автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Совершенствование технологии и организации строительства осушительных каналов одноковшовыми экскаваторами

На правах рукописи УДК 626.8:631.311.5

Мощей ков Владимир Егорович

о © оре^.ШО

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОРГАНИЗАЦИИ СТРОИТЕЛЬСТВА ОСУШИТЕЛЬНЫХ КАНАЛОВ ОДНОКОВШОВЫМИ ЭКСКАВАТОРАМИ

Специальность 05.23.07 "Гидротехническое и мелиоративное строительство"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2000

Работа выполнена в Брянской государственной инженерно-технологической академии.

Научный руководитель - кандидат технических наук, профессор

Сергеева Не-

официальные оппоненты:

- доктор технических наук, член-корреспондент РИА Маммаев З.М.

кандидат технических наук, профессор Ревин Ю.Г.

Ведущая организация - управление "Брянскмелиоводхоз"

Зашита состоится " s¿>¿% 2000 г., в ^^ час.

на заседании диссертационного совета К099.05.02 по присуждению ученых степеней во Всероссийском научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации им. А.Н.Костякова

Адрес института: 127550, Москва, Б. Академическая, 44.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан " 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук С.Ш.Зюбенко

Нш.т-06, о

ОЫЦЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЬОТЫ

Актуальность исследований. На данном Э1апе состояния российской экономики дальнейшее развитие мелнораппшоп отрасли но ¡можно при условии -значительных вложении государственных инвестиций в строительство, реконструкцию и эксплуатацию гидромелиоративных систем.

Объективная необходимость выполнения таких работ обусловлена тем. что около 70% сельхозугодий на территории России располагается в неблагоприятных природно-климатических условиях, из которых около 35% -в зоне осушаемых земель. Создание благоприятных условии земледелия возможно за счет возведения разнообразных водорегулирующих сооружений, к числу которых относят строительство осушительных каналов одноковшовыми гидравлическими экскаваторами (ГЭ). Широкая номенклатура типоразмеров и конструкций, их сменного рабочего оборудования обеспечивают определенную перспективу эффективного использования ГЭ.

Однако централизованное заводское изготовление и поставка ГЭ в подрядные организации ие учитывает в полной мере специфику их применения в гидротехническом и мелиоративном строительстве. Это не позволяет при постоянно меняющихся условиях строительства эффективно реализовывать технологические возможности рабочих органов ГЭ, и в частности, вследствие их залипаемостн.

В составе большинства парков этих машин имеется в среднем 1-2 типоразмера ходового и 2-3 типоразмеров сменного рабочего оборудования ковшового типа. Это затрудняет поиск и реализацию рациональных технологических процессов, а также оптимизацию их использования по производительности, мощности и времени.

Недостаточный уровень технологического соответствия ГЭ условиям гидромелиоративного строительства приводит:

- к неравномерному использованию мощности при копании п транспортировке грунта;

- к недоиспользованию вместимости рабочих органов из-за просыпания и запипания грунта;

- к возможному несоответствию параметров рабочих 'органов ГЭ параметрам осушительных каналов по их ширине.

В последние годы данные недостатки в использовании ГЭ усугубляются еще и следующими причипамп:

- отсутствием стабильного финансирования объектов работ;

- отсутствием государственного регулирования затру подрядных строительных организаций объемами работ н др.

Исследования показывают, что в условиях нестабнлык финансирования гидромелиоративного строительства актуальными являю научно-практические направления снижения себестоимости работ за с1 совершёнствовання технологических процессов ГО.

Цель а задачи исследований. Цель заключается н повышен эффективности производства земляных работ за счет совершенствован технологии и организации строительства осушительных канал одноковшовыми ГЭ.

Для осуществления поставленной цели решались следующие задачи:

- оптимизация организационно-технологических схем и параметр производства работ ГЭ на основе широкой компьютеризации их расчета;

- расширение возможности быстрой переналадки технологическ приемов и схем производства работ в конкретных условиях строительства;

- усовершенствование рабочего оборудования ГЭ для увеличен диапазона его технических параметров и технологических возможностей.

Научную повишу исследований определяют следующие результаты:

- получены зависимости и предложены методы реалпзащ организационно-технологического потенциала производства земляных рабе обеспечивающие повышение эффективности строительства п] минимальных энергозатратах;

- предложена методика оптимизационного расчета организацпонн технологических параметров производства работ ГЭ и методика расче параметров усовершенствованного рабочего оборудования ГЭ с элемента."* интенсификации их очистки;

- разработана технология и организация производства работ ГЭ интенсифицированным рабочим оборудованием, обеспечивающие высок> производительность и эффективность производства.

Практическая ценность исследований заключается в следующем:

- рекомендована конструкция рабочего оборудования Г позволяющая повысить производительность труда, снизить стоимость раб> и сроки строительства;

- предложены технологические процессы производства землянь работ ГЭ с новым рабочим оборудованием, обеспечивающие сокращен! трудо и энергозатрат при разработке грунта;

- рекомендовано усовершенствованное рабочее оборудование ГЭ, позволяющее снизить потери фунта из-за залипания и возможного несоответствия его параметров по ширине параметрам осушительных каналов.

Внедрение результатов исследований. Методика расчета оптимальных организационно-технологических параметров, позволяющая рассчитать состав комплекта ГЭ и технологии их использования при производстве земляных работ на строительстве осушительных канатов и методика расчета параметров нового рабочего оборудования приняты к использованию в объединении "Брянскагропромстрой" и управлении "Брянскмелиоводхоз".

Апробация работы. Результаты исследований докладывались и одобрены:

- на секции гидротехники и мелиоративного строительства Ученого совета ВНИИГиМ (г. Москва, 1999, 2000 гг.);

- на Международной научно-технической конференции "Проблемы строительного и дорожного комплексов" (г. Брянск, 1998 г.)

- на научно-технических конференциях Брянской государственной инженерно-технологической академии (г. Брянск, 1997, 1998, 1999 гг.)

- на Международной научно-практической конференции "Современное строительство" (г. Пенза, 1998 г.);

- на научно-технической конференции Воронежской государственной лесотехнической академии (г. Воронеж, 1999 г.);

- на технических совещаниях объединения "Брянскагропромстроя" (г. Брянск. 1997, 1998 гг.).

Публикации: по теме диссертационных исследовании опубликованы в открытой печати 7 статей.

На защиту выносятся:

- результаты теоретических и экспериментальных исследований, которые позволяют применять научно-обоснованные организационно-технологические процессы производства работ ГЭ с усовершенствованным рабочим оборудованием на строительстве осушительных каналов;

- методики оптимизационных расчетов организационно-технологических параметров производства работ ГЭ и параметров рабочего оборудования ГЭ с элементами интенсификации;

- конструктивное решение усовершенствованного рабочею оборудования ГЭ и технологические схемы его использования, позволяющие

интенсифицировать процессы разработки грунта при аршпельсте осушительных каналов.

Объем работы. Диссертационная работа изложена на 163 страницах и содержит 13 таблиц, 40 рисунков, список используемой литературы из 102 наименований и приложений на 23 страницах.

Глава 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ ОДНОКОВШОВЫМИ ЭКСКАВАТОРАМИ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ОСУШИТЕЛЬНЫХ КАНАЛОВ

Основным видом работ при строительстве новых и реконструкции старых осушительных систем являются земляные, выполняемые землеройными машинами циклического действия, в том числе и ГЭ. При этом общая стоимость земляных работ доходит до 60...90% стоимости всех работ на объекте. При строительстве осушительных каналов наиболее устойчивые показатели использования приходятся на одноковшовые экскаваторы, но широкое распространение нашли лишь ГЭ с обратной лопатой, на долю которых приходится 70. ..75% объемов земляных работ. Комплексный анализ причин широкого применения ГЭ в мелиоративном строительстве показал, что одной из главных является их универсальность. Она дает возможность использовать разнообразные организационно-технологические процессы производства работ на объектах строительства, что имеет технические и организационные предпосылки при формировании парка этих машин. Парк ГЭ подрядных организаций по ряду главных показателей - типоразмерам, составу, мощности, надежности, долговечности еще не в полной мере соответствует современным требованиям, параметрам и видам работ в мелиоративном строительстве. В основном, земляные работы на объектах выполняются передвижными механизированными колоннами, имеющими на балансе разнообразную землеройную технику и работающими во многих случаях на большом радиусе действий. Анализ структуры парка ГЭ показывает, что их параметрическое и конструктивное разнообразие значительно отстает от потенциально возможных, а тем более от оптимальных. В основной массе парк ГЭ подрядной организации имеет в среднем не более 2-3 типоразмеров и не более двух конструктивных решений рабочего оборудования и органов, причем не всегда адаптированных к возможным условиям строительства осушительных каналов.

