Пути развития и повышения качества строительных машин и оборудования
Основной и первостепенной задачей, стоящей перед создателями и производителями строительных машин и оборудования в нашей стране на ближайшие десятилетия, будет повышение их качества, и конкурентоспособности на мировом рынке. Следует ожидать, что дальнейшее развитие приводов будет идти по пути улучшения их качественных показателей с целью повышения КПД, долговечности и надежности, снижения материалоемкости, более полной автоматизации систем управления приводами и работой машин в целом за счет поиска и применения новых более прочных и износостойких материалов, новых технологий упрочнения деталей и особенно поверхностей трения, подверженных быстрому износу, а также новых технологий изготовления, обеспечивающих высокую точность изделий.
Можно ожидать, что уже в ближайшие 15...20 лет долговечность применяемых в строительных машинах двигателей внутреннего сгорания, гидронасосов, гидродвигателей и гидроаппаратуры может быть повышена в 1,7—2 раза, а их габаритные размеры и удельная материалоемкость снижены не менее чем на 30...40 %; на 20...25 % снизится также расход топлива.
В качестве силовых установок для стационарных и малоподвижных строительных машин и оборудования будут оставаться электродвигатели. Однако их электроприводы в целом претерпят серьезные качественные изменения в сторону уменьшения материалоемкости и увеличения долговечности, надежности и коэффициента полезного действия за счет широкого применения новых высококачественных изоляционных, проводниковых и других материалов, а также более высоких технологий их изготовления.
Наибольшей эффективности в области совершенствования приводов строительных машин и оборудования в текущем столетии можно ожидать от автоматизации систем их управления, которая будет развиваться в направлении разработки и внедрения более совершенных автоматизированных эргатических (человеко-операторных), жестких автоматических неадаптивных и адаптивных микропроцессорных систем управления. По-видимому, внедрение двух последних видов систем управления станет доминирующим. Функции машинистов строительных машин будут постепенно сводиться к функциям операторов, подобных работе пилотов современных летательных аппаратов, диспетчеров тепловых и атомных энергетических установок. Это потребует подготовки новых кадров машинистов-операторов со среднетехническим и высшим образованием. Конкурентоспособность строительных машин и оборудования в первую очередь будет обеспечиваться современными пультами управления, включающими дисплейные системы информации от большого числа контролируемых параметров, обеспечивающих безопасную работу машин, диагностирование технического состояния их основных агрегатов и узлов, наработку, учет их производительности и др.
Также основными направлениями повышения качества строительных машин и оборудования будут оптимизация существующих конструкций и поиски новых решений их рабочего оборудования и рабочих органов, благодаря чему энергоемкость рабочих процессов может быть снижена на 40...50% с одновременным повышением долговечности рабочих органов не менее чем в 2—2,5 раза.
В части несущих (рамных) конструкций, а также металлоконструкций рабочего оборудования строительных машин следует ожидать уменьшения их массы за счет применения сталей с высоким пределом прочности, оптимизации и создания конструкций из равнопрочных элементов, внедрения автоматической сварки с дополнительной технологической обработкой.
В качестве самоходных машин для изготовления на их базе строительных машин (экскаваторов, кранов и др.) будут применяться специальные пневмоколесные шасси большой грузоподъемности с высокими транспортными скоростями. В качестве гусеничных движителей преимущественное распространение получат движители тракторного типа.
Задачи по улучшению социальной приспособленности строительных машин и оборудования станут одними из важнейших и окажут существенное влияние на конкурентоспособность строительной техники.
В русле стремительного развития средств автоматизации в ближайшие годы будут решаться задачи по созданию роботизированных комплексов машин как для выполнения определенных видов строительных работ, так и для возведения зданий и сооружений в целом.
Техническая эксплуатация
Техническая эксплуатация строительных машин — это комплекс мероприятий, обеспечивающих поддержание машин в работоспособном состоянии, включающих их приемку и ввод в эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт, хранение и учет по эксплуатации.
