Общие требования, предъявляемые к машинам

Общие требования к машинам обусловлены необходимостью обеспечения высокой эффективности их использования в строительстве - наибольшей производительности при наименьших затратах. До начала 90-х гг., когда парки строительных машин управлений механизации комплектовались преимущественно на основе государственного распределения строительной техники, основным критерием для оценки указанной эффективности служили удельные приведенные затраты (1.1). В последнее время отечественный рынок строительных машин пополнился машинами зарубежных производителей, вместе с которыми к нам импортировались новые тенденции во взаимоотношениях поставщиков с потребителями. Рыночная конкуренция заставила зарубежных, а затем и отечественных поставщиков строительной техники вместе с машинами продавать серию услуг, включая предпродажную подготовку, снабжение запасными частями и гарантийное техническое обслуживание. В этих условиях прежний показатель - удельные приведенные затраты - оказывается недостаточным для оценки эффективности использования машин в строительном производстве. Методы оценки предлагаемых товаров и услуг относятся к компетенции мененджмента и здесь не рассматриваются.

Требования, предъявляемые к подбору комплектов машин, вытекают из определения понятия комплексной механизации. Решение этого вопроса непосредственно связано со структурой парка машин. Чем шире номенклатура типоразмеров основных видов машин, из которых могут создаваться комплекты, тем эффективнее могут решаться задачи комплексной механизации. В то же время расширение типоразмерных рядов этих машин ведет к уменьшению серийности их производства и соответственно к увеличению их стоимости. Рациональный набор типоразмеров выпускаемых машин определяют методами оптимизации.

Важнейшими требованиями, предъявляемыми к строительным машинам, являются требования обеспечения благоприятных условий работы машинистов и обслуживающего персонала. Эти требования определяют содержание социальной приспособленности машин, основой которой являются их эксплуатационные, эргономические, эстетические и экологические свойства.

Эксплуатационными свойствами, способствующими предотвращению аварийных ситуаций, являются: динамические и тормозные качества; устойчивость против опрокидывания и заносов; обзорность; обеспеченность сигнализацией и приборами для предупреждения возможных критических ситуаций, а также для взаимодействия с другими участниками сооружения объекта; надежность элементов, разрушение которых может привести к аварии; обеспеченность автоматическими устройствами безопасности и блокировки.

Эргономические свойства машины заключаются в соответствии ее конструкции гигиеническим условиям жизнедеятельности и работоспособности человека, его антропометрическим, физиологическим и психофизическим качествам, нормированным действующими стандартами.

Антропометрические требования предполагают положение тела машиниста в кабине, близкое к состоянию функционального покоя при равномерном распределении его веса по площади опорных поверхностей. При этом повышается точность и скорость его моторных действий, обеспечивается возможность длительной непрерывной работы без значительного утомления.

Физиологические требования сводятся к обеспечению оптимальных условий на рабочем месте машиниста (температуры, влажности, скорости обдува воздухом и его химического состава, уровней шума и вибрации). Этими требованиями обеспечивается необходимый уровень работоспособности и внимания машиниста, поддержание высокого уровня производительности машины. Согласно действующим стандартам температура в кабине машиниста должна находиться в пределах 16 - 25 °С, влажность - 40 - 60%, скорость воздуха - 0,2 - 0,5 м/с, содержание СО не более 20 мг/м3, a Si02 - не более 10 мг/м3, предельный уровень шума на месте машиниста не должен превышать 85 дБА.

1.10. Техническая эксплуатация строительных машин

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. Статические испытания проводят с целью проверки прочности несущей конструкции машины под нагрузкой. При динамических испытаних проверяют действия всех механизмов машины под нагрузкой.

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 срока их службы в плановом порядке проводят комплекс организационно-технических мероприятий, составляющих систему планово-предупредительного технического обслуживания и ремонтов (ППР). Все 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.

Директивными рекомендациями по организации технического обслуживания и ремонта строительных машин установлены нормы периодичности и количество технических обслуживании и ремонтов, их средняя трудоемкость и продолжительность. Так, для одноковшовых экскаваторов 4-ой размерной группы продолжительность межремонтного цикла составляет 12 000 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 - см. ниже) и ремонты проводить силами специализированных служб или предприятий. Специализированные службы (ремонтно-эксплуатационные базы) имеют участки диагностирования, 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 т. ч. диагностическим, оборудованием и специализированным по типам машин.

Техническое обслуживание (ТО), проводимое в процессе эксплуатации машин, предупреждает появление неисправностей и отказов. Различают ТО ежесменное, периодическое, сезонное (трех уровней - ТО-1, ТО-2 и ТО-3), а также при хранении и транспортировании, при обкатке, перед началом эксплуатации.

