Глава 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫХ, СТРОИТЕЛЬНЫХ, ДОРОЖНЫХ МАШИНАХ И ОБОРУДОВАНИИ
Шестопалов К. К.
Ш 522 Подъемно-транспортные, строительные и дорожные машины и оборудование: Учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования. - 2-е изд., испр. - М.: Издательский центр «Академия», 2005. - 320 с. ISBN 5-7695-2370-0
На примере наиболее современных моделей рассмотрены назначение, классификация, типоразмерные ряды, принципы действия, особенности конструкции и дизайна; приведены формулы для расчета основных параметров и производительности подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин, а также машин и оборудования, используемых при содержании и ремонте автомобильных дорог и городских территорий. Приведена информация о наиболее известных фирмах-производителях, поставляющих на мировой рынок основное количество техники этого профиля.
Для студентов средних профессиональных учебных заведений. Может представлять интерес для профессиональных строителей, связанных с эксплуатацией подъемно-транспортной, строительной и дорожной техники.
УДК 621.867.87(075.32) ББК 39.9я723
Оригинал-макет данного издания является собственностью
Издательского центра «Академия», и его воспроизведение любым способом
без согласия правообладателя запрещается.
© Шестопалов К. К., 2002
| ISBN5-7695-2370-0 |
© Образовательно-издательский центр «Академия», 2005
© Оформление. Издательский центр «Академия», 2005
ПРЕДИСЛОВИЕ
Строительство - один из наиболее заметных признаков существования жизни на Земле. Убежища, гнезда, логова для себя и своего потомства строят насекомые, птицы, рыбы, рептилии, млекопитающие. Для человека строительство - одно из естественных проявлений его жизнедеятельности. Местом первых игр для любого малыша становится песочница, а игрушками - формочки, совочки и лопатки. На всем протяжении культурного развития человечества, в бесчисленном множестве цивилизаций, сменявших друг друга на Земле, строительство рассматривалось как наиболее естественный способ заявить о себе, оставить в веках память о своем обществе и о себе лично. И не случайно легендарные чудеса света (пирамида Хеопса, сады Семирамиды, дворец Соломона, колосс Родосский, Парфенон, гробница Мавсолия и др.) являются инженерными сооружениями, созданными руками строителей.
Поэтому справедливо считать историю человечества историей развития строительных технологий и приспособлений, а их совершенство - одним из показателей уровня технического развития человеческой цивилизации. И в древности, и в наши дни строительство велось с помощью технических устройств, иногда просто облегчающих и ускоряющих работу, а иногда делающих ее в принципе возможной. Обычный полиспаст Архимеда можно использовать и для уменьшения числа грузчиков, и для подъема многотонных блоков, с которыми не справятся сотни людей. И, конечно, человек всегда стремился максимально облегчить и ускорить свою работу, перекладывая наиболее тяжелую и неприятную ее часть на «плечи» все более и более совершенствуемых им механизмов.
Современное транспортное строительство включает возведение автомобильных дорог, аэродромов, мостов, путепроводов, тоннелей и других инженерных сооружений, значение которых для жизни цивилизованного общества трудно переоценить. Его концепция предусматривает выполнение обширного перечня операций в качестве обязательных составляющих технологического процесса. Сюда входят очистка территорий от растительности и почвенного слоя, разработка, перемещение и укладка больших объемов нескального и скального грунта, добыча, переработка, сортировка, перевозка и укладка строительных материалов природного происхождения, а также изготовление искусственных строительных материалов.
Любая из перечисленных операций из-за грандиозного объема работ не может быть выполнена в короткие сроки без привлечения
соответствующих машин и механизмов. Строительство неизбежно связано с подъемом и перемещением штучных и насыпных грузов, монтажными работами на постоянных и временных инженерных сооружениях, которые не могут производиться без грузоподъемных и подъемно-транспортных механизмов и приспособлений. Специфические требования, которым не всегда или не в полной мере соответствуют дорожно-строительные и подъемно-транспортные машины общего назначения, предъявляют специалисты, отвечающие за благоустройство, содержание и ремонт транспортных сооружений и городских территорий.
