Основы автоматизации строительного производства

Автоматизация производства в сфере строительства заключается в основном в применении технических средств и систем управления работой машин или комплектов машин. Автоматика придает машинам новые свойства за счет использования более высоких скоростей и усилий управления, значительно превышающих физические возможности человека.

Автоматизация управления повышает технико-экономические показатели и обеспечивает наилучшие (оптимальные) режимы работы машин; способствует снижению утомляемости операторов и, как следствие, повышению надежности их работы и снижению аварийности; позволяет создавать новые средства управления рабочими процессами в условиях, опасных для жизни и здоровья человека или недоступных для него. При этом система автоматики становится органической частью конструкции машины, без которой ее рабочее оборудование часто вообще не может быть рационально использовано.

Применение автоматических систем управления, как правило, эффективно только при комплексной механизации производства. Поэтому основой комплексной (полной) автоматизации строительства является комплексная механизация технологических процессов, выполняемых комплектами и комплексами машин с автоматическим управлением.

В современных строительных машинах используются разнообразные автоматические устройства и системы, классифицирующиеся по различным признакам. По назначению различают автоматические системы контроля, регулирования и управления.

Автоматический контроль – это контроль с помощью датчиков различных параметров и характеристик управляемого объекта или процесса с целью анализа качества его структуры и функционирования.

Автоматическое регулирование – это поддержание постоянства или изменения по требуемому закону некоторой физической величины, характеризующей управляемый процесс. Регулирование обеспечивается системой автоматического регулирования (САР).

Автоматическое управление – это осуществление совокупности воздействий, обеспечивающих требуемое состояние или режим работы объекта управления в соответствии с заданным алгоритмом управления. Управление обеспечивается системой автоматического управления (САУ).

Для обработки цифровой информации в настоящее время в системах автоматики используют программно-управляемые устройства на основе больших микроэлектронных схем (БИС), называемых микропроцессорами. Используя необычайно широкие возможности микропроцессорной техники для автоматизации машин, в частности наличие компактных запоминающих устройств, обладающих большой емкостью и позволяющих хранить в них довольно сложные программы управления, создаются более совершенные системы автоматического управления. К ним относятся системы программного управления координатами рабочего органа с целью реализации заданных траекторий движения; следящие системы; системы управления потоками мощности между потребителями энергии в машине; системы оптимального управления рабочим режимом; информационные системы контроля и диагностики машин.

Практическая реализация этих и подобных систем позволяет снизить удельный расход энергии не менее чем на 30%, повысить ресурсы основных агрегатов не менее чем на 15%, повысить производительность в среднем на 25%, а по некоторым машинам на 50…60%.

Дальнейшее развитие автоматизации строительного производства на современном этапе является внедрение нового типа машин – манипуляторов и роботов. Роботизация процессов в строительстве сейчас находится в начальной стадии. Однако уже имеющийся первый опыт использования средств роботизации показывает реальность и перспективность этого признанного во всем мире направления автоматизации производства и в том числе строительного производства.

 

   1.4. Контрольные вопросы

1. Какими основными факторами предопределено использование машин в строительстве?

2. Дайте определение различных видов строительно-монтажных работ.

3. Какие строительные процессы называют механизированными? Что такое частичная и комплексная механизация производства?

4. Из каких систем и узлов состоит машина? Каково их назначение и конструктивные особенности?

5. Какие составные части относятся к силовому оборудованию машины? Какие типы силового оборудования применяются в строительных машинах?

6. Назначение и состав силовых передач. Для чего предназначена трансмиссия в строительных машинах? Перечислите типы трансмиссий.

7. Что такое привод машины? Из чего он состоит?

8. Перечислите основные виды ходового оборудования по типу движителя. Дайте краткую характеристику каждого вида (конструктивные особенности, область применения).

9. В чем заключается сущность управления машиной? Приведите классификацию систем управления строительными машинами.

10. Перечислите классы строительных машин по виду выполняемых работ. Изложите существо иерархической схемы классификации строительных машин по их назначению. Приведите примеры.

