Машины для строительства, ремонта и содержания автомобильных дорог

2)техническую Пт ;

3)эксплуатационную Пэ .

Расчетно-теоретическая производительность определяет мак-

симально возможную выработку машины в единицу времени. Для машин цикличного действия (в ед. изм. продукции/ч)

Пр Wn ,

где W – выработка машины за цикл (т, м, м2, м3 и т.п.);

n – число циклов за 1 ч, n 3600 / Tц , где Тц – продолжитель-

ность работы цикла машин, с, Тц ti , где ti – продолжитель-

ность отдельной операции, с.

Для машин непрерывного действия расчетно-теоретическая производительность (в м3/ч)

Пр Fvр ,

где F – площадь сечения потока материала (вырезаемого грунта или снимаемого снега, сыпучего материала на ленте конвейера), м2;

vр – расчетная скорость потока, м/ч.

Техническая производительность дополнительно учитывает конкретные условия эксплуатации машины. Ее определяют по формуле расчетной производительности с введением коэффициентов, учитывающих степень использования показателей технической характеристики машины, свойства конкретных материалов, навыки и состояние оператора.

Эксплуатационная производительность учитывает перерывы в работе машины по организационным, технологическим и техническим причинам. Для ее определения в формулу технической производительности вводят коэффициент Кв использования машины по времени:

Пэ ПтКв .

530

Коэффициент использования машины по времени

Кв Тсм tтех tорг tто tотк /Тсм ,

где Тсм – продолжительность смены, ч;

tтех, tорг, tто, tотк – продолжительность простоев по техниче-

ским и организационным причинам, на проведение технического обслуживания и устранение отказов (текущие ремонты), ч.

Для машин цикличного действия обычно Кв 0,80...0,95 ; для машин непрерывного действия Кв 0,85...0,95 .

Из-за перерывов в работе эксплуатационную производительность следует определять за смену:

Пэсм ПтКвТсм ,

где Пэ см – эксплуатационная производительность за смену (на-

пример, м3/смену); Тсм – продолжительность смены, ч.

Экономическая оценка эксплуатации машины в различных условиях выражается себестоимостью единицы продукции:

где См см – сумма среднесменных затрат, т.е. себестоимость маши-

но-смены, руб./смену; С1 – затраты 1-й группы, зависящие от годового режима работы

и отнесенные к смене; С2 – затраты 2-й группы, зависящие от внутрисменного режима

работы; С3 – затраты 3-й группы, связанные с заработной платой опера-

торов, работающих на данной машине, руб./смену.

531

Затраты 1-й группы

С1 Sрен Sкр Sтр Sм д ,

где Sрен – отчисления на реновацию;

Sкр – отчисления на проведение капитальных ремонтов;

Sтр – расходы на транспортирование машин внутри объекта и с одного объекта на другой;

Sм д – расходы на монтаж и демонтаж машин при транспорти-

ровании.

Отчисления Sрен Sкр составляют амортизационные отчисле-

ния; отчисления Sтр Sм д иногда называют единовременными

затратами.

Затраты 2-й группы

С2 Sизн Sто Sтопл ,

где Sизн – расходы, связанные с износом быстроизнашивающихся деталей, резины и сменной оснастки;

Sто – расходы на техническое обслуживание и текущий ремонт машины;

Sтопл – расходы на топливо, смазочныеи обтирочныематериалы.

Для оценки эффективности эксплуатации машин используют удельные приведенные затраты

Z уд Се ЕнКуд ,

где Ен – нормативный коэффициент эффективности;

Куд – удельные капитальные затраты, отнесенные к единице

продукции.

Условие оптимальности:

Z уд min .

532

Удельные капитальные затраты (капиталовложения)

K oa Oi a /(nni I y ni ) ,

где Цо – оптово-отпускная цена машины;

а – коэффициент, учитывающий расходы по первоначальной доставке машины с завода-изготовителя к потребителю;

nсм – число смен работы машины в году.

14. ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ МАШИН

14.1.Причины снижения работоспособности машин

впроцессе эксплуатации

Впроцессе эксплуатации машина может находиться в одном из следующих состояний:

1) работоспособном;

2) неисправном;

3) отказа.

Работоспособным называют состояние машины, при котором значения всех параметров, характеризующих ее способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям норматив- но-технической и (или) конструкторской документации.

Неисправным называют состояние машины, при котором она не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-техни- ческой или конструкторской документации.

Различают неисправности, не приводящие к отказам, и неисправности, ведущие к возникновению отказа.

Отказ – это событие, заключающееся в нарушении работоспособности машины. По характеру возникновения различают отказы

внезапные и постепенные.

Вчисло процессов, сопровождающих работу машин, входят усталость и старение материалов деталей, коррозионные процессы, процессы трения и изнашивания деталей.

Основной причиной нарушения работоспособности и возникновения отказов элементов дорожных машин является изнашивание.