Ежесменное ТО (ЕО) проводится машинистом строительной машины перед началом и в конце рабочей смены. В его состав 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 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 с целью 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 - см. выше) и необезличенный капитальные ремонты. При необезличенном ремонте отремонтированные узлы и детали устанавливают на ту же машину.

1.11. Краткий исторический очерк развития строительных машин

Практическое появление строительных машин относится к началу XIX в., когда была создана паровая машина. Одной из первых землеройных машин была многоковшовая землечерпалка с двигателем мощностью 15 л. с. (11 кВт), построенная Ижорским заводом в 1812 г. под руководством инженера А. Бетанкура. Впоследствии завод построил еще две такие землечерпалки, успешно работавшие на углублении гаваней. За рубежом подобные землечерпалки появились только в 1830 г. Паровые землечерпалки были в 14 раз производительнее, чем землечерпалки с ручным или конным приводом.

В 1836 г. механик Отис (США) изобрел паровой экскаватор с ковшом вместимостью 1,14 mj при мощности 15 л. с. на рельсовом ходу без привода. Его производительность составила от 30 до 80 м-*/ч, что в 1,5 ... 2 раза меньше производительности современного канатного экскаватоpa с ковшом такой же вместимости. Экскаваторы Отиса успешно работали на строительстве железной дороги Петербург - Москва, а впоследствии на добыче руды на Урале.

В начале XIX в. появились копры для забивки свай с чугунными бабами массой до 400 кг, поднимаемыми канатами вручную, конной тягой или водяным колесом. На строительстве железной дороги Петербург - Москва работали свайные подвесные молоты с приводом от паровых лебедок. Первый отечественный паровой молот был построен в 1869 г.

Первый колесный скрепер с конной тягой появился в XVIII в. Во второй половине XIX в. на земляных работах использовались конные совковообразные скреперы-волокуши вместимостью 0,1 ... 0,3 м-% а также колесные скреперы с ковшами 0,2 ... 0,3 мЛ

Еще в 50-е гг. XIX в. в России выравнивали дороги бревнами, которые волочились конной тягой. В 70-х гг. в США появились первые грейдеры с подвешенным к телеге ножом-отвалом. Впоследствии телега была заменена металлической рамой на колесах и усовершенствована некоторыми механизмами.

Еще 2-3 тыс. лет до нашей эры на дорожных работах применялись каменные катки с ручной тягой. Во второй половине XIX в. тяга была заменена на конную, а затем каменные катки были заменены металлическими. В конце XIX в. на Коломенском заводе началось производство паровых катков массой 10 т при мощности 15 ... 25 л. с. (11 ... 18,4 кВт). В 70-х гг. XIX в. появились грейдер-элеваторы с конной тягой производительностью до 100 м-\ которые использовались на дорожных работах.

Со второй половины XIX в. для дробления щебня в дорожном строительстве начали применять щековые дробилки. Первые смесительные машины с деревянным барабаном и ручным приводом появились в середине XIX в. В дальнейшем ручной привод был заменен конным, а деревянные барабаны - железными, еще позже они были переведены на паровой привод. С конца XIX в. начали применять пневматические трамбовки для уплотнения бетонной смеси взамен деревянных.

Первые простые машины создавались для наиболее тяжелых и трудоемких работ, где требовались очень большие рабочие усилия. Идеи сложных машин - землечерпалок, экскаваторов с элементами подъемных устройств, появились в средние века. Однако для их реализации потребовались большие сроки. Так, от создания эскиза грейфера Леонардо да Винчи (1500 г.) до постройки грейферного механизма землечерпалки прошло 225 лет, от изобретения того же автора цепной землечерпалки до первой такой машины с конным приводом - более 200 лет, а до цепной паровой землечерпалки - более 300 лет.

Первая эпоха создания машин с ручным, конным, водяным и ветровым приводами длилась до XIX в., после чего, с изобретением паровой машины, наступила вторая эпоха, длившаяся менее столетия. Она совпала с бурным развитием постройки железных дорог, которое создало благоприятные условия для применения паровых экскаваторов мощностью до 1000 л. с. (735 кВт), массой до 500 т на рельсовом ходу. Следующим решающим фактором в развитии строительных машин стало освоение в начале XX в. гусеничного, а затем пневмоколесного хода. В 20-е гг. прошлого столетия начался третий этап развития строительных машин, сопровождавшийся увеличением их мощности, повышением производительности, снижением энергоемкости и материалоемкости, применением более совершенных видов привода и управления, созданием сменного рабочего оборудования для различных условий и видов работ. Начало XX столетия знаменуется заменой на строительных машинах парового привода двигателями внутреннего сгорания в широких масштабах. Началось внедрение индивидуального электрического и гидравлического приводов, а также современных систем управления.

