Глава 2. Общие сведения о машинах строительного комплекса, их параметры и технические характеристики

2.1. Классификация машин строительного комплекса (мск), типажи

Для механизации строительно-монтажных работ, эксплуатационного содержания объектов и инженерного обеспечения объектов применяются различные машины и установки, в дальнейшем называемые технологическими машинами. Номенклатура и типоразмеры этих машин достигают нескольких сотен. Для успешного изучения, управления и обслуживания машин строительного комплекса необходима их четкая классификация. В настоящее время существует несколько принципиально отличительных классификаций машин. Мы предлагаем следующий подход к классификации технологических машин.

Во-первых, следует рассматривать исследуемый объект как техническую систему. Это позволяет обнаружить связи между сложными элементами любой машины со скрытыми отношениями технических систем.

Укажем аспекты, которые следует принимать во внимание при проведении классификации технических систем, которые характерны для методической работы конструктора, технолога и людей, занимающихся эксплуатацией технических объектов.

Известна классификация технических систем [42], (см. п. 1.3), в которой указан ряд признаков. Приведем применение указанных классификаций к строительным технологическим машинам.

Так, разделение по уровню сложности можно понимать как связи уровней сложности составляющих ее частей типа – сложная система (строительный объект) ↔ техническая система (экскаватор или бульдозер–рыхлитель). Такая классификация обеспечит деление систем на классы по их структуре.

По типу операнда, например, технические системы, есть строительная технологическая машина, предназначенная для преобразования материи, энергии, информации, биологических объектов и т.д.

Для функций и характера функционирования может быть приведен такой пример: технические системы для различных условий функционирования с учетом окружающей среды, а именно для тропического или северного климата. Другой пример – это мощностные, скоростные, импульсные и другие подобные признаки.

Для принципа осуществления рабочего действия пример таков: технические системы, как – то экскаваторы, где есть узлы на основании механических, гидравлических, пневматических, электронных и других принципах.

Для степени конструктивной сложности учитывают степень сложность выполняемых функций, форм, оригинальности конструкции, структуры.

По типу производства различают строительные технологические машины, изготовленные в условиях единичного, серийного или массового производства, то есть типично для производства искомых машин.

Ниже изложим свое видение направлений классификаций, во многом совпадающее с работами других авторов, но и отличающееся от них.

Основным следует считать классификацию по производственному (технологическому) признаку, согласно которой все инженерные технологические машины разделены на следующие классы:

• тягачи и транспортные машины (гусеничные и колесные тягачи, автомобили, прицепы и т. п.);

• машины для земляных работ (землеройные, землеройно-транспортные, профилировочные и т. д.);

• инженерные машины, связанные с обеспечением штатного функционирования инфраструктуры специфичного строительного объекта, например аэродрома или гидростанции, в разных ситуациях и климатических поясах, включая учет времени года;

• технологические машины для строительства и эксплуатационного содержания дорог и спецплощадок (взлетно-посадочных полос и другие), машины для зимнего и летнего содержания и т. д.;

• подъемно–транспортные и погрузочно-разгрузочные технологические машины (краны, подъемники, элеваторы, транспортеры, погрузочные и разгрузочные машины, включая специальные машины);

• технологические машины для бурильных и проходческих работ (бурильные породопогрузочные машины, комбайны, щиты, установки для замораживания и цементации грунтов и др.);

• машины и оборудование для заготовки, подготовки и обработки разных материалов (дробильно-сортировочное, лесопильное оборудование).

Каждый из перечисленных классов может быть разбит на более узкие группы, в которых объединяются машины для выполнения определенных видов работ. Так, технологические машины для земляных работ состоят из групп землеройно-транспортных землеройных, профилировочных, грунтоуплотняющих и других машин.

Каждая группа, в свою очередь, включает в себя машины различных типов, отличающихся рабочим органом, конструкцией, способом выполнения рабочих процессов. Например, в состав группы землеройных машин входят экскаваторы, канавокопатели, грейдер – элеваторы и др.

В свою очередь, каждая группа делится на машины различных моделей (типоразмеров), отличающихся ходовой частью, размерами, весом, производительностью и другими параметрами. Например, бульдозеры бывают на гусеничном или колесном ходу, они делятся на легкие и тяжелые и т.д.

Строительные технологические машины в каждом классе и каждой группе разделяются также по режиму работы, типу силовой установки, типу трансмиссии, системам управления и по подвижности.