533

Изнашивание деталей машин – это процесс разрушения по-

верхности твердого тела, отделения от него материала и (или) накопления остаточной деформации при трении, проявляющийся в постепенном изменении размеров тела и (или) его формы.

Наиболее тяжелые условия взаимодействия поверхностей возникают при трении без смазочного материала.

По типу разделения поверхностей трения слоем жидкого или пластичного смазочного материала различают граничную и жидкостную смазку.

Граничной называют смазку, при которой трение поверхностей, находящихся в относительном движении, и их изнашивание определяются свойствами поверхностей и свойствами смазочных материалов, отличными от объемных.

Жидкостной называют смазку, при которой полное разделение поверхностей трения деталей осуществляется жидким смазочным материалом.

Жидкостная смазка обеспечивает наиболее благоприятные условия работы сопряжений.

В начальный период работы машины происходит приработка деталей, которая выражается в быстром их изнашивании с уменьшающейся скоростью (рис. 14.1, участок 0 – А).

Рис. 14.1. Модель изнашивания деталей машин

Постепенно устанавливается период нормального изнашивания

(рис. 14.1, участок А – Б), характеризующийся небольшой постоянной скоростью изнашивания. Вследствие увеличения зазоров в трущихся парах повышаются динамические нагрузки, в результате

534

чего постепенно наступает период прогрессивного или аварийного изнашивания (рис. 14.1, участок Б – В). Граница В определяет полный выход из строя детали – ее износ или поломку.

Различают три вида изнашивания:

1)механическое;

2)коррозионно-механическое;

3)изнашивание при действии электрического тока. Механическим называют изнашивание в результате механиче-

ских воздействий. К нему относят абразивное, усталостное изнашивание (питтинг), изнашивание при заедании.

Абразивным называют механическое изнашивание материала в результате режущего или царапающего воздействия на него твердых частиц, находящихся в свободном или закрепленном состоянии.

Усталостным называют механическое изнашивание в результате усталостного разрушения при повторном деформировании микрообъемов материала поверхностного слоя.

Изнашивание при заедании возникает в результате схватывания, глубинного вырывания материала, переноса его с одной поверхности трения на другую и воздействия возникших неровностей на сопряженную поверхность.

Коррозионно-механическое изнашивание возникает в результа-

те механического воздействия, сопровождаемого химическим и (или) электрическим взаимодействием материала со средой.

Основным методом снижения скорости любого из перечисленных видов изнашивания является применение соответствующих смазочных материалов и их своевременная замена.

Под усталостью материалов понимают процесс постепенного накопления их повреждений под действием переменных напряжений, приводящих к изменению свойств, образованию трещин, их развитию и разрушению.

Механические свойства материалов деталей (резины, пластмассы и др.) ухудшаются также в результате их старения. Старение состоит в изменении их физико-механических свойств под влиянием факторов окружающей среды и условий эксплуатации. В результате старения появляются трещины, снижается эластичность и прочность деталей. Явления старения вызывают значительное снижение надежности машин в эксплуатации.

Одной из основных причин поверхностного разрушения является коррозия. Можно установить два доминирующих типа коррозии:

535

химическая и электрохимическая. Химическая коррозия объединяет широкий диапазон процессов химического взаимодействия металлов с различными составами агрессивных сред. Электрохимическая коррозия может быть рассмотрена как результат работы коррозионных гальванических элементов, возникающих при взаимодействии металла с электролитом.

Для защиты металлических поверхностей от коррозии применяются металлические, химические, электрохимические, полимерные, лакокрасочные покрытия и химико-термическая обработка. Для защиты деталей, работающих в среде смазочных материалов, применяются фосфатирование и воронение. Оба эти вида защитных покрытий наносятся на металлические поверхности, предварительно очищенные от окалины и ржавчины.

В процессе хранения детали машин предохраняются от коррозии нанесением консервационных пластичных смазочных материалов.

14.2. Обеспечение работоспособности машин

Ухудшение технического состояния вызывает снижение производительности машины и отрицательно сказывается на эффективности ее использования.

Характер изменения работоспособности машины в эксплуатации графически показан на рис. 14.2.

Рис. 14.2. Характер изменения работоспособности машины Р во время эксплуатации:

Рн – начальная работоспособность новой машины;

Рп – работоспособность на пределе отказа;

(O1 O2 ), (O2 O3),..., (On On 1) – граничные сроки начала и конца проведения мероприятий системы ППР

536

При вводе новой машины в эксплуатацию уровень ее работоспособности достигает наибольшего номинального значения Рн . В про-

цессе работы из-за ухудшения технического состояния показатель работоспособности постепенно уменьшается, пока не достигнет Рп , при котором наступает отказ или возникает необходимость ре-

монта машины вследствие недопустимо низкой эффективности ее использования. При достижении предельного уровня работоспособности машину снимают с эксплуатации для проведения ремонтных воздействий (рис. 14.2, периоды (O1 O2), (O2 O3),..., (On On 1) и

т.д.). Отремонтированную машину вновь вводят в эксплуатацию. Мероприятия, направленные на поддержание работоспособности

машин, можно разделить на две группы:

1)профилактические мероприятия, проводимые для снижения интенсивности разрушающих процессов;

2)восстановительные мероприятия, целью которых является устранение отказов и неисправностей машины.

