CC BY
24
3. Samoseyko V. F. K teorii induktivnyh javnopoljusnyh jelektricheskih mashin [To the theory of the inductive salient pole electrical machines] / V. F. Samosejko // Jelektrichestvo [Electricity]. - 2009. - №11. - p. 38 - 47. [in Russian]
4. Samoseyko V. F. Reaktivnye jelektricheskie mashiny s zubchatym statorom i rotorom. Metodika proektirovanija. Algoritmy upravlenija [Reluctance electrical machines with the toothed stator and a rotor. Design technique. Control algorithms] / V. F. Samosejko, F. A. Gel'ver, V.A. Homjak, N. A. Lazarevskij - SPb.: Izd. Krylovskij gosudarstvennyj nauchnyj centr [Prod. Krylov state scientific center], 2016. - 197 P [in Russian]
5. Samoseyko V. F. Sinhronnaja mashina s anizotropnoj magnitnoj provodimost'ju rotora [The synchronous machine with anisotropic magnetic conductance of a rotor] / V. F. Samosejko, F. A. Gel'ver, V. A. Homjak // Trudy Krylovskogo gosudarstvennogo nauchnogo centra [Works of Krylov state scientific center] - 2014. - Vyp. 81 (365). - p. 143 - 150. [in Russian]
6. Samoseyko V. F. Reaktivnye jelektricheskie mashiny v jelektroprivode transportnyh mashin i mehanizmov [Reluctance electrical machines in the electric drive of transport vehicles and mechanisms] / V. F. Samosejko, A. V. Saushev // Sb. dokl. nauchno-tehnicheskogo seminara "Jelektroprivod v transporte" [The collection of reports of a scientific and technical seminar «The electric drive in transport»]. - M.: MEI, 2007. - p. 49 - 54. [in Russian].
7. Samosejko V. F. Perspektivy primenenija reaktivnyh jelektricheskih mashin v jelektroprivode [Perspectives of use of reluctance electrical machines in the electric drive] / V. F. Samosejko, A. V. Saushev / Science in the modern information society XII. Vol. 1: Proceedings of the Conference. North Charleston, 19-20.06.2017, Vol. 1-North Charleston, SC, USA: CreateSpace, 2017, p. 66 - 69.
8. Samosejko V. F. Analiz preimushhestv reaktivnyh jelektricheskih mashin pri postroenii grebnoj jelektricheskoj ustanovki [The analysis of advantages of reluctance electrical machines at creation of the rowing electrical unit] / V. F. Samosejko, S. V. Sharashkin // Vestnik JuUrGU. Ser. Jenergetika [the Messenger of YuurGU. It is gray. Power engineering]. -2017. - №. 2. - p. 14 - 22. [in Russian]
9. Grigor'ev M. A. Predel'nye vozmozhnosti jelektroprivodov s sinhronnoj reaktivnoj mashinoj nezavisimogo vozbuzhdenija i s drugimi tipami dvigatelej [Limit opportunities of electric drives with the synchronous reluctance machine of independent excitation and with other types of engines] / M. A. Grigor'ev // Vestnik JuUrGU. Ser. Jenergetika [the Messenger of YuurGU. It is gray. Power engineering]. - 2009. - №. 12. - p. 51 - 55. [in Russian]
10. Chang-Chou H. Optimal Design of an SPM Motor Using Genetic Algorithms and Taguchi Method / H. Chang-Chou, L. Li-Yang, L. Cheng-Tsung, L. Ping- Lun // IEEE Trans. on Magn. 44(2008). - 2008. - № 11. - P. 4325-4328.
DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2018.67.098 Сергеева Н.Д.1, Токар Н.И.2, Ильичёв В.А3.
1 Доктор технических наук, 2кандидат технических наук, 3кандидат технических наук, Брянский государственный инженерно-технологический университет ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СТРОИТЕЛЬСТВА И РЕКОНСТРУКЦИИ ВОДОПРОПУСКНЫХ ТРУБ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БУЛЬДОЗЕРНОЙ ТЕХНИКИ
Аннотация
При строительстве и реконструкции водопропускных труб технологические процессы, характеризуемые малообъёмностью, рассредоточенностью, наличием высокой доли ручных операций и простоями техники, экономически неэффективны. Как правило, на таких объектах применяют, в основном, малопроизводительные автокраны, а также бульдозеры, одноковшовые экскаваторы и погрузчики. При этом погрузочно-разгрузочные и монтажные работы сопровождаются привлечением вспомогательного персонала и характеризуются ростом производственных издержек. Устранение вышеотмеченных недостатков находится в плоскости повышения уровня механовооруженности, сокращения расходов на содержание парка машин путем включения в его состав и структуру многофункциональной строительно-дорожной техники.
Ключевые слова: повышение эффективности, водопропускные трубы, многофункциональность строительно-дорожной техники, бульдозеры, экскаваторно-манипуляторное оборудование.
