ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕХАНИЗАЦИИ И АВТОМАТИЗАЦИИ СТРОИТЕЛЬСТВА

ВВЕДЕНИЕ

Бакалавр обучающийся по траектории подготовки

« Промышленное и гражданское строительство »

должен знать:

- основные научно-технические проблемы и перспективы развития строительной науки, строительства и смежных областей техники;

- методы системного анализа при решении научно-технических, организационно-технических и конструкторско-технологических задач в области промышленного и гражданского строительства;

- методы проведения теоретических и экспериментальных исследований с использованием современного оборудования и средств вычислительной техники;

- методы архитектурно-строительного проектирования и его физико-технические основы;

- принципы объемно-планировочных, композиционных и конструктивных решений зданий и сооружений; основы унификации, типизации и стандартизации;

- эффективные проектные решения, отвечающие требованиям перспективного развития отрасли, в том числе с использованием САПР;

- возможные положительные и отрицательные социальные, экономические, экологические и технические последствия принимаемых решений;

- методы разработки технических заданий на новое строительство, расширение и реконструкцию зданий и сооружений промышленного и гражданского назначения с технико-экономическим обоснованием принимаемых решений, с учетом экологической чистоты строительных объектов, уровня механизации и автоматизации производства и требований безопасности жизнедеятельности;

- методы моделирования, планирования и подготовки строительного производства;

- принципы и методы менеджмента и маркетинга.

должен владеть:

- методами использования математических моделей, элементов прикладного математического обеспечения САПР в решении проектно-конструкторских и технологических задач;

- методами расчетов зданий и сооружений, их оснований и фундаментов, способами оформления технических решений на чертежах;

- методами испытания физико-механических свойств строительных материалов, изделий, конструкций и грунтов;

- методами выполнения геодезической съемки и метрологических измерений;

- методами выполнения общестроительных и специальных инженерных работ;

- средствами контроля состояния окружающей среды;

- экономико-математическими методами и вычислительной техникой при выполнении инженерно-экономических расчетов и в процессе управлением производством;

- методами разработки производственных программ и плановых заданий, способами! анализа их выполнения;

- оптимальными процессами эксплуатации зданий и сооружений, способами диагностики их технического состояния, методами планирования и производства ремонтных работ;

- методами организации производства и эффективного руководства работой трудового коллектива на основе прогрессивных методов управления, способами контроля за технологической и трудовой дисциплиной в условиях производства.

Общие сведения о строительных машинах

КЛАССИФИКАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН

Классификация. В строительном производстве используется большое число строительных машин и механизмов, различающихся между собой по различным признакам, в том числе: по назначению, конструкции, принципу действия, размерам, рабочим параметрам и др.

Основы классификации современных строительных машин и оборудования.

По назначению, т.е. технологическому признаку, машины подразделяются на:

- транспортные; - - транспортирующие; - погрузочно-разгрузочные; - грузоподъемные; - землеройные; - для свайных работ;

- для приготовления, транспортирования, укладки и уплотнения бетонных и растворных смесей; - для уплотнения грунтов; - для ремонта и содержания дорог; - для отделочных работ; - ручные машины.

Каждая из этих групп машин делится на подгруппы, например, в составе машин для земляных работ можно выделить экскаваторы, бульдозеры, скреперы, грейдеры и др. В свою очередь, внутри подгрупп машин отдельные их типы различаются конструкцией узлов или машин в целом (экскаваторы одноковшовые и многоковшовые, причем первые могут быть с прямой и обратной лопатой, грейфером, драглайном, погрузчиком, а многоковшовые — роторными или цепными, с продольным или поперечным копанием и т.п.). Каждый тип машины имеет ряд типоразмеров (моделей или марок), близких по конструкции, но отличающихся по отдельным параметрам, например, по вместимости ковша, радиусу или глубине копания, размерам, массе, мощности, производительности. При изготовлении машин одного типоразмера широко используются стандартные детали, узлы и унифицированные сборочные единицы.

