dorozhnostroit
.pdf
А.В. Вавилов, И.И. Леонович,
А.Н. Максименко, JI.C. Шкрадюк, А.М. Щемелев
ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ
Утверждено Министерством |
образования Республики |
Беларусь |
|||
в качестве учебника |
для студентов |
специальности |
|||
«Строительство |
дорог и транспортных |
объектов» |
|||
высших учебных |
заведений. |
|
|||
Минск
«Технопринт»
2000
• ДК 625".O.UUZ.J^U/ о.о) ББ1С39гШ-еб-&-я73
Д69
А.В. Вавилов, И.И. Леонович, А.Н. Максименко, Л.С. Шкрадюк, A.M. Щемелев.
Д69 Дорожно-строительные машины: Учеб. под общ. редакцией A.M. Щемелева. - Мн.: УП «Технопринт», 2000. - 515 е.: ил.
SBN 985-6373-59-Х
В книге приведены технико-экономические показатели работы дорожно- ( гроительных машин, их классификация, сведения о деталях и основных частях
. орожно-строительных машин. В соответствии с принятой квалификацией подробно изложен материал по машинам в разрезе каждой группы. В заключение ! риведены сведения по эксплуатации дорожно-строительных машин.
При изложении материала использованы авторские курсы лекций, учеб- 1'о-методические пособия.
Учебник предназначен для студентов высших и средних учебных заведений дорожных специальностей, а также может быть полезным инженерно-техни- ' еским работникам, организаторам производства, дорожникам-практикам и всем работающим в дорожной отрасли.
УДК 625.5.002.5(075.8) ББК 39.311-06-5 я73
ibBN 985-6373-59-Х |
© |
А.В. Вавилов, И.И. Леонович, |
|
|
А.Н. Максименко, Л.С. Шкрадюк, |
|
|
A.M. Щемелев, 2000. |
|
© |
УП «Технопринт», 2000. |
Глава 1. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН, ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ
1.1. Технико-экономические |
показатели |
работы |
дорожно-строительных |
машин |
|
Дорожные машины работают в тяжелых условиях, которые характеризуются большим диапазоном изменений температуры воздуха, постоянной возможностью подвергнуться воздействию осадков, передвижением в условиях бездорожья, работой на влажных, а иногда на сильно пылеватых грунтах и т.п. К тому же строительные объекты часто имеют значительную протяженность, поэтому места работы машин отдалены от ремонтных баз. Все это должно учитываться при проектировании машин.
Дорожные машины должны быть просты по конструкции и обладать высокой надежностью в работе и необходимой долговечностью.
Под надежностью понимается свойство машины выполнять заданные функции, сохраняя в заданных пределах свои эксплуатационные показатели в течение заданного времени или же требуемой наработки. Надежность характеризуется безотказностью, ремонтопригодностью и долговечностью.
Долговечность - свойство машины сохранять работоспособность до предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов. Предельное состояние определяется невозможностью дальнейшей эксплуатации машины из-за снижения ее эксплуатационных свойств или из соображений безопасности. Долговечность характеризуется временем работы машины до капитального ремонта или списания.
Простота выполнения ремонтных операций, экономичность работы и снижение стоимости изготовления самой машины зависят от того, насколько полно проведена унификация машин. Под унификацией понимается приведение машин к единой системе. Унификация достигается проектированием машин с максимальным использованием одних и тех же или, в крайнем случае, подобных агрегатов, узлов и механизмов. Парк унифицированных машин легче снабжать запасными частями и на базе готовых агрегатов проще организовать их ремонт. Кроме того, изготовление однотипных агрегатов обходится значительно дешевле, чем разнотипных. Поэтому унификация является сейчас главнейшей задачей дорожного машиностроения.