Sergeeva N.D.1, Tokar N.I.2, Illichov V.A.3
1PhD in Engineering,
2PhD in Engineering, 3PhD in Engineering, Bryansk State Engineering and Technology University INCREASING EFFICIENCY OF CONSTRUCTION AND RECONSTRUCTION OF WATER PIPES WITH USAGE
OF BULLDOZER EQUIPMENT
Abstract
When constructing and reconstructing pipe culverts, the technological processes characterized by low capacity, dispersal, the presence of a high proportion of manual operations and downtime of equipment are economically inefficient. Typically, these facilities are used, mainly, low-performance truck cranes, as well as bulldozers, one-bucket excavators and loaders. At the same time, loading and unloading and installation work are accompanied by the involvement of support personnel and are characterized by an increase in production costs. The elimination of the aforementioned shortcomings is in the plane of increasing the level of mechanization, reducing the cost of maintaining a fleet of vehicles by including in its composition and structure a multifunctional construction and road machinery.
Key words: increasing efficiency, pipe culverts, multifunctionality of road construction equipment, bulldozers, excavator equipment.
Теоретические вопросы повышения эффективности строительства и реконструкции водопропускных труб
Строительство и реконструкция водопропускных труб в дорожном, водохозяйственном, транспортном, о бщегражданском строительстве и ЖКХ предусматривает выполнение достаточно большого перечня работ, требующих применения широкой номенклатуры строительно-дорожной техники. Работы по строительству водопропускных труб включают подготовительные работы и монтаж конструкций. Кроме этого, при реконструкции, осуществляется демонтаж старых конструкций водопропускных труб, их погрузка и транспортировка к месту утилизации. Однако, ряд объектов, где производятся малообъёмные работы, рассредоточены, что приводит к росту их себестоимости из-за издержек на доставку и простой применяемой специализированной техники. Малообъемными в строительном производстве принято называть работы на малоразмерных объектах, выполняемые одной машиной, согласно нормам выработки, в течение декады. Как правило, рост стоимости работ на таких сооружениях, воспринимается предприятиями как неизбежность. При этом экономический анализ показывает значительные издержки вследствие неэффективного использования машин, низкой производительности труда и значительной доли ручного труда. Решение вышеуказанных проблем находится в плоскости реализации потенциала гибкого и эффективного производства разнообразных, в том числе и малообъемных, рассредоточенных работ по строительству и реконструкции водопропускных труб. Это возможно на базе разработки многофункциональной строительно-дорожной техники модульного типа. Положительной стороной такой техники, в отличие от универсальной, является отсутствие затрат на ее переоснащение. Поэтому авторами было предложено решение задачи создания многофункционального бульдозера с управляемым экскаваторно-манипуляторным оборудованием, который обеспечит снижение количества применяемых машин на стройплощадке, снизит издержки на их перебазировку и применение, а также повысит эффективность технологических процессов по строительству малых искусственных сооружений.
Теория расчета и проектирования рабочего оборудования машин, их применения на подготовительных, земляных работах общегражданского и дорожного строительства развита в трудах Артемьева К.А., Баловнева В.И., Домбровского Н.Г., Федорова Д.И., а в области работы с штучными, малоразмерными грузами - Баловнева В.И., Тарасова В.Н., Хмары Л.А. и др. Вопросы рационального применения техники развиты в трудах Брызгалова Р.М, Бузина Ю.М., Кудрявцева Е.М., Иванова В.Н., Сорокина П.И. и др. [8, C. 36].
Своевременностью и актуальностью проведения данного исследования является то, что в трудах вышеперечисленных авторов отсутствуют разработки применительно к обеспечению реализации потенциала гибкого и эффективного производства разнообразных, в том числе и малообъемных, рассредоточенных работ по строительству и реконструкции водопропускных труб.
Отметим также, что главным способом наращивания технологических возможностей машин было, в основном, направление на расширение их универсальности, в частности - за счет создания съемного навесного рабочего оборудования [5, С. 25]. По мнению авторов, разработка многофункциональной строительно-дорожной техники модульного типа - это следующий этап развития конструкций с потенциалом гибкого и эффективного производства разнообразных работ, в том числе для рассредоточенных объектов с малообъемными работами по строительству и реконструкции водопропускных труб.
Другим достоинством применения такой техники является существующая проблема комплектования парка машин в небольших по мощности организациях и предприятиях строительной, дорожно-строительной, дорожно-эксплуатационной и мелиоративной отраслей, а также ЖКХ и др. Для решения этого вопроса необходимо уточнение методики расчета состава и структуры парка машин, с учетом годовой производственной программы предприятия, объемов работ, их номенклатуры, уровня организации производства работ, в том числе в режиме комплексной механизации, календарного графика и т.д. Существующие теоретические подходы и методы рассматривают исключительно развернутый парк машин предприятий и организаций средней и большой мощности [10, С. 93].