Данная организация парков ГЭ затрудняет выбор и реализацию рациональных технологических процессов из-за отсутствия необходимых

типоразмеров ГО и рабочих органов, максимально приспособленных к чслоиням строительства каналов. Ухудшается также использование ГО in-i:i транспортных и организационных потерь времени.

Оффективпость использования ГО снижается и из-за недостаточной технологичности проектных решений производства работ пли, что довольно часто случается, их отсутствия. Более того, в настоящее время при подготовке НОС и ППР большинство общих этапов проектирования земляных работ п мелиоративном строительстве также не имеют требуемой логическом взаимосвязи. Так размеры, формы и условия строительства осушительных каналов при проектировании связаны лишь с топографическими. I еологпчеекпмп п природно-климатическими условиями строи голье та п но всегда соответствуют оптимальному выбору типоразмеров ГО п конструкции их рабочих органов.

В сложившихся условиях строительства осушительных систем эффективность производства работ ГО должна определяться системой организационно-технологических факторов интенсификации, в том числе п связанными с автоматизацией организационно-технологической подготовки производства.

Технологичность, как важная характеристика интенсификации и гибкости современного механизированного производства в строительстве, получила развитие и количественное обоснование трудами известных ученых Булгакова С.II., Гусакова Л.Л., Телнченко В.П., Егнуса МЛ. и др. Применительно к земляным работам считается, что при отработке проектных решений на технологичность, в первую очередь, следует анализировать пе объекты производства, а средства труда (машины), которые являются при этом наиболее гибким элементом производства.

В основе реализации потенциала технической гибкости ГО должен лежать комплексный анализ и учет технологических качеств, способов технического совершенствования их конструкции, и в первую очередь, их рабочего оборудования в направлении снижения сопротивления копанию, потерь грунта из-за просыпания и залипания.

Технологические качества ГО определяются главным образом закономерностями рабочих процессов, которые реализуются при взаимодействии рабочего оборудования с разрабатываемой средой. Применительно к одноковшовым экскаваторам они получили освещение в трудах Ветрова 10.А., Домбровского Н.Г., Зеленина Л.II., Федорова Д.П. Более поздние исследования в данном направлении посвящены в основном выявлению закономерностей рабочих процессов. связанных с усовершенствованием конструкций рабочего оборудования п органов ГО. В

этом направлении большой вклад сделан трудами Баловпеил В.П., Матвеев; A.B., Недорезова H.A. , Хмары Л.А. п др.

Среди известных направлении, одним in наиболее перспективны: остается активизация рабочего оборудования путем пеполь ювапи: дополнительных элементов интенсификации, которые обеспечили бь решение задач гибкой и эффективной переналадки технологически: процессов в зависимости от условий производства работ.

В последние годы формирование и реализация потенциала техннческо! гибкости ГЭ все больше определяются организацией технологически: процессов при производстве работ на объектах. Теоретические основы этогс изложены в известных трудах Атаева С.С., Гусакова A.A., Канторера С.Б. Спектора М.Д.. Применительно к общестроптельным земляным работам ош развиты трудами Белякова U.M., Фпделева A.C., а к условиям мелпоратпвноп строительства работами Воропаева В.П., Карловского В.Ф., Кизяева Б.М. Маммаева З.М., Ясппецкого В.Г. и др.

Анализ их работ показал, чго основанная па нормативных данны> организационно-технологическое обоснование процессов производства работ все более входит в противоречие с расширением структуры ГЭ, способов i схем разработки грунта, условиями строительства осушительных каналов Для функционирования данной системы требуются высокоадекватные экономико-математические и организационно-техиологпчеекпе модели производственных процессов работы ГЭ с раскрытием взаимосвязи между технико-экономическими параметрами технологии и организации производства и параметрами земляных сооружений.

Таким образом, перспективы совершенствования земляных работ ГЭ на осушительных каналах требуют разработки организационно-технологического потенциала производства. Под этим понимаются максимальные производственные возможности, которые могут быть реализованы исходя из параметров и условий строительства каналов, с одной стороны, типоразмеров ГЭ, их количества и технологических схем работ ими - с другой.

Для этого необходимо: установление влияния природно-климатических и производственных условий организации земляных работ на показатели использования ГЭ, разработка методики оптимизационного расчета организашюнио-технологнческих параметров производства работ ГЭ на строительстве осушительных каналов, совершенствование технологических приемов и операций разработки грунта, в том числе и на основе усовершенствованною рабочего оборудования ГЭ с элементами их интенсификации.

В качестве элемента интенсификации применялось поворотное лишне ковша кинема гнческп связанного с рукоятью рабочего оборудования, как показано па рис. I.

Рис. 1. Устройство ковши ГЭ с поворотным дпшцсм

1 - поворотное днище (ПД)

2 - шарнирный двузвенпик управления ПД

3 - рукоять

4 - гидроцилиндр

5 - Шарнирный двузвенпик управления ковшом.

Глава 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ' ИССЛЕДОВАНИЙ

Для обоснования целесообразности и эффективности проведения комплекса исследований в области совершенствования организационно-технологических процессов при использовании гидравлических экскаваторов, в том числе и с новым рабочим оборудованием, были выполнены наряду с теоретическими исследованиями и экспериментальные.

Экспериментальные исследования выполнялись в два этапа.

На первом этапе решались следующие задачи в лабораторных условиях:

- изучение процессов и определение параметров, связанных с заполнением ковша грунтом и его разгрузкой, как с традиционным, так и новым рабочим оборудованием ГЭ;

- определение соотношения между объёмами грунта, располагающимися на поворотном дпнше и в ковше, как при копашш. так п в конце разгрузки;

- исследование параметров технологического процесса разработки забоя с использованием рабочего оборудования ГЭ традиционной и попон конструкции.

На втором этапе проведения экспериментальных исследовании решались следующие задачи в полевых условиях:

- подготовка исходных данных по выполнению отдельных операций технологического цикла работы ГЭ с применением традиционного и поною оборудования для разных технологических схем;

- проверка полученных теоретических зависимое ieii экспериментальным путем;

- исследование влияния технологии производства работ и характеристик объекта, па показатели использования ГЭ при производстве земляных работ с разным рабочим оборудованием;

- экспериментальная проверка методики оптимизационною расчёта организационно-технологических параметров производства земляных работ ГЭ на строительстве осушительных каналов.

Методика экспериментальных исследований и обработки результаюв базировалась на основных положениях теории планирования эксперимента, теории обработки наблюдений и ошибок.

В основе лабораторных исследовании применялся метод приближенного физического моделирования, где использовались следующие материальные модели: грунта, рабочего оборудования ГЭ и элементов забоя.

Моделируемый грунт представлял собой сунесь с диапазонами изменения: по плотности у = 1,32...1,90 г/см3 и по влажности со=15...25%. Модели рабочих органов традиционного исполнения и усовершенствованных были изготовлены в соответствии с выбранным масштабным коэффициентом на основании расчета параметров моделирования при выдерживании весового, геометрического, линейного и углового подобия (масштаб линейного моделирования ковшей А/= 5,6).

При проведении лабораторных исследовании использовался стенд физического моделирования кафедры строительного производства Брянской инженерно-технологической академии.

Исследования в производственных условиях выполнялись гидравлическими экскаваторами ЭО-3322 и ЭО-4122 с использованием натурных образцов рабочего оборудования традиционной и повой конструкции. Их целыо явилось: уточнение технологических параметров рабочих процессов н отработка технологии производства земляных работ ГЭ на строительстве осушительного канала, а также проверка достоверности исходных данных и методов организационно-технологического и экономико-математического моделирования этих процессов. Объектом исследований в нолевых условиях являлись технологические процессы строительства осушительных каналов в поселке Новая Гута Брянской области. По природно-климатическим, грунтовым, рельефным и другим факторам.

создающим определенные условия при работе ГЭ, выбранная площадка cooi Boic i попала средним показателям для данною региона страны.