Приемке подлежат машины новые, после ремонта или монтажа, а также машины, передаваемые одной организацией другой. При приемке проверяют наличие установленной документации — паспорта, технического описания и инструкции по эксплуатации, а для машин, находящихся под контролем органов Госгортехнадзора, кроме того, также документации, устанавливаемой этими органами; комплектность машины, инструмента и запасных частей; техническое состояние машины путем осмотра и испытаний на холостом ходу и под нагрузкой. Машины, на которые распространяются требования Госгортехнадзора, при приемке и сдаче в эксплуатацию подвергаются полному техническому освидетельствованию, включающему статические и динамические испытания.
Новые и капитально отремонтированные машины перед сдачей в эксплуатацию подвергаются эксплуатационной обкатке в режимах, устанавливаемых предприятием-изготовителем. По завершении обкатки выполняют все крепежные и контрольно-регулировочные работы, устраняют замеченные неисправности, заменяют смазку и эксплуатационные жидкости.
Для обеспечения работоспособного и исправного состояния строительных машин в течение всего их срока службы в плановом порядке проводят комплекс организационно-технических мероприятий, составляющих систему планово-предупредительного технического обслуживания и ремонтов (ППР). Система называется плановой потому, что все ее мероприятия выполняются по разработанному плану, а предупредительной потому, что входящие в нее мероприятия носят профилактический характер, т.е. направлены на предупреждение износа оборудования и внезапных выходов его из строя. Основными документами системы ППР являются: техническая документация предприятий-изготовителей, обобщающие их рекомендации по техническому обслуживанию и ремонту и разработанные на их базе годовой план и месячные планы-графики технического обслуживания и ремонта машин. В составе мероприятий ППР различают техническое обслуживание, текущий ремонт и капитальный ремонт. Время работы от начала эксплуатации машины до первого капитального ремонта, измеренное в часах работы машины, называют межремонтным циклом, а число часов работы машины между одноименными техническими обслуживаниями или ремонтами — периодичностью технических обслуживании и ремонтов. Периодичность проведения технических обслуживании и ремонтов определяется наработкой машины, измеряемой в часах.
Рекомендациями по организации технического обслуживания и ремонта строительных машин установлены нормы периодичности и число технических обслуживаний и ремонтов, их средняя трудоемкость и продолжительность. Так, для одноковшовых экскаваторов 4-й размерной группы продолжительность межремонтного цикла составляет 12000 ч. За это время экскаваторы проходят 72 технических обслуживания и семь текущих ремонтов с определенной для каждого из них периодичностью. Наиболее эффективно техническое обслуживание (кроме ежесменного) и ремонты проводить силами специализированных служб или предприятий. Специализированные службы (ремонтно-эксплуатационные базы) имеют участки диагностирования и специализированные посты и участки для ремонта гидропневмоаппаратуры и наиболее ответственных узлов машин — двигателей, коробок передач, редукторов, мостов и т.п. Техническое обслуживание на рабочем месте машины проводят с помощью мобильных средств — передвижных станций технического обслуживания, оснащенных необходимым, в том числе диагностическим, оборудованием и специализированным по типам машин.
Техническое обслуживание (ТО), проводимое в процессе эксплуатации машин, предупреждает появление неисправностей и отказов. Различают ТО ежесменное, периодическое (трех уровней — ТО-1, ТО-2 и ТО-3), сезонное, а также при хранении и транспортировании, при обкатке, перед началом эксплуатации.
Ежесменное ТО проводится машинистом строительной машины перед началом и в конце рабочей смены. В состав обслуживания входят работы по смазке машины, предусмотренные картой смазки, контрольный осмотр перед пуском в работу рабочих органов машины, ходовой части, системы управления, тормозов, приборов безопасности, освещения.