В настоящее время совершается переход от проектирования отдельных машин к проектированию и внедрению комплекса машин. Это позволит наиболее широко унифицировать машины и упорядочить их выпуск и применение в строительстве. Комплексное проектирование производится на базе типажа машин. Типаж разрабатывается для каждого вида оборудования. Им предусматриваются ряды машин каждого вида, которые могут полностью удовлетворить запросы строительного производства. Типажом оговаривается значение тех главных параметров машин, от которых зависят основные показатели их работы. Так, главными параметрами экскаваторов и скреперов являются емкости ковшей, автогрейдеров - длины ножей, бульдозеров - тяговые усилия и т. д.
При проектировании и внедрении новых машин необходимо оценить их эксплуатационные качества. Главным показателем является производительность машин. Под производительностью понимается продукция, выдаваемая машиной за 1 ч работы. Различают теоретическую, техническую и эксплуатационную производительность.
Теоретическая (расчетная) производительность представляет собой максимально возможную производительность машины при условии непрерывной ее работы. При этом не учитываются потери времени, а также те потери, которые имеют место ввиду различия действительных и расчетных параметров машины, например скоростей движения. Кроме того, не учитываются и возможные потери перемещаемого машиной материала, например грунта, при передаче его с одного рабочего органа на другой. Теоретическая производительность Пр определяется применительно к каждому виду машин с учетом специфики технологического процесса и в реальных условиях работы машины никогда не может быть достигнута.
Техническая производительность представляет собой максимально возможную производительность, в данных конкретных условиях работьГ в течение часа. При расчете технической производительности учитываются физико-механические свойства обрабатываемых материалов, а также изменения этих свойств. Например, при определении технической производительности землеройных машин следует учитывать разрыхление грунта при наполнении ковша, снижение фактических скоростей по сравнению с расчетными и т. п.
Техническая производительность определяется через расчетную по формуле (1.1):
( 1 . 1)
где k - коэффициент, учитывающий названные выше потери производительности.
Эксплуатационная производительность дополнительно учитывает те потери времени, которые имеют место из-за неизбежных перерывов в работе, связанных с заправкой и смазкой машины, с подготовкой ее к работе и производством заключительных операций. Эти потери могут быть оценены коэффициентом использования машины по времени ke. Тогда эксплуатационная производительность
П |
э |
= kn |
т |
. |
( 1 . 2 ) |
|
в |
|
|
Важным показателем работы машины является себестоимость единицы продукции, которая определяется по формуле (1.3):
С
т |
(1.3) |
|
где С - себестоимость одного часа работы машины, руб.
Повышение производительности машин и снижение себестоимости единицы продукции является важной народнохозяйственной задачей. Такая задача поставлена как перед эксплуатационниками, так и перед конструкторами машин. Повысить производительность дорожных машин можно путем увеличения размеров их рабочих органов, уменьшения времени, затрачиваемого на совершение рабочих операций, и снижения непроизводительных потерь.
Непроизводительные потери зависят главным образом от организации работ. Однако некоторая их доля часто является следствием неудачной конструкции машины в целом или отдельных ее узлов. Уменьшить время, затрачиваемое на рабочие операции, можно путем повышения скоростей движения рабочих органов, а в ряде других случаев, например, у землеройно-транспортных машин, и скоростей движения самих машин. Следует заметить, что такое повышение не может быть беспредельным. Часто оно ограничивается определенными максимальными значениями скоростей, выше которых ухудшается работа машины, а в некоторых случаях начинает даже снижаться ее производительность. Поэтому в большинстве случаев производительность того или иного типа машин повышают путем увеличения размеров их рабочих органов, что, однако, неизбежно влечет за собой повышение мощности установленного двигателя. В связи с этим в дорожном машиностроении и наблюдается непрерывное повышение мощностей выпускаемых машин.
Годовая выработка парка машин может быть увеличена п у Г е м использования их в течение круглого года. Круглогодичное строитеЛь с т во, т. е. ликвидация сезонности в строительстве, является весьма важИ0 И проблемой. Такие машины, как экскаваторы, бульдозеры и дробилки, уже давно работают в течение круглого года. В настоящее время постаЭл е на задача расширения номенклатуры таких машин.