При определении силовых, энергетических и других характеристик » процессе экспериментальных исследований использовались методы тепзометрпрованпя, дннамомегрпрованпя, хронометрирования.

Глава 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ ЭКСКАВАТОРАМИ

В этой главе обосновываются организационно-технологические схемы работ ГЭ на строительстве осушительных 'каналов, разрабатываются экономико-математическая и оргапизацнонно-тсхнологичсская модели производства работ, исследуются технологические процессы разработки грунта ковшом ГЭ с поворотным днищем.

Основные расчетные организационно-технологические схемы разработки выемок ГЭ приведены на рис. 2.

Для расчета оптимальных организационно-технологических параметров производства работ ГЭ предлагается экономико-математическая модель к числу основных критериев оптимальности которой отнесены минимум себестоимости работ или максимум производительности.

Общая структура экономико-математической модели оптимизации рассматривается в следующем виде: требуется определить такое количество ГЭ J-io параметра, работающих по £-й технологии на /-ом участке производства (х|у д), чтобы обеспечить минимум себестоимости работ:

и т ,Т

гс = -V —1■"»" (1)

|И

или максим производительности:

п т S

K^YjIlZj17,, max (2)

i-l j-\ x-i

и выполнялись следующие ограничения:

1 .Все виды работ на участке должны быть пынолисны в полном объеме

ш

S Z^v.Y^r,,- I?)

Рис. 2. Расчетные оргаптацшишо-шехнологичесыне с.хемы производства работ ГЭ.

1. Лобовая центральная проходка с односторонним отвалом О¡;

2. Лобоваи цешчралыши проходка с двухсторонним отвалом О'/ и О у,

3. Лобовая внецентренная проходка с разработкой сечения выемки в отвал О;;

4. Боковая открытая проходка с разработкой сечения выемки в отвал 04;

5. Соковая закрытая проходка с разработкой сечения в отвал О;.

2.Трудоемкость процесса не должна превышать заданной (нормативной)величины

п т !>

Л'„< 7'„; < а (4)

1=1 7«! 4=1

3.11о наличию ГЭ п парке машин

ш <У

1ХЛ\д<Л', (5)

4.11о пеофицагелыюсти н целочисленпостп исходных данных

х„ > о ((>)

В этой модели приняты следующие обозначения ее компонентов: /' - участок на объекте работ, / = I...п;

У - типоразмер ГЭ, который может быть включен в комплект, / =

к - технологическая схема производства работ, к = /...Л п - число участков на объекте работ;

т- число типоразмеров машин, которые могут быть включены в

комплект;

Л" — число технологических схем, которые могут бы и. использованы;

Пцк — производительность ГЭ у-го типа по А'-и технологии на /-м

участке;

V, - объем работ на /-м участке; О - трудоемкость производства работ на объекте; С?«* - трудоемкость производства работ ГЭ у-го типа А-оп технологии на /-м участке;

/V, - количество машин /-го типа, имеющихся в строительной организации.

Формула для определения производительности с учетом зависимости вместимости ковша от эксплуатационной массы ГЭ имеет вид:

1 = 1 7 = 1 «-1 'V ' Л/\

1де - эксплуатационная масса Г'Э у'-го типоразмера,

работающего по А-й технологии на /-м участке;

Кн, - коэффициент наполнения традиционных ковшей ГЭ при работе на 1-м участке;

/\Ziyt - коэффициент, учитывающий конструктивное исполнение рабочего оборудования ГЭу-го типоразмера, работающего по А-й технологии на /-м участке;

А/', - коэффициент разрыхления грунта на /-м участке: Кв, - коэффициент использования ГЭ У-го типоразмера по

времени:

- время цикла экскавации грунта ГЭ у'-го типоразмера, работающего по А-й технологии на /-м участке;

Действующий ГОСТ 30067-93 «Экскаваторы одноковшовые универсальные, полноповоротные», устанавливают в качестве главного технического параметра для одноковшовых экскаваторов эксплуатационную массу, что оправдано, так как каждый типоразмер ГЭ оснащен ковшами различной вместимости. При выборе ковша в зависимости от параметров осушительных каналов практически решается вопрос соответствия ею вместимости q. В данной работе устанавливается их корреляционная зависимость:

</ = 0.3х/Сэ-0.562 . (8)

Себестоимость работ определяется по формуле:

^ ^ Си -

|=| ]=\ 1=1 из,1к

где С.и-ч - стоимость машино-часа работы ГЭ /-го типоразмера,

работающего по к-й технологии на /-м участке;

Стоимость машино-часа с учетом формулы (7) и статистических зависимостей может быть определена как:

.-I 1-1 »-I 1 .,1 (Ш)

+ 0,1+ 0,7 Кэ + 0,5 \

где V , - объем работ, выполненный ГЭ у'-го типоразмера, работающего

по к-и технологии на ¡-м участке;

Аэ - коэффициент налоговых начислений на заработную плату машинистов ГЭ, включающих отчисления в пенсионный фонд, соцстрахование, медстрахованпе, в фонд занятости.

Преимущество приведенной постановки задачи оптимального проектирования земляных работ ГЭ состоит в том, что она позволяет отимнзировать технологическую схему проходок и дает возможность для конкретных условий строительства рассчитать оптимальные параметры ГЭ, их типоразмеры, количество в зависимости от параметров объекта. Полученные данные позволяют рассчитать продолжительность выполнения всех технологических операций.

Для расчета календарного плана производства работ ГЭ разработка организационно - технологическая модель, которая строится на основе

01 Очистка территории

„ г, „..,, .„-д, Г 1 г > а V

02 Срезка растительного слоя !

09

Погрузка в

транспорт

«3-3...8

«3...8-9

а 3...8-10

10 Отсыпка в отвал

- _А" о о а"

11 Перемещение ] в отвале '

«11-13

Разработка |р\ита в канале нрочплкон

03 ЛиСхишИ ттрныни! в ' 0,1И1>С1<>р0И1М1<1 01ПЛ.1 01

' 04 ЛиПопоП игм ■ pit.ri.Moll н лв\хс»ппопипй от».-) ()| и 02

05 . 1(1*1(1 ПОП П11П1Г|1|рС11М<1(| яогпя.1 02

06 .1шмп<>(1 пнсисшрсшюА в огп.1.1 03

07 КокриоП (ИкрпмоП в птпя « 04

08 БокпяиЛ 1якрытой в (мп.и 05

!

- г а {

12 Устройство I откосов |

Г1 а

13 Зачистка дна

-р та\ 1 П-1

Рис. 3. Органа шциоппо-тсхпологичссная модель производства земляных работ ГЭ.

оооонкчшои сетевой мололи и к оошем пиле нредсшнлена еле.тоиич с 11 сте м о и 11 е р а не 11 ст и:

7-м.„ > 77"'(«„,;

Г, > с/,; (II

т;>0,:

+ ос > > - лг\ где Т"'"' - срок начала (окончания) работ р; Т''"1 - то же для работы е;

а - параметр зависимости между работами 7), и Ту, (I, - ограничение типа "не ранее" для работы 1\.— ограничение типа "не позднее" для рабомл с.

Па рис. 3. представлена структура предложенной организационно технологической модели производства работ ГЭ на строительств осушительных каналов при усчовин сохранения плодородною слоя.

A Y

Рис.-f. Расчетчиц схема процесса ynpaii.ienuii пос.орошпмм дшпцем при рч ¡груше ковша.

13 этой главе также исследуются процессы разработки грунта ГЭ оборудованным ковшом с поворотным днищем. Применение этого ковша позволяет эффективно очищать его при работе на влажных п липких грунтах.

11а рис. 4 представлена расчетная схема технологического процесса разгрузки ковша с поворотным днищем. При повороте ковша из положения I в положение 2, это днище с помощью шарнирных тяг ;•/ и г: поворачивается па угол равный /7, что активизирует и очищает ковш от грунта. Для определения конструктивно-технологических параметров данного ковша необходимо найти значения длин шарнирных тяг rt и /•>.

