МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Гоувпо «Алтайский государственный технический

университет им. И. И. Ползунова»

В. Н. Лютов, А. В. Сартаков

КОМПЛЕКСНАЯ МЕХАНИЗАЦИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

В СТРОИТЕЛЬНО-ДОРОЖНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

Учебное пособие

Изд-во АлтГТУ

Барнаул 2011

ББК

УДК 69.002.51 (076.5)

Лютов В. Н., Сартаков А. В. Комплексная механизация технологических процессов в строительно-дорожном производстве. Учебное пособие. Под ред. В. Н. Лютова / Алт. гос. техн. ун-т им И. И. Ползунова. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2011.-169 с.: ил.

Изложены вопросы комплексной механизации и автоматизации строительства по видам работ в строительно-дорожном производстве и даны рекомендации по рациональному выбору технологических комплектов машин. Приведены исходные данные по вариантам и методики расчета к 9 практическим работам по всем темам учебного пособия с контрольными вопросами.

Учебное пособие предназначено для студентов специальностей 270113 - Механизация и автоматизация строительства, 270102 - Промышленное и гражданское строительство,

270205 - Автомобильные дороги и аэродромы всех форм обучения.

Рецензенты:

Б.Г. Ким – докт. техн. наук, профессор, декан архитектурно-строительного факультета, зав. кафедрой «Строительное производство» Владимирского государственного университета, Заслуженный строитель России.

Д.Э.Абраменков – докт. техн. наук, профессор кафедры «Строительные машины, автоматика и электротехника» Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета (СИБСТРИН).

Ю .П. Катушонок – главный механик КГУ «Алтайавтодор», г. Барнаул.

Рекомендовано Новосибирским региональным отделением УМО Российской Федерации по образованию в области строительства в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по направлению «Строительство», протокол №2 от 17. 12. 2008г.

ISBN5 – 7568 – 0408 – 0

© Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова, 2011.

© В. Н. Лютов, 2011

© А. В. Сартаков, 2011

Содержание

Введение ………………………………………………………………….. ………..6

1 Основные положения комплексной механизации строительства…. …………8

1.1 Основные понятия и определения…………………………………………..8

1.1.1 Классификация систем машин ………………………………………………11

1.1.2 Основные структуры комплексно-механизированных процессов в

строительстве ………………………………………………………………13

1.2 Технико-экономические показатели ……………………………………...16

1.2.1 Приведённые затраты на средства механизации……………………………18

1.2.2 Методика расчёта баланса календарного времени работы машины или

комплекта машин за год…………………………………………………………19

1.2.3 Эксплуатационная (реальная) производительность работы машин………21

1.2.4 Интенсивность обслуживания машин……………………………………22

1.2.5 Оценка уровня комплексной механизации ………………………………23

1.2.6 Показатели оснащённости организаций средствами

механизации……………………………………………………………….25

1.3 Виды и средства механизации строительных работ……………………26

1.4Совершенствование структуры парка машин………………. .…………..32

1.5 Порядок замены строительных машин……………………………………34 2 Выбор и комплектование машин для производства земляных