По режиму работы, или принципу действия, различают - машины периодического (цикличного) и непрерывного действия. К первым относятся машины, выполняющие свою работу посредством периодического и многократного повторения одних и тех же рабочих и холостых операций с цикличной выдачей продукции. К ним относятся экскаваторы, бульдозеры, скреперы, монтажные краны и др. Машины непрерывного действия выполняют рабочие операции непрерывно (без холостых операций) и выдают или транспортируют продукцию непрерывным потоком, К ним относятся многоковшовые цепные и роторные экскаваторы, землесосные снаряды, бетононасосы, растворонасосы, конвейеры и др. Машины цикличного действия отличаются универсальностью и приспособленностью к работе в различных производственных условиях, а машины непрерывного действия — высокой производительностью.

По степени подвижности машин они делятся на переносные, стационарные и передвижные, в том числе прицепные, полуприцепные и самоходные.

По типу ходового устройства - машины на гусеничном, автомобильном, рельсовом ходу, шагающие и комбинированные.

По виду силового оборудования машины бывают работающие от электрических и двигателей внутреннего сгорания. Электрические всегда готовы к работе, но для них требуются источники электроэнергии, двигатели внутреннего сгорания при наличии топлива (бензинового или дизельного) являются полностью автономными и не зависят от источников энергии, в чем их определенное преимущество. Многие строительные машины имеют комбинированный привод с использованием гидравлических и пневматических двигателей. К таким относятся дизель-электрические, дизель-гидравлические или пневматические, электрогидравлические, электропневматические и др.

По количеству двигателей машины бывают одномоторные, когда все механизмы работают от одного двигателя, и многомоторные, когда для каждого из них предусмотрен свой двигатель.

По системам управления различают машины с механическим, гидравлическим, электрическим и комбинированным управлением посредством соответствующих устройств.

По степени универсальности выпускаются машины универсальные, т.е. многоцелевого назначения, оснащенные различными видами съемного рабочего оборудования, и имеющие только один вид такого оборудования. К многоцелевым, например, относятся универсальные одноковшовые экскаваторы, имеющие различные виды съемных, рабочих органов (прямая лопата, обратная, драглайн, грейфер, кран и т.п.), а к одноцелевым — дробильные машины, бетоно - и растворонасосы.

По степени автоматизации различают машины с механизированным управлением, с автоматизированным управлением, с автоматизированным управлением при помощи микропроцессоров и мини-ЭВМ. В последние годы появились строительные манипуляторы и работы, а также роботизированные машины и комплексы.

С целью облегчения систематизации и выбора машин, на практике на все выпускаемые строительные машины желательно иметь единую для всей строительной отрасли систему индексации, в соответствии с которой каждой машине присваивается свой индекс или марка, включающие буквенные и цифровые обозначения. Буквенная часть индекса указывает на вид машин, а цифровая — на технические их характеристики. Например:

ЭО - экскаватор одноковшовый; ЭТР - экскаватор траншейный роторный; ЭТЦ - экскаватор траншейный цепной; ДЗ - землеройно-транспортная машина; ДП - машина для подготовительных работ и разработки мерзлых грунтов; КС - кран стреловой; КБ - кран башенный; СП - оборудование для погружения свай; БМ - машина бурильная;

СО - машина для отделочных работ; ТЛ - лебедка; ТМ - погрузчик многоковшовый; ТО - погрузчик одноковшовый; ТП - подъемник; ТК - конвейер, питатель; КО - машина для уборки и очистки городов; ИЭ - машина ручная электрическая; ИП - машина ручная пневматическая; ИВ - вибратор

и т. д.

После цифровой части индекса, указывающей на техническую характеристику машины, могут быть также приведены дополнительные буквы, обозначающие вид ее специального исполнения, а также порядковую модернизацию машины и другие дополнительные сведения.