Таким образом, существование и совершенствование развитого многофункционального парка подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин, каждая из которых занимает определенное место в сложной технологической цепочке, объективно необходимо. Все вместе эти машины входят в организационно-техническую систему, обеспечивающую развитие, благоустройство и эксплуатацию транспортных, энергетических и коммуникационных сетей, без которых невозможно нормальное функционирование общества.
Четкая и бесперебойная работа этой системы зависит от надежности и эффективности используемой техники, которые обеспечиваются ее качеством, квалификацией операторов и обслуживающего персонала, доступностью расходных материалов и запчастей, соответствием затрат на машину экономически приемлемому уровню. Поэтому весьма важна правильная техническая и экономическая оценка каждого из перечисленных факторов на этапе выбора машины определенного технологического назначения.
Для оценки качества техники используются различные показатели. Это могут быть абсолютные технические характеристики, такие как масса, мощность, размеры, скорость, уровень вибрации, звуковое давление, сила тяги, усилие на рабочем органе, давление в гидросистеме, передаточные отношения и т. п. Не менее популярны удельные технические характеристики, такие как энерговооруженность, энергоемкость, металлоемкость, опорное давление, средняя линейная нагрузка, удельный расход топлива, коэффициент устойчивости и другие, рассчитываемые по известным техническим показателям машин. Более сложны и реже используются на практике технико-экономические показатели, такие как производительность, себестоимость единицы продукции, приведенные и удельные приведенные затраты, прибыль.
Заказчика в конечном итоге всегда интересует скорость и стоимость качественного выполнения работы, причем он заинтересован в повышении скорости и одновременно - в снижении стоимости. Интересы подрядчика (иногда он же - производитель работ или прораб) противоположны и состоят в увеличении прибыли в единицу времени, чего легче добиться, выполнив дорогой
подряд с небольшими затратами (почти всегда это означает «сделать плохо»).
В централизованной экономике регулирование отношений заказчика и подрядчика осуществляют органы государственного надзора, исходящие из так называемых «государственных» интересов. В рыночной экономике обычно предложения услуг (в том числе и строительных) превышает спрос на них, что заставляет подрядчика выполнять требования заказчика, повышая свою прибыль главным образом за счет снижения собственных издержек. Чтобы добиться такого результата, подрядчик должен, во-первых, иметь выбор техники соответствующего назначения, а во-вторых, суметь оценить экономические последствия предполагаемого выбора. И если с наличием широкого выбора машин проблем обычно не возникает, то сам выбор предполагает совместный анализ технических, технико-экономических и стоимостных показателей машин, осложняющийся необходимостью учета экологических факторов, а также стоимости, эффективности и доступности обучения обслуживающего персонала и послепродажной технической поддержки.
Квалифицированный выбор невозможен без информации о наличии машин, доступных для приобретения, их сертификации органами государственного надзора, конструктивных особенностях, специфике применения (в том числе и с учетом климата), надежно-ги, ценах, комплектности, условиях поставки, возможности и сто-
имости подготовки персонала, доступности и стоимости расходных материалов, условиях и стоимости гарантийного и послегарантийного технического обслуживания. Сбор такой информации предшествует собственно комплектации или обновлению парка машин и формированию сопутствующих ему организационных структур. Источником ее на первых этапах обычно служат специализированные отраслевые и рекламно-коммерческие периодические издания, а затем - информация фирм - производителей техники, •сак общедоступная, представляемая на выставках, в рекламных проспектах и сайтах Интернета, так и эксклюзивная, получаемая в ходе деловых встреч и переговоров с представителями фирм и торговых компаний.
Не менее важны последующая обработка и сравнительный ана-тиз информации: во-первых, необходимо придать собранной информации сопоставимый вид (сгруппировать сравниваемые машины по назначению и типоразмерам, привести показатели к одним единицам измерения, при необходимости убедиться в общности методики их определения); во-вторых, следует выбрать метод анализа показателей, обеспечивающий наиболее объективный выбор машины. Наиболее простым является прямое сравнение параметров машин. К сожалению, очень часто прямое сравнение не дает удовлетворительного результата, так как лучшие значения одного параметра сопровождаются худшими значениями другого. В этой
ситуации нередко прибегают к так называемому «ранжированию показателей». Сравниваемые показатели располагают по мере снижения (или повышения) их важности, и при сравнении большее внимание уделяется наиболее важным из них. При этом оценка важности показателей целиком зависит от опыта и точки зрения человека, проводящего сравнения.