В развитии строительных машин отмечаются следующие тенденции: при создании большинства машин использовался принцип подобия ручным рабочим процессам; первые машины были целиком или частично деревянными, только в конце XIX в. железо вытеснило дерево из всех несущих конструкций машин; ручной, конный, ветряной и водяной приводы были заменены более прогрессивным паровым приводом с одновременным повышением его мощности (от 14 ... 15 л. с. до середины XIX в. до 800 л. с. к концу столетия); неприводные ходовые устройства из деревянных катков и колес были последовательно заменены гусеничным и пневмоколесным приводным ходом; внедрение прогрессивных видов привода (двигателей внутреннего сгорания, электро-и гидропривода), а также современных систем управления на основе достижений науки и техники способствовало дальнейшему совершенствованию конструкций строительных машин, снижению их энергоемкости и материалоемкости, созданию комфортных условий для обслуживающего машину персонала.

Контрольные вопросы к главе 1

1. Какими основными факторами предопределено использование машин в строительстве? Какие строительные процессы называют механизированными? Что такое полная и частичная механизация? Что такое малая механизация? Какими техническими средствами она реализуется?

2. Перечислите основные показатели для оценки уровня механизации строительных работ, приведите их определение. Что такое удельные приведенные затраты, для чего используется этот показатель? За счет чего достигается его минимум?

3. Что такое комплект и комплекс машин? Что такое комбайн? В каких технологических процессах его используют? Приведите определение комплексной механизации. Допускает ли комплексная механизация ручной труд? Перечислите технологические соединения ведущих машин в комплексе и охарактеризуйте их с позиций возможных простоев. Какими показателями оценивают эффективность комплексной механизации? Приведите их определения.

4. Что такое автоматизация строительного процесса? Какими факторами предопределена эффективность ее применения в конструкциях строительных машин? Назовите и обоснуйте необходимое условие для эффективного применения автоматических систем управления. Назовите и охарактеризуйте другие функции использования автоматических систем и устройств.

5. Дайте определение строительной машины. Приведите примеры машин для различных категорий преобразования строительных материалов. Какие машины относятся к группе технологических? Приведите примеры.

6. Что такое производственная и техническая эксплуатация строительной машины, каков их состав?

7. Какими факторами определяется предельное состояние машины? Что такое срок службы и технический ресурс машины? Что такое моральный износ машины, чем он характеризуется?

8. Что такое параметр машины? Перечислите категории параметров и охарактеризуйте их состав. Что такое типоразмер машины, каким фактором он характеризуется? Что такое модель машины? Приведите примеры моделей одного типоразмера. Что такое индекс машины? Приведите примеры.

9. Перечислите классы строительных машин по виду выполняемых работ. Изложите существо иерархической схемы классификации строительных машин по видам выполняемых работ. Приведите примеры. На какие группы делятся строительные машины по режиму рабочего процесса, роду используемой энергии, способности передвигаться и типу ходовых устройств?

10. Перечислите основные составные части строительных технологических, транспортирующих и грузоподъемных машин. Каково их назначение? Что такое исполнительный механизм? Что такое рабочее движение рабочего органа? Назовите и охарактеризуйте его формы. Приведите примеры. Чем различаются между собой структуры технологической (транспортирующей, грузоподъемной) и транспортной машин?

11. Что такое производительность строительной машины? Перечислите и дайте определение ее категориям. Что такое расчетные условия? Приведите примеры. Чем определяется коэффициент использования машины во времени и коэффициент использования технологической возможности машины? Приведите примеры.

12. Какими основными факторами обусловлены требования, предъявляемые к машинам? Перечислите и охарактеризуйте основные свойства машин, определяющие их социальную приспособленность.

13. В чем заключается приемка машины и в каких случаях ее проводят? Перечислите работы, выполняемые при сдаче машины в эксплуатацию.

14. Что такое система планово-предупредительного технического обслуживания и ремонтов? Каковы ее особенности? На основании каких документов проводят мероприятия указанной системы? Что входит в ее состав? Что такое межремонтный цикл и периодичность технических обслуживании и ремонтов? Какими силами проводят техническое обслуживание и ремонты строительных машин? Перечислите работы, входящие в состав всех видов технических обслуживании и ремонтов. Какими организационными методами проводят ремонты? В чем заключается агрегатный метод ремонта? Для чего нужен обменный фонд? Что такое техническое диагностирование? Какие признаки технического состояния машины могут служить основанием для постановки ее на капитальный ремонт?

15. Изложите основные этапы и тенденции развития строительных машин.

ГЛАВА 2. ПРИВОДЫ