Индексация строительных и дорожных машин

На все выпускаемые в нашей стране строительные машины распространяется утвержденная Минстройдормашем единая система индексации, в соответствии с которой каждой машине разработчиком присваивается индекс (марка), содержащий буквенное и цифровое обозначения. Основные буквы индекса, располагающиеся перед цифрами, обозначают вид машины. Напри­мер, буквенная часть индекса одноковшовых строительных экскаваторов содержит буквы ЭО, экскаваторов траншейных роторных — ЭТР, цеп­ных — ЭТЦ, землеройно-транспортных машин ДЗ, машин для подготовительных работ и разра­ботки мерзлых грунтов — ДП, машин для уплотнения грунтов и дорожных покрытий — ДУ, кранов стреловых самоходных — КС, строитель­ных башенных кранов — КБ, оборудования для погружения свай — СП, бурильных и бурильно-крановых машин — БМ, машин для отделочных работ — СО, лебедок — ТЛ, погрузчиков много­ковшовых — ТМ и одноковшовых — ТО, подъ­емников — ТП, конвейеров и питателей — ТК, ручных машин электрических — ИЭ, пневматиче­ских — ИП, вибраторов — ИВ и т. п. Цифровая часть индекса обычно означает техническую характеристику машины. После цифровой части в индекс могут быть включены дополнительные буквы, обозначающие порядковую модернизацию машины, вид ее специального климатического исполнения и т. п.

 

Лекция 3. Основные элементы строительных и дорожных машин

 

Каждая машина состоит из сборочных единиц (элементов), выполняющих определенные функ­ции при ее работе: силового оборудования (одного или нескольких двигателей) для получения механической энергии; рабочего оборудования для непосредственного воздействия на перераба­тываемый материал и выполнения заданного технологического процесса; ходового оборудова­ния (у переносных и стационарных машин оно отсутствует) для передвижения машины и переда­чи ее веса и рабочих нагрузок на опорную поверхность; передаточных механизмов (транс­миссии), связывающих рабочее и ходовое (у самоходных машин) оборудование с силовым; системы управления для запуска, останова и изменения режимов работы силового оборудова­ния, включения, выключения, реверсирования, регулирования скоростей и торможения меха­низмов и рабочего органа машины; несущей рамы для размещения и закрепления на ней всех узлов и механизмов машины. Сборочные единицы многих строительных машин унифицированы.

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 0,8 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, 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 0,02...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) – с по­мощью 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 0,7 МПа воздух; электрические – с помощью контроллеров, кнопок, магнитных станций – контакторов, тормозных электромагнитов и ко­нечных выключателей; смешанные – пневмоэлектрические, электрогидравлические и т. д.

 

Лекция 4. Основные технико-эксплуатационные показатели строительных и дорожных машин

При выборе машин для производства строи­тельных работ определенного вида и объема за основу принимают их технико-эксплуатационные и технико-экономические показатели, при сопо­ставлении которых находят оптимальные типо­размеры и количество машин для выполнения требуемых технологических операций.

Основным технико-эксплуатационным показа­телем строительных машин является их произво­дительность. Производительность определяется количеством продукции, выраженной в опреде­ленных единицах измерения (т, м³, м², м длины и т. д.), которую машина вырабатывает (перерабатывает) или перемещает за единицу времени – час, смену, месяц или год.

Различают три категории производительности машин: конструктивную, техническую и эксплуа­тационную.

Конструктивная производительность П_к - максимально возможная производительность маши­ны, полученная за 1 ч непрерывной работы при расчетных условиях работы, скоростях рабочих движений, нагрузках на рабочий орган с учетом конструктивных свойств машины и высокой квалификации машиниста.

Для машин периодического действия

или

где q — расчетное количество материала, выраба­тываемого машиной за один цикл работы, м³ или т; n — расчетное число циклов работы машины в час, n=3600/Т_ц, Т_ц — расчетная продолжительность цикла, с; ρ — плотность материала, т/м³

Для машин непрерывного действия при перемещении насыпных материалов сплошным непрерывным потоком

или

где А – расчетная площадь поперечного сечения потока материала, неизменная на всем пути перемещения, м²; v — расчетная скорость движе­ния потока, м/с.

При перемещении штучных грузов и материалов отдельными порциями

или

где m – масса груза, т; q_п – количество (объем) материала в одной порции, м³, l – среднее расстояние между центрами грузов (порций).

При расчете конструктивной производительно­сти не учитываются условия производства работ и перерывы (простои) в работе машины – технологические (связанные с технологией про­изводства работ), организационные (связанные с организацией работ), по метеорологическим условиям и случайные. Конструктивную производительность используют в основном для предвари­тельного сравнения вариантов проектируемых машин, предназначенных для выполнения одного и того же технологического процесса. Эта производительность является исходной для расчета производительности машин в реальных условиях эксплуатации.

Техническая производительность П_т – макси­мально возможная производительность машины, которая может быть достигнута в конкретных производственных условиях данным типом маши­ны с учетом конструктивных свойств и техническо­го состояния машины, высокой квалификации машиниста и наиболее совершенной организации выполняемого машиной технологического процес­са за 1 ч непрерывной работы

где К_у – коэффициент, учитывающий конкретные условия, работы машины.