работ механизированным способом…………………………………………….38

2.1 Способы производства земляных работ в дорожном

строительстве……………………………………………………………………38

2.2 Типовые структуры комплектов машин и технологические схемы

выполнения комплексно-механизированных земляных работ ……………...38

2.2.1 Землеройные машины………………………………………………...38

2.2.2 Землеройно-транспортные машины…………………………………45

2.3 Методика выбора и расчёта технико-эксплуатационных показателей

машин и комплектов машин для выполнения земляных работ……………48

2.3.1 Методика расчёта основных технико-эксплуатационных

показателей (ТЭП) и выбора рациональной области применения

бульдозеров………………………………………………………………….48

Практическая работа №1

Расчёт основных ТЭП и выбор рациональной области использования

бульдозеров………. ………………………………………………………...50

2.3.2 Методика расчёта и подбора комплекта машин (экскаватор-

самосвал) при производстве земляных работ ……………………………..52

Практическая работа №2

Расчёт и подбор комплекта машин «экскаватор-автосамосвал» ………..54

2.3.3 Методика расчёта и анализа технико-эксплуатационных показателей

при выборе оптимального варианта одноковшового экскаватора ………57

Практическая работа №3

Расчёт ТЭП и выбор оптимального типа экскаватора …………………....58

2.3.4 Методика определения эффективных технико-эксплуатационных

параметров работы скреперов………………………………………………..59

Практическая работа №4

Расчёт основных ТЭП и выбор оптимального типа скрепера……………...61

2.3.5 Методика расчёта, сравнения и выбора варианта производства

работ двумя различными комплектами машин……………………………..62

Практическая работа №5

Выбор рационального комплекта машин при выполнении земляных

работ……………………………………………………………………………62

3 Выбор и комплектование машин для уплотнения грунтов и

дорожных покрытий ……………………………………………………………….64

3.1 Способы уплотнения грунтов и дорожных материалов

в дорожно-строительном производстве……………………………………….64

3.2 Типовые структуры комплектов машин и технологические схемы

выполнения механизированных работ по уплотнению грунтов

и дорожных материалов………………………………………………………...65

3.3 Методика расчёта основных параметров и количества машин для

уплотнения грунтов и дорожных материалов………………………………...73

3.3.1 Методика расчёта основных параметров пневмоколёсных катков...74

3.3.2 Методика расчёта основных параметров кулачковых катков………76

3.3.3 Методика расчёта основных параметров катков с гладкими

вальцами… …………………………………………………………………..76

3.3.4 Методика расчёта основных параметров вибрационных

катков…………………………………………………………………………77

3.3.5 Методика расчёта основных параметров трамбовочных машин…..78

Практическая работа № 6

Выбор и комплектование машин для уплотнения грунтов……………….79

4 Выбор и комплектование машин для производства бетонных работ………...82

4.1 Состав бетонных работ в строительно-дорожном производстве ……….82

4.2 Типовые структуры комплектов машин и технология выполнения

механизированных бетонных работ …………………………………………..83

4.2.1 Машины и механизмы для приготовления бетонной смеси ……...83

4.2.2 Машины и механизмы для транспортировки, подачи и

распределения бетонной смеси……………………………………………...85

4.2.3 Машины и механизмы для уплотнения бетонных смесей…………89

4.3 Методика выбора и расчёта эксплуатационных и технико-экономических

показателей комплектов машин для выполнения бетонных работ…………91

4.3.1 Машины для приготовления бетонных смесей……………………...91

4.3.2 Методика выбора потребного количества смесительных машин….93

Практическая работа №7

Выбор и комплектование бетоносмесительного оборудования …………96

4.3.3 Методика выбора оборудования для транспортирования

цементобетонной смеси …………………………………………………….97

4.3.3.1 Методика выбора автобетоносмесителей …………………...97

Практическая работа №8

Выбор и комплектование автобетоносмесителей……………………..98

4.3.3.2 Методика расчёта и выбора технико-экономических

показателей бетононасосов……………………………………………...99

5 Выбор и комплектование машин для производства монтажных работ…….104

5.1 Способы производства монтажных работ в строительстве…………….104

5.2 Типовые структуры комплектов машин и технологические схемы

выполнения механизированных работ………………………………………105

5.3 Методики выбора и расчёта эксплуатационных и технико-экономических

показателей комплектов машин для выполнения монтажных работ……...110

5.3.1 Методика выбора башенного крана по техническим параметрам.111

5.3.2 Методика выбора стреловых самоходных кранов………………...113

5.3.3 Примеры расчёта и выбора стреловых кранов…………………….118

5.3.3.1 Выбор башенных кранов……………………………………118

5.3.3.2 Выбор стреловых самоходных кранов……………………..119

5.3.4 Методика выбора крана по экономическим показателям………...120

Практическая работа №9

Подбор грузоподъёмного крана…………………………………………...123

Приложение А Производительность строительных машин………………….. 126

Приложение Б Машины для монтажных работ………………………………...128

Приложение В Грунты в дорожном строительстве……………………………129

Приложение Г Структура индексации одноковшовых универсальных экскаваторов……………………………………………………………………….130

Приложение Д Индексация строительных кранов…………………..................131

Приложение Е Грузовысотные характеристики кранов……………………….132

Приложение Ж Типы, марки и технические характеристики основных отечественных серийно выпускаемых строительно-дорожных машин……….140

Библиографический список………………………………………………………168

Введение

Главное место в развитии отечественного строительства отводится технологическому прогрессу – совершенствованию средств и предметов труда, технологии и организации производства на основе современных достижений науки, техники и передового опыта. При этом экономия общественного труда – важнейшая задача технического прогресса.

Основой научно-технического прогресса в строительстве является его индустриализация, которая представляет сложную систему, включающую рационально организованное проектирование, механизированное и автоматизированное изготовление строительных конструкций, изделий и деталей на специализированных предприятиях, комплексно-механизированное производство строительно-монтажных работ на строительной площадке.

