автореферат диссертации по строительству, 05.23.08, диссертация на тему:Повышение эффективности производства малообъемных строительных работ бульдозерами

г \ Ш

На правах рукописи

Токар Николай Иванович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ГлАЛООБЪБМНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ БУЛЬДОЗЕРАМИ

• Специальность - 05.23.08 -

Технология и организация промышленного и гражданского' строительства

Автореферат

диссертации . . на соискание учёной степени кандидата технических наук

Москва 1997

Работа выполнена в Брянской государственной инженерно-технологической академии

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Матвеев A.B.

Официальные оппоненты: " -скто-° техничссгах ,:сУк*

профессор Вильман К).А. - кандидат технических наук, старший научный сотрудник Мензуренко A.C. Ведущая организация - а.о."Брянскстрой"

Защита состоится " /3 " Мая 1997г. в // час. на заседании диссертационного совета Д 053.II.10 Московского государственного строительного университета по адресу: Москва, Шлюзовая наб., д.8, ауд. 224

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Автореферат разослан "_" апреля 1997 г.

Учёный секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук

Б.Ф.Ширшиков

ОБЩ Я ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследование. В строительстве, как одной из базовых отраслей, происходят серьезные структурные изменения. Рыночные отношения требуют гибкого реагирования на изменение вида и структуры расот. Б связи с этим идёт процесс разукрупнения строительных объединений, уменьшения модности организаций, повышения универсальности имеющейся техники. С другой стороны, в связи с развитием частного предпринимательства увеличивается доля капитальных вложений в объекты строительства для кооперативов и частных лиц. Поэтому удельный вес производства работ малых объемов, в т.ч. бульдозерных, имеет тенденцию к росту. Так за период с 1989 по 1993г.г. / при общем сокращении объемов строительства в 1,5 + 2 раза/ удельный вес производства малообъёмных /и.о./ работ бульдозерами на I млн.куб.м. всех работ, выполняемых этими машинами, увеличился с 12 до 24%.

Малообъёмными бульдозерными работами в настоящих исследованиях принято называть работы с малоразмерными /м.р./ объектами, выполняемые комплексно одним бульдозером определённого типоразмера в течении декада (согласно нормам выработки). При этом объекты работ бульдозера имеют параметры, соответствующие технологическим возможностям этой машины и называются малоразмерными, если максимальные вертикальные размеры, определённого проектом' их поперечного сечения, не превышают четырёх десятых от высоты бульдозерного отвала.

Ежегодно в России выполняются бульдозерами м.о. строительных работ на сумму 14 -§- 21 млн.руб. /в ценах 1991г./. Объём их производства колеблется в небольших пределах и составляет 10-15 млн.м. при дальности перемещения грунта от 5 до 20 м.

Незначительные объёмы, многообразие видов и разбросанность исследуемых комплексов строительных работ приводят к тому, что эффективность использования бульдозеров здесь далека от оптимальной и требует дальнейшего повышения. Так в течении года по различным причинам простаивает каждый третий среднесписочный, в т.ч. легкий бульдозер, практически не увеличивается выработка машин, имеющиеся сменные рабочие органы к бульдозерному оборудованию обладают большой металлоемкостью и требуют значительных затрат времени на переналадку. Поэтому результаты исследований по повышению эффективности производства м.о. работ бульдозерами

с применением оптимальных типоразмеров машин, в т.ч. с усовершенствованным рабочим оборудованием, являются актуальными, так как позволяют решить вопрос повышения эффективности бульдозерных работ в заданных условиях.

Цель исследований, доказательство целесообразности и созда^ кие гибких технологических процессов для повышения эффективности производства м.о. работ бульдозерами за счёт оптимизации параметров организационно-технологической взаимосвязи этих машин с параметрами и элементами строящихся объектов.

Научная новизна исследований обусловлена:

- получением аналитических зависимостей определения производительности бульдозеров с новым рабочим оборудованием для разных

технологических схем с учётом основных параметров объекта работ;

- разработкой и реализацией на ЭВМ экономико-математической модели оптимизации использования бульдозеров при выполнении м.о работ;

- обоснованием рациональных технико-технологических параметров нового рабочего оборудования.

Практическая ценность исследований заключается в следующем

- предложен способ эффективного 1 производства м.о. работ за счёт оснащения рабочего оборудования бульдозера управляемой секцией /у.е./ с различными съёмными приспособлениями /а.с. № 1698, 2001/;

- разработана методика оптимизации организационно-технологических параметров производства м.о. работ бульдозерами, в том чи ле с новым оборудованием.

Методика использована при строительстве объекта в пос.Ши-бинец Брянской области.