По режиму работы технологические машины делятся на машины периодического (цикличного) действия и машины непрерывного действия. У машин цикличного действия рабочий процесс чередуется с холостым ходом. Примером такой машины может служить одноковшовый экскаватор. Машины непрерывного действия выполняют рабочую операцию непрерывно. К таким машинам, например, относятся [24] ленточные и пластинчатые транспортеры (конвейеры), конусные дробилки и др.

По типу силовой установки различают машины с двигателями внутреннего сгорания и электродвигателями. Кроме того, применяются комбинированные установки, у которых основной двигатель, обычно дизель, являясь первичным источником энергии, приводит в действие электрический генератор, гидравлический насос или компрессор.

По типу трансмиссии (силовой передачи), связывающей рабочие органы с силовой установкой, машины бывают с механической, гидравлической и комбинированной силовой передачей.

По системе управления машины делятся на машины с механической, электрической, пневматической, гидравлической или комбинированной системой управления. Многие современные машины оборудованы автоматизированной системой управления, поддерживающей заданный режим работы машины или автоматически изменяющей его по заданной программе.

По типу подвижности машины также разделяют на стационарные (неподвижные) и передвижные, которые бывают прицепными и самоходными. Самоходные машины, как правило, имеют ходовую часть или базовый тягач, на котором смонтировано технологическое оборудование. Наличие повышенной мобильности обеспечило преимущественное распространение самоходных машин. Для ограничения номенклатуры машин разрабатывается типаж машины, благодаря которому сокращается число типов машин одного назначения до обоснованного минимума.

Такой нормализованный ряд машин называют типажом.

Главным параметром типажа служит показатель, определяющий эксплуатационную характеристику машины. К показателям типажа относятся: производительность, мощность силовой установки, емкость рабочего органа (топливозаправщика, ковша), вес машины, рабочие скорости и т. д.

Отметим, что разработка и введение типажа – это важные предпосылки для специализации машиностроительных предприятий. Они имеют большое экономическое значение, так как при этом обеспечивается повышение производительности труда при производстве машин и при их эксплуатации. При этом экономятся материальные ресурсы, снижается себестоимость продукции и упрощается техническое обслуживание парка машин, находящихся в эксплуатации. Последнее обстоятельство приобретает особо большое значение для строительных технологических машин, применяемых в отрасли, так как при этом имеет место унификация узлов и деталей.

Отечественными заводами выпускается достаточное количество различных машин и оборудования, отличающихся по производительности и характеру выполняемых операций. Хотя наличие разнотипных машин на объектах затрудняет их производственную эксплуатацию, однако общим должен оставаться единый подход к техническому обслуживанию, ремонту и снабжению запасными частями строительных машин. Рассмотрим это на примере единства классификаций строительных технологических машин.

Классификация строительных технологических машин – это система, основанная на распределении машин по совокупности признаков их сходства и различия, а также взаимосвязей. Она предполагает деление на различные классификационные подразделения (уровни). Согласно общему классификатору промышленной продукции строительные машины отнесены к классу «Строительные и дорожные машины» (рис. 2.1), который делится на подклассы, группы, подгруппы, виды, подвиды и индексы.

При этом класс – подразделение машин, объединенных общностью назначения в строительстве.

Подкласс – подразделение машин для определенного вида работ. Примеры подклассов для экскаваторов и кранов таковы: строительные машины – для землеройных работ; дорожные машины – грузоподъемные.

Группа – подразделение машин, сходных по принципу действия (экскаваторы; краны грузоподъемные).

Подгруппа – машины, объединенные принципом действия, методом выполнения технологической операции, конструктивной схемой, а также ограниченное величинами главного параметра. Примеры: экскаваторы одноковшовые полноповоротные с ковшом вместимостью 0,15…4,0 м³; краны стреловые самоходные грузоподъемностью 4…250 т).

Вид – разновидность данной подгруппы (экскаваторы одноковшовые с ковшом вместимостью 025 м³; краны стреловые самоходные грузоподъемностью 25 т).

Подвид – разновидность, отличающаяся конструктивным исполнением, например, ходового устройства (экскаваторы одноковшовые гусеничные; краны пневмоколесные).

Индекс – конкретное обозначение модели машины данного подвида (экскаватор одноковшовый гидравлический ЭО–4123; кран пневмоколесный электрический КС–5363А).

Схемы классификации машин для земляных работ, а также грузоподъемных приведены на рис. 2.1 и 2.2 [3].

