Волков Строительные машины. Среднее профессиональное образование
 Скачать 5.2 Mb.
|
|
СРЕДНЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ Д.П.ВОЛКОВ, В.Я.КРИКУН СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ И СРЕДСТВА МАЛОЙ МЕХАНИЗАЦИИ  УДК 621^876.112 ББК Ж6-44 В676 Федеральная целевая программа книгоиздания России Рецензенты: вице-президент Московского отделения подъемно-транспортных, строительных, дорожных и горных машин Академии проблем качества РФ, д-р техн. наук, проф. Е. П. Павловский; преподаватель Московского колледжа архитектуры и строительных искусств А. В. Калашникова Волков Д. П. В676 Строительные машины и средства малой механизации: Учебник для сред. проф. образования / Д. П. Волков, В. Я. Крикун. — М.: Мастерство, 2002. — 480 с. ISBN 5-294-00120-9 Изложены основные сведения о назначении, области применения, устройстве, рабочих процессах и технологических возможностях используемых в строительстве машин и средств малой механизации. В отдельные главы выделены сведения о приводах и ходовых устройствах, общие для всех изучаемых машин. Даны основы производственной и технической эксплуатации строительных машин, включающие общие требования охраны труда. Для студентов средних профессиональных учебных заведений. Может быть полезен студентам вузов немеханических специальностей, изучающих строительные машины по сокращенной программе. УДК 621.876.112 ББК 38.6-44 Учебное издание Волков Дмитрий Павлович, Крикун Виктор Яковлевич Строительные машины и средства малой механизации Учебник Редактор Э. М. Федорова. Технический редактор Е. Ф. Коржуева. Компьютерная верстка: И. М. Чиркин. Корректоры Н.В.Шувалова, М.В.Дьяконова Изд. № М-124. Подписано в печать 30.09.2002. Формат 60x90/16. Гарнитура «Тайме». Бумага тип. № 2. Печать офсетная. Усл. печ. л. 30,0. Тираж 5000 экз. Заказ N» 2181. Лицензия ИД № 00520 от 13.12.1999. Издательство «Мастерство». Санитарно-эпидемиологическое заключение № 77.99.02.953.Д.002683.05.01 от 18.05.2001. 117342, г. Москва, ул. Бутлерова, 17-Б, к. 223. Тел./факс (095) 334-8337, 330-1092. Отпечатано на Саратовском nnnnnwt"'"—"*"" комбинате. 410004, ТТСаратов,, у^гИдотидокого, 59. i © Волков Д. П., Крикун В.Я., 2002 © Издательство «Мастерство», 2002 Предисловие Современное строительство — одна из наиболее механизированных сфер человеческой деятельности. Строительные машины участвуют на всех этапах строительного производства: в карьерной добыче строительных материалов (песка, гравия, глины, мела и т.п.); в изготовлении железобетонных, металлических, деревянных и других строительных элементов заводским способом; при погрузке, разгрузке и транспортировании материалов и строительных конструкций; в технологических процессах возведения зданий и сооружений, строительстве дорог, подземных коммуникаций, объектов гидротехнического, энергетического и других видов строительства — от работ освоения строительных площадок и нулевого цикла до завершающих стадий отделочных и других работ. Строительные машины являются также средствами механизации ремонтных и восстановительных работ. Если в первой половине прошлого столетия внедрением в строительное производство машин решалась задача замены трудоемких ручных строительных процессов машинными, а впоследствии — вытеснения ручного труда широким внедрением средств малой механизации, то в настоящее время в области механизации строительства решаются проблемы более высокого уровня, к которым относятся: в сфере повышения эффективности машинного строительного производства — создание комплексов машин, обеспечивающих наиболее высокую выработку строительной продукции при минимальных затратах на ее создание; в социальной сфере — обеспечение комфортных условий персоналу, обслуживающему машины, широкое внедрение автоматических систем управления для облегчения труда человека-оператора и повышения качества строительных работ. Если прежде строительные машины создавались под уже существующие технологии как средства, облегчающие труд строителей, то в дальнейшем сама возможность механизации определенных строительных процессов в ряде случаев явилась побудителем создания более совершенных строительных технологий. Пример тому — индустриальный метод строительства с использованием элементов сооружений или полуфабрикатов заводского изготовления, который немыслим без применения машин. Из изложенного следует, что весь строительный цикл от создания проекта строительного объекта до его реализации представляет собой комплекс взаимно увязанных составных частей, включая механизированную технологию и строительные машины как средства ее обеспечения. Для эффективного решения строительных задач каждый участник строительного процесса должен быть специалистом в своей узкой области, а также быть способным оценивать влияние на нее смежных частей указанного комплекса. Например, специалист-строитель должен ориентироваться в технологических возможностях различных моделей строительных машин определенного назначения для оптимального комплектования ими (по номенклатуре и численному составу) технологических процессов в заданных производственных условиях. Его познания не должны ограничиваться только производственной составляющей эксплуатации машины. Как всякий другой объект, сопутствующий деятельности человека, машина требует постоянной заботы и ухода. Понимание этой части взаимоотношений строителя и машины нужно не только для того, чтобы учитывать при планировании работ возможные простои машин при их техническом обслуживании, ремонтах, перебазировании и т.