Как известно, организационный потенциал производственных систем определяется структурой средств производства и предметов труда, эффектом их взаимодействия при выполнении технологических процессов в строительстве. Другими словами, организационный потенциал определяется структурой и составом парка машин, методами их рациональной расстановки, уровнем технологичности [8, С. 86]. Для ныне сложившихся условий функционирования предприятий и организаций разных форм собственности, эти методы не применимы по причине изменения характера производственной деятельности, в первую очередь из-за узкой специализации, небольшой годовой загрузки, отсутствия ремонтно-сервисной службы, слабого финансового состояния и др. Так, в работах Матвеева А.В. справедливо сделан акцент на важности «гибкой» организации механизированного производства работ, с необходимостью не только принципиально нового подхода к повышению уровня технологичности машин (в основном модернизации рабочего оборудования), а также их расстановки по объектам [15, С. 101]. Поэтому требуется переход от традиционной формы подготовки производства - когда вопросы организации решались после технологической подготовки, к новой - когда выбор эффективного варианта осуществляется до начала производства работ. Однако конкретные рекомендации в трудах Матвеева А.В. даны, в основном, для производства земляных и подготовительных работ на объектах мелиоративного строительства [8, С. 98]. Необходимо также отметить, что исследований по учету издержек при производстве малообъемных работ на рассредоточенных объектах строительства и реконструкции инженерных сооружений, в том числе водопропускных труб - фактически нет. Более того, такие объекты активно «оттягивают» на себя многочисленную технику, нерационально ее используют из-за простоев, имеют низкую производительность и высокие финансовые затраты на перебазировку и применение вспомогательного производственного персонала.
Целью данного исследования является обоснование актуальности проблемы реализации потенциала гибкого и эффективного производства работ при строительстве и реконструкции водопропускных труб, в том числе рассредоточенных и малообъемных, а также разработка многофункционального оборудования модульного типа на примере бульдозерной техники.
Изучение уровня механовооруженности ведущих предприятий строительной, дорожно-строительной, дорожно-эксплуатационной, мелиоративной отраслей и ЖКХ Брянской, Смоленской, Орловской областей и исследование состояния их машинных парков, позволили сделать ряд предварительных выводов. Так за период с 2013 по 2016 гг. (при росте объемов строительства в 1,2 - 1,54 раза) удельный вес малообъемных работ на 1 млн. куб. м всех работ показал интенсивный рост с 18% до 24,6 %, а производственные издержки достигают зачастую четверти общих затрат [9, С. 24]. Такое положение можно объяснить не только недостаточной технической оснащенностью строительного производства предприятий, но и нерациональным использованием имеющейся техники. Исследованиями установлены низкие значения коэффициента использования машин, характеризующего уровень их годовой загрузки на фоне интенсивного роста объёма ручных операций с 12,8% до 27,6%. Например, коэффициент использования бульдозерной техники в дорожно-строительном производстве не превышает 0,54, а гидравлических экскаваторов - 0,37-0,4. Монтажные работы при строительстве и реконструкции малых искусственных сооружений выполняются, как правило, с использованием самоходных стреловых кранов пятой размерной группы (автокраны). Коэффициент их использования составляет в среднем 0,44-0,48, а при применении ковшевых фронтальных погрузчиков еще ниже [9, С. 56]. Низкие значения коэффициента использования машин объясняются их выбытием по техническому состоянию (на текущий и капитальный ремонт), простоями, частыми перебазировками, так как парк машин в большей степени состоит из физически и морально устаревшей техники. При этом, рассредоточенность объектов, малообъёмность работ (подготовительных, земляных, монтажных, погрузочно-разгрузочных) затрудняют расчет и подготовку ПОС и ППР, в следствие чего их выполнение осуществляется по техническому заданию - фактически «на глазок». Все это затрудняет не только планирование и расстановку техники, но и прогнозирование технико-экономической эффективности технологических процессов, рациональную эксплуатацию машинного парка и т.д. Так же недоиспользование машин по времени и по производительности, приводит к росту производственных издержек и стоимости возведения или реконструкции объектов строительства. Поэтому проблема обновления машинных парков для выполнения трудоёмких, разнообразных, в том числе малообъемных работ (подготовительных, земляных, монтажных, погрузочно-разгрузочных и др.) на рассредоточенных объектах не только с позиций технико-технологических требований, но и технико-экономических, является практически значимой.
Одним из главных условий повышения эффективности работ является формирование компактного парка машин с целью снижения затрат на его комплектование и содержание. Это актуально как для строительных, так и для дорожно-строительных, дорожно-эксплуатационных, мостостроительных и мелиоративных организаций, предприятий транспортного строительства и, особенно, предприятий жилищно-коммунального хозяйства региона. Поэтому авторами предлагается другой подход - с позиций инновационного развития производственной инфраструктуры предприятий строительной, дорожной, мелиоративной отраслей и ЖКХ, а именно - оснащение парка машин многофункциональной техникой модульного типа, каждая из которых должна заменить от 3 до 5 специализированных машин. В рамках данного подхода необходимо также решение задачи эффективного использования такого парка. Однако в настоящее время это практически невыполнимо, так как все больше утрачивается практика разработки документации на подготовку производства работ. Таким образом, установлены две задачи, требующие своего решения:
• создание компактного парка и его оснащение прогрессивной техникой;
• внедрение в практику управления производством разработки организационно-подготовительной документации.