Разработан алгоритм, автоматизирующий поиск оптимальных па раметров нового рабочего оборудования от организациокно-техноло гических параметров объекта производства работ.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались и одобрены:

- на Международной научно-технической конференции "Проблемы повышения качества машин" /г.Брянск, 1994г./;

- на Мевдународной научно-технической конференции "Вклад учёных и специалистов в национальную экономику" /г.Брянск, 1995г./;

- на региональной научно-практической конференции "Наука и прак

тика" /г.Брянск, ISS5r./;

- на техническом совещании объединения Ерянскавтодор /г.Брянск, 1994г./;

- на научно-технических конференциях Брянской государственной икяенерно-технологической академии /г.Брянск, 1995, 1996г.г./.

Публикации. По теме диссертационных исследований имеются 7 публикаций, в том числе 3 авторских свидетельства на полезную модель.

На защиту выносятся:

- аналитические взаимосвязи организационно-технологических параметров бульдозерных работ и их анализ;

- организационно-технологическая и экономико-математическая модели производства м.о. работ;

- схемы рабочего оборудования и органов бульдозеров, позволяющие интенсифицировать рабочие процессы при выполнении исследуемых комплексов работ;

- результаты экспериментальных и теоретических исследований;

- методика оптимизационного расчёта организационно-технологических параметров производства м.о. работ бульдозерами и параметров нового рабочего оборудования этих машин с элементами интенсификации.

Структура диссертации. Диссертация изложена на 150 страницах, содержит 32 таблицы, 45 рисунков, списск используемой технической литературы, из 104 наименований и приложений на 38 страницах.

ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАШИ ИССЛЕДОВАНИЙ

Современное строительное производство представляет собой разветвлённый комплекс взаимосвязанных процессов, выполняемых с использованием машин и механизмов. Одним из важнейших элементов строительства являются работы с применением землеройной техники, в частности бульдозеров. На их долю приходится от 34 до 50$ всех земляных работ в строительстве при дальности перемещения срезаемого грунта от 5 до 100 м. и при ширине отвала 2000- 4000 мм. . При этом бульдозерные работы в 1,5 t 1,9 раза дешевле работ с использованием другой землеройной техники. Кроме того к настоящему времени создан значительный организационно-

-технологически:'; потенциал, позволяют;!;; существенно повысить универсальность бульдозеров. Это обуславливает целесообразность применения таких машин при выполнении различных работ, в т.ч. и малообъёмкь:х.

Анализ видов работ, выполняемых комплексно бульдозером по нормам времени в течении декады, показал, что из них м.о. работами являются:

1. Комплекс ребот по планировке территории строительства.

2. Комплекс работ по устройству подземных м.р. трубопроводов.

3. Комплекс работ по строительству пешеходных дорожек.

Технология и организация производства м.о. работ бульдозерами имеет следующие особенности:

- работы ведутся на небольших площадях при незначительной /20-30 см./ толщине срезки или отсыпки грунта;

- для обеспечения оттока воды в зонах выемок при планировке территории строительства устраивают кюветы;

- объём срезки превышает объём насыпи на 5 - 15$ в связи с уплс нением грунта и потерями при транспортировке;

- малые объёмы работ требуют применения универсального бульдозе ного оборудования с целью повышения коэффициента использования машины.

Анализ парка бульдозеров в объединениях Брянскпромстрой, Брянскстрой, Брянскагропромстрой показал, что' в ffiК, СУ ограничены типоразмеры этих машин (от 0 до I) и особенно их сменных рабочих органов. Это требует углубленного решения вопросов поис ка и реализации рациональных технологических приёмов и способов работ с учётом структуры и последовательности их выполнения на участках объекта, транспортных и организационных потерь времеш Таким образом, в сложившихся условиях повышение эффективности производства м.о. строительных работ бульдозерами должно определяться системой рассмотренных организационно-технологиче< ких факторов интенсификации, а также входящими в их число факте рами, связанными с автоматизацией организационно-технологичесю подготовки производства.

Исследованиями Гусакова A.A., Булгакова C.K.t Егнуса M.fi. и др. установлена необходимость отработки на технологичность строительных изделий и процессов по отношению к технологически; условиям производства. Мя выполнения м.о. работ бульдозерами необходима постановка вопроса о технологичности машин, которые являются наиболее гибко изменяемым элементом производства по

отношению к параметрам и условиям строительства.

Анализ работ Еаловнева В.л., Руднева В.К., Матвеева A.B., Хмары J..A. и др. по совершенствованию конструкций рабочего оборудования сульдозеров показал, что среди известных направлений, применительно к м.о. работам, наиболее перспективным остаётся направление по повышению универсальности рабочего оборудования. Но при этом недостаточно была исследована возможность уменьшения металлоёмкости оборудования повышенной универсальности и оснащения элементами интенсификации комплексного действия, которые обеспечили бы решение задач гибкой и эффективной переналадки технологических процессов в зависимости от условий производства работ.

