Строительные машины в современном строительном производстве

• Устойчивость СМ к опрокидыванию
• Надёжность действия систем безопасности, включая тормоза
• Защита оператора при возможном опрокидывании (для передвижных СМ)
• Защиты оператора от возможных падающих предметов (особенно для машин подземного исполнения, грузоподъемных) и частиц среды обработки (для ряда ручных машин)
• Защиты от вибрации и шума, пыли.

Устойчивость машин к опрокидыванию

Для значительной группы СМ требование устойчивости к опрокидыванию  – сохранения с своего положения в пространстве при эксплуатации, является одним из главных.

На устойчивость влияют: формы и размеры опорного контура (рис. 1.6), размеры рабочего оборудования, рельеф местности установки машины, расположение её центра масс по отношению к поверхности опорного контура, выбираемая система опрокидывающих нагрузок.

Различают статическую  и динамическую устойчивость. В последнем  случае машину представляют динамической системой, с упругими связями, способной совершать колебания.

Оценку степени устойчивости СМ проводят по коэффициенту устойчивости, представляющему собой в общем случае отношение момента удерживающих сил к моменту опрокидывающих, принимаемых  относительно  ребра опрокидывания. Указанное выражение называют уравнением устойчивости. Обычно уравнения устойчивости представляют в двух плоскостях: продольной плоскости машины и поперечной. Условия устойчивости проверяют сравнением значений коэффициентов устойчивости  с их нормативными значениями.

                в)

                                 

Рис 1.6. Опорные контуры СМ:

а) рельсовой ходовой  тележки башенного крана, б) гусеничной, в) пневмоколесной  с шарнирно-сочлененной рамой; 0-1-2-3-4- ребра опорного контура

 

Системы безопасности машин

Конструкции СМ имеют  собственные системы безопасности, предназначенные для предотвращения негативных последствий при эксплуатации. К таким системам относят:

• тормозные, для предотвращения движения передвижных и самоходных машин;
• устойчивости к опрокидыванию;
• защиты оператора от механических повреждений;
• защиты от поражения электрическим током;
• защита от вибрации и шума;
• предотвращения самопроизвольного падения грузонесущих органов и ряд других.

Каждая из указанных  систем имеет свои собственные показатели. Например, для тормозных систем –длина тормозного пути при различных  скоростных  режимах в конкретных условиях движения. Важнейшим условием  функционирования этих систем является их высокая степень надежности в любой период эксплуатации.

Защита от вибраций и шума.

Оператор СМ, находясь в её кабине подвержен действию вибрации, передаваемой ему через сиденье, рычаги и педали управления, а также рулевое колесо. Ещё одним негативным воздействием является шумовое – колебание плотности воздуха в диапазоне частот 16 Гц – тыс. Гц и воспринимаемые как оператором, так и другими в радиусе десятков, сотен метров от машины. Источниками вибрации и шума являются узлы и детали работающего привода, а также выхлоп отработавших газов ДВС и пневмопривода. Вибрационные воздействия передаются костномышечной системе оператора, шумовые – слуховой, что негативно сказывается на его здоровье. Использованием различных конструктивных мер активной и пассивной вибро и шумозащиты  добиваются значений соответствующих характеристик в пределах норм, устанавливаемых нормативными документами, обеспечивающими безопасность оператора. Показатели  вибро и шумобезопасности определяются в форме логарифмических  выражений отношений максимальных значений к опорным (пороговым). Помимо обеспечения безопасности оператора к СМ  предъявляют ряд эргономических требований, целью которых является создание оператору наиболее благоприятных условий для производительного труда "через конструкцию СМ". Разновидностями эргономических требований являются : гигиенические, удовлетворяющие важнейшие  биологические потребности человека; антропометрические, определяющие соответствии оператора машины расположению органов а также возможностями  всестороннего зрительного восприятия им внешней обстановки;

Физиологические, определяющие соответствие месторасположения, формы, комфортности сидения, устройств управления: педалей, рычагов и колеса управления, - силовым и скоростным возможностям оператора.

Психофизиологические, определяющие соответствие  условий работы оператора, особенностям функционирования его органов чувств (зрения, осязания, порога слуха).

Психические, определяющие соответствие в первую очередь устройств управления особенностям человека – оператора (восприятию, памяти, мышлению).

