Комплексная механизация строительства

Основное силовое оборудование, применяемое в современных строительных машинах: электродвигатели постоянного  и переменного тока с питанием от внешней силовой сети (стационарные, переносные и передвижные машины); двигатели внутреннего сгорания— карбюраторные и дизели (последние наиболее распространены), устанавливаемые преимущественно на передвижных (самоходных) строительных машинах (стреловые краны, погрузчики, экскаваторы и др.).

Электродвигатели отличаются удобством  пуска и управления, простотой  реверсирования, экономичностью и пригодностью для индивидуального привода  отдельных механизмов машин. К преимуществам  двигателей внутреннего сгорания относится их автономность от внешнего источника энергии.

Дизельные двигатели являются основой  комбинированного дизель-электрического привода, широко применяемого в самоходных строительных машинах (стреловых кранах, экскаваторах) с индивидуальным электрическим приводом каждого рабочего механизма (т.е. многомоторным приводом).

Электроэнергия для питания  электродвигателей вырабатывается генератором тока„ установленным непосредственно на машине и получающим вращение от дизеля. Дизель-электрический привод не зависит от внешних силовых электросетей, упрощает кинематику машин (отсутствуют сложные механические трансмиссии, свойственные машинам с одномоторным приводом) и обеспечивает в широком диапазоне плавное бесступенчатое регулирование рабочих скоростей исполнительных механизмов.

От основного силового оборудования могут получать механическую энергию  гидравлический и пневматический приводы рабочего и вспомогательного оборудования строительных машин.

Гидравлический привод используют главным образом для сообщения поступательного, возвратно-поступательного и вращательного движения исполнительным механизмам и рабочему органу машины, а также в системах управления машиной. Привод состоит из насоса (или насосов), системы распределения, бака с жидкостью, соединительных трубопроводов и гидравлических двигателей поступательного (силовые гидравлические цилиндры) и вращательного (гидромоторы) действия. В гидродвигателях давление рабочей жидкости, создаваемое гидронасосом, преобразуется в поступательное движение поршня со штоком или во вращательное движение ротора, связанных с рабочим органом.

Основными достоинствами гидравлического  привода (по сравнению с механическим), определяющими его широкое применение в качестве силового оборудования строительных машин, являются: высокий КПД, экономичность, удобство управления и реверсирования, способность обеспечивать большие передаточные числа, бесступенчатое независимое регулирование в широком диапазоне скоростей исполнительных механизмов, простота преобразования вращательного движения в поступательное, предохранение двигателя и механизмов от перегрузок, компактность конструкции и надежность в работе.

Пневматический привод состоит  в основном из тех же элементов, что  и гидравлический, но приводится в  действие энергией сжатого до 7 кгс/см² (0,69 МПа) воздуха, вырабатываемого компрессорами. Низкий КПД пневматического привода (вследствие утечки воздуха и падения давления в системе) ограничивает его применение в качестве силового оборудования. Такой привод используют в паровоздушных молотах для забивки свай, в ручных пневмомашинах и в системах управления строительных машин для плавного включения механизмов в работу и их торможения.

Ходовое оборудование, применяемое  в строительных машинах, делят на рельсовое, пневмоколесное и гусеничное.

Рельсовое оборудование имеет башенные, козловые и .мостовые краны, подвесные  электротельферы, копры и т. д.

Пневмоколесное оборудование применяется  для самоходных и прицепных строительных машин (стреловые краны, скреперы, грейдеры, погрузчики, одноковшовые строительные экскаваторы и т. п.), требующих значительной маневренности, мобильности и скорости перемещения при работе и транспортировании, а также частых перебросок своим ходом с одного объекта на другой при движении по любым дорогам. Проходимость таких машин в условиях бездорожья обеспечивается за счет применения шин сверхнизкого давления, равного 0,2—0,8 кгс/см² (0,02—0,08 МПа).

Гусеничное оборудование (обычно двухгусеничное) характеризуется сравнительно небольшим удельным давлением на грунт и применяется для самоходных строительных машин, часто передвигающихся с малыми скоростями в условиях плохих дорог и полного бездорожья.