Периодичные, плановые ТО проводят через определенные промежутки времени, устанавливаемые предприятием-изготовителем. Они включают: очистку и мойку машины, осмотр и контроль состояния деталей, агрегатов, систем электро-, гидро- и пневмопривода, рабочего оборудования с целью выявления неисправностей и устранения обнаруженных дефектов, крепежные, контрольно-регулировочные и смазочные работы. При проведении ТО-1 в него включаются все работы ежесменного обслуживания (ЕО), при ТО-2 — все работы ТО-1, а работы ТО-3 совмещают с текущим ремонтом.
Сезонное ТО проводится два раза в год при подготовке машин к работе в период последующего сезона (летнего и зимнего). При сезонном ТО в системах машины (тормозной, охлаждения, смазки, гидропривода и др.) заменяют эксплуатационные масла и жидкости с промывкой систем, устанавливают или снимают утепления, дополнительные устройства для запуска двигателей и т.п.
При постановке машин на хранение их очищают и моют, окрашивают поврежденные участки, проводят очередное ТО, промывают гидравлическую и тормозную системы и заполняют их новыми эксплуатационными жидкостями, на подверженные коррозии металлические части наносят антикоррозионную смазку, защищают машину от атмосферных осадков. В процессе хранения проводят периодическое консервационное обслуживание.
Важное значение при ТО придается техническому диагностированию, проводимому с использованием специальных диагностических средств и заключающемуся в проверке исправности машины и (или) ее составных частей, поиске дефектов, сборе данных для прогнозирования остаточного ресурса или вероятности безотказной работы в межконтрольный период. По результатам диагностирования принимаются решения о возможности дальнейшей эксплуатации машины с назначенным ресурсом или о необходимости проведения текущего или капитального ремонта. Широкое применение технического диагностирования позволяет переходить от системы ППР к системе технического обслуживания и ремонта машин по потребности.
Ремонт машин проводят с целью поддержания и восстановления их исправного и работоспособного состояния путем устранения повреждений. Ремонт может быть текущим и капитальным. Различают также плановые, неплановые, аварийные и восстановительные ремонты.
Текущий ремонт выполняется в плановом порядке, а также по потребности согласно результатам диагностических осмотров. Его проводят в процессе эксплуатации строительных машин для обеспечения их работоспособного состояния до следующего капитального или текущего ремонта. Текущий ремонт состоит в замене или восстановлении узлов и агрегатов (кроме базовых) с частичной разборкой машины и проведении регулировочных работ. При этом выполняются все виды работ по ТО. Ремонтные работы включают также сварку, слесарные и станочные работы, нанесение наплавок на изношенные поверхности деталей. Основной метод текущего ремонта — агрегатный, при котором неисправные сборочные единицы заменяют новыми или восстановленными в стационарных условиях. Таким образом, при агрегатном ремонте на машине выполняют только демонтаж требующих ремонта сборочных единиц, монтаж и регулировочные работы, благодаря чему сокращается время пребывания машины в ремонте. Агрегатный ремонт требует наличия оборотных агрегатов (обменного фонда) в соответствии с их потребностью при эксплуатации парка машин. Обменный фонд создается за счет покупки, изготовления и сборки новых и восстановления старых узлов и агрегатов.
Капитальный ремонт проводится для восстановления работоспособного состояния строительных машин и их отдельных узлов с заменой или восстановлением агрегатов, включая базовые. Капитальный ремонт предусматривает восстановление технико-экономических параметров машин и проводится на специализированных заводах или базах механизации. Основанием для его проведения являются следующие признаки: повреждение базового узла (детали) — станины, рамы, несущего кузова, устранимое только путем полной разборки машины; необходимость замены двух и более сложных агрегатов — двигателя, сложных редукторов, коробок перемены передач и др. Различают обезличенный (агрегатный) и необезличенный капитальные ремонты. При необезличенном ремонте отремонтированные узлы и детали устанавливают на ту же машину.