Показатели этой группы требований разнообразны. Ряд показателей  относятся непосредственно измеряемым, а другие оценивают экспертным методом.

В заключение отметим основные принципы создания СМ, реализуемые при серийном производстве. Серийное производство  предусматривает создание не единичных образцов машин, а систем машин различного назначения. При промышленном (серийном) производстве моделей, типоразмерных рядов и семейств СМ, а также при эксплуатации машин используют методы эффективного ограничения числа и разновидностей их сборочных единиц, обеспечивающие снижение финансовых затрат и трудоемкости монтажа.  Этот метод получил название агрегатирование из унифицированных узлов и агрегатов. Отдельные группы машин одного назначения часто имеют сходные агрегаты и узлы. Самоходные строительные машины представляют собой самоходное шасси, оснащенное тем или иным видом рабочего оборудования.

В качестве общей конструктивной единицы все они могут  иметь однотипное самоходное шасси, компонуемое из стандартного перечня узлов, деталей и агрегатов (ДВС;  рамы; ходового оборудования). Создание типоразмерного ряда таких шасси на базе унифицированных узлов и деталей (модулей) методом агрегатирования позволяет получить унифицированное семейство (систему) различных самоходных машин.

 

Рис 1.7. Модульная система унификации башенных кранов :

Модули А-Ю и схемы  их компоновки на башенных кранах КБМ-571(200тм) и КБМ-501 (250тм).

А- секции оголовка башни, Б- секция башни, Г- грузовые тележки, Д- поворотные платформы с двуногой стойкой, ОПУ и механизмом вращения, Ж- распорки, З- крепление крана к  зданию и фундаменту, К-  кабина управления, Л- грузовые и тяговые лебедки, М-  машинное отделение, Н- секция шарниров и ОПУ механизма вращения для неповоротных башен, О- монтажные обоймы, П- подъемник, Р- неповоротные рамы, С- секции стрелы и противовесной консоли, Х- опорные части крана с неповоротной башней, Ю- крюковая обойма.

Рациональный подход к выбору густоты типоразмерного ряда позволяет использовать одинаковые узлы в конструкциях двух соседних типоразмеров сокращая затраты на их создание. Таким образом,  использование принципов унификации, агрегатирования и оптимального проектирования позволяет при минимальных затратах создавать универсальные семейства строительной техники (рис. 1.7).

СМ, создаваемые по агрегатно-модульному принципу из унифицированных узлов, характеризуются: сокращением затрат при их создании, повышенной надежностью, ремонтопригодностью и эксплуатаций, включающей подготовку обслуживающего персонала. Однако недостатком агрегатно-модульного принципа создания машин является отказ в ряде случаев от оригинальных конструктивных решений в пользу опробированных.

 

1.7 Основы эксплуатации и сервиса СМ

 

Этап эксплуатации является основным в жизненном цикле машины.

Как отмечалось ранее (в  п. 1.2), различают этапы производственный и технической эксплуатации. В период производственной эксплуатации реализуют комплекс мероприятий, направленный на их непосредственное эффективное использование в отдельных СТП при конкретных условиях эксплуатации, куда включают: вопросы формирования комплектов, выбор рабочих органов, сроков и режимов работы.

Режимы работы определяются характером и величинами нагрузок, формируемых на рабочих органах СМ при работе. Для СМ разных подклассов и групп режимы устанавливают по разному. Наиболее тяжелыми считаются режимы работы машин ударного действия, а наиболее легкими тех машин, рабочие органы которых воспринимают незначительные постоянные  нагрузки.

В период технической  эксплуатации проводят комплекс мероприятий  направленных на поддержание машин в работоспособном состоянии, включающие их техническое диагностирование, обслуживание, ремонт, называемый сервисом, а так же хранение.

 

Диагностирование – процесс определения технического состояния машины с помощью контрольно-измерительной аппаратуры. Результаты диагностирования используются для принятия последующих (обоснованных) решений по ее дальнейшей эксплуатации. Параметры технического состояния СМ непосредственно используемые в процессе диагностирования называют диагностическими.