11. Что такое типоразмер машины, каким фактором он характеризуется? Что такое модель машины? Приведите примеры моделей одного типоразмера.

12. Что такое индекс машины? Приведите пример и расшифруйте его составляющие.

13. На какие группы делятся строительные машины по режиму рабочего процесса, роду используемой энергии, способности передвигаться и типу ходовых устройств? Какими факторами определяется принадлежность машин к определенным группам по указанным признакам?

14. Что такое автоматизация строительных машин? Изложите существо автоматического управления строительными машинами.

15. Что такое автоматический контроль, автоматическое регулирование, автоматическое управление?

16. Какие возможности дает применение в автоматических системах микропроцессоров? На какой базе они построены?

17. Что вы знаете о применении в строительстве манипуляторов и промышленных роботов? Приведите примеры.

18. Что такое производительность машины? Перечислите и дайте определение категориям производительности машины. Что такое расчетные условия? Приведите примеры.

19. Чем определяется коэффициент использования технологической возможности машины? Приведите примеры.

20. Перечислите основные показатели для оценки технического уровня и уровня эксплуатации машины. Как их определяют? Приведите примеры.

 

МАШИНЫ ДЛЯ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ

  2.1. Классификация и общая характеристика

Машины и оборудование для земляных работ классифицируют по назначению – землеройные, землеройно-транспортные, для уплотнения грунта, для подготовительных и вспомогательных работ, специальные, для гидромеханической разработки грунтов.

Землеройные машины предназначаются для выполнения преимущественно одной операции – отделения грунта от массива. Поэтому они оснащаются мощным рабочим органом и имеют сравнительно менее развитое ходовое оборудование. К ним относятся одноковшовые и многоковшовые экскаваторы.

Землеройно-транспортные машины (бульдозеры, скреперы, автогрейдеры, грейдер-элеваторы) не только отделяют грунт от массива, но и перемещают его на определенное расстояние. Поэтому они оснащены не только мощным рабочим органом, но и мощным ходовым оборудованием.

Машины для подготовительных и вспомогательных работ при строительстве дорог выполняют расчистку полосы отчуждения земель от кустарника, валунов, пней, предварительное рыхление грунтов повышенной плотности. К этим машинам относятся кусторезы, корчеватели-собиратели, рыхлители.

При возведении земляных сооружений путем укладки предварительно разработанного грунта (насыпей, дамб, земляных плотин и т.д.) обязательно его уплотнение. Цель уплотнения – придание грунту в сооружении достаточных плотности и прочности, требующихся как для предотвращения деформации земляных сооружений вследствие естественного уплотнения грунта под действием собственной силы тяжести и увлажнения, так и для выдерживания внешних нагрузок. Достижению этой цели служат машины для уплотнения грунта – катки, трамбовочные машины, виброкатки, виброплиты и др.

Развитие технологии и механизации производства земляных работ обусловили создание разнообразных специальных машин, в том числе для устройства канав, кюветов, траншей, ям, мелиоративных, дноуглубительных, буровых, дрено- и кабелеукладочных, для возведения заглубленных фундаментов, «проколов» железных и шоссейных дорог и др.

В железнодорожном строительстве при соответствующих условиях успешно и широко применяется гидромеханизированный способ производства земляных работ, основанный на использовании скоростного напора струи воды или водяного потока.

Машины для земляных работ классифицируются также:

 по виду привода (ДВС, электрический, гидравлический, комбинированный);

по числу двигателей (однодвигательные, многодвигательные);

по мощности (малой, средней и большой);

по ходовому оборудованию (гусеничные, пневмоколесные, рельсовые, шагающие);

по принципу действия (цикличного и непрерывного действия);

в зависимости от климатического исполнения (в обычном, северном, тропическом исполнении).

Машины для земляных работ непрерывно совершенствуются на основе исследований взаимодействия рабочих органов с грунтом, улучшения конструкции агрегатов и узлов, применения новых материалов и технологий для их изготовления. В настоящее время машины для земляных работ являются наиболее развитым классом строительных машин в связи с разнообразием гидрогеологических, климатических и конструктивных характеристик земляных сооружений и способов разработки грунтов.