В последние годы формирование и реализация технологических качеств бульдозеров всё больше определяется степенью гибкости организации технологических процессов, что теоретически подтверждается работами Канторера С.Е., Сорокина П.К., Спектора М.Д. . Их анализ показал, что основанное на нормативных данных организационно-технологическое обоснование процессов производства работ бульдозерами, всё более входит в противоречие с расширением структуры машин, условиями строительства. Для преодоления этого необходимо математическое описание и моделирование всего комплекса операций и процессов м.о. бульдозерных работ с раскрытием основных взаимосвязей между технико-экономическими параметрами технологии, организации производства и параметрами объектов работ.

Таким образом, перспективы повышения эффективности производства м.о. работ бульдозерами в сложившихся условиях строительства требуют разработки методов реализации организационно-технологического потенциала производства. Под ним понимаются максимальные производственные возможности, которые могут быть реализованы исходя из параметров и условий производства м.о. работ с одной стороны, типоразмеров машин и рабочих органов, их количества - с другой стороны.

Для этого необходима разработка теоретических методов определения оптимальных параметров и схем технологических процессов применительно к основным видам м.о. работ, в том числе на основе разработки и применения нового рабочего оборудования с элементами интенсификации, представленного на рис.1.

лтКЭ

Рис. I Схемы конструкций и рабочих процессов бульдозерного оборудования с управляемой секцией /у.с./: а) конструктивная схема; б) копание с поднятой у.е.;

в) копание двумя ножами - нояом у.с. и нояом отвала;

г) копание м.р. траншей выступающей ножевой системой

д) раскладка м.р.грузов

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА МАЛООЕЪЁШЬД РАБОТ БУЛЬДОЗЕРАМ

В настоящей работе решались вопросы создания новых, более гибких технологических процессов с использованием бульдозеров, обоснование эффективности которых требует проведения комплекса как экспериментальных, так и теоретических исследований. С этой целью были проведены лабораторные и полевые исследования технологических процессов работы бульдозера с у.с. .

Экспериментальные исследования выполнялись в два этапа.

На первом этапе в лабораторных условиях решались следующие задачи:

1. Организация и планирование проведения экспериментов.

2. Определение объёмов призмы Еолоченяя' при различных 'влажности и плотности грунта, глубине копания и положении ножевой системы /н.с./.

3. Определение длины рабочего цикла копания грунта и раскладки м.р. грузов при различных параметрах работ.

4. Определение временного распределения давления в'гидроцилиндре управления секцией.

5. Экспериментальная проверка технико-технологических параметров работы модели традиционного бульдозерного оборудования.

Ка втором этапе экспериментальных исследований в производственных условиях проводились следующие работы:

1. Оснащение бульдозерного оборудования, смонтированного на тракторе "Беларусь" управляемой секцией с захватными зубьями и съемной ножевой системой.

2. Планирование проведения экспериментов по копанию грунта и раскладке м.р. грузов бульдозерным оборудованием с у.с. .

3. Определение объемов призмы волочения грунта и производительности бульдозера с новым рабочим оборудованием при различных глубине копания и плотности грунта.

4. Определение длины рабочего цикла и производительности работ по раскладке м.р. грузов.

5. Экспериментальная проверка технико-технологических параметров работы традиционного бульдозерного оборудования на тракторе "Беларусь".

В работе принята следующая методическая последовательность обработки данных экспериментальных исследований.

На первом этапе обработки экспериментальных материалов проводился логический анализ всех факторов производства и проверялась возможность применения корреляционного и регресивного анализа.

На втором и третьем этапах выполнялась предварительная обработка результатов измерений с целью исключения аномальных значений случайной величины

После исключения аномальных значений оставалась выборка п,<п , для которой высчитывался коэффициент разброса /Кр/ и проверялось условие КрЖР . Затем определялись парные и

частные коэффициенты корреляции. Опыты проводились на растительных, песчаных и супесчаных грунтах с влажностью 10...20$ в Брянс-

кой области. Управляемо;; секцией бульдозерного оборудования раскладывались м.р.грузы призматической и цилиндрической сорм, копание грунтов проводилось как традиционным споссбо.7, так и с помощью у.е., оборудованной различными видами ножевых систем.

При экспериментальных исследованиях использовались методы тензометрии, хронометрирования и динамометрирования. Для обоснованного распространения результатов единичного опыта на другие подобные системы использовалась теория подобия, а для обеспечения объективного выбора контролируемых параметров технологических процессов применена теория планирования экспериментов. С применением методов математической статистики расчитано наименьшее число видов рабочих процессов, исследование применения на которых бульдозеров с у.с. позволяет создать приближенную экономико-математическую и организационно-технологическую модели производства м.о. строительных работ бульдозерами.