Возможность использования машины в зимнее время, т. При низких температурах воздуха, должна учитываться при их проектировании и изготовлении. При этом должны применяться системы, об л е г чающие запуск двигателей, должна быть улучшена система смазки вСе х трущихся частей машины, необходимо утеплить кабины оператор0 6 и т. п. Некоторые ответственные узлы тех машин, которые предназн а ч ены для работы при очень низких температурах и которые обычно выполняются из углеродистой стали, следует выполнять из низколегированных сталей, а литые детали - из стали спокойной плавки.
Пуск в производство всякой новой машины может быт*1 осуществлен лишь в том случае, если в результате будет иметь место экономический эффект. Он может принять форму снижения себестоимости единицы получаемой продукции, повышения ее качества, повь!ш е Ния производительности, улучшения условий труда и т. п.
Эффективность новой машины устанавливается путеМ сравнения ее с наиболее экономичной применявшейся до нее машинойПри этом наиболее характерным показателем экономической эффективности является срок окупаемости, определяемый как
К
Е
Здесь К — те капиталовложения, которые необходим!'1 Для пуска новой или усовершенствованой машины в производство; ^ ~ ожидаемая от внедрения машины годовая экономия.
Сравнение отдельных типов машин производится еше п о другим показателям. Так, определяется удельная энергоемкость ма1^инЬ1:
|
N |
|
|
Nyd |
= j r |
• |
( L 5 ) |
|
11э |
|
|
где N - мощность установленных на машине |
двигателей. |
|
|
Удельная металлоемкость машины: |
|
|
|
|
G |
|
|
G y d |
= J f |
|
(1-6) |
где G — масса машины.
Часовая выработка продукции на одного рабочего:
где п - число обслуживающих машину рабочих.
Создание новой машины начинается с составления технического задания на ее проектирование. Этим заданием обусловливается область применения машины, устанавливается основная ее характеристика, в том числе производительность, и выводятся технико-экономические показатели ее работы. В техническом задании определяется также потребность в таких машинах и обосновывается экономическая целесообразность их выпуска. По утверждении задания разрабатывается технический проект машины, а затем и рабочие чертежи. По этим чертежам завод изготовляет головной образец, который проходит сначала предварительные, а затем приемочные испытания. Продолжительность последних устанавливается в зависимости от типа машины. По результатам этих испытаний делается заключение о возможности пуска машины в серийное производство. В случае положительного заключения устраняются обнаруженные при испытаниях конструктивные недостатки,
после чего машина запускается в серийное |
производство. |
|
1.2. Основы |
классификации |
|
дорожно-строительных |
машин |
|
Дорожно-строительное производство крайне разнообразно и состоит из процессов различного типа. Здесь имеют место подготовительные работы, которые ведутся в целях подготовки строительной площадки или полосы к возведению на ней дороги или инженерных сооружений. Большое место в строительном процессе занимают различного вида земляные работы. Процессы, сопровождающие строительство автомобильных дорог, включают в себя производство смесей, состоящих из щебня или гравия с различного рода вяжущими материалами. Поэтому производится добыча и дробление каменных материалов. Весьма важным процессом является уплотнение грунтов и дорожных покрытий. В настоящее время широко распространено строительство различного рода инженерных сооружений из сборного железобетона. При этом части железобетонных конструкций изготовляются на специальных заводах или полигонах.
На заводах производится также переработка каменных материалов и приготовление различного рода черных смесей, асфальтобетона и це-
ментного бетона. Эти заводы снабжены специальным оборудованием. Поэтому работы, связанные со строительством дорожных покрытий, разделяются на заводские, или базовые, и линейные. К линейным относятся работы по укладке и уплотнению бетона и черных смесей непосредственно в дорожное покрытие.
Уже построенные дороги следует содержать, т. е. осуществлять ряд операций, направленных на сохранение их в хорошем состоянии. По прошествии определенного срока они подвергаются ремонту. Содержание и ремонт дорог относятся к специальной службе, которая снабжена предназначенными для этой цели машинами.