Комплексная механизация

Все виды строительных работ делятся на технологические процессы, а эти, в свою очередь — на операции, выполняемые последовательно (цикличные процессы) или одновременно (непрерывные процессы). В случае разнообразных операций они выполняются различными машинами, увязанными между собой по производительности, и в совокупности образующими комплект. Примером может служить комплект машин, состоящий из экскаватора, разрабатывающего грунт в котловане, и нескольких самосвалов, занятых вывозкой разработанного грунта. Технологический процесс с использованием указанного комплекта, не утрачивая своей самостоятельности, может быть составной частью более сложного технологического процесса, включающего, например, разрыхление прочного грунта гидромолотом перед его экскаваторной разработкой. В этом случае указанный выше комплект машин вместе с гидромолотом образует комплекс. Для выполнения работ на одном месте могут быть использованы комбайны, число и разнообразие рабочих органов которых должно соответствовать числу и характеру выполняемых операций. Комбайн может быть представлен также комплектом машин, управляемых автоматически с единого пульта. Примером может служить комплекс машин для строительства автомобильных дорог, состоящий из профилировщика основания для образования дорожного корвута, конвейера-перегружателя для погрузки вынутого из корвута грунта в автосамосвалы, распределителя каменных материалов основания, катков для их уплотнения, бетоноукладчика для укладки на основание слоя бетона, арматурной тележки и погружателя в бетон арматурной сетки, машины для финишной операции, нарезчика и заливщика швов.

Наиболее высокой формой механизации строительных работ является комплексная механизация, при которой все основные и вспомогательные, тяжелые и трудоемкие операции и процессы выполняются комплексно с помощью машин, механизмов и оборудования, отвечающих передовому техническому уровню, взаимоувязанных по производительности, обеспечивающих заданный темп (сроки) всего процесса и наивысшие в данных условиях технико-экономические его показатели — наиболее высокую производительность труда при наименьшей стоимости работ. Комплексная механизация не исключает ручного труда, но только на нетрудоемких операциях при условии, что при этом общий темп работ не будет снижен и что механизация этих операций нецелесообразна как по экономическим соображениям, так и с целью облегчения труда.

В составе комплексов различают ведущие, вспомогательные и резервные машины. Ведущие машины выполняют технологически взаимосвязанные операции строительного процесса, вспомогательные машины, способствуют выполнению ведущими машинами основных функций и повышению их производительности, резервные машины предназначены для обеспечения надежности функционирования комплекса. Например, при строительстве дорожных насыпей в комплекс машин обычно входят в качестве:

ведущих машин — одноковшовые экскаваторы, разрабатывающие грунт в карьерах, автомобили-самосвалы для доставки грунта из карьеров в насыпь, бульдозеры, автогрейдеры и самоходные или прицепные катки для разравнивания и уплотнения грунта в насыпи;

вспомогательных — бульдозеры, ковшовые погрузчики и автогрейдеры, занятые на содержании в исправности землевозных дорог, планировщики откосов и рыхлители на тракторах для рыхления прочных и мерзлых грунтов;

резервных — машины по номенклатуре ведущих машин (по одному экземпляру каждого вида).

Ведущие машины в составе комплекса могут быть технологически соединены последовательно, параллельно и комбинированно (рис.1). При последовательном соединении простой одной машины вызывает простой всего комплекса; при параллельном — отдельные машины работают независимо одна от другой, поэтому простой какой-либо машины вызывает только потерю темпа работ, но не простой комплекса.

Рис.1. Схема соединения машин в комплексе: а — последовательное; б — параллельное; в ‑ комбинированное; А—Д — ведущие машины комплекса

Уровень комплексной механизации данного вида работ оценивают процентным отношением объема работ, выполненных комплексно-механизированным способом, к общему объему работ. Кроме вышеприведенных показателей механизации работ для сравнительной оценки эффективности комплексной механизации используют такие показатели как: механовооруженность труда — стоимость занятых в технологическом процессе машин, отнесенная к одному рабочему; энерговооруженность труда — количество энергии, потребляемой в процессе выполнения строительных работ, приходящееся на один отработанный человеко-час или на одного рабочего.

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.