Лабораторные и полевые исследования показали возможность повышения эффективности производства м.о.работ бульдозерами за счёт оснащения рабочего оборудования у.с., повышающей его универсальность при незначительном увеличении металлоёмкости, дали основу для создания экономико-математической и организационно-технологической моделей,проверки теоретических расчётов. С целью изучения показателей надёжности работы бульдозерного оборудования с у.с. с 1995 по 1996 г.г. проводились- наблюдения за работой машины, за время которых было построено 980 м. тротуаров и пешеходных дорожек, выкопано 1540 м. кюветов и водоотводных канав, разработано 546 куб.м. грунта в плотном теле без выхода из строя рабочего оборудования с у.с. .

ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОИЗВОДСТВА М.О.СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ БУЛЬДОЗЕРАМИ

Повышение эффективности производства м.о.работ за счёт разработки методов реализации организационно-технологического потенциала бульдозеров рассматривается, во-первых, как задача оптимизации параметров и схем использования машины, удовлетворяющих принятым критериям оптимизации, совокупности условий и ограничений.

Критерием оптимальности, наиболее полно удовлетворяющим

физической сущности технологических процессов и требованиям конкретного строительства , -принят минимум стоимости эксплуатации за строительный сезон, используемый в работах Канторера С.Ь., Сорокина П.П. и др. .

Общая структура экономико-математической модели оптимизации записывается в следующем виде: необходимо определить такое количество машин -го типоразмера с /с -ым жёстким рабочим органом и ^ -ым съёмным рабочим органом, работающих на у -ой технологии при заданной структуре работ, чтобы обеспечивался мини:, ;ум функционала:

(I)

.пр^

и выполнялись следующие ограничения: а к

№ /--о V* J*ef , сеу* у * Члр _ все

объёмы работ на сдаточных объектах будут выполнены; 7 К

+ с у .Нал 1 К

; £ ("Г

- фонд полезного времени машины ^-д. и рабочего времени рабо-

чих ji/i для выполнения программы м.о. работ не более календарной продолжительности строительного сезона Длр5 > £Де Q ~ сменность работы; 5 - продолжительность смены, ч.

|.,

1£Х?«Ыл - число переба-

зируемых машин не превышает их наличия на базах;

- неизвестные переменные не отрицательны, где Лр€йЛр - объект работ Лр с вкутряобъектными местами работ р , входит в сос тав множества Улр ; '/С 1Я - способ ^ выполнения работ разновидности ; и JJ^U Элр - множество еда точны

переходящих и резервных объектов, образующих общее множество;

- специальность и квалификация рабочих в способе У ;

> Сгр ~ соответственно приведенные затраты за I м-ч. использования и простоя машины ; Сщ*, Ср^ - то же

за 1ч. использования и простоя рабочего с механизированным инст рументом; С^.с/лр - приведенные затраты за I ч. перебазирс вания машины qK по маршруту Ылр ; Кис (¿¿к ~ коэффициент интенсификации к стоимости м.-ч.; , ^»¿ju ~ коэффициенты надежности к фонду рабочего времени машины и рабочего ju ; Q¿р - физический обём работ; Ф/»л - фонд рабочего времени машины qK , рабочего/*; Jt^-количество смен способов ^ производства работ на объектах Ар ~ мы работ в измерителях, выполняемые соответственно машиной и рабочим JH ; Х<2кЫл,Х<2кс/лр - число рейсов перебазирова ния машины <£к соответственно по межобъектному и Енутриобъект-ному маршрутам; Хгх?к, Xnju - число часов простоя машины рабочего jh ; Xfg " - соответственно число машин и рабо-

Данная модель сформулирована в виде общей задачи математического программирования и позволяет определять оптимальные типоразмеры и виды машин для производства различных видов работ их количество с учётом конкретных условий производства, времени переналадок, перебазирований по межобъектным и внутриобъектным маршрутам, а также структуры и продолжительности выполнения работ. Полученные при её решении данные являются исходными для оп ределения оптимальных организационно-технологических параметров производства м.о. работ, расчёта календарного плана исследуемых работ по строительному объединению в целом. Для этого на основе

- и -

статистической обработки данных основных строительных объединений Брянской области разработана организационно-технологическая модель на основе обобщенной сетевой модели в терминах событии (рис. 2). ыодель включает в себя технологическую последовательность производства работ, основные ограничения по технологии и организации работ, взаимосвязь между работами.

01

V,

Разбивка участка

<2/2

С(,2

о? Уборка м.р агз 03 фсзка лоъво

V, камней, бре- V, "грунта

А> а'гг 3 Ръа

07

Об Расклад- 05 Разработка 01, Планировка

ч ка м.р, грузов м.р. траншей территории Строительства

С1'5б Р/ * К Р3а

*67

Засыпка подъемных комму Пикай и й

ог

Уборка м.р.