Укажем некоторые параметрические ряды и типажи строительных технологических машин, присваиваемые им заводами-изготовителями в соответствии с стандартами ГОСТ. Иногда индексы машин отличаются от обозначений ГОСТ.

Для экскаваторов, стреловых и башенных кранов принята комбинированная индексация, включающая следующие характеристики: 1-я цифра – размерная группа, 2-я – тип ходового устройства. 3-я – исполнение рабочего оборудования, 4-я ‑ порядковый номер модели.

Рис. 2.1. Классификация машин для земляных работ

Рис. 2.2. Классификация грузоподъемных машин [3]

Буквы в индексе, которые стоят после цифр, обозначают очередную модернизацию (А, Б, В, Г...). Климатическое исполнение машины для умеренного климата не имеет условного обозначения; для иных имеем: УХЛ – холодного климата, Т–тропическое, ТВ – тропическое влажное.

Для башенных кранов предусмотрены такие обозначения: Г – для гидротехнического строительства (КБГ); Р – для ремонта зданий (КБР); М – модульные краны (КБМ).

Номер размерной группы башенных кранов (номинальный грузовой момент, т–м), первая (1) –до 25; вторая (2) – 60; третья (3) – 100; 4–я – 160; 5–я – 250; 6–я – 400; 7–я – 630; 8–я –1000; 9–я – более 1000.

Порядковые номера модели для кранов с поворотной и неповоротной башней соответственно 0...69 и 71...99.

Иногда ведомства присваивают свои индексы кранам. Примеры: СКГ–401 – специальный кран гусеничный грузоподъемностью 40 т, 1–я модель; ДЭК–252 – дизель –электрический кран грузоподъемностью 25 т,

2-я модель;

МКГ–25БР монтажный кран гусеничный грузоподъемностью 25 т, башенное оборудование, с раздвижными тележками;

МКП–25 – монтажный кран пневмоколесный грузоподъемностью 25 т;

МКТТ–100– монтажный кран с телескопической стрелой на базе тягача, грузоподъемностью 100т;

МКАТ–40 монтажный кран автомобильный с телескопической стрелой, грузоподъемностью 40 т;

МСК–10–20 – монтажный специальный кран башенный грузоподъемностью 10 т, вылет 20 м;

СМК–12 специальный монтажный кран грузоподъемностью 12 т;

АБКС–6 – автомобильный башенный кран для сельского строительства грузоподъемностью 6,3 т и др.

Грузопассажирским подъемникам присвоены индексы: ПГС–800 – подъемник грузоподъемностью 800 кг; МГПС–1000 – мобильный грузопассажирский строительный подъемник грузоподъемностью 1000 кг.

Автоподъемники и вышки индексируются различно, а именно:

АГП–28–автогидроподъемник, высота подъема 28 м;

ВС–18 – вышка строительная, высота подъема 18 м.

Для других групп строительных машин, оборудования и инструмента установлены следующие буквенные обозначения:

ДЗ — бульдозеры, скреперы, автогрейдеры;

ДУ — машины для уплотнения грунтов;

СП — машины и оборудование для свайных работ;

БМ — бурильные и бурильно-крановые машины;

СБ — оборудование для бетонных работ;

СО — машины и оборудование для отделочных работ,

устройства полов и кровельных работ;

ТО — погрузчики одноковшовые;

ТА — машины для разгрузки цемента;

ТР — разгрузчики нерудных материалов;

ТП — подъемники мачтовые строительные;

ПГП — подъемники грузопассажирские;

ТЦ — автоцементовозы;

ЭТР — экскаваторы траншейные роторные;

ЭТЦ — экскаваторы траншейные цепные.

Ручные машины (инструменты) обозначают:

ИЭ – электрические; ИП – пневматические.

Параметрические (типоразмерные) ряды машин одного вида, различающиеся значением главного параметра, устанавливаются для сокращения выпуска типоразмеров машин, возможности унификации, создания модификаций на базовых машинах, упрощения их эксплуатации.

Ряды машин строятся на основе предпочтительных чисел, рядов главных параметров. Например, для основных строительных машин в общетехнической классификации существуют следующие стандартные параметрические ряды.

Для экскаваторов одноковшовых: 0,15; 0,25; 0,4; 0,63; 1,0; 1,6; 2,5 м³.

Бульдозеры: класс тяги – 6; 10; 15; 25; 35; 50; 75 т.

Краны башенные: грузовой момент –100; 160; 250; 400; 630; 1000 т–м.