п., но и для правильного формирования технической политики строительной организации в отношении обеспечения работоспособности машин. Предлагаемый учебник написан в соответствии с Примерной программой одноименной учебной дисциплины для учреждений среднего профессионального образования по специальности 2902 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений». В гл. 1—8 освещены общие вопросы механизации строительства и строительных машин, включая их приводы, технические средства автоматизации и ходовое оборудование. В гл. 9—25 описаны машины, сгруппированные по видам работ, включая соответствующие этим назначениям средства малой механизации. Средства малой механизации (ручные машины) рассмотрены в гл. 26. В учебнике приведено назначение описываемых объектов, их устройство, основные параметры, рабочий процесс, эксплуатационные расчеты, преимущественно — формулы для расчета производительности. Авторы желают студентам, изучающим строительные машины, успешного освоения изложенного в учебнике материала. Авторы будут признательны всем, кто выскажет свои замечания и пожелания, по совершенствованию содержания учебника. Глава 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕХАНИЗАЦИИ И АВТОМАТИЗАЦИИ СТРОИТЕЛЬСТВА 1.1. Основные виды строительно-монтажных работ, их механизация и основные показатели оценки ее уровня В строительстве различают подготовительные, земляные, дорожные, транспортные, погрузочно-разгрузочные, бетонные, свайные, отделочные, кровельные, санитарно-технические, электромонтажные и другие виды работ. В настоящее время строительные работы выполняются преимущественно с использованием машин, благодаря их высокой производительности по сравнению с работами, выполняемыми вручную. Это приводит к сокращению сроков строительства и снижению связанных с этим затрат. В то же время в строительстве имеются некоторые технологические процессы или отдельные операции, в которых еще сохранился ручной труд, в основном, из-за нецелесообразности их механизации. Строительные процессы, в которых заняты машины, называют механизированными, а их обеспеченность машинами — механизацией строительства, по отношению к которой строительные машины также называют средствами механизации. Различают полную и частичную механизацию. В первом случае все технологические операции строительного процесса выполняются машинами, а во втором на отдельных операциях используется также ручной труд. В настоящее время для выполнения одних и тех же видов строительных работ используются различные типы и модели машин. В строительной практике при планировании организации работ приходится решать задачи оптимального выбора средств механизации для наиболее эффективного выполнения строительных работ. Подобные задачи возникают также при комплектовании парков машин управлений механизации для выполнения строительных работ более долгосрочного периода. В этих случаях ориентируются на показатели механизации, наиболее существенными из которых являются: производительность труда на одного рабочего, численно равная отношению общего объема работ, выполненных в течение смены, к общему числу рабочих, занятых на этих работах; стоимость единицы продукции, равная сумме всех денежных затрат, связанных с ее производством; доля ручного труда, оцениваемая отношением объема или стоимости работ, выполненных вручную, к общему объему (стоимости) работ или отношением количества рабочих, занятых на ручных работах, к общему их числу. Эффективность механизации строительства будет тем выше, чем больше первый показатель и ниже два других. Эти показатели также зависят от таких основных параметров машин как их масса, мощность приводного двигателя и др. Так, при выполнении монтажных работ машинами малой мощности производительность труда в 8—13 раз больше того же показателя при использовании ручного труда, а в случае применения машин большой мощности это отношение может возрасти в 50—100 раз. Отношение стоимостей 1 т смонтированных машинами и вручную конструкций составит 0,4...0,6 в случае применения машин малой мощности и в 3—4 раза меньше этого отношения в случае применения машин большой мощности. Из этого сравнения еще не следует однозначный вывод о более высокой эффективности машин большой мощности. Их целесообразно использовать на массовых строительных работах, так как при ограниченных объемах этих работ, рассредоточенных по различным строительным объектам, и большой стоимости их перебазировок можно получить противоположный результат. Следует также весьма осторожно относиться к такому показателю как доля ручного труда, который в ряде случаев без связи с другими показателями не столько проясняет оценку уровня механизации, сколько усложняет ее. Рассмотрим это на примере механизации отрывки траншей с применением траншейного экскаватора производительностью 500 м3/ч. Предположим, что доля ручного труда в этом процессе (очистка вручную траншеи от осыпавшегося грунта) составляет 0,5 %. Следовательно, уровень механизации в этом случае составит 99,5 %. На первый взгляд эта цифра свидетельствует о весьма высоком уровне механизации. Оценим теперь долю ручного труда по отношению числа рабочих, занятых ручным трудом, к общему их числу, предположив, что экскаватор обслуживается одним машинистом. При указанной выше доле ручного труда в 0,5 % ежечасно из траншеи будет вынуто примерно 2,5 м3 грунта вручную. При средней выработке 0,5 м3/ч на одного рабочего-ручника для выполнения этого объема работ потребуется 5 рабочих, что по отношению к общему числу рабочих 5 + 1=6 составит 5/6 • 100 % = 83,3 %. Другими словами, на каждого механизатора при указанном выше уровне механизации потребуется 5 рабочих, занятых ручным трудом. Производительность труда на одного рабочего составит (500 + 2,5) / 6 = 83,75 м3/ч. Даже незначительное (на 0,1 %) снижение доли ручного труда при прочих равных