мусора —

¿'г9

09

Восстановление лоч&о грунта

Р*5

7-тах ~ <-Э!

Рис. 2 Организационно-технологическая модель, где

е - индекс последующей работы; ^ - индекс предыдущей работы; - последующий объект

работ, при этом:

Ггн(о) Тн(о)

Vй * 'е

Ъ" > а.

тах 3/

е°4ов;

(2)

где Т,\тгн......Т9Н\ Т,\ Т°..... Т9° - соответственно

срок начала и окончания работ I - 9; О/ - ограничение типа "не ранее" для первой работы; - максимально возможный

срок выполнения работ на объекте; с(уие, а'уив ~ параметры зависимости соответственно между началом и окончанием работ

Рис.2 Области рационального применения бульдозеров при

вероятностях выполнения рабочих процессов ^/^^За^Зй равных а) 0,06/0,02/0,46/0,46; б) 1-0,05/0,01/0,54/0,4С II - 0,07/0,02/0,52/0,39; III - 0,05/0,01/0,40/0,54;

" - бульдозер с челюстным захватом; — ----бульдозер с управляемой секцией

Результаты решения задачи показывают, что оптимальный интервал использования лёгких бульдозеров уменьшается с ростом вероятности работ по копанию грунтов II группы, раскладке м.р. грузов и увеличивается с ростом вероятности выполнения работ по копан но м.р. траншей и разравниванию кавальеров грунта.

Анализ результатов решения задачи позволил установить, что оборудование бульдозерного отвала у.с. увеличивает эффективность использования бульдозера до 3% по сравнению с аналогом, бульдозером с челюстным захватом, из-за уменьшения металлоёмкости рабочего оборудования, а следовательно, и стоимости машиночаса эксплуатации и простоя машины. Причём с ростом объёмов работ эффективность применения бульдозера с у.с. по сравнению с аналогом уменьшается из-за уменьшения разницы в стоимости простоев сравниваемых машин и немного большей производительностью бульдозера с челюстным захватом, оборудованным ножевой системой на земляных работах. Поэтому бульдозер с у.с. наиболее целесообразно применять на м.о. работах.

В настоящей работе, с учётом результатов экспериментальных исследований, предложены и обоснованы расчётные схемы технологических процессов производства м.о. работ бульдозерами (рис.3), которые используются для анализа, определения а оптимизации организационно-технологических параметров. Применительно к планировочным работам их анализ показал, что при копании влажных несвязных грунтов двумя ножами - ножом у.с. и ножом отвала о<5ъём призмы волочения на 9-Ш больше по сравнению с традиционным копанием и равен:

У„р'{и тНк-Кпр* (2)

+ ' Ну.с. '¿¿/.С.

где _ расстояние между верхним краем у.с. и поверхностью

отвала. При этом длина у.с. определяется исходя из условия недопущения боковых потерь сыпучей среды, находящейся перед у.с. .

Вид А

а)

Рис. 3 Расчётные схемы технологических процессов производства м.о. работ бульдозерами: а) при копании грунтов с опущенной у.е., оборудованной ножевой системой; б) при раскладке м.р. грузов; в) при копании м.р. траншей

- iO -

Ly<- = i 1 (Lor' 01

где Pn - вероятности производства работ с псмошью у. с. с различными видами грунтов.

Математическое описание технологического процесса раскладки м.р. грузов у.с. бульдозерного оборудования позволило получить аналитические зависимости для определения высоты выреза Hg, высоты у.с. Ну.с. и производительности по раскладке грузов П1^

Hg^HoT-ibnax + Hn) 14)

3600 N /ГА__

" Ъ+Ь+^ + в+Ь+Щ (6)

где ft - высота сегмента у.е.; Ь, tp,tc t0 ~ соответственно время на маневрирование, захват груза, разгрузку, переключение передач, подъём и опускание отвала; 6р - длина перемещения груза; Zfn.lfx* - соответственно рабочая и холостая скорости; // - количество единиц измерения в захватываемом грузе.

Для работ по копанию м.р. траншей выступающей ножевой системой, установленной на у.с. бульдозерного оборудования были найдены аналитические выражения для рабочей скорости резания и производительности: i

у _ в /ее - Ра, - iLfiC (Я* -He)2/Cnf,fi(ft ¿) Р" 0,27 Na7} (7)

„НС

Птр =

ум

З&оо 6тр LHC Ке _

(8)

где 6 - масса бульдозера; - коэффициент сцепления;¿ЛС-- длина ножевой системы; ^ - соответственно коэффициент трения и уклон; //а - мощность на валу двигателя; у - кпд; вТр - длина транспортирования; /7/ - глубина резания ножевой системы; п - число проходов; - соответственно ско-

рости резания и зачистки.