Механизация разнообразных и часто сложных процессов строительного производства требует применения различных машин. Поэтому парк дорожных машин состоит из машин разного назначения, которые могут быть разделены на следующие группы.
1.Машины для подготовительных и земляных работ, которые производят расчистку полосы отвода и копание грунта. Процессы копания весьма разнообразны. Они определяются не только характером строительного производства, но и свойствами грунтов. К этим машинам относятся бульдозеры, скреперы, автогрейдеры, грейдер-элеваторы, экскаваторы и т. п.
2.Машины для добычи и переработки каменных материалов. Камень в большинстве случаев является основным строительным материалом. После добычи каменные материалы подвергаются переработке,
т.е. дроблению и разделению по степени крупности. Добыча камня осуществляется при помощи бурильных молотков, станков ударно-ка-
натного бурения и т. п. Для этой цели также используются компрессоры „ и другое вспомогательное оборудование. Для дробления камня и разде-
яления щебня по фракциям служат дробилки, мельницы, различного рода
Эсортировочные и моечные машины.
|| |
3. Машины для уплотнения грунтов и дорожной одежды. Весьма |
Н |
важным элементом технологического процесса является уплотнение, от |
5 |
качества выполнения которого зависит долговечность сооружений. К этой |
5 |
группе машин относятся катки, трамбующие и вибрационные машины, |
я |
4. Машины и оборудование, предназначенные для строительства |
£усовершенствованных дорожных покрытий облегченного типа. Этот тип
^ |
покрытия значительно дешевле усовершенствованных покрытий капи- |
|| |
тального типа — асфальтобетона и цементобетона - и вместе с тем |
g |
допускает достаточно интенсивное движение транспорта. Поэтому по- |
§ |
крытия этого типа получили весьма большое распространение. При их |
•8
устройстве применяется оборудование битумных баз (битумохранилища, котлы, битумные насосы, битумные плавильни, парообразователи, машины для приготовления эмульсий и т.п.) и машины, предназначенные для линейных работ (распределители щебня и гравия, автогудронаторы, машины для постройки покрытий по методу смешения и т. п.).
5.Машины для приготовления и распределения асфальтобетона (смесители, укладчики). Этот вид оборудования применяется при устройстве асфальтобетонных дорожных покрытий.
6.Машины для приготовления бетона и строительства цементобетонных дорожных покрытий (бетоносмесители, распределители, бетоноукладчики, нарезчики швов и т. п.).
7.Оборудование заводов и полигонов сборных железобетонных конструкций. В настоящее время метод строительства из сборного железобетона, в том числе предварительно напряженного, получил исключительно большое распространение. Изготовлением служащих для этого конструктивных деталей занимаются специальные заводы и полигоны, которые имеют оборудование для правки, резки и натяжения арматуры, формования и уплотнения изделий, их пропаривания и т. п.
8.Машины для содержания и ремонта дорог (снегоочистители, щетки, дорожные ремонтеры, пескораспределители и т. п.).
Большая часть из всего перечисленного выше оборудования создана в сравнительно недавно. Эти машины позволили полностью механизировать основные строительные работы.
1.3. Стандартизация и унификация
Большое значение для улучшения качества продукции и удешевления производства изделий приобретают стандартизация и унификация.
Основная цель стандартизации состоит в установлении уровня норм и требований при выполнении опытно-конструкторских работ, изготов-
лении |
изделий и их эксплуатации. Охватывая все сферы |
производства |
изделия и его эксплуатации, стандарты регламентируют: |
|
|
- |
терминологию, обозначения и правила выполнения рабочих черте- |
|
жей; методы расчета; |
|
|
- |
габаритные и присоединительные размеры деталей; |
|
- |
состав и свойства применяемых материалов; |
|
- |
содержание технологических процессов, параметры оборудова- |
|
ния и контрольно-измерительного инструмента; |
|
|
- |
методы испытания и оценки основных показателей |
изделия; |
- |
правила и нормы его эксплуатации. |
|
9