Строительные машины в современном строительном производстве

 

 

Рис 1.3. Структурная схема оптимального управления СМ:

 

Верхний уровень управления производит логический анализ объема информации о ходе выполнения цикла, дополнительных условиях и ограничениях, имеющих место при его реализации и принимает решение о переходе от одной операции к другой, путем включения необходимых цепей привода. В зависимости от сложности СМ и технологического цикла для реализации алгоритмов верхнего уровня используют управляющие микропроцессоры, перепрограммируемые электронные командоаппараты или контроллеры.

Ходовое оборудование в  составе ходовой части и привода  хода  обеспечивает возможность  передвижения машины в результате взаимодействия движителя с основанием, путем создания тягового усилия.

В качестве движителей наиболее широко используются рельсовые и пневматические колеса, гусеницы. Кроме движителя, в состав ходового оборудования входят подвеска -устройство для соединения их с рамой машины и исполнительные устройства, обеспечивающие непосредственную передачу движения на ведущие движители.

Машины, оснащённые приводом хода, называют самоходными. Упруго-демпфирующие подвески, используемые в них, обеспечивают возможность реализации высоких скоростей движения (до 60 - 80 км/ч, при требуемой плавности хода). Часть машин, не имеющих привода хода, называют передвижными.

Основными характеристиками ходового оборудования являются:

• тягово-скоростная в диапазоне возможных скоростей передвижения,
• величины удельных давлений на основание,
• общий коэффициент сцепления движителя с основанием,
• общий коэффициент сопротивления передвижению

Рабочее оборудование строительных машин – система механизмов, участвующих в непосредственной реализации рабочего процесса. Рабочее оборудование включает рабочий орган,  механизмы крепления его к раме машины и исполнительное устройство привода.

Рабочее оборудование предназначено  для реализации энергии привода, на выполнение рабочего процесса. Рабочее оборудование по технологическому назначению разделяют на группы по аналогии с классификацией СМ: грузоподъемное, погрузочное - разгрузочное, землеройное, уплотняющее, дробильное, сортировочное, отбойки и бурения и другое.

Рабочими органами СМ являются детали или механизмы, непосредственно  взаимодействующие с объектом (средой) обработки. Сам процесс "взаимодействия называется рабочим процессом. По технологическому признаку различают рабочие процессы подготовительные основные и финишные, а также транспортные. Конструкция рабочего органа определяется видом реализуемых операций (грузозахватные, грузонесущие, режущие, уплотняющие, буровые, измельчающие...) и режимом их осуществления (статическим, динамическим).

Динамические режимы более интенсивны и в ряде технологических операций находят более широкое применение. Среди указанных режимов наиболее часто используются вибрационные и виброударные, создаваемые с помощью соответствующих механизмов.

Размеры рабочих органов  входят в число основных, а иногда и главных параметров СМ. Так, например, вместимость ковшевых рабочих органов часто является главным параметром всей машины (одноковшовые экскаваторы, скреперы и пр.)

Часто машины оснащают различными видами рабочих органов (инструментов), или разными видами рабочего оборудования. Такие машины называют универсальными, т.е. выполняющими различные виды рабочих процессов: копание грунта, его уплотнение, бурение и пр.

Характеристиками рабочего оборудования является:

• виды выполняемой операции, определяющей его технологическое назначение;
• зона действия и рабочая зона, определяющие соответственно части пространства перемещения рабочего органа соответственно в холостом и рабочем режимах;
• диапазон усилий, реализуемых на рабочем органе и их характер;
• формы и размеры рабочих органов. Первые определяют их название: ковшевые, отвальные, а вторые часто являются главными  параметрами СМ.

Реализация перемещений  рабочего органа внутри зоны действия и рабочей зоны производится исполнительными  устройствами привода с помощью элементов (механизмов) рабочего оборудования.

Мощность энергопотока подводимая от первичного двигателя  к рабочему органу и движителю  с учётом имеющихся потерь, оцениваемых  КПД, характеризует те реальные энергетические затраты, которые могут быть реализованы для выполнения рабочих и транспортных операций.