Теоретические исследования позволили получить зависимости

- ХО -

для определения организационно-технологических параметров рабо ты бульдозеров по данным схемам, провести их численный анализ.

ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ¿КСПЕРПМи:ТА.,.ьНЫХ Я ТЕОРЕТИЧЕСКИХ

последовав.,.. рвдащм&к по шлнсишда»;

ПРОИЗВОДСТВА М.О.РАБОТ БУЛЬДОЗЕРАМИ

Количество универсальных машин на самоходном унифицирован' ном шасси в строительных организациях РФ невелико. В течении ближайших лет промышленность не сможет обеспечить потребность этих машинах из-за трудностей переходного периода. Поэтому в р зультате проведенных исследований была обоснована целесообразность оснащения рабочего оборудования лёгких бульдозеров у.с. при выполнении м.о.работ.

Результаты экспериментальных и производственных испытаний сведены в таблице 2.

Таблица 2

Результаты экспериментальных и производственных испытаний

Модель машины

Точность зачистки траншей, см.

Высота Точность Произ^

волны укладки води-профиля, грузов,

см. см.

тель-ность при копании траншей размерами

0,25x0,5 ,3

м?/ч.

Производитель-ность пси раскладке

м.р.

грузов,

шт./ч.

Производительность при копании супесчаных грунтов II г ножевой системой

Трактор ыТЗ-82, оборудованный бульдозерным отвалом С у.с.

1 4

от + 8 до - 8

% 8

16,61

37

19,08

Анализ результатов испытаний показывает, что производител] ность бульдозера с у.с. на грузораскладочных работах практичен не уступает производительности специальных машин. Кроме того, предлагаемое бульдозерное оборудование обладает важным преимущ( ством - возможностью эффективного производства м.о. работ при

незначительном повышении металлоёмкости без привлечения специальной техники. При этом предложена методика определения оптимальных организационно-технологических параметров производства м.о. работ, а также методика определения оптимальных размеров бульдозерного оборудования с у.с», в частности алгоритм определения оптимального угла захвата.

Свёод Г,О.А,в,?,Е,Т)

Вычисление X, -В~(В-А)Т Хг = А+(в~А)Г

Уг=(Гс^> шо - /сы (г/2)

ДА

НЕ

в-хг; х,; уг у,

X, = В-С&-А )Т]У,

-2/2 -х,) +Олегу г)/со№/1\

Хг=А *(3-А)Г;уг= (Гс^ого-- 2/2. -

С СТОП )

Рис. 4 Алгоритм вычисления оптимального угла захвата:

С - угол между у.с. и захватным зубом; А,В - соответственно левая и правая граница интервала варьирования; Z - угол наклона отвала; Е - точность вычислений; Т - параметр золотого сечения

В результате анализа организационно-технологических схем производства работ выведены зависимости глубины выреза Н^ от высоты отвала бульдозера Ног (рис.5) и зависимость параметров захватного устройства от марок лёгких бульдозеров (табл.3).

- 1С -

т

Нот

"с

^ 1

Рис. 5 Зависимость глубины Л/^ выреза под у.с. от технических парметров бульдозеров

0.5"

0,65 0,3

Таблица 3

Зависимости параметров захватного устройства от марок лёгких бульдозеров

Марка бульдозера Размеры отвала (длина х высота), м. Размеры выреза под у.с. (длина х высота), м. Угол захвата Высота зал ватного зуба, м.

ДЗ - 37А 2,1 х 0,65 (0,63*0,69)х0,26 39 . 0,18

ДЗ - 42А 2,52x0,8 (0,76+0,83)х0,33 39 0,22

С применением теории планирования экспериментов а методо! математической статистики выявлены контролируемые технологичес кие факторы и рабочие процессы, приведены значения коэффициентов корреляции и получены линйеные уравнения, учитывающие совс купное влияние этих факторов. К примеру зависимости объёма наС иного грунта при копании его двумя ножами - ножом у.с. и ножом отвала , технической производительности по раскладке м.р. грузов /7ГГ , скорости копания м.р. траншей выступающей не жевой системой у.с. имеют вид:

V* = *-0,67Хг ,0,38 (9)

ке

3600N

рГ=.___эоиип__

т Що,7г+№х{ю,г5х&\+1н + еь + еь. + 1Г'-ч но)

ш)

- -

где X/ - глубина резания грунта, м.; X? - плотность грунта, г/см ; - угол захвата груза, рад.; Хг - масса-груза, кг;

Кр - коэффициент моделирования (для бульдозеров с мощностью 37 кВт = 2, с мощностью 55 кВт Ке = 2,5); £ - время разгрузки, переключения передач, подъёма и опускания отвала.