Комплексная механизация и автоматизация строительно-дорожного производства – это внедрение высокоэффективных систем машин и оборудования на основе прогрессивных технологий и организационных мероприятий, комплексно механизирующих и автоматизирующих как основные, так и вспомогательные процессы, новых форм организации производства и труда.

Современное строительство основано на использовании обширного комплекса средств механизации и автоматизации технологических процессов, обеспечивающего интенсификацию строительного производства и являющегося важным фактором повышения производительности труда. Механизация и автоматизация строительно-монтажных работ (СМР) способствует сокращению продолжительности строительства, экономии трудовых затрат, улучшают условия труда, придают строительному производству динамический характер.

В настоящее время деятельность инженера больше чем когда – либо ранее основана на широком использовании научных принципов, методов и способов при проектировании и эффективном использовании не только машин, но и комплектов, комплексов и парков машин на базе современных компьютерных технологий.

Это связано, в первую очередь, с усложняющими задачами, возникающими процессе интенсификации строительства, с большим разнообразием решаемых задач, с ускорением научно-технического прогресса, делающим акцент на оптимизацию действий инженера.

Ускорение научно-технического прогресса, широкое внедрение современных средств комплексной механизации строительства вызвало необходимость включения в учебные планы нового курса «Комплексная механизация строительства». Цель этого курса – научить будущего инженера свободно владеть современными методами комплектования и использования средств комплексной механизации на основе последних достижений науки и техники: системного подхода к выработке оптимальных решений, широкого использования экономико-математических методов, моделей и электронно-вычислительных машин. Это позволит повысить эффективность, точность и объективность принимаемых решений, свести к минимуму элементы субъективизма и позволит освободить специалиста от рутинной, нетворческой деятельности. Данный курс призван углубить и расширить фундаментальную подготовку инженера.

Предлагаемое учебное пособие является вспомогательным материалом, скомпонованным в рамках требований образовательного стандарта подготовки специалистов по направлениям «Строительство» и «Транспортное строительство». Оно может быть использовано при проведении практических и лабораторных работ, курсовом и дипломном проектировании. Контрольные вопросы в конце каждой главы и библиографический список предлагаются для закрепления и самостоятельного освоения дисциплины.

1 Основные положения комплексной механизации

строительства

1.1 Основные понятия и определения

Комплексная механизация строительства является одним из основных направлений технического прогресса, которое обеспечивает развитие производительных сил и служит материальной основой для повышения эффективности строительного производства.

Комплексная механизация строительства это процесс полного оснаще­ния строительства машинами и средствами механизации и автоматизации строительства.

Основная цель механизации строительства - повышение эффективно­сти и производительности труда, освобождение человека от выполнения тяжелых, трудоемких и утомительных операций, снижение стоимости строительства.

Комплексная механизация строительства - это механизация основ­ных, вспомогательных и обслуживающих процессов, в результате чего ис­ходное сырье, материалы и т.д. превращаются в готовый материал, изделие, здание, сооружение, объект и т.д.

Основные процессы - это процессы превращения исход­ного сырья, материалов, полуфабрикатов в строительные материалы, изде­лия. Это монтаж (возведение) здания, сооружения, объекта и т.п.

Вспомогательные процессы - это процессы, обеспечивающие эф­фективное выполнение основных процессов. Это транспортировка, погруз­ка и разгрузка сырья, материалов, изделий и т.п.,

Часто вспомогательные про­цессы являются составной, неотрывной частью основного процесса.

Обслуживающие процессы - это процессы, обеспечивающие надеж­ное и эффективное выполнение основных и вспомогательных процессов. Это техническое обслуживание, ремонт, энергоснабжение и т.п. основных и вспомогательных процессов.