условиях приведет к сокращению рабочих-ручников на одного человека и увеличению производительности труда до (500 + 2) / 5 = 100,4 м3, что почти на 20 % выше прежнего показателя. При переходе от ручного труда к машинному эффект достигается благодаря техническому перевооружению занятых в строительном процессе рабочих — замене примитивных ручных инструментов (лопат) машиной (экскаватором), соответствующей современному техническому уровню. Наиболее полно уровень механизации можно оценить стоимостью единицы продукции, комплексно учитывающей все издержки строительного производства. В случае использования в строительном процессе только одной машины этот показатель преобразуется в удельные приведенные затраты: ^=Z/II„ (1.1) где Пэ— годовая эксплуатационная производительность машины. Годовые приведенные затраты Z=C+£K, где С — текущие затраты, равные себестоимости годового объема продукции машины; Е— коэффициент эффективности капитальных вложений; К — единовременные капитальные вложения на создание или покупку машины. Коэффициент К зависит от срока службы машины и составляет от 0,1 ...0,15 для крупных машин до 0,4...0,5 для машин малой мощности. Если в строительном процессе занято несколько машин, то при расчете приведенных затрат подZ понимают их суммарные затраты. Более высокой эффективности применения машин (их высокой производительности, минимальному расходу энергии, эксплуатационных материалов и инструментов при их работе, минимальным затратам времени и других ресурсов на ремонт, техническое обслуживание и перебазирование машин, минимальному числу машинистов и другого обслуживающего персонала) соответствуют меньшие удельные затраты. В механизации строительства существует также понятие малой механизации с использованием ручных машин, механизмов, приспособлений и оснастки, упрощающих и облегчающих ручной труд и повышающих его производительность. 1.2. 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; Рис. 1.1. Схема соединения машин в комплексе: а — последовательное; 6 — параллельное; в — комбинированное; А—Д— ведущие машины комплекса 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. 1.1). 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. 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 человекочас или на одного рабочего. 1.3. Автоматизация строительных процессов GlHZKI в
ния, потому что она высвобождает полностью или частично человека от управления машиной. Важным положительным фактором автоматизации является гарантированная возможность более высокого качества строительных работ, в ряде случаев способствующая сокращению времени на их выполнение. Так, если для получения требуемого качества земляной поверхности при ее планировке неавтоматизированным бульдозером требуется совершить пять-шесть проходов по одному следу, то с применением автоматической системы управления такое же качество может быть получено за три-четыре прохода. Автоматические системы управления машинами лишены присущего человеку такого негативного фактора как физическая усталость, вследствие которой к концу рабочей смены у машиниста притупляется четкость в координации управленческих движений, что ведет к снижению производительности. Применение автоматических систем управления как правило эффективно только при комплексно механизированном технологическом процессе, поскольку автоматизация высвобождает только рабочих-механизаторов, которые при частичной механизации составляют незначительную часть от общего числа рабочих, вследствие чего затраты на создание и обслуживание автоматических систем управления могут оказаться неокупленными. При частично механизированном строительном производстве возможный рост производительности машин за счет автоматизации их работы в ряде случаев не покрывает снижения их производительности из- за простоев по организационным причинам. Автоматизацию называют полной или комплексной, если все основные и вспомогательные процессы управления автоматизированы так, что заданная производительность и качество продукции обеспечиваются без вмешательства человека, за которым остается только функция наблюдения за работой специальных устройств. Из сказанного следует, что путь к комплексной автоматизации лежит через комплексную механизацию строительных процессов. Отметим еще два важных направления использования автоматических систем и устройств в работе машин и в механизированном строительном производстве в целом. В конструкциях строительных машин широко применяют автоматические устройства, предупреждающие запредельные режимы их работы, включая аварийные ситуации. Такие устройства могут выполнять только сигнальные функции — выдавать световую, звуковую и иную информацию управляющему работой машины оператору (машинисту), предваряя экстремальные ситуации, или блокировать отдельные органы управления в том числе при автоматическом управлении. Область второго важного направления применения автоматических устройств — автоматический учет и контроль за работой строительных машин и строительных процессов в целом с созданием надежной постоянно действующей связи между отдельными агрегатами и пунктами управления (конторами строительства, диспетчерскими узлами и т.п.). Эта область включает информацию о производительности труда, числе занятых в технологических процессах рабочих, фактическом времени чистой работы машин, состоянии их основных агрегатов и узлов, простоях машин с указанием причин, выработке машин, расходе энергии, горючих и смазочных материалов и т. п. По результатам обработки этой информации представляется возможность эффективно и оперативно руководить ходом строительства и работой парка строительных машин. Контрольные вопросы
| |||||||||||||||||