Идея нового подхода заключается в организации мобильного и компактного парка машин (для средней мощности предприятий дорожно-строительной, дорожно-эксплуатационной и мелиоративной отраслей, ЖКХ, небольших строительных фирм и др.) на основе внедрения не просто универсальной, а многофункциональной техники модульного типа с более широкими технологическими возможностями, когда одна машина должна заменять от 2 до 4 серийно выпускаемых машин. Такая техника будет эффективна как на крупных, масштабных объектах строительства, так и на рассредоточенных, малообъемных объектах строительства при реконструкции инженерных сооружений, в том числе водопропускных труб.
Отметим, что объёмы и количество разнообразных малообъёмных работ широкого диапазона на объектах в дорожно-строительном производстве, ЖКХ, водохозяйственном и транспортном строительстве, характеризуются устойчивыми тенденциями к росту. В связи с этим, производителей работ необходимо обеспечить инструментарием для разработки и принятия эффективного управленческого решения по рациональному подбору техники (комплекса машин) на объектах строительства или реконструкции, и технологических приемов ее использования [8, С. 101]. Концепция организационно-технологического моделирования для повышения эффективности и организационно-технологической надежности производства малообъёмных строительных работ предусматривает:
• уточнение методов организационно-технологической подготовки производства работ;
• мониторинг динамики объемов производства малообъёмных работ и учет всех издержек;
• разработка ПОС и ППР, в том числе на рассредоточенные объекты с малыми объемами.
В рамках данных требований предполагается решение следующих задач:
• сбор данных для информационно-статистического моделирования производственной деятельности с учетом вероятностного характера данных;
• формирование вариантов близких к рациональному решению и многоэтапность структуры их реализации;
• календарное планирование работы техники (комплекса машин) с многократным определением экстремального значения целевой функции при периодическом изменении условий и ограничений (например, при строительстве подъездных дорог для универсального экскаватора-погрузчика необходима доставка сборных элементов, сменных рабочих органов и т.д.);
• количественный анализ (статистический, аналитический, диагностический) взаимосвязи параметров отдельных компонентов системы экскаватор-погрузчик - транспортное средство.
Критериями оптимальности при выборе решения в силу объективной значимости [10, С. 93] могут быть:
1. Минимум приведенных затрат;
2. Минимум себестоимости работ;
3. Максимум производительности;
4. Минимум трудоемкости работ;
5. Максимум прибыли [5, С. 21].
Для решения проблемы реализации технического и организационно-технологического потенциала производства малообъёмных, рассредоточенных работ широкого диапазона с использованием комплексов машин, включающих бульдозеры, экскаваторы и погрузчики, краны в минимально возможные сроки, в данном случае, принят критерий минимизации себестоимости работ [7, С. 10]. Критерий оптимизации - себестоимость работ образован с использованием метода составного критерия оптимизации [3, С. 20]:
Ср = Кн К + К^Р, (1)
где К'н, К"н - соответственно коэффициенты накладных расходов на затраты по эксплуатации машин и на зарплату вспомогательных рабочих;СМ-Ч1 - себестоимость машино-часа 1-й машины на объекте; Чм-Ч1; - число машино-часов работы 1-й машины на объекте.
Наличие проектной документации на объекты строительства и реконструкции водопропускных труб обеспечит выбор средств механизации, расстановку техники и выбор технологии ее применения, а также расчет технико -экономических показателей и календарного графика.
Следующим этапом повышения эффективности технологических процессов строительства водопропускных труб является включение в расчетную базу программного обеспечения прогрессивной техники.
Анализ теоретических исследований проектирования сменных рабочих органов и патентный поиск известных конструкций захватов для разнообразных работ, предлагаемых к применению на базе бульдозерной техники, позволяют сделать вывод о том, что основными характеристиками, определяющими их работоспособность, являются: износостойкость, прочность на смятие ножей и зубьев, и виброустойчивость, К основным выявленным недостаткам машин относятся недостаточно широкий диапазон функциональности, который не обеспечивает существенного повышения уровня технологичности, а также большие масса и металлоемкость. Для повышения эффективности производства бульдозерных работ по строительству и реконструкции водопропускных труб, необходимо создание рабочего оборудования многофункционального назначения. При определении критерия рациональности конструкции учитывалось, что данный критерий должен удовлетворять требованиям исключающим или снижающим вышеотмеченные недостатки существующих конструкций, и при этом обеспечивать более высокую экономическую эффективность.
Считаем, что наиболее рациональным способом повышения уровня технологичности, является применение многофункционального оборудования модульного типа, в котором бульдозерное оборудование совмещено с рабочим оборудованием одноковшового гидравлического экскаватора и манипулятора при условии минимизации металлоёмкости конструкции, повышения уровня технологичности и обеспечения конструктивной надёжности.
Практические предложения по повышению эффективности строительства и реконструкции водопропускных труб. С целью исследования способов расширения технологических возможностей бульдозерной техники, в Брянском Государственном инженерно-технологическом университете авторами Сергеевой Н.Д., Токар Н.И., Гузненок С.А. [11, С. 3] разработан и запатентован многофункциональный бульдозер с оборудованием модульного типа (рисунок 1), с совмещением функций экскаватора - манипулятора, крана, при сохранении низкой металлоемкости конструкции, высокой производительности и надежности.