Так, конкретными условиями работы одноковшовых экскаваторов являются категория разрабатываемого грунта, высота (глубина) забоя, требуемый угол поворота рабочего оборудования в плане, условия разгрузки ковша (в отвал или в транспортные средства). Часовая техническая производительность указывается в технической документации машины – паспорте, инструкции по технической эксплуатации.

Эксплуатационная производительность опреде­ляется реальными условиями использования машины с учетом неизбежных перерывов в ее работе, квалификации машиниста и может быть часовой, сменной, месячной и годовой.

Часовая эксплуатационная производительность

где К_в.см - коэффициент использования машины по времени в течение смены, учитывающий перерывы на техническое обслуживание и ремонт машины, смену рабочего оборудования, пере­движку машины по территории объекта, потери времени по метеорологическим условиям, отдых машиниста и др.,

Т_см – продолжительность смены, ч; ∑t_п – сум­марное время перерывов в работе машины за смену, ч; К_м = 0,85…0,95 – коэффициент, учитыва­ющий квалификацию машиниста и качество управления.

Сменная эксплуатационная производитель­ность

При расчете месячной и годовой производитель­ности учитываются простои в работе машины за соответствующий период времени.

Годовая эксплуатационная производительность

где К_в.год – коэффициент использования машины по времени в течение года;

где Т_год – количество дней работы машины в году; t_в – количество выходных и праздничных дней; t_рем – количество дней, необходимое для выполнения текущего, среднего и капитального ремонтов; t_пр – продолжительность простоев ор­ганизационных и по метеорологическим причи­нам; К_см – коэффициент сменности.

Лекция 5. Экономическая эффективность новой машины

 

Эксплуатационная производительность явля­ется главным рабочим параметром, по которому подбирают комплекты машин для комплексной механизации технологически связанных трудо­емких процессов в строительстве. В комплект машин входят согласованно работающие основ­ная (ведущая) и вспомогательные машины, взаимно увязанные по производительности, основным конструктивным параметрам и обеспечивающие заданный темп производства работ.

Эксплуатационная производительность основ­ной машины П_эо должна быть равной или несколько меньшей (на 10...15%) эксплуатационной производительности вспомогательных ма­шин П_э.в.

Среднегодовая потребность в машинах для выполнения заданного объема определенного вида работ

где Q_общ – общий объем соответствующего вида работ (в физических измерителях), подлежащих выполнению в течении года; У – доля (в %) объема работ, выполняемая данным видом машин, в общем объеме соответствующего вида работ.

Экономическая эффективность от использова­ния в строительстве новой машины определяется как разность приведенных затрат на выработку единицы продукции по сравниваемым эталонному и принятому вариантам. При сравнении вари­антов в качестве эталона рассматривают лучшие отечественные строительные машины (серийно выпускаемые или рекомендованные к серийному производству), а также лучшие образцы зару­бежной техники, эксплуатируемой в нашей стране. В общем виде приведенные затраты, руб.

где С_год – расчетная себестоимость годового объема продукции машины, руб.; К – единовре­менные капитальные вложения на создание машины; руб.; Е_н – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, уста­навливаемый соответствующими методиками.

Эффективность новой машины оценивается также по сроку ее окупаемости:

где Э_г – годовая экономия от внедрения новой машины.

Основными технико-экономическими показате­лями, позволяющими сравнивать качество раз­личных машин одного назначения, являются удельные металлоемкость и энергоемкость, стои­мость единицы продукции и выработка продукции на одного рабочего.

Удельные металлоемкость и энергоемкость машины представляют собой соответственно отношение массы машины и мощности уста­новленных на ней двигателей (двигателя) к единице часовой технической производительно­сти или к ее главному параметру (вместимости рабочего органа, грузоподъемности, грузовому моменту и т.п.).

Стоимость единицы продукции определяется как отношение стоимости машиносмены к смен­ной эксплуатационной производительности маши­ны.

Выработка продукции на одного рабочего

где n _р – количество рабочих, обслуживающих машину.

Степень механизации строительно-монтажных работ оценивается уровнем комплексной механи­зации, механовооруженностью и энерговоору­женностью строительства.

Уровень комплексной механизации характери­зуется процентным отношением объема строитель­но-монтажных работ, осуществленных комплекс­но-механизированным способом, к общему объему строительно-монтажных работ в натуральном выражении, выполненных на строительной пло­щадке:

где Р_к.м – объем работ, выполненный средствами комплексной механизации; Р_о – общий объем выполненных работ.

Механовооруженность строительства – выра­женное в процентах отношение стоимости машинного парка строительной организации к стоимости строительно-монтажных работ, выполняемых в течение года:

где С_м – балансовая стоимость средств механи­зации, тыс. руб; С_о – годовой объем строительно-монтажных работ, тыс. руб.

Механовооруженность труда определяют отно­шением балансовой стоимости средств механиза­ции к среднесписочному числу рабочих, занятых на данном строительстве:

где n_р.сп – среднесписочное число рабочих.

Энерговооруженность строительства — отноше­ние суммарной мощности двигателей машинного парка строительства к среднесписочному числу рабочих:

где ∑Р_дв – суммарная мощность двигателей машин, кВт.

 

Лекция 6. Транспортные средства и погрузочно–разгрузочные машины