Учебное пособие 800664

Таблица 1.3

Шифр полной массы автомобиля

Таблица 1.4

Шифр вида автомобиля

Примеры индексации широко применяемых строительных машин представлены на рис. 1.2 - 1.5.

Рис. 1.2. Структура индексации одноковшовых универсальных экскаваторов

Рис. 1.3. Структура индексации траншейных экскаваторов

10

Рис. 1.4. Структура индексации башенных кранов

Рис. 1.5. Структура индексации стреловых самоходных кранов. Обозначение ходового устройства: Г – гусеничное; ГУ – гусеничное уширенное; П – пневмоколесное; Ш – специальное шасси автомобильного типа; А – автомобильное; Тр – тракторное; Пр – прицепное

11

1.3. Критерии развития и качества строительных машин

Качество машины должно обеспечиваться на всех этапах жизненного цикла строительной машины (проектирование, изготовление, эксплуатация). Параметры машины, количественно характеризующие ее свойства, являются составляющей частью показателей качества. В практике оценки качества строительной машины применяются следующие методы определения показателей качества: регистрационный, расчетный, экспертный, измерительный.

Регистрационный метод осуществляется на основе наблюдений и подсчета числа определенных событий или затрат.

Расчетный метод заключается в определении показателей качества на основе использования теоретических и эмпирических зависимостей показателей машины от ее параметров.

Экспертный метод заключается в определении показателей качества на основе решения, принимаемого экспертами.

Измерительный метод сводится к определению показателей качества на основе показателей технических средств измерений.

Качество строительной техники достигается за счет глубоких научных исследований, являющихся основой для разработки исходных требований и технических заданий на новые машины, совершенствования опытноконструкторских работ, использования прогрессивных материалов и комплектующих изделий, внедрения современных технологий и повышения качества обработки и сборки деталей и сборочных единиц машин.

Для оценки уровня качества дорожно-строительных машин составляют карту технического уровня, предусмотренную единой системой конструкторской документации (ЕСКД).

Качество наиболее сложной строительной техники (экскаваторов, стреловых самоходных кранов, башенных кранов) определяется многими показателями. Их можно сгруппировать по следующим категориям: техникоэкономические, эксплуатационные, конструктивные, технологические.

Показатели и параметры, как мера совершенства технических объектов, оказывают существенное влияние на развитие отдельных видов технических устройств и техники в целом. Такие показатели принято называть критериями развития технических объектов. Например, к таким критериям можно отнести удельную материалоемкость изделий, их энергопотребление, дизайн, уровень механизации технологического процесса и т. д.

Критерии развития одновременно являются и важнейшими критериями (показателями) качества и поэтому используются при оценке качества технических объектов.

Любой технический объект имеет, как правило, не один, а несколько критериев развития, поэтому при разработке технических объектов каждого нового поколения стремятся максимально улучшить одни критерии и при этом

12

не ухудшить другие. В этом и состоит инженерный опыт и инженерная интуиция.

Всю совокупность критериев развития техники (единой для различных классов технических объектов) обычно подразделяют на четыре группы:

1)функциональные, характеризующие показатели реализации функции объекта – производительность, точность выполнения технологических операций, надежность, специфические (металлоемкость; энергоемкость; уровень автоматизации выполнения рабочих операций; контроль работы ДВС, агрегатов и узлов; встроенная диагностическая система технического состояния узлов и агрегатов);

2)технологичность изготовления, отражающие возможность и сложность изготовления технического объекта – расчленение на подсистемы, трудоемкость изготовления, использование материалов, технологичность изготовления;

3)экономические, определяющие экономическую целесообразность реализации функций с помощью рассматриваемого технического объекта – затраты на материалы, затраты на энергию, затраты на информацию, подготовка и подбор кадров, себестоимость, затраты на заработную плату и налоги;

4)эргономические, связанные с оценкой воздействия на человека отрицательных и положительных факторов со стороны созданного им

технического объекта – экологичность, безопасность, дизайн.

Из большого числа параметров технического объекта за критерии развития принимаются лишь такие, которые удовлетворяют следующим требованиям.

Требования должны быть измеримыми, что предполагает возможность количественно оценить по одной из шкал измерений (шкала отношений, интервалов и порядка).

Требования должны быть сопоставимыми, то есть иметь такие единицы измерения, которые позволяют сопоставлять технические объекты разных времен и стран.

Требования должны быть приоритетными, то есть такими, которые в первую очередь характеризуют эффективность технического объекта и оказывают определяющее влияние на его развитие.