К мероприятиям первой группы относят крепежные, моечные, регулировочные и смазочные операции. Совокупность этих опера-

ций называется техническим обслуживанием машины (ТО).

В состав крепежных операций входят работы по проверке и восстановлению надежности основных разъемных соединений машины: затяжка до номинального усилия гаек крепления ступиц колес, фланцев и др. Регулировочные операции проводят для компенсации зазоров между деталями, возникших вследствие изнашивания рабочих поверхностей. Моечные операции включают работы по удалению грязи с поверхности машины, слива отстоя масел и топлив из соответствующих емкостей, промывку емкостей специальными растворами. В состав смазочных операций входят работы по очистке от примесей и обогащению масел, удалению старых масел, утративших свою работоспособность, замене их свежими маслами соответствующих марок.

В мероприятия второй группы входят операции, связанные с ремонтом или заменой отказавших деталей и сборочных единиц.

Действует единая система планово-предупредительного тех-

нического обслуживания и ремонта автомобилей и строитель-

ных машин – система ППР.

537

Эта система предусматривает проведение следующих видов технического обслуживания и ремонтов:

1)ежесменное техническое обслуживание (ЕО);

2)техническое обслуживание № 1 (ТО-1);

3)техническое обслуживание № 2 (ТО-2);

4)сезонное техническое обслуживание (СТО);

5)текущий (ТР) и капитальный (КР) ремонты.

Наименьшие повторяющиеся интервалы времени, или наработка машины, в течение которых выполняются все установленные виды ремонта в определенной последовательности в соответствии с требованиями нормативно-технической документации, называются ремонтным циклом. Его оценивают наработкой машины в маши- но-часах с момента ввода ее в эксплуатацию до первого капитального ремонта и между двумя капитальными ремонтами.

Число, периодичность и последовательность выполнения всех видов технического обслуживания и ремонта в течение ремонтного цикла называют структурой ремонтного цикла. На рис. 14.3 показан пример технологической структуры ремонтного цикла дорожностроительных машин средней сложности (бульдозеров, автогрейдеров, скреперов).

Рис. 14.3. Структура ремонтного цикла дорожно-строительных машин: н, к – новая или из капитального ремонта; ТО-1, ТО-2, ТО-3 – техническое обслуживание 1-го, 2-го и 3-го вида

Общее время простоев машин, связанное с проведением мероприятий техобслуживания и ремонта, составляет значительную долю годового фонда ее рабочего времени – 3...5 % и более.

В состав операций ежесменного технического обслуживания

(ЕО) входят: мойка машины; дозаправка топливом и при необходи-

538

мости – смазочными материалами; внешний осмотр и проведение контрольно-диагностических операций. При необходимости проводят крепежные и регулировочные работы для предупреждения отказов и неисправностей, обеспечения безопасности использования машины. ЕО выполняется после окончания или перед началом рабочей смены. Все операции проводит машинист.

Назначением номерных видов технического обслуживания(ТО-1,

ТО-2, ТО-3), является оценка технического состояния машины с помощью контрольно-диагностических приборов; предупреждение, выявление и устранение отказов и неисправностей основных сборочных единиц машины; обеспечение благоприятных условий работы деталей и сопряжений путем проведения крепежных, регулировочных и смазочных операций. В случае обнаружения отказа заменяют неисправный элемент машины. В состав операций каждого вида ТО входят работы, выполняемые при проведении ТО низших порядков.

ТО-1 проводится, как правило, непосредственно на объекте машинистом в течение 2...6 ч в зависимости от сложности машины. Для проведения операций ТО-2 и ТО-3 кроме машиниста привлекают рабочие службы технической эксплуатации. ТО-2 проводят в течение 1...1,5 смены в специализированных цехах эксплуатационного предприятия или непосредственно на объекте с помощью передвижных станций технического обслуживания. Для проведения ТО-3 требуется 2...3 смены, при этом все работы обычно выполняются в цехах эксплуатационного предприятия.

Сезонное техническое обслуживание (СТО) проводят для под-

готовки машины к эксплуатации в иных погодных условиях при изменении времени года. Проведение СТО обычно совмещается с одним из видов номерного обслуживания.

Всостав работ по ремонту машины входят профилактические и восстановительные мероприятия. При ремонте доля восстановительных мероприятий является преобладающей.

Времонтные работы входят:

1)разборка машины;

2)очистка и мойка деталей;

3)дефектация деталей и сопряжений;

4)восстановление или замена изношенных деталей и сопряжений;

5)сборка;

6)регулирование;

539