Техническое обслуживание (ТО) – комплекс мероприятий по контролю состояния основных узлов, систем машины, устранению отмеченных неисправностей и проведению смазочных работ, проводимых в процессе эксплуатации машины и направленных на поддержание ее работоспособности. В период эксплуатации СМ проводят ежесменные, периодические, сезонные, трех уровней ТО. Кроме этого проводят ТО в период хранения машин и перед непосредственной эксплуатацией. Каждый вид ТО в соответствии с техническими документами предусматривает определенный перечень работ.

Ремонт – комплекс мероприятий по замене, восстановлению работоспособности деталей, узлов, агрегатов, проводимых в соответствии с технической документацией по соответствующим технологическим картам деталей, узлов, агрегатов. Ремонты, проводимые в плановом порядке, называют плановыми, в отличии от неплановых, куда входят и аварийные.

Основным методом ремонта  является агрегатный, при котором  неисправные детали, узлы, модули заменяют на новые или восстановленные. При высокой степени сложности ремонтируемых модулей, требующих проведение длительных работ в условиях специальных заводов, относят к капитальному, в отличии от более простого – текущего.

После ремонта, перед  сдачей в эксплуатацию, проводят обкатку  машин как на холостом ходу, так и под нагрузкой в течение сроков установленных нормативами.

Применение технического диагностирования состояния машин  позволяет корректировать сроки технических обслуживаний и ремонтов, предусматриваемых системой планово-предупредительных ремонтов (ППР) и, как следствие, переходить к системе ремонта "по потребности".

Комплекс работ по технической эксплуатации СМ (сервис) осуществляется ремонтно-эксплуатационными  базами (РЭБ), составляющими структурное подразделение фирм-производителей СМ или строительных организаций. РЭБ могут размещаться на одной или нескольких территориях. В их составе имеются: резервы различных СМ в целом, а так же их отдельных модулей и систем; стационарные и мобильные средства сервиса; квалифицированный персонал. Сервисное обслуживание проводят путем замены целиком неисправной машины на исправную или отдельных модулей, вышедших из строя, непосредственно на строительной площадке. Восстановление неисправных модулей и систем СМ проводят в стационарных условиях РЭБ.

Развитие рынка строительной техники идет по пути включения сервисных высококачественных услуг в стоимость машины, таким образом снимая с плеч покупателя соответствующие проблемы. Практика организации такого сервиса показывает его высокое качество и эффективность, обусловленную снижением незапланированных простоев вышедших из строя машин.

По аналогии с рассмотренной  ранее системой управления качеством СМ ведущие фирмы-производители машин, используют систему управления качеством сервиса, согласуя ее с принятой стратегией формирования их надежности.

Помимо направлений "уменьшения вероятностей отказа в технике" и "ускоренного их устранения" сюда включены меры по повышению уровня подготовки операторов СМ  и контролю качества эксплуатации машин.

С целью исключения внезапных  отказов техники регулярно используют методы диагностирования и ТО. Ускоренное устранение отказов обеспечивается широким использованием метода резервирования и агрегатным ремонтом, осуществляемых на строительных площадках и в стационарных условиях РЭБ.

Значения показателей сервиса лучших мировых фирм отражены в табл. 1.2. 

Таблица 1.2^*

Показатели  сервиса СМ

Показатели	Прогрессивное значение показателя
Коэффициент технической  готовности (Ктг), Ктг(тк)= Траб/(Траб+Трем), где Траб – время использования машин по назначению в течении календарного времени Тк; Трем – продолжительность простоев машин из-за ремонта	0,85 ÷ 0,9
Рост наработки машин  в течении года % из-за повышения  качества сервиса	10÷20%
Отношение суммарных  годовых трудовых затрат на техническое обслуживание, диагностирование и текущий ремонт к годовой наработки машин; tr=Tтр/Нт	0,4÷0,5
Продолжительность функционирования сервисной службы в течение суток	24 ч
Отклонение от графика  технического обслуживания	±10%
Степень плановости ремонтов	80÷90%
Среднее время между  остановками из-за ремонтов, ч	50÷70 ч
Среднее время затрачиваемое  на один ремонт, ч	2÷6 ч
Процент выполнения заказов  на текущий ремонт в месте эксплуатации машины в течении дня в течении суток	85% 95%
Время устранения отказа на часах, при превышении которого на место вышедшей из строя машины ставится резервная	2 ч
Процент выполнения заказов  на запасные части за 24 ч	90%