Требования должны быть логически минимальными и независимыми, то есть не могут быть логически выведены из других критериев или являться их прямым следствием.

Единичный критерий, сколь важным он бы не был, не может полностью характеризовать ни эффективность разрабатываемого технического объекта, ни эффективность процесса его создания. Исходя из этого, приступая к созданию нового технического объекта, разработчики (заказчики, или совместные усилия обеих сторон) формируют набор критериев (показателей качества) и к техническому объекту, и к процессу его создания, совокупно

13

характеризующего эффективность решения поставленной задачи. Причем в набор критериев могут входить критерии различной значимости: наиболее важные, ординарные и даже несущественные.

Процедуру отбора критериев и признания степени важности иногда называют политикой или стратегией выбора.

Вместе с тем набор критериев регламентируется государственным стандартом. В соответствии с ГОСТ 15467-79 показатели качества разделены на 10 следующих групп: назначения; надежности; экономического использования материалов и энергии; эргономические и эстетические показатели; показатели технологичности, стандартизации, унификации и безопасности; патентно-правовые показатели; экономические показатели.

Конкретизируя комплекс требований можно сформулировать следующие категории требований к вновь создаваемой строительной машине:

1.Назначение и область применения машины.

2.Основание для разработки исходных требований.

3.Наименование заменяемой машины.

4.Исходные материалы для разработки требований.

5.Требования к техническим параметрам и показателям машины.

6.Специальные конструктивно-технические требования к машине.

7.Требования к надежности.

8.Требования к эргономике.

9.Требования к экологическому обеспечению.

10.Требования к экономному расходованию материалов при производстве и эксплуатации.

11.Требования стандартизации и унификации.

12.Требования безопасности при производстве и эксплуатации.

13.Требования к транспортировке, монтажу и хранению машины.

14.Требования к комплектности поставки машины.

15.Ожидаемая экономическая эффективность от внедрения.

16.Ориентировочная потребность строительной отрасли в создаваемой машине.

1.4. Жизненный цикл строительной машины

Процесс создания новой высокоэффективной строительной машины, способной заменить существующий устаревший аналог, сложный многогранный процесс, который должен обеспечить эффективный жизненный цикл вновь создаваемой машины.

Жизненный цикл машины – это совокупность производственных процессов от начала исследования необходимости создания машины до прекращения потребления, включая стадии исследования, проектирования, изготовления, эксплуатации и списания (утилизации).

14

На рис. 1.6 показана схема жизненного цикла строительной машины с момента зарождения идеи создания нового образца до утилизации после эксплуатации.

Рис. 1.6. Схема жизненного цикла строительной машины

Необходимость создания той или иной машины, кроме сформулированных требований заказчика, принимается на основе анализа технологии строительных работ, анализа технического уровня существующих машин и возможности организовать комплексную механизацию строительных работ.

В техническом задании на разработку новой машины должны быть сформулированы требования, определяющие ее технологические и эксплуатационные качества, решен комплекс вопросов, обеспечивающих соответствующий технический и перспективный эксплуатационный уровень при высоком качестве машины.

Заводы-изготовители стремятся к повышению качества машин, их конкурентоспособности путем совершенствования машин, обеспечения оптимального жизненного цикла машины.

15

Эксплуатирующие организации, налаживая обратную связь с изготовителями, образуют систему совершенствования машин (рис. 1.7). Они дают предложения по модернизации, своевременному снятию с производства морально устаревших моделей, включаются в процесс освоения новых машин, организуют системы сервисного обслуживания и обучения обслуживающего персонала.

Рис. 1.7. Схема системы создания и совершенствования машин

Создание новых машин и оборудования, а также их модернизация, связано с применением стандартов. Стандартизация основывается на объединенных достижениях науки, техники, практического опыта и определяет основу их развития. Основные определения и термины в области стандартизации установлены Международным комитетом по стандартизации (ISO) и рекомендованы для принятия во многих странах мира, в том числе и в России. Соблюдение стандартов всех уровней обязательно для всех исполнителей.

16

Государственная система стандартизации предусматривает четыре категории стандартов в зависимости от требований, предъявляемых к объектам стандартизации.

Государственные стандарты (ГОСТ) устанавливаются на продукцию массового и серийного производства, на экспортную продукцию (детали, сборочные единицы, изделия, нормы и правила и т. п.). Соблюдение государственных стандартов обязательно для всех отечественных организаций и предприятий.

Отраслевые стандарты (ОСТ) устанавливаются на продукцию технологической оснастки, инструмент, характерные для данной отрасли. Отраслевые стандарты обязательны для организаций и предприятий определенной отрасли промышленности и смежных отраслей, применяющих продукцию данной отрасли.