Данная конструкция обладает свойствами многофункциональности поскольку сочетает функции бульдозера и экскаватора - манипулятора, крана, способного не только выполнять подготовительные, земляные, но и погрузочно-разгрузочные и частично монтажные работы, в том числе в стеснённых условиях.
Это достигается тем, что в рабочем оборудовании гидравлического бульдозера, включающем отвал, толкающие брусья, раскос, гидроцилиндры управления отвалом, в верхней части задней стенки отвала жёстко закреплено экскаваторное оборудование - в виде двух вращающихся с помощью гидромотора кронштейнов, внутри которых шарнирно установлена стрела с рукоятью, в муфте которой установлен гидромотор, соединённый с ковшом. Подъём и опускание экскаваторного оборудования осуществляется с помощью двух гидроцилиндров, шарнирно закреплённых соответственно на кронштейнах и стреле.
7
14 12 8 7
Рис. 1 - Рабочее оборудование гидравлического бульдозера: а - вид сбоку, б - вид спереди
На рисунке 1 пунктиром показано рабочее оборудование бульдозера с нижним положением экскаваторного модуля, а на рисунке 2 - в поднятом положении экскаваторного модуля при повороте кронштейнов 7.
Рабочее оборудование включает отвал 1, закреплённый на толкающих брусьях 2, раскос 3, ковш 4, рукоять 5, стрелу 6, вращающиеся кронштейны 7, жёсткие кронштейны 8, гидромоторы 9, гидроцилиндры управления соответственно отвалом 10, рукоятью 11, стрелой 12 и крюк 15. Гидромоторы соединены с рабочим оборудованием экскаваторного модуля и ковшом с помощью втулок с подшипниками 13. Подъём и опускание стрелы осуществляется с помощью гидроцилиндра управления 12, закреплённого в кронштейне 7, а его шток закреплён в проушине 14 на стреле 6. Подъём и опускание ковша с рукоятью осуществляется с помощью гидроцилиндра управления 11, закреплённого в проушинах на стреле 6,а его шток закреплён в проушине 14, установленной на рукояти 5.
В практике производства работ по строительству и реконструкции водопропускных труб, как показали исследования, очень редко приходится сталкиваться с грузами весом более 4 тонн, что позволяет сделать вывод о целесообразности постепенной замены автокранов грузоподъемностью 6 тонн и более на другие погрузочно-разгрузочные машины. В данной конструкции многофункциональный бульдозер оборудован крановым модулем (крюком) для выполнения погрузочно-разгрузочных и частично монтажных работ. Замена автокрана позволит эффективно выполнять операции технологического процесса по строительству и реконструкции водопропускных труб, значительно снизить энергоемкость погрузочно-разгрузочных работ, что подтверждается расчетами.
В результате значительно повышается уровень технологичности многофункционального рабочего оборудования, а именно:
• возможность захвата грузов с помощью экскаваторного модуля;
• возможность разработки котлованов и траншей модифицированным рабочим оборудованием бульдозера, при этом разработка грунта траншей глубиной до 1 метра экскаваторным оборудованием осуществляется при движении бульдозера назад с целью предотвращения копания «под себя»;
• возможность зачистки дна котлованов и траншей в стеснённых условиях при строительстве малых искусственных сооружений;
• возможность подъема грузов большой и малой длины крановым модулем;
• возможность использования при продавливании земляных сооружений обделкой, оборудованной в торцах режущими ножами;
• способность работать с грузами в горизонтальных и наклонных поверхностях с помощью кранового модуля (крюка), закреплённого на рукояти экскаватора.
Предложенное рабочее оборудование при относительно небольшом повышении металлоёмкости существенно повышает эффективность работы многофункционального бульдозера модульного типа.
Так, установка экскаваторного и кранового модулей на бульдозере Д3-133 позволит при строительстве и реконструкции водопропускных труб диаметром 1 метр повысить производительность в среднем на 18 -20% и снизить себестоимость производства работ в среднем на 16% в сравнении с использованием на этих работах отдельных машин (экскаватора, бульдозера и крана), прежде всего за счёт исключения финансовых издержек на перебазировку машин, заработную плату двух машинистов, отсутствия издержек на простои.
Сравнивался бульдозер Д3-133 серийного исполнения и многофункциональный бульдозер Д3-133 с модулями (рисунок 2).
Экономический эффект (руб./год) 40000000
ээииииии 30000000 25000000 20000000 15000000 10000000 15768244.00
ъииииии 3414000
и
Рис. 2 - Экономический эффект от применения многофункционального бульдозера Д3-133 модульного типа (оранжевый прямоугольник) и серийно выпускаемых бульдозера Д3-133, одноковшового гидравлического экскаватора ЭО-2629 и автокрана КС-2571 (синий прямоугольник) на строительстве на строительстве водопропускной
трубы диаметром 1 метр
Расчет экономической эффективности применения техники базировался на оценке производительности, учета стоимости машин, заработной платы экипажа, стоимости топлива и проводился с учётом результатов компьютерного моделирования на основе Федерального сборника сметных норм и расценок на эксплуатацию строительных машин [20, С. 6-80].