Погрузчики, стреловые краны и  экскаваторы оснащаются нормальным гусеничным ходом для работы на уплотненных  грунтах и уширенно-удлиненным гусеничным ходом для работы на слабых, переувлажненных и заболоченных грунтах. Многие самоходные строительные машины монтируют на базе серийных автомобилей, тракторов (колесных и гусеничных) и пневмоколесных тягачей.

Системы управления в строительных машинах могут быть: рычажные (механические) — при помощи системы рычагов, перемещаемых рукоятками и педалями; гидравлические (насосные и безнасосные), где рычаги заменены полностью или частично гидравлическими устройствами; пневматические, отличающиеся от гидравлических тем, что в них вместо жидкости применяется сжатый до 7 кгс/см² (0,69 МПа) воздух; электрические — при помощи контроллеров, кнопок, магнитных станций — контакторов, тормозных электромагнитов и конечных выключателей; смешанные— пневмоэлектрические, электрогидравлические и т. д.

Параметрические ряды, типажи и стандарты строительных машин

Параметрические (типоразмерные) ряды — ряды машин одного вида, различающиеся  значением главного параметра, устанавливаются для сокращения выпуска типоразмеров машин, возможности унификации, создания модификаций на базовых машинах, упрощения их эксплуатации. Ряды машин строятся на основе предпочтительных чисел, рядов главных параметров.

Параметрические ряды основных строительных машин приняты следующими: – экскаваторы одноковшовые: вместимость ковша, м³—0,15; 0,25; 0,4; 0,63; 1; 1,6; 2,5; – бульдозеры: класс тяги, т — 6; 10; 15; 25; 35; 50; 75; – краны башенные: грузовой момент, т-м — 100; 160; 250; 400; 630; 1000; – краны стреловые самоходные: грузоподъемность, т — 4; 6,3; 10; 16; 25; 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1000.

Но разработаны и осваиваются  стреловые краны, грузоподъемность которых отличается от грузоподъемности типового ряда, например, автомобильный  кран КС-3577 грузоподъемностью 12,5 т; автомобильный кран КС-4562 грузоподъемностью 20 т; краны на специальном пневмотя-гаче МАЗ-547А-КС-7571 и КС-8571 грузоподъемностью 80 и 125 т.

Регламентированы также ряды: номинальных  скоростей для грузоподъемных машин  с гибким канатным подъемным органом; номинальных частот вращения поворотной части; номинальных высот подъема; максимальных вылетов крюка.

Типажи. Разработка новых машин  производится с учетом перспективных  типажей.

Пример типажа стреловых кранов грузоподъемностью до 25 т, разработанный  ПО «Автокран», приведен в табл.3.

 

 

 

 

 

Таблица 3. Типаж  стреловых кранов

Документ	Параметрический ряд  грузоподъемности, т
	2,5	3,2	4	5	6,3	8	10	12,5	16	20	25
СТ СЭВ	2,5	3,2	4	5	6,3	8	10	12,5	16	20	25
ГОСТ	2,5	3,2	4	-	-	-	10	12,5	16	20	25
ГОСТ	-	-	4	-	6,3	-	10	-	16	-	25
Краны
автомобильные	-	-	-	-	6,3	8	10	12,5	16	20	25
короткобазовые	-	-	-	-	-	-	10	12,5	16	-	25
манипуляторы бортовые	2,5	-	4	-	6,3	-	-	-	-	-	-

 

Стандарты строительных машин. Все  строительные машины разрабатываются  и изготовляются в полном соответствии со стандартами.

По сфере действия различают: стандарты  государственные (ГОСТ); стандарты отраслевые (ОСТ); стандарты предприятий и  объединений (СТП); международные стандарты.

Основным типом ГОСТ являются «Технические условия». На отдельные машины сохранились стандарты «Основные параметры» и «Технические требования».

Помимо указанных типов действуют  стандарты «Общие технические требования» (ОТТ), являющиеся перспективными научно-техническими документами.

Типовой состав ГОСТ «Технические условия» следующий: область его распространения, основные параметры, технические требования безопасности, комплектность поставки, правила приемки, методы испытаний, маркировка, упаковка, транспортирование и хранение, указания по эксплуатации, гарантии изготовителя.

В ГОСТе «Общие технические требования»  приведено ограниченное число основных параметров и показателей.