Формула для определения длины шарнирной тягп ь имеет вид: Б} - - А; + А-

^ __1_- I , | ч

2(Б1 + Бг ■ sin <р - А, • cos <р) Длина шарнирной тяги /•/ определяется следующим образом:

rt = л]/', +2г2(Б2-sinp-A, -cos<р) + Б; (13)

где: Б, = cos at (Rk - гл) + /;,-

В; = /у sin

а, + I- Лк-sinl аг j-/i •

А/ = sin a¡ (Ri< - гл) + а; А2 = Rk-cos(«: "Г"]- ry cos( а, +

Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ

Па начальном этапе этих исследований ставилась задача выявления и анализа факторов, характеризующих условия производства работ по разработке грунта на строительстве осушительных каналов, установление закономерностей их влияния на показатели работы ГЭ.

Установлено, что параметры технологии разработки фунта в первую очередь зависят от схем производства работ, параметров машин и забоев, свойств грунта. Все это предопределило большой диапазон изменения и организационно-технологических параметров производства работ экскаваторами. Одновременно с этим установлено, что основным технологическим процессам разработки грунта присущ и ряд общих закономерностей, которые проявляются в том, что они в большой степени зависят от конструкций и параметров возводимых земляных сооружений (выемок, насыпей), влажности грунта, рабочего оборудования ГЭ.

В -зависимости от прочности груша путь копапия новороюм рукой i и увеличивается не только с увеличением вмеспшости ковша, по н еше большей степени ог влажности грунта (рис. 5).

L н, м

6

4

0.5 0.65 0.S 0.95 q,M3

Рис. 5. Изменение длины пути конашш грунта в зависимости от вместимости ковша ГЭ при разработке: ] - суглинка нормальной влажности ( w =12... ¡5"<>); 2 - переувлажненного суглинка ( со =15...25% );

Рис. 6. Зависимость толщины слон налипания суглинков от их влажности: ¡-ковш традиционный; 2- ковш с поворотным днищем

I [ровсдснныс исследования залииаемоеги ковшей подтвердили характерность этого явления в условиях гидромелнораншнот сфонтельа ва. В общем случае основными залипающими поверхностями ковша являются днище, боковые и задняя стенки в их нижней части. Интенсивно залипают угловые участки, образующиеся па стыках стенок.

Зависимость толщины слоя налипшего грунта в ковше (глины н суглинки) от влажности со, можно выразить следующим регрессионным уравнением:

д =-0,12 со2 + 6.59 со-80,9 , см (14)

Из графика этой зависимости (рис. 6) видно, что толщина слоя налипания грунта в ковшах традиционного исполнения находится в пределах 3...11 см. Меньшие значения соответствуют разработке легких суглинков с песчаными прослойками и свободной водой в нижней части. При использовании ковша с поворотным днищем толщина слоя налипания составляет не более 1...2 см.

Анализ процессов разработки грунта традиционным рабочим оборудованием ГЭ свидетельствует о необходимости дальнейшего совершенствования его возможностей, чтобы исходя из тяговых характернс-

1'к, кП 100

50

0

2 4 6 8 5,М

Рис. 7. Зависимость сопротивления копанию от пути перемещения режущей кромки ковша за счет: а - поворота рукояти; б - поворота ковша; ' 1-традиционного; 2-е очисткой рамкой; 3-е поворотным днищем.

тик Г Э максимально использовать вместимость рабочих органон уменьшить потери грунта из-за его залппаемосгп. В связи с ним в дат работе рассматривались ковши с очистной рамкой и с поворотным дпшн 11а рис. 7 показана зависимость сопротивлении копанию от п перемещения ковша.

В этой главе также проводились исследования технологпчеа процессов перемещения и выгрузки грунта как традиционным, так усовершенствованным рабочим органам ГЭ.

В результате проведенных экспериментальных исследошн выявлено, что на производительность и себестоимость работ ГЭ г строительстве осушительных каналов, значительное влияние оказыва ширина и глубина выемки, ширина полосы отсыпки грунта и высота < отвала, влажность и плотность грунта, а также главный технический нарам« Г') - эксплуатационная масса.

П, м3/-

1П0

70

40

10

0.75 1.5 2.25 3 Пи.м

Рис. 8. Зависимости производительности и себестоимости от глубины разработки выемки дли ЭО-3322.

/. Л поташ центральная проходка с односторонним отвалом О,; 2. Лобовая центральная проходка с двухсторонним отвалом (>'/ и ()_<; .<. Лобовая аиецентрешшя проходка с разработкой сечения выемки « отчал •/. Покован открытая проходка с разработкой сечен ни выемки в отвал О,; 5. Поковал закрытая проходка с разработкой сечення в отвал О,-.

Заметное влияние на производительность и себестоимость рабе оказывает глубина канала. Для всех технологических схем, как видно I

I С, руб/м

0.20

0.15 О 1 4 Г

0.10 I а — = - — т -¿1 5

0.05 II — - — и - — с

рис. 8, незначительное увеличение производительности в начале углубления выемки (на 8... 12 %) ведет в последующем к заметному уменьшению иротволителмюсти, особенно для боковой проходки (на 10...16 %), чго обусловлено увеличением пути движения ковша при копании. Себестоимость рабог при этом ведет себя по-другому: сначала уменьшается, а затем постепенно увеличивается. В наибольшей степени ее увеличение происходит при глубинах 2,1...2,5 м и площадях сечений каналов 8...15 м".

Таблица 1

Характеристики элементов забоя опытного участка

№№ Ед. Средние

п/п Наименование параметров измерены я значения

1. Ширина выемки по дну м 1,1

т Ширина выемки по верху м 4,8

3. Глубина выемки м 1,7

-1. Ширина бермы м ' 1,2

>. Высота единичного отвала м 1,8

6. Ширина единичного отвала по низу м 4,6

7. Ширина единичного отвала по верху м 0,7

Таблица 2

Результаты производства работ ГЭ на участке строительства осушительного канала_

№№ Ед. Значения

п/п Наименование параметра изм. П.тювый Оптим.

1. Вместимость ковша м3 0,65 0,65

т Продолжительность цикла экскавации

при: - центральной проходке с 24.1 20.5

3. - внецентренной проходке - боковой проходке Эксплуатационная производительность с с м'/ч м3/ч м'/ч 24,8 24,4 21,1 21,1

при: - центральной проходке 67,4 74,8

- внецентренной проходке 63,5 69,9

4- - боковой проходке Себестоимость производства работ при: 64,3 68,9

- центральной проходке руб/м' 0.115 0.10 |

- внецентренной проходке руб/м3 0,13 0,11

- боковой проходке руб/м' 0,14 0,12 !

I ^следования организационно-технологических процессии и оптимизации параметров экскаваторных работ в полевых условиях выполнялись на строительстве осушительного канала. Характеристики забоя приведены в таблице 1.

Участок исследований был представлен суглинком первой категории естественной влажности в верхнем метровом слое п супесчаными плывунными прослойками с числом ударов плотномером 1...3 в нижних слоях осушительного канала. Глубина слоя воды в забое не превышала 15 см.

Значения основных параметров и показателей процесса экскавации определенные оптимизационным расчетом и полученные экспериментально приведены в таблице 2.

При выполнении работы ГЭ традиционным рабочим оборудованием на строительстве каналов было установлено, что увеличение производительности и уменьшение себестоимости характерно для всех технологических схем производства работ, а оптимальной технологической схемой явилась лобовая центральная проходка, где производительность повысилась на 11%, а себестоимость работ снизилась па 12%.

Глава 5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ

ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА ЭКСКАВАТОРНЫХ РАЬОТ

Дтя максимальной эффективности использования нового рабочего оборудования ГЭ, оснащенного ковшом с поворотным днищем, разработана методика расчета его основных конструктивно-технологических параметров.

Па основании выполненных исследовании предложена методика оптимизационного расчета организационно-технологических параметров производства работ ГЭ, которая предусматривает три основных этапа.

Па первом этапе готовятся исходные данные расчета, вю.;очающпе в себя рабочий план объекта с разбивкой его на участки, организационно-техиологичсские и экономические показатели производства работ. На этом этапе определяются тсхппко-экопомичсские параметры ГЭ и их рабочею оборудования, которые могут быть пригодны для выполнения земляных работ и заданных условиях.

Па втором этапе рассчитываются параметры ГЭ, их количество и технологические схемы производства работ на каждом участке. 11а основе полученных результатов рассчитываются продолжительность отдельных операций.