Краны стреловые самоходные: грузоподъемность – 4; 6,3; 10; 16; 25; 40; 63; 100; 160;: 250; 400; 630; 1000 т.

Разработки новых машин производятся с учетом перспективных типажей. Например, типаж по ГОСТ стреловых кранов грузоподъемностью до 25 тонн таков: 2,5; 3,2; 4; 6,3; 10; 16; 25 т.

Разработаны и осваиваются стреловые краны, грузоподъемность которых отличается от грузоподъемности типового ряда, например, автомобильный кран КС–3577 имеет грузоподъемность 12,5 т; автомобильный кран КС–4562 грузоподъемностью 20 т.

Краны на специальном пневмотягаче МАЗ–547А–КС–7571 и КС–8571 имеют грузоподъемность 80 и 125 т.

Регламентированы также следующие ряды: номинальных высот подъема; номинальных скоростей для грузоподъемных машин с гибким канатным подъемным органом; номинальных частот вращения поворотной части; максимальных вылетов крюка и другие.

Укажем, что все строительные машины в РФ разрабатываются и изготовляются в соответствии с государственными и отраслевыми стандартами или техническими регламентами. Рассмотрим особенности и классификацию основных строительных машин.

Все технологические машины, применяемые для производства строительно-монтажных работ и работ по строительству объектов инфраструктуры, делятся на машины строительные и дорожные.

К дорожным также относятся: грунтосмесители, распределители дорожных смесей, профилировщики оснований, бетоноукладывающие системы, нарезчики швов, фрезы, автогудронаторы и др.

Другая группа машин – это механизированный инструмент (ручные пневматические и электрические).

Считается, что основой укрупненной классификации строительной техники, является назначение машин. По назначению строительные машины и машины, используемые при строительстве объектов, условно делятся на следующие подклассы [3].

1. Машины для земляных работ, включая разработку мерзлых грунтов и прокладку труб.

2. Грузоподъемные машины для монтажных работ, краны.

3. Транспортные машины разного назначения, включая доставку, подачу бетонной смеси; тягачи; платформы.

4. Машины для буровых работ.

5. Машины для свайных работ, самоходные копры.

6. Бетоноукладчики и машины для бетонных (железобетонных) работ, включая формирование профилей и различные виды обработки.

7. Дорожные машины.

8. Машины для отделочных работ.

9. Ручные машины (механизированный инструмент).

В качестве примера [3] в табл. 2.1 приведено деление строительных и дорожных машин на основные группы.

Таблица 2.1

Основные классификационные группы строительных машин [3]

Машины строительные	1	2	3	4	5
Для землеройных работ	Землеройные и землеройно-транспортные	Грунтоуплотняющие	Машины и оборудование для гидромеханизированных земляных работ	Для подготовительных работ	–
Подъемно–транспортные	Грузоподъемные	Для погрузочно-разгрузочных работ	Транспортирующие	–	–
Для буровых работ	Общего назначения на базе экскаваторов, кранов, тракторов, автомобилей, спецшасси	Машины и специальные установки	–	–	–
Для свайных работ	Ударного действия	Вибрационного действия	Вдавливающего действия	Ударно–вибрационного действия	–
Для бетонных и железобетонных работ	Бетоносмесительные	Транспортирующие	Бетоноукладочные	Машины и оборудование для арматур	Уплотняющие
Для отделочных работ	Для штукатурных работ	Для малярных работ	Для устройства и отделки полов	Для индустриальной отделки	Для устройства кровли
Дорожные	Для приготовления грунтовых смесей	Для приготовления асфальтобетонных и других смесей	Для устройства дорожных покрытий	–	–
Ручные	Общего применения (сверлильные, шлифовальные, фрезерные, полировальные)	Резьбозавертывающие	Ударного и ударно- вращательного действия	Для обработки металлов	Для обработки дерева

Расширенная классификация указана в справочной литературе [3]. Она указывает на следующую иерархию.

Первая – машины строительные общего назначения:

• для землеройных работ;

• оборудование сваебойное;

• для бетонных и железобетонных работ;

• для отделочных работ;

• подъемно-транспортные.

Вторая – машины строительные специальные:

машины дорожные, которые подразделяются на следующие машины:

• для устройства дорожных покрытий;

• оборудование для приготовления асфальтобетонных смесей;

• для приготовления грунтовых смесей;

• для устройства железных дорог;

• для устройства тоннелей;

• устройства магистральных трубопроводов;

• для устройства каналов;

• установки для водопонижения;

• для работ при реконструкции;

• машины и оборудование для монтажа методом подъема этажей

Третья – машины транспортные общего назначения:

• бортовые самосвальные автомобили;

• прицепы и полуприцепы;

• трейлеры;

• тягачи и тракторы.