Комплексная механизация строительства имеет свои специфические особенности:

-сочетание непрерывности технологического процесса с циклично­стью работы отдельных машин, комплектов (комплексов) машин;

-сочетание самых разнородных операций в технологическом процессе, например, разработка грунта, транспортирование, уплотнение;

-стохастический (случайный, вероятностный) характер воздействия окружающей среды (грунт, до­рожные условия, климат) на функционирование средств механизации;

-неполнота информации, как об объекте работы, так и об условиях ра­боты средств механизации;

-сильная взаимосвязь основных, вспомогательных и обслуживающих процессов, машин, комплектов и комплексов машин. Так, несовершенная система технического обслуживания средств механизации может сущест­венно повлиять на эффективность функционирования средств механизации;

-постоянное изменение местонахождения и условий работы средств механизации, автоматизации строительства;

-постоянное совершенствование объектов строительства, технологических процессов и средств механизации и автоматизации строительства;

-эффективность функционирования средств комплексной механиза­ции связано с необходимостью сбора, переработки и анализа большого объ­ема информации. Например, информация, связанная с надежностью работы всех средств механизации;

-большое разнообразие объектов, условий и средств механизации строительства требует еще большего разнообразия методов и способов комплексной механизации - требует привлечения современных методов экономико-математического моделирования, оптимизации и электронно-вычислительной техники.

Механизация строительства - это замена ручного труда в строительстве машинами и механизмами. Основная цель механизации строительства- повышение производительности труда и высвобождение человека от выполнения тяжелых, трудоемких и утомительных операций, а также - снижение стоимости строительства.

Механизация строительства является одним из главных направлений технического прогресса, обеспечивает развитие производительных сил и служит материальной основой для повышения эффективности строительно­го производства, развивающегося в настоящее время интенсивным путем.

В зависимости от степени оснащения механизируемого процесса разли­чают частичную и комплексную механизацию строительного производства.

При частичной механизации строительства механизируются только отдельные технологические операции или виды работ, главным образом, наи­более трудоемкие, при сохранении значительной доли ручного труда, осо­бенно на вспомогательных работах. Например, при выполнении погрузочно-разгрузочных работ в строительстве часто необходим стропальщик, обеспечивающий фиксацию груза или его освобождение.

В настоящее время выделяют пять основных способов превращения исходных продуктов в готовое изделие, конструкцию, объект и т. д.: |

- ручной, в котором все операции строительно-монтажного процесса выполняют­ся вручную с использованием простейшего механизированного инструмента;

- механизированный, в котором большинство операций строительно-монтажного процесса выполняются с помощью машин и механизмов, а чело­век в основном выполняет функции управления машинами и механизмами;

- комплексно-механизированный, в котором все без исключения операции строительно-монтажного процесса выполняются с помощью машин и механизмов, а человек выполняет только функции управления машинами и механизмами;

- автоматизированный, в котором все операции строительно-монтажного процесса выполняются с помощью машин и механизмов, под управлением отдельными машинами и механизмами, автоматическими средствами управления;

- комплексно-автоматизированный, в котором все операции строительно-монтажного процесса выполняются и управляются с помощью машин и

последовательность выполнения операций, расход основных эксплуатационных материалов.

Все многообразие средств механизации строительства можно раз­делить по уровню комплектования на машины, комплекты машин, ком­плексы машин и системы машин. На каждой фазе строительного производ­ства можно выделить свои специфические машины, комплекты, комплексы и системы машин, каждый из которых характеризуется определенными взаимосвязями между машинами, особенностями их функционирования, методами и способами их проектирования, формирования и использования.

Так, например, на первой фазе строительного производства - добыча сырья (песок, гравий, глина и т.д.) на карьерах нерудных материалов, а также при выполнении земляных работ можно выделить комплект машин "экскаватор — автосамосвалы". На фазе возведения объекта "кран - сред­ства доставки конструкций " и так далее.

Машина - это средство механизации в виде совокупности функционально взаимодействующих узлов, включая и сменные рабочие органы, обеспечивающих эф­фективное функционирование машины при выполнении своих задач.

Комплект машин — это совокупность функционально связанных взаимодействующих машин, выполняющих, как правило, часть технологиче­ского процесса, но достаточно самостоятельную. Например, комплект машин: "экскаватор - автосамосвалы", "кран - панелевозы", "бетоносмесительная установка - бетоновозы" и т.д.

Комплекс машин — это совокупность функционально связанных взаимодействующих машин, выполняющих, как правило, весь технологический процесс. Например, бетоносмесительная установка - бетоновоз - промежуточный бункер - бетононасос.

Комплектование машин — это сложный взаимосвязанный процесс, включающий решение многочисленных задач оптимального проектирова­ния, формирования и использования машин, комплектов, комплексов и сис­тем машин.

Парк машин - это совокупность машин для выполнения заданных объемов работ. Здесь не обязательна взаимосвязь всех машин в парке.

Для упрощения изложения, вместо конкретных понятий — комплект, комплекс, парк мы будем часто использовать термин система машин.

Система машин - это множество машин, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которые образуют определенную целостность, единство.