Стандарты предприятий (СТП) устанавливаются на нормы, правила, требования, методы, составные части изделий и другие объекты, имеющие применение только на данном предприятии. На поставляемую продукцию стандарты предприятий не распространяются.

На оборудование и другую продукцию, выпускаемую небольшими партиями или имеющую ограниченное применение, устанавливать стандарты нецелесообразно, т.к. это привело бы к огромному росту числа государственных стандартов. На продукцию, неохваченную требованиями государственных стандартов, составляют технические условия (ТУ).

Впрактической работе разработчик пользуется целым рядом стандартов

иТУ. Они определяются особенности конструкции и состава изделия, а также требованиями к разрабатываемому изделию и оформлению конструкторской документации.

Комплекс государственных стандартов, устанавливающих взаимосвязанные правила и положения по порядку разработки, оформления и обращения конструкторской документации сведен в единую систему конструкторской документации (ЕСКД). Основные положения ЕСКД отражены в ГОСТ 2.001 – 2013.

При этом в практической работе необходимо руководствоваться ГОСТ 2.103 – 2013 и другими отраслевыми нормативными документами.

1.5. Показатели эффективности работы строительных машин

Технико-экономические показатели качества строительных машин должны отвечать требованиям потребителя, учитывать мировые достижения, не уступать требованиям мировых стандартов без ухудшения отечественных норм. Эти требования должны в полной мере соответствовать условиям применения машин. Технико-экономические показатели определяют качество (эффективность) по основным техническим параметрам.

17

Время на операцию to и время на весь рабочий цикл tц определяют величину других технико-эксплуатационных показателей и ряда коммерческорыночных показателей. Эти показатели являются функциями времени продолжительности технологического цикла машины tц. Производительность П, выработка пвыр, удельная производительность Пуд являются функциями, обратно пропорциональными времени рабочего цикла tц.

Показатели удельной энергоемкости Nуд и удельной материалоемкости mуд являются функциями, прямо пропорциональными времени рабочего цикла tц.

Удельная энергоемкость

Обобщенный удельный показатель энергоемкости и материалоемкости ПNm является функцией времени рабочего цикла tц в квадрате:

где m – масса машины, кг; N – мощность двигателя, кВт; q – вместимость ковша, объем грунта и др., м3; k1 – коэффициент использования машины по времени.

При уменьшении времени цикла tц → min показатели П, пвыр, Пуд увеличиваются, показатели Nуд, mуд и ПNm уменьшаются. На основании минимизации величины tц могут быть установлены, при неизменных других

18

технико-эксплуатационных параметрах, оптимальные значения основных технико-эксплуатационных показателей: П, пвыр, Пуд, Nуд, mуд и ПNm. Для большинства землеройно-транспортных и многоцелевых машин анализ минимизации показателей П, пвыр, Пуд по величине оптимальной массы mопт дает результат, аналогичный получаемому при минимизации tц.

Величина tц определяет также эффективность машины по рыночным показателям, которые зависят от себестоимости машино-часа Смч и удельной себестоимости Суд.

Эксплуатационные затраты по величине себестоимости машино-часа определяются зависимостью, прямо пропорциональной времени рабочего цикла tц :

Удельная себестоимость единицы продукции определяется по формуле, являющейся также прямо пропорциональной tц:

При уменьшении tц, при прочих неизменных условиях, снижаются затраты на механизацию работ и себестоимость единицы продукции.

Рассмотренные положения показывают, что продолжительность времени цикла tц является, наряду с другими, объективным показателем, определяющим в ряде случаев эффективность использования машины и рациональность технических параметров машины в зависимости от условий эксплуатации. Вычисление продолжительности времени цикла машины tц в виде функции от технических параметров, определяющих условия эксплуатации, имеет практическое значение.

Надежность машин в рассматриваемой системе показателей учитывается использованием при определении показателей эффективности эксплуатационной производительности П. В формулу для расчета П входит коэффициент k1, который включает в свою структуру коэффициент использования машины по времени kи. Последний учитывает простои машины из-за технических отказов. Более надежная машина имеет большее значение коэффициента kи.

Оценку эффективности машины по технико-эксплуатационным показателям tц, П, пвыр, Пуд, Nуд, mуд и ПNm целесообразно осуществлять при одинаковой надежности сравниваемых машин. Производству необходимы надежные машины с обеспеченным сервисным сопровождением.

Время рабочих операций дорожно-строительных, землеройных и многоцелевых машин определяется в основном экспериментально.

19