Па третьем этапе рассчитывается календарный план производства работ и выполняется его анализ. Если календарный план удовлетворяет предъявляемым к нему требованиям, он принимается за основу. В случае невыполнения каких-либо требований корректируются исходные данные для экономико-математической или организационно-технологической модели и календарный план уточняется.

Расчет экономического эффекта от применения методики оптимизационного расчета производства работ ГЭ, основан на результатах сравнения базового (по ППР) и оптимального вариантов и выполнен в соответствии с "Инструкцией по определению экономической эффективности использования новой техники, изобретений и рационализаторских предложений в орошении и осушении земель, обводнении пастбищ в мелиоративном строительстве ".

Согласно оптимизационного расчета, наибольший экономический эффект от внедрения технологических процессов на строительстве осушительного канала ГЭ с использованием ковша с поворотным днищем п п. Новая Гута Брянской области, составил 5638 руб. (на 100 тыс. м3 разработанного грунта, в ценах 1991 г.).

Применение поворотного днища в ковшах ГЭ обеспечило повышение производительности на 25...40% и снижение себестоимости работ на 15...25%. При этом получен совокупный экономический эффект более 7 тыс. руб. (в ценах 1991 г.) на объектах мелиоративного и общегражданского строительства.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В структуре работ гидромелиоративного строительства большое место занимают работы по возведению разных земляных сооружений значительная часть которых (более 30%) выполняется одноковшовыми гидравлическими экскаваторами. Обладая относительной простотой устройства и управления, универсальностью использования ГЭ присущ и ряд организационно-технических и конструктивных недостатков, снижающих эффективность работ в условиях постоянно меняющихся параметров объектов и свойств грунтов. Эффективность производства работ при строительстве осушительных каналов в большой степени зависит от уровня организационно-технологической подготовки и оптимизации параметров ГЭ с использованием как традиционного рабочего оборудования так и его усовершенствованного.

2. Разработанная экономико-математическая модель, по критериям себестоимости и производительности, дает возможность оптимизировать

параметры и количество ГЭ, технологическую схему производства работ и на

основе полученных результатов рассчитать продолжительность отдельных операций технологического процесса разработки грунта ГЭ для конкретных условии строительства осушительных каналов.

3. Разработанная на основе обобщенной сетевой модели в терминах "работ" организационно-технологическая модель производства работ ГЭ при строительстве осушительных каналов, содержит технологическую последовательность выполнения работ, взаимосвязи между работами, организационно-технологические ограничения и позволяет рассчитать рациональный календарный план работ на объекте.

4. Выполненные теоретические и экспериментальные исследования позволили обосновать основные расчетные организационно-технологические схемы производства работ ГЭ на строительстве осушительных каналов и получить аналитические зависимости для расчета параметров работ (длины копания и транспортировки ковша на разгрузку, угла поворота платформы к месту выгрузки грунта и т.д.), которые позволяют определить технико-экономические показатели производства (производительность, себестоимость работ).

5. Выполненные экспериментальные исследования подтвердили теоретические предпосылки о влиянии на показатели работ ГЭ параметров осушительных каналов и технологических схем производства работ. Оптимальные организационно-технологические параметры производства рассчитываются в зависимости от глубины, ширины и заложения откосов канала, высоты и ширины полосы отсыпки грунта, количества и типоразмеров ГЭ, грунтовых условий. Наиболее эффективна лобовая центральная проходка ГЭ с двухсторонним отвалом, наименее - боковые проходки, но они позволяют выполнять на 15...20% более широкие поверху сечения выемки.

6. Анализ технологических процессов производства работ ГЭ показывает, что большинство конструкций рабочего оборудования не обеспечивают должной эффективности при работе в сильно залипающих влажных грунтах, характерных для мелиоративного строительства. В целях совершенствования технологии работ предложены новые конструкции рабочего оборудования ГЭ, которые имеют технологические преимущества за счет использования в нем очистной рамки и поворотного днища. Они обеспечивают принудительное перемещение грунта в ковше и очистку налипшего грунта в процессе разгрузки.

7. Выполненные экспериментально-теоретические исследования усовершенствованного рабочего оборудования ГЭ с элементами очистки выявили технические параметры и технологические возможности их использования. Применение в ковше очистной рамки обеспечивает более

качественную очистку (до 100%) от залипающих фунтов по сравнению с ковшом с поворотным днищем (до 93...98%), но имеет более сложную и металлоемкую конструкцию. Ковш с поворотным днищем дает преимущество но более полной его очистки от налипшего грунта на малых радиусах разгрузки, а также может выполнять функцию грунтоперемещающего устройства (отвала) при засыпке понижений, пазух и т.п.

8. Использование разработанных методик оптимизационного расчета организационно-технологических параметров производства работ ГЭ и расчета конструктивно-технологических параметров рабочего оборудования ГЭ с поворотным днищем позволила повысить производительность по сравнению с традиционной технологией и снизить себестоимость работ более чем на 10% для всех технологических проходок. Экономический эффект от использования выполненных исследований по совершенствованию производства земляных работ ГЭ составил более 7 тыс. руб. (в ценах 1991 г.).

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах автора:

1. Методика оптимизационного расчета угла поворота рабочего оборудования одноковшового экскаватора // Повышение качества строительных работ, материалов и проектных решений/ Сб.научи.трудов БГИТА. -Брянск. 1997. -с. 52-55. (в соавторстве)

2. Некоторые результаты экспериментальных исследований рабочих процессов экскаваторов// Проблемы строительного и дорожного комплексов/ Труды Международной научно-технической конференции. -Брянск. 1998. -с. 276-280. (в соавторстве)

3. Повышение эффективности применения экскаваторов при работе в сложных условиях эксплуатации// Современное строительство/ Материалы Международной научно-практической конференции. -Пенза, 1998. -с. 183185. (в соавторстве)

4. Интенсификация использования гидравлических экскаваторов в строительстве// Вклад ученых и специалистов в национальную экономику/ Материалы научно-технической конференции БГИТА, том 3. -Брянск, 1998. -с. 46-48.

5. Повышение эффективности использования одноковшовых экскаваторов// Вклад ученых и специалистов в национальную экономику/ Материалы научно-технической конференции БГИТА, Том 3. -Брянск, 1998. -с. 69-70. (в соавторстве)

6. Расширение технологических возможностей ковша экскаватра. // lloBbiuieinie технического уровня машин лесного комплекса. / Со. научн.трудов ВГЛТА. -Воронеж. 1999. - с. 25-26.

7. Некоторые результаты исследовании ковша экскаватора усовершенствованного тина. // Повышение технического уровня машин лесного комплекса./ Сб.научн.трудов ВГЛТЛ. -Воронеж. 1999. - с.27-28. (в соавторстве)

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ ОДНОКОВШОВЫМИ ЭКСКАВАТОРАМИ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ОСУШИТЕЛЬНЫХ КАНАЛОВ

1.1. Особенности, условия производства и проектирования экскаваторных работ.

1.2. Анализ исследований по организационно- технологическому проектированию и производству экскаваторных работ.

1.3. Направления исследований по совершенствованию организационно-технологических процессов производства работ экскаваторами

1.4. Выводы, цель и задачи исследований

2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Общий состав и структура теоретических и экспериментальных исследований

2.2. Методика проведения экспериментальных исследований в лабораторных условиях

2.3. Методика проведения экспериментальных исследований в производственных условиях

3.ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОРГАНИЗАЦИОННО

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОИЗВОДСТВА

РАБОТ ЭКСКАВАТОРАМИ

3.1. Обоснование расчетных организационно-технологических схем и процессов.

3.2. Оптимизация организационно-технологических процессов экскаваторных работ

3.3. Моделирование и определение параметров технологических процессов разработки грунта

3.4. Определение конструктивно-технологических параметров нового рабочего оборудования.

3.5. Моделирования организационно-технологических процессов производства работ.

3.6. Выводы

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬ -НЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

4.1. Влияние условий производства работ и параметров рабочего оборудования ГЭ на процесс разработки грунта.

4.2. Исследование технологических процессов перемещения и выгрузки грунта.-.

4.3. Влияние параметров и условий строительства осушительных каналов на производительность и себестоимость работ

4.4. Оптимизация организационно-технологических параметров производства работ

4.5. Выводы

5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ ЭКСКАВАТОРАМИ

5.1. Методика расчета параметров нового рабочего оборудования экскаватора.

