодаря составленному  заранее проекту организации работ, обеспечивающему комплексную механизацию. Проект организации работ определяет: правильную расстановку машин; потребность в комплектующих машинах и вспомогательном оборудовании; потребность в рабочей силе; объем и сроки выполнения подготовительных работ; плановую переброску машин с объекта на объект; запасные варианты, исключающие простои комплектующих машин при выходе основной из строя. Конечный документ организации работ — календарный график производства.

Производительность машин в значительной мере зависит от технологии выполняемых работ и выбранного режима работы. При выборе технологии строительного производства предпочтение отдается операциям, сокращающим продолжительность времени работы машины с недогрузкой или перегрузкой двигателя, а также рациональным схемам производства работ. Для снижения доли ручного труда и повышения производительности предусматривается совершенствование конструкций рабочих органов машин.

Производительность и техническое  состояние машины определяется квалификацией обслуживающего персонала. Это требует систематической подготовки и переподготовки рабочих-механизаторов для повышения технической грамотности и совершенствования практических навыков, а также автоматизации управления технологическими процессами.

Рабочие режимы машин линейного строительства

Основным низовым подразделением механизации линейного строительства  является звено машин, которые объединяют в бригады, а бригады — в  отряды, выполняющие один или несколько  комплексных рабочих процессов по возведению отдельных сооружений или участков дороги.

Наиболее прогрессивным методом  организации линейного строительства  является поточный, который концентрирует средства механизации для выполнения технологического процесса специализированными отрядами. Перемещаясь по трассе, они выполняют определенные виды работ в строгой последовательности, когда каждый предыдущий отряд готовит фронт работ для последующего. Так, один отряд укладывает трубы и сооружает мосты, другой выполняет работы по возведению земляного полотна, третий делает основание и покрытие, четвертый выполняет отделочные работы.

Строительные потоки подразделяются на ритмичные, с одинаковой или кратной  продолжительностью работы на захватке, и неритмичные, в которых продолжительность работы на захватке различна.

В условиях линейного строительства  автомобильных дорог продолжительность  выполнения разных технологических операций связана с объемом работ на каждой захватке. Равномерные объемы характерны для процесса подготовки основания и устройства покрытия.

Подготовительные работы, строительство  водоотводных сооружений, земляные и  отделочные работы имеют различные объемы по участкам, зависящие от рельефа местности и гранулометрического состава грунтов. Выполнение этих технологических операций характеризуется разной продолжительностью работы на захватке, и частный поток по выполнению этих операций будет неритмичным.

Режимы работы всех отрядов машин  назначаются с учетом обеспечения  фронта работ каждого последующего отряда и выполнения плановых объемов в установленные сроки.

Рабочие режимы СДПТМ  на строительной площадке

Режим работы машины отражает степень  ее загрузки за рассматриваемый период по времени и мощности.

Рабочий режим СДМ по времени  устанавливает распределение рассматриваемого календарного периода на время, в течение которого машина выполняет свои основные или дополнительные функции, имеет перерывы в работе для ТО и ремонта, перебазируется с одного объекта на другой, простаивает по организационным причинам и метеорологическим условиям.

На основе разработанных режимов выявляется степень использования, определяется производительность машин и комплексов машин. Для установления норм производительности машин наиболее важными являются режимы применительно к рабочей смене и году.

Определение Тч отдельной машины следует производить с учетом показателей надежности и времени проведения капитального ремонта. Это связано с тем, что в процессе увеличения наработки с начала эксплуатации возрастает количество отказов и капитальный ремонт отдельной машины проводится один раз в 2-4 года.

Средняя продолжительность простоя  в ТО и ремонте составляет (0,15-0,20) Тч, а ошибка в планировании рабочего времени отдельной машины в течение года без учета наработки с начала эксплуатации или после капитального ремонта превышает 10%. Для исключения таких значительных погрешностей необходимо рабочее время каждой машины определять с учетом нара’ ботки с начала эксплуатации или после капитального ремонта, а время простоя ее в капитальном ремонте планировать только на год его проведения. Это возможно при применении вычислительной техники для учета производственной и технической эксплуатации каждой машины парка.

При определении перерывов в  работе следует учитывать, что для  экскаваторов, погрузчиков и бульдозеров неблагоприятными условиями являются дождь, снегопад и низкая температура, а для автогрейдеров, скреперов и катков — дополнительно и промерзание грунта; для кранового оборудования — соответственно дождь и ветер силой более 10 м/с. Совпадение дней, неблагоприятных по метеоусловиям, с выходными и праздничными днями учитывается

Рациональные режимы работы СДМ  обеспечивают эффективное их использование  на строительной площадке. Максимально возможное использование машин в течение года и внутри смены зависит от конструктивных особенностей, выбора рациональных параметров рабочего места, повышения эргономических показателей, автоматизации процесса управления и технического состояния машин.

От выбора рациональных схем и технологий зависит продолжительность работы различных строительных машин под нагрузкой. Работа под нагрузкой составляет 60-75% общего срока службы. На выполнение наиболее энергоемких операций у экскаваторов приходится 60-65% времени (копание, поворот на выгрузку), у скреперов — 56-70% (набор, транспортировка и отсыпка грунта), у погрузчиков — 46-50% (набор, движение с груженым ковшом), у бульдозеров — 58-69% (резание и перемещение грунта), у кранов — 45-50% (подъем груза и поворот стрелы с грузом).

Строительно-дорожные машины работают в наиболее тяжелых условиях. Количество включений основных механизмов машин и число пусков в период эксплуатации наибольшее. Число включений основных механизмов за час работы достигает 1500 (например, для трелевочных тракторов число включений основных механизмов не превышает 200).

Фазы рабочего цикла: 1 — копание; 2 — разгон платформы с груженым ковшом; 3 — равномерное вращение платформы с груженым ковшом; 4 — разгон с порожним ковшом; 5 — равномерное вращение с порожним ковшом; 6 — торможение платформы с порожним ковшом; 7 — трогание с места; 8 и 12 — срезание и перемещение грунта; 9 — перемещение грунта; 10 — выезд на кавальер и отсыпка грунта; 11 — заглубление ножа отвала в грунт.

Анализ типовых диаграмм двигателей СДМ показывает резкое и частое изменение  нагрузки в больших пределах. Работа их практически полностью связана с неустановившимися режимами, которые вызывают интенсивное изнашивание деталей машин, особенно цилиндропоршневой группы и кривошипно-шатунного механизма двигателя. На этих режимах значительно возрастают инерционные нагрузки, ухудшаются условия смазки, нарушается процесс нормального горения топлива. Для повышения работоспособности техники со значительной степенью неравномерности момента сопротивления двигатели должны быть менее форсированными, а для машин большой мощности применяться гидротрансмиссии. Увеличение нагрузочного режима работы машины приводит к росту износа деталей, но одновременно повышается эффективность использования машины. Оптимальный нагрузочный режим работы машины определяется по удельным значениям износа и энергозатрат при ее эксплуатации. Для СДМ рациональные нагрузочные режимы соответствуют нагружению ДВС на 90% от максимального значения. Это условие можно выполнить при автоматизации процесса нагружения рабочего органа.

В условиях эксплуатации при выполнении отдельных операций рациональный нагрузочный режим определяется по частоте вращения коленчатого вала двигателя; тепловой режим по температуре охлаждающей жидкости или масла и режим работы по времени использования машины оценивается счетчиком в мото-часах или машино-часах.