Анализ результатов экспериментальных и теоретических исследовании позволил выявить графические зависимости между основными технико-технологическими факторами производства м.о. работ, лёгкими бульдозерами, некоторые из которых приведены на рис. 6+8.

V,"

о/з

qзJ

0,43

ом

а

-<1Г

5

1к

/2

/о

---

0,030

0035

Яр,"

0.030

О,ОН

Рис. 6 Зависимости объёма призмы волочения V и производительности П ~ от максимальной глубины резания грунта бульдозерами на базе тракторов МТЗ-52/82 при средней дальности перемещения грунта 10 м.:

- • копание: а) растительного, б) супесчаного

грунта при £ = г/см3 бульдозером с у.е., оборудованной н.с.; — — * копание супесчаного грунта при р = 1,90 г/см3

бульдозером с у.е., оборудованной н.с.; ——А копание: а) растительного б) супесчаного грунта при Р =1,76 г/см3 бульдозером с традиционным отвалом;

—♦ копание супесчаного грунта при $> = 1,50 г/см3 бульдозером с традиционным отвалом

п,

Шт

3?

35

— • раскладка грузов цилиндрической формы;

--▼ раскладка' грузов г.спзмг

тической формы

50

60

70 75 М, кг

Щ

И/С

Рис. 7 Зависимость производительности бульдозера ДЗ-07А с у.с. от кассы груза М при средней дальности транспортирования 12 м

Ь? ЛгТ

0,08 0,09 0/0

Пк 100

0,08 0,09 0,10

Рис. 8 Зависимости скорости резания Ур и производительное!

при копании траншей с сечением (0,20 х 0,70)м, бульдозерным оборудованием с у.с. на базе тракторов 'ЛЗ-52/82 от глубины резания грунта —— • копание супеси с £ =1,82 г/см^; —*—* копание супеси с Р = 1,59 г/см^

и использованием полученных зависимостей, экономико-матемг тических и организационно-технологических моделей быж расчита! параметры производства м.о. работ в основных строительных объед нениях Брянской области. Технология м.о. работ со среднестатис: ческшли параметрами при дальности перемещения грунта и грузов д 20 м. состоит в следующем: определяются границы участка работ; расчищается территория от кустарников, поваленных деревьев, ыус ра; срезается растительный слой и складируется в кавальеры; прс изводится разработка грунта, в том числе м.р. траншей (водоотве

ных, под бортовоП камень и т.д.); раскладываются, м.р. грузы; производятся рекультивационные работы ^покрытие участка плодородным слоем, засыпка траншей под инженерные коммуникации уборка строительного мусора)(рис.Э).

а)

б)

Рис. 9 Схемы основных рабочих процессов производства м.о.

работ бульдозерами: а) разработка супесчаных грунтов двумя ножами - ножом отвала и ножом у.е.; б) разработка м.р. траншей; в) раскладка м.р. грузов

- '¿с -

Результаты оптимизации производства м.о. работ бульдозерами по строительным объединениям Брянской области сгедены в таблицы 4,5 .

Таблица 4 Технико-экономические показатели

наименование организаций

Объём " Прибыль- от' " Рекоменду(

работ эксплуатации бульдозе- г/ая марка ров ." ..'. с у.с. по бульдозер;

_ сравнению:_

~с оульлозе-

ос бульдозе-тыс.м. ром.'

с челюстным захватом и комплектом съемных рабочих органов, руб.

ром : с традиционным отезлом и комплектом съёмных рабочих органов,руб.

Брянскжилпромстрой 39,7 11,78 58,34 ДЗ-42А

Брянскетрой 50,4 (0 »46 1 73,61 ДЗ-42А

Брянскагропромстрой 19,5 48,22 33,23 Д3-37А

Ит.ого по строительным объединениям Брянской области, работающим в промышленном,* "гражданском и сельскохозяйственном строительстве 109,6 36,90 165,18 ДЗ-42 2

Итого на 100 м? м.о. работ 0,03 0,03 0,15

Итого по промышленному, гражданскому и сельскохозяйственному стролтельству 5051 22524

Таблица 5 Технико-экономические показатели

Наименование Едй Объём иссл&- - на "еди-показателей измер. дуемых работ Нйцу

в организаци- йзмере-ях Брянской ния.руб, области промышленного, гражданского и с/х строительства

"па оощий на о объём ра- рабо бот по в це Брянской по Р области, сии, РУ<5. тыс.

I_2_3_4_5_6

Продолжение таблицы 5

I

1. Ходовой окономпческлп эффект от эксплуатации бульдозера с у.с. и комплектом съёмных рабочих органов на м.о. работах

а) работы по планировке тесюитсрий строи- о тельства 1000 м° 407,97

б) на работах по поок-ладке подземных м.р. трубопроводов I юл.