5.2. Методика оптимизационного расчета организационно-технологических параметров производства работ ГЭ

5.3. Экономическая эффективность выполненных исследований.

Современное строительство характеризуется сложными процессами перехода к рыночным отношениям. Они обоснованы, с одной стороны, разрушением системы государственных форм организации производства и финансирования работ, резкого снижения бюджетного и увеличения доли частных форм инвестирования строительства. С другой стороны - резким увеличением стоимости строительства, что обусловлено как возрастанием стоимости проектирования объектов, обеспечения материалами, энергоресурсами, так и в еще большей степени затратами на приобретение и эксплуатацию строительной техники. В первую очередь это относится к одноковшовым экскаваторам, которые благодаря своей универсальности, мобильности и качеству нашли при производстве земляных работ большое применение. Среди них наиболее перспективны гидравлические экскаваторы (ГЭ), которые способны развивать значительные усилия резания и имеют высокие показатели по производительности.

Актуальность исследований. На данном этапе состояния российской экономики дальнейшее развитие мелиоративной отрасли возможно при условии значительных вложений государственных инвестиций в строительство, реконструкцию и эксплуатацию гидромелиоративных систем.

Объективная необходимость в этом обусловлена тем, что около 70% сельхозугодий на территории России находятся в неблагоприятных природно-климатических условиях, из которых 35% - в зоне осушаемых земель. Создание благоприятных условий земледелия возможно за счет возведения разнообразных водорегулирующих сооружений, к числу которых относят строительство осушительных каналов ГЭ.

Благодаря относительной простоте устройства и управления, гибкой структуре конструкций и типоразмеров они могут обеспечить необходимый технический и организационный потенциал для эффективного производства этих работ. Широкая номенклатура размеров и конструкций, их сменного рабочего оборудования обеспечивают определенную перспективу эффективного использования ГЭ.

Однако централизованное заводское изготовление и поставка ГЭ в подрядные организации не учитывает в полной мере специфику их применения в гидротехническом и мелиоративном строительстве. Это не позволяет при постоянно меняющихся условиях строительства эффективно реализовы-вать технологические возможности рабочих органов ГЭ, и в частности, вследствие их залипаемости.

В составе большинства парков этих машин имеется в среднем 1-2 типоразмера ходового и 2-3 типоразмеров сменного рабочего оборудования ковшевого типа. Это затрудняет поиск и реализацию рациональных технологических процессов, а также оптимизацию их использования по производительности, мощности и времени.

Недостаточный уровень технологического соответствия ГЭ условиям гидротехнического строительства приводит:

- к неравномерному использованию мощности при копании и транспортировке грунта;

- к недоиспользованию вместимости рабочих органов из-за просыпания и залипания грунта;

- к возможному несоответствию параметров рабочих органов ГЭ параметрам осушительных каналов, в частности по их ширине.

В последние годы данные недостатки в использовании ГЭ усугубляются еще и следующими причинами:

- отсутствием стабильного финансирования объектов работ;

- отсутствием государственного регулирования загрузки подрядных строительных организаций объемами работ и др.

Исследования показывают, что в условиях нестабильного финансирования гидромелиоративного строительства актуальными являются следующие научно-практические направления повышения эффективности использования ГЭ при строительстве осушительных каналов:

- оптимизация организационно-технологических схем и параметров производства работ ГЭ на основе широкой компьютеризации их расчета;

- расширение возможности быстрой переналадки технологических приемов и схем производства работ в конкретных условиях строительства;

- усовершенствование рабочего оборудования ГЭ для увеличения диапазона его технических параметров и технологических возможностей.

Цель исследований заключается в повышении эффективности производства земляных работ за счет совершенствования технологии и организации строительства осушительных каналов одноковшовыми ГЭ.

Научную новизну исследований определяют следующие результаты:

- получены зависимости и предложены методы реализации организационно-технологического потенциала производства земляных работ, обеспечивающие повышение эффективности строительства при минимальных энергозатратах;

- предложена методика оптимизационного расчета организационно-технологических параметров производства работ ГЭ и методика расчета параметров усовершенствованного рабочего оборудования ГЭ с элементами интенсификации их очистки;

- разработана технология и организация производства работ ГЭ с интенсифицированным рабочим оборудованием, обеспечивающие высокую производительность и эффективность производства.

Практическая ценность исследований заключается в следующем:

- рекомендована конструкция рабочего оборудования ГЭ, позволяющая повысить производительность труда, снизить стоимость работ и сроки строительства;

- предложены технологические процессы производства земляных работ ГЭ с новым рабочим оборудованием, обеспечивающие сокращение трудо и энергозатрат при разработке грунта;

- рекомендовано усовершенствованное рабочее оборудование ГЭ, позволяющее снизить потери грунта из-за залипания и возможного несоответствия его параметров по ширине параметрам осушительных каналов.

Внедрение результатов исследований. Методика расчета оптимальных организационно-технологических параметров, позволяющая рассчитать состав комплекта ГЭ и технологии их использования при производстве земляных работ на строительстве осушительных каналов и методика расчета параметров нового рабочего оборудования приняты к использованию в объединении "Брянскагропромстрой" и управлении "Брянскмелиоводхоз".

Апробация работы. Результаты исследований докладывались и одобрены:

- на секции гидротехники и мелиоративного строительства Ученого совета ВНИИГиМ (г. Москва, 1999, 2000 гг.); на Международной научно-технической конференции "Проблемы строительного и дорожного комплексов" (г. Брянск, 1998 г.); на научно-технических конференциях Брянской государственной инженерно-технологической академии (г. Брянск, 1997, 1998, 1999 гг.); на Международной научно-практической конференции "Современное строительство" (г. Пенза, 1998 г.); на научно-технической конференции Воронежской государственной лесотехнической академии (г. Воронеж, 1999 г.); на технических совещаниях объединения "Брянскагропромстроя" (г. Брянск, 1997 г., 1998 г.);

- на технических совещаниях управления "Брянскмелиоводхоз" (г. Брянск, 1999, 2000 гг.).

Публикации: по теме диссертационных исследований опубликованы в открытой печати 7 статей.

На защиту выносятся:

- результаты теоретических и экспериментальных исследований, которые позволяют применять научно-обоснованные организационно-техно8 логические процессы производства работ ГЭ, в том числе и с усовершенствованным рабочим оборудованием на строительстве осушительных каналов;

- методики оптимизационных расчетов организационно-технологических параметров производства работ ГЭ и параметров рабочего оборудования ГЭ с элементами интенсификации; конструктивное решение усовершенствованного рабочего оборудования ГЭ и технологические схемы его использования, позволяющие интенсифицировать процессы разработки грунта при строительстве осушительных каналов.

Объем работы. Диссертационная работа изложена на 163 страницах и содержит 13 таблиц, 40 рисунков, список используемой литературы из 102 наименований и приложений на 37 страницах

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В структуре работ гидромелиоративного строительства большое место занимают работы по возведению разных земляных сооружений значительная часть которых (более 30%) выполняется одноковшовыми гидравлическими экскаваторами. Обладая относительной простотой устройства и управления, универсальностью использования ГЭ присущ и ряд организационно-технических и конструктивных недостатков, снижающих эффективность работ в условиях постоянно меняющихся параметров объектов и свойств грунтов. Эффективность производства работ при строительстве осушительных каналов в большой степени зависит от уровня организационно-технологической подготовки и оптимизации параметров ГЭ с использованием как традиционного рабочего оборудования так и его усовершенствованного.

2. Разработанная экономико-математическая модель, по критериям себестоимости и производительности, дает возможность оптимизировать параметры и количество ГЭ, технологическую схему производства работ и на основе полученных результатов рассчитать продолжительность отдельных операций технологического процесса разработки грунта ГЭ для конкретных условий строительства осушительных каналов.

3. Разработанная на основе обобщенной сетевой модели в терминах "работ" организационно-технологическая модель производства работ ГЭ при строительстве осушительных каналов, содержит технологическую последовательность выполнения работ, взаимосвязи между работами, организационно-технологические ограничения и позволяет рассчитать рациональный календарный план работ на объекте.

4. Выполненные теоретические и экспериментальные исследования позволили обосновать основные расчетные организационно-технологические схемы производства работ ГЭ на строительстве осушительных каналов и получить аналитические зависимости для расчета параметров работ (длины копания и транспортировки ковша на разгрузку, угла поворота платформы к месту выгрузки грунта и т.д.), которые позволяют определить технико-экономические показатели производства (производительность, себестоимость работ).

