8.3. Средства автоматизации строительных и дорожных машин

 

Управление землеройно-транспортными (ЗТМ) и дорожными машинами требует высокой квалификации, а длительная работа на них ведет к утомлению водителя и снижению производительности его труда. Для большинства технологических операций при современных высоких требованиях к качеству их выполнения необходимо особо точное выдерживание заданных параметров (поперечного и продольного профиля дороги, дна отрываемых траншей и т. д.), что возможно только при использовании электронных средств управления.

Основными причинами, определяющими необходимость в росте уровня и повышенных темпах автоматизации дорожного строительства, являются:

1) требования к повышению производительности труда на дорожно-строительных работах;

2) значительное повышение требований к качеству выполнения дорожно-строительных работ и изготовлению дорожно-строительных материалов;

3) сокращение сроков строительства;

4) повышение требований к охране труда и технике безопасности в специфических условиях дорожно-строительного производства;

5) требование к сокращению числа рабочих, занятых в дорожном строительстве на тяжелых ручных работах;

6) требование к экономии расхода материалов и топливо-энергетических ресурсов.

Повсеместный переход к планомерному внедрению и использованию автоматизированных машин и установок выдвигает ряд серьезных и принципиальных задач, к основным из которых относится разработка и освоение производства высоконадежных приборов и узлов автоматизации.

Таблица 8.1

Этапы автоматизации основных дорожных машин

Экскаваторы

Управление операциями копания и планирования поверхности забоя

Управление транспортны­ми операци­ями подъема и опускания ковша

Управление поворотом в сторону разгруз­ки, за­грузкой, по­воротом в за­бой

Стабилизация положения экскаватора относительно горизонталь­ной поверхно­сти

Защита приво­да и рабочего оборудования от перегрузок

Бульдозеры

Стабилизация углового по­ложения тол­кающей рамы для повыше­ния планиру­ющих свойств

Управление выглублением отвала для предупрежде­ния перегруз­ки двигателя

Управление скоростью для реализации располагае­мой мощнос­ти

Стабилизация углового поло­жения отвала в поперечной плоскости (для бульдозеров-планировщи­ков)

Групповое управление по лазерной направляющей

Скреперы

Стабилиза­ция положе­ния режу­щей кромки ковша для повышения планирую­щих свойств

Управле­ние задней стенкой ковша для подсыпки грунта при планирова­нии

Управление положени­ем режуще­й кромки для преду­преждения перегрузки двигателя

Групповое управление по лазерной направля­ющей

Управление скоростью для реализа­ции располага­емой мощно­сти

Поддержание скоростей при работе с толкачом

Автогрейдеры

Стабилизация углового положения отвала в поперечной плоскости для повышения точности профилирования

Управление высотой положения отвала для повышения планирующих свойств

Управление траекторией движения при работе по копиру

Управление скоростью для реализации располагаемой мощности

Машины для укладки покрытий

Стабилизация углового поло­жения рабочего орга­на в попереч­ной плоскости

Управление траекторией движения при работе по копиру

Управление режимом виб­роколебаний рабочего орга­на

Управление подачей матери­ала в зависимости от скорости движения

Управление положением рабочего ор­гана по высо­те заданной отметки

Отделом автоматики НПО «ВНИИстройдормаш» разработана и успешно реализуется программа автоматизации основных дорожно-строительных машин и установок, главные этапы которой представлены в табл. 8.1.

Планомерная реализация приведенных этапов в довольно сжатые сроки позволила бы сделать отечественные дорожно-строительные машины конкурентоспособными с аналогичными автоматизированными зарубежными машинами.

При правильном выборе операций, подлежащих автоматизации, последняя оказывает не только локальное (в рамках автоматизируемой операции), но и комплексное воздействие на ряд факторов, определяющих эффективность работы машины. Как правило, в качестве автоматизируемых операций выбраны такие, выполнение которых требует от машиниста наибольшего морального и физического напряжения. Например, для автогрейдеров, скреперов, бульдозеров – это планировка и профилирование при отделочных работах. Увеличение числа повторных проходов на ручном управлении на некоторых типах машин не дает положительного эффекта, с точки зрения улучшения качества обрабатываемой поверхности.

Следовательно, существует некоторый барьер, который система «человек-машина» не способна преодолеть. Уровень этого барьера для машинистов средней квалификации не обеспечивает возможность выполнения вручную отделочных работ с точностью, удовлетворяющей требованиям СНиП. С другой стороны, на тех же машинах с системами автоматического управления требования СНиП выполняются за два–три прохода, даже при низкой квалификации машиниста. При этом сравнении предполагается, что в обоих случаях как при ручном, так и при автоматическом управлении подготовительные работы выполнены с одинаковым качеством.

Для всех приведенных в табл. 8.1 типов машин в качестве наиболее трудной и утомительной для машиниста операции является управление отвалом при планировании; ставится главная цель – получение поверхности, удовлетворяющей требованиям СНиП, т.е. преодоление указанного выше точностного барьера.