Привод машины имеет  два вида цепей передачи энергопотока: силовые и управления. В силовых цепях реализуется до 98% энергии первичных двигателей, а в цепях управления - от 2 до 5 %. В результате подвода энергопотока к рабочему органу СМ, и взаимодействия его с объектом обработки по соответствующей программе, происходит выполнение рабочего процесса, в результате чего получают продукцию.

Интенсивность реализации отмеченных операция - их производительность (П), прямо пропорционально подводимой мощности энергопотока.

Для оценки эффективности  реализации энергопотока привода вводят понятие энергоёмкости рабочего процесса - затрат энергии, требуемых  на получение единицы продукции.

В качестве этого показателя кВт/ед. прод. принимают:

N_дв/П, либо

N_ро/П=N_двη_тр·η_ро/П,                                   (1.10)

где N_дв- мощность на валу первичного двигателя, кВт;

N_ро - мощность, реализуемая на рабочем органе, кВт;

η_тр η_ро  - КПД соответственно трансмиссии и рабочего оборудования СМ.

Реализацию рабочих  процессов стремятся осуществлять с минимальной энергоёмкостью.

Еще одной структурной  составляющей СМ является ее несущая  система. Она выполняет роль базовой  поверхности(базы) при конструктивной реализации СМ, обеспечивая координацию положения агрегатов, узлов и систем рассмотренных ранее структур. Основными характеристиками несущей системы СМ являются ее прочность, жесткость, мобильность, устойчивость к опрокидыванию.

 

1.4. Классификация и индексация строительных машин.

 

Термин строительные машины (СМ) рассматривается как  собирательное понятие технических  средств, используемых в строительстве  из следующих основных классов машин:

Строительно-дорожных машин (СДМ),горных машин, машин и оборудования стройиндустрии, автотракторного транспорта и коммунальных машин.

Каждый из отмеченных классов техники имеют свою классификацию.

За основу классификации  СМ принимают обычно обобщенную классификацию  СДМ, включающую следующие подклассы:

1. машины для земляных работ,
2. машины подъемно-транспортные,
3. машины для буровых работ,
4. машины для свайных работ,
5. машины для бетонных и железобетонных работ,
6. машины для отделочных работ,
7. машины дорожные,
8. ручные машины (механизированный инструмент).

Указанные подклассы  машин дополняют «средствами автотракторного транспорта», а так же «машинами и  оборудованием дробления и сортировки каменных материалов»

Внутри каждого подкласса  имеются отдельные группы и подгруппы машин.

В состав каждой подгруппы  могут входить несколько видов  СМ, каждый из которых может иметь отличное конструктивное исполнение-подвид, который, в свою очередь, может включать несколько моделей.

Представленная классификационная  структура деления носит название иерархической (упорядоченной). Различные подклассы имеют разное число иерархических уровней, определяющих их состав.

Разработка моделей  машин каждого типа («конструкции») осуществляется на базе их типоразмерных рядов, составляющих геометрическую прогрессию с коэффициентом «2,0; 1,6; 1,25…» по значению главного параметра СМ с учетом из производительности и универсальности методом агрегатирования.^*

Разделение СМ на подклассы  проведено по классификационному признаку, отражающему вид строительных работ выполняемых ими. Особым подклассом в ней является подкласс «ручных  машин», представители которого используются для широкого спектра строительных работ, но выделены отдельно в связи с их особым конструктивным исполнением.

Среди СМ условно выделяют средства  малой механизации «СММ», куда включают малогабаритные машины, используемые в стесненных условиях строительства из разных подклассов и групп, а также машины для отделочных работ и ручные машины. СММ строительства используется для выполнения как основных (миниэкскаваторы, погрузчики, …) так и вспомогательных операций большинства СТП.

Внутри приведенных  подклассов СМ имеются машины общего назначения и специальные. Последние используются в особых случаях строительства: гидротехнического, высотного, подземного, подводного, и особых видов работ: реконструкции зданий, приготовления грунтовых, асфальтобетонных смесей и т.д., а также в условиях температурного диапазона и влажности отличных от обычных.