Годовая эксплуатационная производительность серийно-выпускаемого бульдозера Пс =15570,34 м3/ч
Годовая эксплуатационная производительность многофункционального бульдозера Пм=89 949,14м3/ч
Стоимость бульдозера См =3414000 руб.
Стоимость техники (бульдозера ДЗ-133, экскаватора ЭО-2629 и автокрана КС-2571) Сс =15768244 руб.
Экономия фонда заработной платы экипажа с базовыми коэффициентами по 6 разряду и годовой загрузке техники 3000 тыс. часов.
Эзп =1 500 000 руб./год - 360 000 руб./год= 1140 000 руб./год (в базовых ценах 2001 года)
Таким образом, расширение технологических возможностей многофункциональной техники за счет установки несъемных модулей, позволяют на рассредоточенных объектах выполнять подготовительные, земляные, погрузочно-разгрузочные и монтажные работы, а данные рисунке 2 наглядно иллюстрируют экономический эффект.
Таким образом, при строительстве и реконструкции малых искусственных сооружений, технологические процессы, характеризуемые малообъёмностью, рассредоточенностью, наличием высокой доли ручных операций и простоями техники - экономически неэффективны. Основной машиной на таких объектах является малопроизводительные автокраны, а для выполнения других операций привлекаются бульдозеры, одноковшовые экскаваторы, погрузчики и другая техника. Считаем, что наиболее рациональным направлением повышения эффективности работ по строительству водопропускных труб является повышение уровня организационно-технологической подготовки производства (ПОС и ППР), а также изменение подходов к формированию парка техники на основе включения в его состав многофункциональной техники модульного типа, например с бульдозерным оборудованием многофункционального назначения, которое описано в статье .
Данная конструкция бульдозерного оборудования обладает свойствами многофункциональности поскольку сочетает функции бульдозера и экскаватора - манипулятора, крана и способна не только выполнять подготовительные, земляные, но и погрузочно-разгрузочные и частично монтажные работы, в том числе в стеснённых условиях. Выполненные расчеты прогнозируют значительный рост производительности за счет увеличения загрузки машины в годовом фонде, снижения издержек на перебазировку, экономию горюче-смазочных материалов и фонда заработной платы экипажа и др. Применение многофункционального бульдозера ДЗ-133 на строительстве и реконструкции водопропускных труб в г.
Брянске с укладкой звеньев железобетонных труб диаметром 1 метр позволяет повысить производительность в среднем на 18-20%, снизить себестоимость производства работ на 16% и получить прогнозную величину годового экономического эффекта в размере 127,2 тыс. рублей в базовых ценах 2001 года.
Список литературы / References
1. Артемьев К.А. Дорожные машины. Ч. 1. Машины для земляных работ / К.А. Артемьев. - 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1972. - 504 с.
2. Баловнев В.И. Интенсификация земляных работ в дорожном строительстве / В.И. Баловнев, Л.А. Хмара. - М.: -Транспорт, 1983. - 384 с.
3. Брызгалова P.M. Формирование парков и комплектов строительных машин на объектах транспортного строительства /Р.М. Брызгалова // Вестник научных конференций. - 2015. -№9-1. - С. 136-138.
4. Бузин Ю.М. Новый подход к оценке эффективности и оптимизации процесса разработки грунта землеройно-транспортной машины /Ю.М. Бузин // Изв. вузов. Строительство. 2001. - № 1. - С. 80 - 84.
5. Добровский Н.Г. Экскаваторы. Общие вопросы теории, проектирования, исследования и применения / Н. Г. Домбровский. - М.: Машиностроение, 1969. - 319 с.
6. Кудрявцев Е.М. Теоретические основы комплексной механизации строительства /Е.М. Кудрявцев // Механизация строительства. 1996. - №5. — С. 19 - 21.
7. Канторер С.Е. Применение методов линейного программирования для оптимального распределения машина по объектам строительства // Механизация строительства. 1966. - №3. - С. 9 - 12.
8. Матвеев А.В. Интенсификации производства земляных работ при строительстве осушительных систем машинами циклического действия : дисс. докт. тех. наук : 05.08.03 : защищена 24.01.90 : утв. 12.07.90 / Матвеев Александр Васильевич. - М.: МИСИ., 1990. - 383 с.
9. Матвеев А.В. Стратегия модернизации производства малообъёмных работ нулевого цикла в строительном комплексе города Брянска. Монография. /А.В. Матвеев, Н.И. Токар. - Дятьково: ООО Юла, 2015 -138 с.
10. Пермяков В.Б., Иванов В.Н. Математическая модель оптимизации структуры парка машин дорожно-строительной организации /В.Б. Пермяков, В.Н. Иванов // Изв. вузов. Строительство. - 1998. -№7. - С. 93-96.
11. Патент на изобретение № 2524791 Рабочее оборудование гидравлического бульдозера. БГИТА (авторы Сергеева Н.Д., Токар Н.И., Гузненок С.А) // Федеральная служба по интеллектуальной собственности. - М.: ФГУП «Роспатент», 2014. - бюллетень №22. - 6 с.