Также популярен метод балльной оценки, при котором каждый из сравниваемых показателей оценивают количеством баллов в соответствии с его важностью, затем значение показателя умножают на его балльную оценку, полученные произведения обрабатывают (суммируют или находят среднее или т. п.) и сравнивают результаты обработки.
Эти и другие аналогичные методы полезны при предварительном анализе собранной информации, но не следует ориентироваться только на их результаты. Во-первых, оценка важности тех или иных параметров всегда субъективна, во-вторых, при большом количестве сопоставляемых, особенно сложных (например, технико-экономических) параметров даже небольшая ошибка в оценке их важности приводит к сильному искажению конечных результатов. Наиболее объективные результаты при сравнительном анализе конструктивно и технологически подобных машин дают методы математического моделирования. Суть математического моделирования технического объекта состоит в том, чтобы описать математическими соотношениями (смоделировать) некоторые его свойства и особенности работы. (Под математическими соотношениями понимаются формулы, уравнения, неравенства, логические условия и т.п.) Абсолютно невозможно смоделировать все свойства и особенности реальных машин, поэтому в число моделируемых включаются те из них, которые принято считать существенными, т.е. наиболее важными. Полученная в итоге система математических соотношений представляет собой математическую модель, анализируя которую на ЭВМ, можно с определенной степенью достоверности оценить эффективность реальной машины в тех или иных условиях эксплуатации.
Сбор и анализ информации для математического моделирования невозможен без знания технологических особенностей транспортного строительства, назначения, устройства и конструктивных особенностей используемых машин и оборудования, особенностей их рабочих процессов, требований к показателям экологической, эргономической и эксплуатационной безопасности, а также цен на региональном рынке техники.
После приобретения машины или комплекта машин необходимо рационально организовать их работу, чтобы добиться наибольшего выхода продукции при минимальных эксплуатационных расходах. Здесь для подрядчика важно выбрать такое соотношение производительности и затрат, которое обеспечит длительную, эф-
фективную и безотказную работу машины. Для этого требуется правильно назначить рабочие нагрузки и режимы эксплуатации, достаточно точно оценить предполагаемую производительность одной машины или их комплекта, предложить верный график планово-предупредительных мероприятий технического обслуживания и обеспечить его точное и квалифицированное выполнение. Не менее важно предусмотреть и организовать своевременную переброску техники с объекта на объект.
Перевозка тяжелой и негабаритной техники связана с заказом транспортных услуг специализированных предприятий, решением проблем погрузки и выгрузки машин, в том числе и с частичной разборкой, и согласованием времени и порядка перевозки с государственными органами, отвечающими за безопасность дорожного движения. Удовлетворительное решение этого комплекса вопросов также невозможно без знания устройства, технических характеристик и особенностей рабочих процессов эксплуатируемых
машин.
В книге излагается материал, освещающий назначение, классификацию, устройство, принципы действия, особенности конструкции и дизайна, формулы для расчета производительности подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин и оборудования. Не все излагаемое ниже бесспорно и вечно. С течением времени меняются области применения и конструкция машин, значения их параметров и формулы для расчета, классификации, делящие машины на те или иные группы или типоразмеры. Часто появляются новые, до сих пор не известные механизмы и исчезают старые, привычные для многих поколений строителей. Но сохраняются физические принципы, реализуемые в новых конструкциях машин, не изменяются машины, уже сошедшие с заводских конвейеров, и эффективность работы на стройках тех и других во многом зависит от того, насколько полно соответствуют их характеристики условиям эксплуатации и насколько хорошо знакомы с ними специалисты по эксплуатации и ремонту.
Глава 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫХ, СТРОИТЕЛЬНЫХ, ДОРОЖНЫХ МАШИНАХ И ОБОРУДОВАНИИ