5. Выполненные экспериментальные исследования подтвердили теоретические предпосылки о влиянии на показатели работ ГЭ параметров осушительных каналов и технологических схем производства работ. Оптимальные организационно-технологические параметры производства рассчитываются в зависимости от глубины, ширины и заложения откосов канала, высоты и ширины полосы отсыпки грунта, количества и типоразмеров ГЭ, грунтовых условий. Наиболее эффективна лобовая центральная проходка ГЭ с двухсторонним отвалом, наименее - боковые проходки, но они позволяют выполнять на 15.20% более широкие поверху сечения выемки.

6. Анализ технологических процессов производства работ ГЭ показывает, что большинство конструкций рабочего оборудования не обеспечивают должной эффективности при работе в сильно залипающих влажных грунтах, характерных для мелиоративного строительства. В целях совершенствования технологии работ предложены новые конструкции рабочего оборудования ГЭ, которые имеют технологические преимущества за счет использования в нем очистной рамки и поворотного днища. Они обеспечивают принудительное перемещение грунта в ковше и очистку налипшего грунта в процессе разгрузки.

7. Выполненные экспериментально-теоретические исследования усовершенствованного рабочего оборудования ГЭ с элементами очистки выявили технические параметры и технологические возможности их использования. Применение в ковше очистной рамки обеспечивает более качественную очистку (до 100%) от залипающих грунтов по сравнению с ковшом с поворотным днищем (до 93.98%), но имеет более сложную и металлоемкую конструкцию. Ковш с поворотным днищем дает преимущество

1. Агароник М. Я. Исследование и определение параметров ковшей обратных лопат экскаваторов с гидравлическим приводом: Дисс. . канд. техн. наук. -М.: 1974.-213 с.

2. Алексанкин A.B., Дружинин А.И. Мелиорация земель в Нечерноземной зоне РСФСР.- М.: Колос, 1987 268 с.

3. Артемьев К. А. Основы теории копания. М.: Машгиз, 1963. - 128 с.

4. Балаев Д. Г., Томин Е. Д. Основные направления развития механизации мелиоративных работ // Перспективные технологии и научные методы организации производства мелиоративных работ / Сб. научн. трудов ВНИИГиМ, М., 1983. с. 3-8.

5. Балаев Д. Г., Казаков В. С. Основные направления развития мелиоративной техники и технологии в Нечерноземной зоне РСФСР // Строительные и дорожные машины. 1981. - № 6. - с. 1.

6. Баловнев В.И. Моделирование процессов взаимодействия со средой рабочих органов дорожно строительных машин. - М.: Высшая школа, 1981. -335 с.

7. Баловнев В. И. Дорожно строительные машины с рабочими органами интенсифицирующего действия. - М.: Машиностроение, 1981.-351 с.

8. Баловнев В. И., Хмара Л. А. Интенсификация земляных работ в дорожном строительстве. -М.: Транспорт, 1983. 183 с.

9. Барабащук В. Н. и др. Планирование эксперимента в технике. М.: Техника, 1984.-200 с.

10. Ю.Басин Е. В. Ключевые задачи отрасли: расширять сферу внебюджетных инвестиций, рационально использовать ресурсы // Строительная газета. -1998 .-№ 1. — с. 2.

11. П.Басин Е. В. О путях развития механизации строительства // Механизация строительства. 1997. № 9. - с. 2-4.

12. Беляков Ю. И. Проектирование экскаваторных работ. М.: Недра, 1983. -349 с.

13. З.Берг А. И. Кибернетика и надежность. М.: Знание, 1964. - 96 с.

14. Беркман А. И., Раннев А. В., Рейш А. К. Универсальные одноковшовые экскаваторы. 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1981. - 304 с.

15. Бланк Л. И., Савин А. П., Кочкина М. А. Влияние основных факторов на использование строительных машин в различных условиях эксплуатации. -М.: Стройиздат, 1981. 71 с.

16. Бобрус Р. Г. Оптимизация параметров управления строительной планировкой: Дисс. канд. техн. наук. М., 1988. - 140 с.

17. Бойко И. Ф. Совершенствовать организацию строительного производства // Гидротехника и мелиорация. 1983. -№ 3. с. 2 - 6.

18. Бриедис В. А. Автоматизированная обработка информации в мелиоративном строительстве. -М.: Финансы и статистика, 1984.-135 с.

19. Брок Л. С., Васильев В. С. Переналаживаемое и автоматизированное металлорежущее оборудование // Станки и инструменты , 1980. № 3. - с. 3-8.

20. Булгаков С. Н. Технологичность железобетонных конструкций и проектных решений. -М.: Стройиздат, 1983. 303 с.

21. Бусленко Н. П. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1978. - 399 с.

22. Васильев В. Н. Организация, управление и экономика гибкого механизированного производства. М.: Машиностроение, 1986. - 312 с.

23. Веников В.А. Теория подобия и моделирования. М.: Высшая школа, 1976. -168 с.

24. Ветров Ю. А. Резание грунтов землеройно транспортными машинами. -М.: Машиностроение, 1971. - 357 с.

25. Винарский М. С., Лурье М. В. Планирование экспериментов в технологических исследованиях. Киев.: Техника, 1975. - 168 с.

26. Винчивичус В. В. Проектировать комплексно // Гидротехника и мелиорация. 1978.-№8. -с. 31-32.

27. Вознесенский В. А. Статистические методы планирования экспериментов в технологических исследованиях. 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Финансы и статистика, 1981.-263 с.

28. Волков Д. П., Николаев С. М. Надежность строительных машин и оборудования. М.: Высшая школа, 1979. - 400 с.

29. Волков Р. И., Никитин И. С. Осушение земель в Нечерноземной зоне. М.: Россельхозиздат, 1982. - 62 с.

30. ВНИИР. Сборник В12. Специальные работы в мелиоративном и водохозяйственном строительстве. Вып. I. Земляные работы при строительстве мелиоративных систем и водохозяйственных сооружений/ Минводхоз СССР.- М: Прейскурантиздат, 1987.-88с.

31. Воропаев В. И. Методы и модели календарного планирования в автоматизированных системах управления строительством. М.: Стройиздат, 1975. -232 с.

32. Геращенко Л. И. Факторы роста фондоотдачи в мелиоративном строительстве // Гидротехника и мелиорация . 1984. - № 5. - с. 60-62.

33. Гибкие производственные комплексы / Под ред. П. А. Белянина. М.: Машиностроение. 1984. - 384 с.

34. Голубович С. Р. Расчет оптимальных рядов строительных машин // Механизация строительства. 1967. - № 4. - с. 11-14.

35. Голуб Л. Г. Автоматизация решения задач по подготовке строительного производства . Л.: Стройиздат, 1983. - 88 с.

36. Горюшкин В. И. Состояние и перспективы развития гибкой автоматизированной технологии в промышленности. Минск.: БелНИИНТИ, 1983. - 44 с.

37. ГОСТ 17257-87. Экскаваторы одноковшовые универсальные: Методы определения вместимости ковша. М.: Издательство стандартов, 1979. - 6 с.

38. ГОСТ 25051.1-82. Система государственных испытаний продукции: Представление, обработка, оценка точности и оформление результатов испытаний. Общие требования. -М. : Издательство стандартов, 1982. 8 с.

39. Гусаков А. А. Системотехника строительства. М.: Стройиздат, 1983. -233 с.

40. Домбровский Н. Г., Шепетьев А. И. Структура машинного парка, изменение мощности машин и основные направления оптимизации // Механизация строительства. 1981. - №11. - с. 21-23.

41. Домбровский Н. Г. Экскаваторы. Общие вопросы теории, проектирования, исследования и применения. М.: Машиностроение, 1969. - 319 с.

42. Дорожные машины. ч.1. Машины для земляных работ. Теория и расчет / Т. В. Алексеева, К. А. Артемьев, Н. А. Ульянов и др. М.: Машиностроение, 1975.-504 с.

43. Дулыциков Ю. С. Организационные факторы интенсификации производства / Учебное пособие. Л.: ЛФЭИ, 1986. - 86 с.

44. Евдокимов В. А. Механизация и автоматизация строительного производства. Л.: Стройиздат, 1985. - 295 с.