Четвертая – машины транспортные специализированные

• автотранспортные средства; – средства воздушного транспорта;

• средства водного транспорта;

• средства со специальными движителями;

• специальные тяжеловозы.

Пятая – ручные машины:

• для обработки металла;

• для обработки дерева;

• для обработки камня.

Шестая – средства малой механизации:

• средства вертикального транспортирования;

• средства горизонтального транспортирования;

• прочие средства.

На отдельные группы существует ещё более детальная классификация машин [6]. Она проводится по конструкции, виду рабочего органа, возможности перемещения, роду привода, степени поворота, способу опирания и др.

Также действует классификатор, определяющий назначение и место строительных и дорожных машин. Все они подразделяются на две группы в зависимости от диапазона температур, при которых машины сохраняют свою работоспособность, а именно:

машины общего назначения, предназначенные для работы при температуре ±40 °С (называют – исполнение У);

машины специальные, специального исполнения, предназначенные для работы при температуре до – 60 °С (исполнение УХЛ) и машины для работы при температуре до + 60 °С (исполнение Т).

Другой пример классификации относится к классификации грузоподъемных кранов по режимам их работы. Так, установлены:

классы использования СО ... СЭ, указывающие на зависимости от числа циклов работы крана за срок его службы;

классы погружения 0 ... 4 – зависимости от коэффициента нагружения;

есть также группа режима работы кранов в зависимости от класса использования и класса нагружения.

Разбивка машин на их составные части – сборочные единицы – изображается с помощью классификационных схем, которые позволяют наглядно представлять конструктивные исполнения машин данной группы, включая ходовые устройства, привод, рабочее оборудование и рабочие органы, тип подвески, систему управления.

Классификационными схемами описаны все основные машины и инструменты, применяемые в строительстве зданий, сооружений, дорог и в целом по всей строительной индустрии, в том числе охвачены и инструменты механизации отдельных видов работ: подготовительных, земляных, свайных, монтажных и вертикального транспорта, погрузочно-разгрузочных и других работ.

Общая схема классификации машин приведена в табл. 2.2.

В классификацию строительных технологических машин, относящихся к строительству объектов и их инфраструктуры, а также к обеспечению штатного расписания их функционирования, попадают разнородные средства, машины и устройства.

В результате наличие сложных взаимосвязей в строительных объектах не дает возможность иметь однозначные и строгие группы в классификации машин, в том числе специальные. Предлагаем следующую классификацию средств, относящихся к общим и специальным строительным машинам. Эта классификация машин состоит из двух основных групп, выделенных нами из общей классификации машин и обобщенно называемых строительные технологические машины (СТМ) или машины строительного комплекса (МСК).

Таблица 2.2

Схема классификации строительных технологических машин

Специализированные строительные машины	Основные строительные машины
1. Автокраны специальные	Автокраны и краны на шасси автомобильного типа
2. Специальная комбинированная поливомоечная машина	Автогрейдеры и грейдеры
3 Вакуумно-нагнетательная уборочная машина	Автобетоносмесители
4. Газоструйная машина	Автобетононасос
5. Машина комбинированная для поддержания бетонных (асфальтобетонных) покрытий	Автобетоновоз
6. Машина сопровождения	Авторастворовоз
7. Пескоразбрасывающая машина	Бульдозеры, бульдозеры-рыхлители
8. Снегоочистители шнекороторные	Бурильные машины
9. Топливозаправщики	Грейферы
Тепловые машины гололедные	Грузовые прицепы-трейлеры
Тягачи	Грунтоуплотняющие машины-катки
	Гусеничные и пневмоколесные грузоподъемные краны
	Машины для бестраншейной разработки грунтов при прокладке труб
	Машины для разработки мерзлых грунтов (послойного фрезерования)
	Машины и оборудование для подачи бетонной смеси
	Мототележки с кузовом-ковшом
	Самоходные бетоноукладчики
	Самоходные копровые установки
	Сваебойные машины
	Скреперы
Окончание табл. 2.2
Специализированные строительные машины	Основные строительные машины
	Трамбующие машины
	Цементовозы
	Экскаваторы многоковшовые – роторные
	Экскаваторы одноковшовые