Для каждой группы строительных машин  предусмотрены показатели их технического уровня и качества, дифференцированные по двум ступеням, которые различаются началом срока действия стандарта с момента выпуска машин.

Каждой системой охватывается различное  количество стандартов. В свою очередь, каждый стандарт объединяет группу строительных машин. Как правило, стандарт действует  в течение       5 лет, при этом указываются даты начала и окончания его применения.

Помимо стандартов на строительную технику существуют стандарты, регламентирующие отдельно показатели и положения, связанные  с работой машин.

Для строительных машин, поставляемых на экспорт, к ГОСТ «Технические условия» разрабатываются специальные экспортные дополнения.

Среди стандартов на строительную технику  имеются стандарты на подготовку машинистов и ремонтных рабочих.

При совместном выпуске строительных машин нами и зарубежными фирмами  в эксплуатационной документации (паспорт, инструкция по эксплуатации) делаются ссылки на основные технические нормы, правила технадзора, наши стандарты и страны, фирмы которой участвуют в изготовлении данной машины.

Перечень действующих стандартов ежегодно публикуется в «Указателе государственных стандартов».

По мере накопления изменений, обозначаемых номерами (1, 2, 3, …) Госстандарт принимает решение о разработке нового стандарта.

Производительность машин  и оборудования

Производительность является важнейшей  составной частью технической характеристики машин.

Производительность машины — это  количество продукции (выраженное в  массе, объеме или штуках), вырабатываемой (перерабатываемой) в единицу времени  — час, смену, месяц, год. Различают  производительность: теоретическую (расчетную, конструктивную), техническую и эксплуатационную.

Теоретическая производительность (расчетная, конструктивная) —это максимально возможное количество продукции, вырабатываемой в единицу времени непрерывной работы при расчетных скоростях рабочих движений и нагрузках.

Техническая производительность — это количество продукции, вырабатываемой в единицу времени непрерывной  работы машины непосредственно в  конкретных производственных условиях при правильно выбранных режимах работы и нагрузках на рабочие органы. При определении технической производительности определенной машины, например одноковшового экскаватора, учитывается группа разрабатываемого грунта, высота забоя, угол поворота стрелы с ковшом, вид работы — в отвал или на транспортные средства, коэффициент заполнения ковша и другие факторы. Поскольку все перечисленные факторы могут иметь различные значения, то и техническая производительность машины при различных условиях будет изменяться.

Критерии оценки эффективности  работы систем машин

Рассмотрение вариантов количественного или качественного состава парка машин строительной организации осуществляется с целью создания проекта производства дорожных работ. Его эффективность характеризуется системой показателей, отражающих соотношение затрат и результатов применительно к интересам его участников.

К наиболее простым в определении, но достаточно надежным относятся показатели, основанные на оценке функционирования машин во времени. Это такие критерии, как производительность машин, коэффициент сменности, календарная продолжительность использования техники парка в году, ресурс машин и т. д. Они применимы для оценки работы всего парка машин. Для этого берутся их средние значения как по всему парку, так и по отдельным группам машин.

Критерий  «производительность» является достаточно распространенным и универсальным техническим показателем. Несмотря на это, у критерия есть и ряд недостатков, главный из которых заключается в том, что этот показатель позволяет отслеживать некоторым образом лишь результаты производственной деятельности, но не эффекты от нее в целом.

Первый  опыт разработки методики технико-экономических  обоснований, вытекающий из особенностей автодорожного транспорта, был предпринят в 1927 г. профессором Г. Д, Дубелиром, который сформулировал принцип  нахождения наивыгоднейшего типа дорог по «минимуму полных расходов на транспорт, т. е. на дороги и перевозки» и предложил ряд практических критериев, позволяющих выбрать тип дороги в соответствии с характером и объемом перевозок. 
В период с 1933 по 1937 г. в связи со значительным развитием принципа стадийного дорожного строительства был опубликован ряд работ по технико-экономическим обоснованиям дорожного строительства профессоров Н. Н. Иванова, А. К. Бируля, Б. В. Семашко, М. П. Столярова, Л. А. Бронштейна. В основу методов, использованных этими авторами, был положен коэффициент эффективности капитальных вложений, или срок окупаемости, как величина ему обратная.