45. Егнус М. Я. Оценка технологичности проектных решений жилых и общественных зданий. М.: Стройиздат, 1975. - 344 с.

46. Иванов А. П. Экономика рядов машин. -М.: Машиностроение, 1982. 165 с.

47. Кандаурова Н.М. Совершенствование технологии разработки узких траншей и малообъемных выемок одноковшовыми гидравлическими экскаваторами.: Дисс. . канд. техн. наук. М., 1983. - 275 с.

48. Канторер С. Е. Методы обоснования эффективности применения машин в строительстве. М.: Стройиздат, 1979. - 292 с.

49. Канторович Л. В. Оптимальные решения в экономике. М.: Наука, 1972. -232 с.

50. Карловский В. Ф. Исследование и разработка технологических процессов производства земляных работ при осушении болот и заболоченных земель: Дисс. . д-ра техн. наук. Минск., 1978. - 490 с.

51. Кизяев Б. М. Совершенствование технологических процессов строительства мелиоративных каналов машинами непрерывного действия: Дисс. . д-ра техн. наук. М., 1984. - 450 с.

52. Кудрявцев Е. М. Научные основы синтеза и оптимизации параметров систем машин для земляных работ: Дисс. .д-ра техн. наук. М., 1979. - 391 с.

53. Кузнецов Ю. П., Прыкин Б. В., Резниченко П. Т. Проектирование земляных и монтажных работ. Киев - Донецк: Вища школа, 1981. - 296 с.

54. Кулибин A.C. Автоматизированное проектирование // Гидротехника и мелиорация. № 7 - с. 41-44.

55. Кулиш Н. М. Экскаваторы работают круглосуточно. Ростов: Книж. изд-во, 1979. - 88 с.

56. Ладышевский Б. Н. Тенденции развития землеройной техники // Механизация строительства. 1981. - № 5. - с. 6-7.

57. Лофицкий В. Н., Рельттов Б. Ф. Борьба с налипанием грунта к кузовам автосамосвалов и ковшам экскаваторов. JL: ВНИИГидротехника им. Веденеева, 1963. - 26 с.

58. Малогабаритные экскаваторы за рубежом. Обзорная информация. Серия "Экскаваторы и стреловые краны " / Горстина Н. Ю., Корнюшенко С. Н. -М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1986. 52 с.

59. Матвеев А. В. Технологичность как фактор эффективности использования землеройных машин циклического действия в строительстве // Ресурсы и эффективность в строительстве / Сб. науч. трудов ВИСИ. Воронеж, Изд-во ВГУ, 1983.-с. 87-91.

60. Матвеев А. В. Интенсификация производства земляных работ при строительстве осушительных систем машинами циклического действия: Дисс. д-ра техн. наук. М., 1990. - 440 с.

61. Математическая теория оптимальных процессов / JI. С. Понтрягин, В.Г. Болтянский, Р. С. Гамкрелидзе и др. М.: Наука, 1976. - 392 с.

62. Мешик Ч. П. Формирование эффективных парков машин для строительных работ. М. : Стройиздат, 1981. - 111 с.

63. Недорезов И. А. Эффективность косого резания грунта // Строительные и дорожные машины. 1969. - № 3 . - с. 14-15.

64. Недорезов И.А. Распределение грунтов по трудности разработки землеройными машинами // Строительные и дорожные машины. 1973.- № 7. - с.5-6.

65. Полисюк Г.В. Экономико-математические методы в планировании строительства. 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1986. - 272 с.

66. Потапчик М.А. Исследование вопросов рационального использования одноковшовых экскаваторов при строительстве осушительных каналов на болотах: Дисс. .канд. техн. наук. Минск, 1978. - 188 с.

67. Раннев A.B. Основные направления совершенствования одноковшовых экскаваторов // Строительные и дорожные машины. 1997. - с. 6-11.

68. Руднев В.К. Карась С.Н. О залипаемости ковшей экскаваторов грунтом и способе его снижения // Строительные и дорожные машины. 1980. № 5. с. 11.

69. Руководство по разработке и применению типовых организационно-технологических моделей и нормативов для водохозяйственного строительства BPH - У-1 - 77.: ВНИИТиМ, 1978. - 103 с.

70. Сарнацкий С. И. Интенсификация строительства протяженных выемок драглайнами: Дисс. канд. техн. наук. Днепропетровск, 1989. - 277 с.

71. Сергеева Н.Д. Мощенков В.Е. Повышение эффективности применения экскаваторов в сложных условиях эксплуатации // Проблемы строительного и дорожного комплексов / Труды международной научно-технической конференции / БГИТА Брянск, 1998. - с. 274-276.

72. Сергеева Н.Д. Организационно-технологическое моделирование процессов производства земляных работ. Уч. пособ. / Под ред. Матвеева. А. В. -Брянск, 1997. 205 с.

73. Спектор М.Д. Выбор оптимальных вариантов организации и технологии строительства. М.: Стройиздат, 1980. - 169 с.

74. Способы борьбы с налипанием и намерзанием влажных грунтов на рабочие органы строительных машин /Р.П.Заднепровский, Ю. С. Ширшинский, Л.Ф. Лукьяненко и др. М.: ЦНИИМТП, 1976. - 32 с.

75. Справочник строителя: Земляные работы / А. К. Рейш, A.B. Куртинов, А.П. Дегтярев и др.; Под ред. А.К. Рейша М.: Стройиздат, 1984. - 320 с.

76. Тейлор Д.В. Основы механики грунтов . М.: Госстройиздат, 1969. - 365 с.

77. Теличенко В.И. Формирование комплектов машин для производства земляных работ в строительстве. Дисс. канд. техн. наук. М., 1979. - 182 с.

78. Теличенко В.И. Научно-методические основы проектирования гибких строительных технологий. Дисс. д-ра техн. наук. М., 1994. - 248 с.

79. Технология и механизация строительного производства / Под ред. Атаева С.С. и Канторера С.Е. М.: Высшая школа, 1983. - 359 с.

80. Технология и организация строительного производства. Под ред. Галкина И.Г. М.: Высшая школа, 1981. - 488 с.

81. Федоров В.В. Теория оптимального эксперимента. М.: Наука, 1971. - 312 с.

82. Федоров Д.И. Рабочие органы землеройных машин. М.: Машиностроение, 1977.-288 с.

83. Федоров Д.И., Бондарович Б.А. Надежность рабочего оборудования землеройных машин. М.: Машиностроение, 1981. - 280 с.

84. Фиделев A.C. Повышение производительности строительных машин. М.: Машиностроение, 1974. - 145 с.

85. Френкель Г.Ю. Применение роботов и манипуляторов в строительной индустрии . М.: Знание, 1988. - 64 с.162

86. Хмара JI.A. Научные основы формирования многокомпонентных рабочих органов землеройных машин. Дисс. .д-ра техн. наук. Днепропетровск, 1983.-380 с.

87. Черненко В.К. Проектирование земляных работ. -К.: Высшая школа, 1976. -85 с.

88. Штепа Б.Т. Технический прогресс в мелиорации. М.: Колос, 1983.-238 с.

89. Ясинецкий В.Г. Организация, планирование и управление водохозяйственным строительством. М.: Колос, 1982. - 382 с.

90. Ямпольский JI.C., Полищук М.Н. Оптимизация технологических процессов в гибких производственных системах. К.: Техника, 1987. -147 с.

91. Baer A., Eastman С., Henrion М. Geometric modeling: a survey. Camputer Aided Design, v.2, v3, 1979.

92. Bass T.P. Laster to laser land leveling // Proc. Of the Agri-Mation conf. and expos. St.Joseph, Mich., 1985. p. 297-305.

93. Ferdows K., Lindberg P. FMS as indicator of the manufacturing /Int.I. Prod. Res.-1987.-N11, p. 1563-1571.

94. Wood, Stuart. Heavy cinstruction: Eguipment and metods / Stuart Wook, jr. -Endlewood Cliffs: Prentice Hall, cop. 1977.-488 p.

95. Botkin, James W, etal. Global Stakes: The future of high technology in America Pepr. - Harimondsworth ect: Penguin books, 1984. - 235 p.

96. Jawad, Maan H., Fars James R. Structural analysis adn design of process equipment New York ect: Wiley, cap. 1984. - 704 p.1. Содержание.