12. Программа для выбора эффективного организационно-технологического варианта ведения строительных работ / Д.Г. Одинцов, В.Н.Иванов, И.С. Клопунов, К.В. Балушкин// Инф. л. №29-2000.- Омск: ЦНТИ, 2000.-2 с.
13. Сорокин П.И. Оптимальное использование машин на земляных работах в дорожном строительстве /П.И. Сорокин. - М.: Транспорт, 1972. - 284 с.
14. Теличенко В.И. Научно-методологические основы проектирования гибких строительных технологий : дисс. докт. тех. наук : 05.08.03 : защищена 27.05.91 : утв. 12.07.91 / Теличенко Владимир Иванович. - М.: МИСИ., 1991. -382 с.
15. Теличенко В.И. Машины строительного производства /В.И. Теличенко, А.Г. Савельев . - М.: Изд. МГТУ им. Н. Э. Баумана., 2016. - 156 с.
16. Фёдоров, Д. И. Рабочие органы землеройных машин / Д.И.Фёдоров. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Машиностроение, 1990 - 359 с.
17. Ямпольский JI.C. Оптимизация технологических процессов в гибких производственных системах / Л.С. Ямпольский, М.Н. Полищук. - К.: Техника, 1987 - 147 с.
18. ГЭСН-2001-01 Сборник 1. Земляные работы / Госстрой РФ. - М.: Стройиздат, 2001 - 286 с.
19. ГЭСН-2001-27 Сборник 27. Автомобильные дороги / Госстрой РФ. - М.: Стройиздат, 2001 - 85 с.
20. ФСЭМ-2001 Федеральный сборник сметных норм и расценок на эксплуатацию строительных машин / Госстрой РФ. - М.: Росстрой, 2008 - 92 с.
Список литературы на английском языке / References in English
1. Artemiev K.A. Dorozhnyye mashiny. CH. 1. Mashiny dlya zemlyanykh rabot [Road Machines. Part 1. Machinery for Excavation] / K.A. Artemyev. - 3rd ed. Edited and supplemented. - M.: Mechanical Engineering, 1972. - 504 p. [In Russian]
2. Balovnev V.I. Intensifikatsiya zemlyanykh rabot v dorozhnom stroitel'stve [Intensification of Excavation Works in Road Construction] / VI. Balovnev, L.A. Khmara. - M.: - Transport, 1983. - 384 p. [In Russian]
3. Bryzgalova P.M. Formirovaniye parkov i komplektov stroitel'nykh mashin na ob"yektakh transportnogo stroitel'stva [Forming Parks and Complete Sets of Building Machines on Transport Construction Objects] /Р.М. Bryzgalov // Bulletin of scientific conferences. - 2015. - No. 9-1. - P. 136-138. [In Russian]
4. Buzin Yu.M. Novyy podkhod k otsenke effektivnosti i optimizatsii protsessa razrabotki grunta zemleroyno-transportnoy mashiny [New Approach to Assessing Efficiency and Optimization of Earth-moving Machine Development Process] / Yu.M. Buzin // Bul. of universities. Building. 2001. - No. 1. - P. 80 - 84. [In Russian]
5. Dobrovsky, N.G. Ekskavatory. Obshchiye voprosy teorii, proyektirovaniya, issledovaniya i primeneniya [Excavators. General Issues of Theory, Design, Research and Application] / N.G. Dombrovsky. - M.: Mechanical Engineering, 1969. - 319 p. [In Russian]
6. Kudryavtsev E.M. Teoreticheskiye osnovy kompleksnoy mekhanizatsii stroitel'stva [Theoretical Basis of Complex Mechanization of Construction] / E.M. Kudryavtsev // Mechanization of construction. 1996. - No.5. - P. 19 - 21. [In Russian]
7. Kantorer S.E. Primeneniye metodov lineynogo programmirovaniya dlya optimal'nogo raspredeleniya mashina po ob"yektam stroitel'stva [Application of Linear Programming Methods for Optimal Distribution of Machinery for Construction Projects] // Mechanization of construction. 1966. - No. 3. - P. 9 - 12. [In Russian]
8. Matveev A.V. Intensifikatsii proizvodstva zemlyanykh rabot pri stroitel'stve osushitel'nykh sistem mashinami tsiklicheskogo deystviya [Intensification of Excavation Works During Construction of Drainage Systems by Machines of
Cyclic Action]: PhD thesis in Engineering: 05.08.03: defended on 24.01.90: app. 12.07.90 / Matveyev Alexander Vasilyevich. -M.: MISI., 1990. - 383 p. [In Russian]
9. Matveev A.V. Strategiya modernizatsii proizvodstva maloob"yomnykh rabot nulevogo tsikla v stroitel'nom komplekse goroda Bryanska. Monografiya [Strategy of Modernization of Production of Low-volume Works of Zero Cycle in Building Complex of City of Bryansk. Monograph.] / A.V Matveev, N.I. Tokar. - Dyatkovo: OOO Yula, 2015 -138 p. [In Russian]
10. Matematicheskaya model' optimizatsii struktury parka mashin dorozhno-stroitel'noy organizatsii Permyakov VB., Ivanov V.N. [Mathematical Model of Optimization of Structure of Road-building Machines Park] / VB. Permyakov, VN. Ivanov // Bul. of universities. Building. - 1998. - No.7. - P. 93-96. [In Russian]