В зависимости от места  расположения пульта управления, безопасности и условий труда оператора выделают 4 группы СМ. В СМ первых двух групп пульт управления расположен на самой машине. В машинах первой группы он находится в кабинах, обеспечивая повышенный уровень комфортности (краны, погрузчики, экскаваторы, землеройно-транспортные машины) в сравнении с машинами 2 группы, не имеющими кабин (катки, бетоноотделочные машины, …)

В третью группу включены машины, работающие в стационарных условиях, или имеющие пульты дистанционного управления (молоты, бетоносмесительные установки, бетононасосы, а также группы машин подземного и подводного исполнения).

К четвертой группе относятся машины и механизмы управляемые и  перемещаемые вручную (подкласс ручных машин, а также ручная лебедка, вибраторы  и другие).

Модели машин каждого типа имеют  свой индекс. Структура и форма  индексации не является единой и определяется разработчиками машин. Во всех случаях она включает буквенно – цифровые обозначения. Начальные буквы индексации определяют подкласс или группу СМ, цифровая часть – значение главного параметра, а последующая буквенная часть, при ее наличии, очередную модернизацию модели (А, Б, В, Г …) и основные климатические исполнения (ХЛ – для холодного климата, Т – тропического климата, ТВ – тропического влажного климата). Наиболее часто СМ основных групп указанных подклассов имеют следующие начальные буквенные индексы

Так, группа экскаваторов подкласса  «машин для земляных работ», - Э. При этом подгруппа экскаваторов одноковшовых – ЭО, а траншейных  - ЭТЦ, или ЭТР, в зависимости от конструкции рабочего оборудования: цепного или роторного.

Подкласс «дорожных машин», включающий в частности отдельные группы машин для обработки грунта, в качестве основного буквенного индекса имеет начальную букву Д. Основные группы машин обозначают так: ДП – подготовительных работ, ДЗ – землеройно-транспортные, ДУ – уплотнение грунтов и строительных составов, ДЭ – эксплуатации и ремонта, и т.д. 

Подкласс машин для буровых  работ имеет буквенное обозначение БМ.

Подклассы строительных машин для  свайных, бетонных и отделочных работ - соответственно: СП, СБ, СО, где буквы С - строительные, а П, Б и О- вид работ.

Подкласс ручных машин – механизированного  инструмента имеет (начальное буквенное  обозначение И - инструмент) внутри этого подкласса машины с различным видом привода обозначают: ИЭ – с электроприводом; ИП – с пневмоприводном; НГ- с гидроприводом; ИМ – с мотоприводом, и вибраторы – ИВ.

Средства транспорта, входящие в  состав разных подклассов наиболее часто  в качестве начальной буквы индекса имеют букву Т. Кроме средств автотракторного транспорта сюда входят подъёмники, конвейеры, погрузочно-разгрузочные машины подкласса «подъёмно-транспортных машин» (ПТМ). Машины подгруппы «кранов» подкласса ПТМ обозначают буквой К: КБ – краны башенные, КС- краны стреловые самоходные, КК – краны козловые.

Буквенная индексация основных групп  машин подкласса «машины и оборудование»  дробления и сортировки каменных материалов содержит три буквы: одна из них отражает наименование группы машин: Д – дробилки, Г – грохоты, а другие конструктивное исполнение и область применения: ЩКД – щековая дробилка крупного дробления; ГИС – грохот инерционный среднего типа.

Для характеристики машин применяют  набор классификационных признаков  отражающих их конструктивное исполнение. Основными из них являются:

• разновидность используемого силового оборудования, трансмиссии, систем управления или в целом привода (СМ с ДВС, электроприводом, пневмоприводном,  гидроприводом; дизель-электрические, электро-гидравлические и др.; с ручной, автоматизированной системой управления);
• степень подвижности: стационарные, передвижные, включая самоходные;
• конструкция базовой машины.(для самоходных): автомобиль, трактор, спецшасси;
• характер сопряжения рабочего оборудования с базовой машиной: навесное (с гибкой и жесткой подвеской), передвижное (прицепное и самоходное), жесткое;
• возможность применения рабочего оборудования различного назначения: специальные – при отсутствии такой возможности и универсальные – при наличии;
• принцип действия, характеризующий степень непрерывности реализации рабочего (транспортного) процесса: цикличного, непрерывного действия;
• степень экологичности, отражающая негативность воздействия на природу и человека по ряду признаков.