в) на строительстве пешеходных дорожек I км.

2. Общий годовой экономический эффект при производстве м.о.работ о бульдозером с у.с. 100 м

3. Годовой экономический эффект от внедрения одного среднесписочного бульдозера с у.с. шт.

1,41 575,24 58,4

4,50 135,06 621,30 62,8

1,47 326,31 482,62 49,6

1,1 1,53 1679,16 170,8

508,8

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследование вопросов проектирования и производства м.о. работ в промышленном, гражданском и сельскохозяйственном строительстве позволяют сделать следующие выводы.

I. Собранные и обобщенные в диссертации материалы производства м.о. строительных работ бульдозерами показали, что наилучшими технико-экономическими показателями здесь обладают машины с комплектом съёмных рабочих органов. Однако в условиях разнообразия видов работ, разбросанности объектов с м.о. работами, сложными природно-климатическими, грунтовыми и организационными условиями формирования и эксплуатации парка бульдозеров не обеспечивается эффективное их использование. Поэтому с целью повышения эффективности производства м.о. работ бульдозерами необходима разработка методов реализации их организационно-технологического потенциала в направлении оптимизации технико-экономических параметров организационно-технологических процессов при использовании бульдозеров с учётом условий объекта работ; кскструктивно-техноло-гических параметров рабочего оборудования машины.

2. Увеличение типоразмеров бульдозеров повышает их псопзвс дительность для всех технологических схем работы, но снижение себестоимости м.о. работ установлено только для ограниченного диапазона типоразмеров маппн, что обусловлено спецификой исследуемых работ.

Увеличение кассы бульдозеров повышенной универсальности п< вышает себестоимость традиционных бульдозерных работ, особенно при большом количестве простоев и перемещений, что потребовало совершенствования конструктивной схемы их рабочих органов с це. уменьшения металлоёмкости, ü результате было предложено оснастить ребочее оборудование бульдозера управляемой секцией с ком) лектом съёмных рабочих органов. •

3. Выявлены области рационального применения бульдозеров различных типоразмеров на м.о. работах. Установлены также оптимальное значение угла захвата м.р. грузов и грунтовые условия, при которых целесообразно проводить копание грунта традиционно способом и с помощью у.с. .

4. Исследованиями установлены зависимости для определения осноеных параметров технологии производства м.о. работ бульдоз! рами с у.с., что позволяет включить их в оптимизационную модел: производства исследуемых работ.

выполнены исследования технологии рабочих процессов бульд> зеров с использованием в их рабочих органах элементов интенсиф, кации в виде у.с. и ножевых систем.

5. Рекомендованы технические решения рабочего оборудована бульдозеров с у.с. . Производственные испытания этого оборудов ния показали достаточную надёжность технологического процесса, хорошее качество выполнения работ.

6. Применение технологических процессов и организации про водства работ бульдозерами с оптимальными параметрами и схемам использования машин с новым рабочим оборудованием снижает себе стоимость производства земляных и грузораскладочных работ на п нировке территории строительства в 1,0 - 1,1 раза, при проклад подземных м.р. трубопроводов в 1,5 - 1,7 раза и на строительст пешеходных дорожек - в 1,3 - 1,5 раза. Годовой экономический э фект от использования технологии производства м.о. работ бульд зерами с применением рабочего оборудования с у.с. составляет 1,53 рубля на 100 м? м.о. работ со среднестатистической структ рой и долей рабочих процессов или 508,8 рублей на один бульдозер /в ценах IS9I года/.

исновное содержание диссертации изложено в следующих работах автора:

1. Повышение показателей качества бульдозеров в процессе эксплуатации в строительном производстве/ Проблемы повышения качества машин. - Брянск, IS94. - С.108-109 (в соавторстве).

2. Экологическое обоснование совершенствования технологии строительных работ с использованием бульдозерного оборудования повышенной универсальности/ Вклад учёных и специалистов в национальную экономику.- Брянск, IS95. - 0". 107-109 (в соавторстве).

3. Методика лабораторных исследований влияния дополнительных рабочих органов бульдозерного оборудования с управляемой секцией на технологию и темп производства строительных работ/ Наука и практика. - Брянск, 1995. - С.18-21 (в соавторстве).

4. Методология обеспечения универсальности бульдозеров в строительстве/Вклад ученых и специалистов в национальную экономику. - Брянск, 1996. - С. I0I-I03 (в соавторстве).

5. Рабочее оборудование гидравлического бульдозера. Авт. свид. Я- 1698. - Б.И., IS96, № 2 ( в соавторстве).

6. Рабочее оборудование гидравлического бульдозера. Авт.свид. X 2001. - Б.К., I9S6, lí 4 (в соавторстве). '