11. Patent for invention No. 2524791 Rabocheye oborudovaniye gidravlicheskogo bul'dozera [Working Equipment of Hydraulic bulldozer]. BSETA (authors: Sergeeva N.D., Tokar N.I., Guznenok S.A.) // Federal Service for Intellectual Property. - M.: Federal State Unitary Enterprise "Rospatent", 2014. - Bulletin No.22. - 6 p. [In Russian]
12. Programma dlya vybora effektivnogo organizatsionno-tekhnologicheskogo varianta vedeniya stroitel'nykh rabot [Program for Selecting Effective Organizational and Technological Option for Conducting Construction Works] / D.G. Odintsov, V.N. Ivanov, I.S. Klopunov, K.V. Balushkin // Inf. sh. No.29-2000.- Omsk: TsNTI, 2000.-2 p. [In Russian]
13. Sorokin P.I. Optimal'noye ispol'zovaniye mashin na zemlyanykh rabotakh v dorozhnom stroitel'stve [Optimal Use of Machines for Excavation in Road Construction] / P.I. Sorokin. - M.: Transport, 1972. - 284 p. [In Russian]
14. V.Telichenko Nauchno-metodologicheskiye osnovy proyektirovaniya gibkikh stroitel'nykh tekhnologiy [Scientific and Methodological Foundations for Design of Flexible Building Technologies]: PhD thesis in Engineering: 05.08.03: defended on 27.05.91: app on. 12.07.91 / Telichenko Vladimir Ivanovich. - M.: MISI., 1991. - 382 p. [In Russian]
15. Telichenko VI. Mashiny stroitel'nogo proizvodstva [Machines for Building Production] / VI. Telichenko, A.G. Saveliev. - M.: Publ. of Bauman MSTU, 2016. - 156 p. [In Russian]
16. Fedorov D.I. Rabochiye organy zemleroynykh mashin [Workers of Excavating Machines] / D.I. Fedorov. - 2nd ed., Edited and supplemented. - M.: Mechanical Engineering, 1990 - 359 p. [In Russian]
17. Yampolsky L.S. Optimizatsiya tekhnologicheskikh protsessov v gibkikh proizvodstvennykh sistemakh [Optimization of Technological Processes in Flexible Production Systems] / L.S. Yampolsky, M.N. Polishchuk. - K.: Technique, 1987 - 147 p. [In Russian]
18. SICES-2001-01 Sbornik 1. Zemlyanyye raboty [Collection 1. Excavation] / Gosstroy of the Russian Federation. - M.: Stroiizdat, 2001 - 286 p. [In Russian]
19. SICES-2001-27 Sbornik 27. Avtomobil'nyye dorogi [Collection 27. Roads] / Gosstroy of the Russian Federation. - M.: Stroiizdat, 2001 - 85 p. [In Russian]
20. FEMC-2001 Federal'nyy sbornik smetnykh norm i rastsenok na ekspluatatsiyu stroitel'nykh mashin [Federal Collection of Estimates and Quotations for Operation of Construction Machinery] / Gosstroy of the Russian Federation. - M.: Rosstroy, 2008 - 92 pp. [In Russian]
DOI: https://doi.org/ 10.23670/IRJ.2018.67.096 Субботин А.И.
1ORCID: 0000-0002-6765-6317, кандидат технических наук, Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, АВТОМАТИЗАЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ РАБОТЫ ОСНОВАНИЙ И
ФУНДАМЕНТОВ
Аннотация
Рассмотрена современная технология автоматизации экспериментальных исследований фундаментов на моделях с помощью программно-измерительного комплекса автоматизированной системы научных исследований, позволяющая получать оперативную информацию в реальном масштабе времени. Описана структура программно-измерительного комплекса, основные этапы формирования исходных данных с момента градуировки используемых тензоизмерительных датчиков и схемы проведения эксперимента на модели фундаментов, до расшифровки полученных в результате экспериментальных исследований данных. Представлены примеры графического представления результатов исследований в виде изолиний напряжений в основании модели фундамента.
Ключевые слова: эксперимент, модель фундамента, тензометрический датчик, измерительное оборудование, напряжения, деформации.
Subbotin A.I.
1ORCID: 0000-0002-6765-6317, PhD in Engineering, Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI),
AUTOMATION OF EXPERIMENTAL RESEARCH OF BASEMENTS AND FOUNDATIONS OPERATION
Abstract
The modern technology of automation of experimental studies of foundations on models with the help of a software-measuring complex of the automated scientific research system is considered, which makes it possible to obtain real-time operational information. The structure of the program-measuring complex, the main stages of the formation of the initial data from the moment of grading of the used strain gauges, the scheme of carrying out the experiment on the foundation model, before deciphering the data obtained as a result of the experimental studies, are described. Examples of a graphical representation of research results in the form of stress isolines in the basement of the foundation model are presented.
Keywords: experiment, foundation model, strain gauge, measuring equipment, stress, deformations.
