Важнейшей задачей является унификация, стандартизация и повышение качества техники, узлов и деталей машин и механизмов. Намечено значительно увеличить централизованное производство запасных частей, повысить эффективность использования производственных мощностей, создать заводы подетальной и технологической специализации, организовать производство новых строительных машин на базе мощных промышленных тракторов и колесных тягачей, уделить особое внимание развитию дизелестроения. Реализация этих мероприятий коренным образом повышает эффективность механизации, производительность труда и снижает себестоимость работ.

Использование строительных машин пока еще недостаточно интенсивно в силу того, что на многих объектах строительство ведется в одну смену и, кроме того, велики потери времени, вызванные недостаточной надежностью и долговечностью многих машин, большими затратами времени на технические осмотры, плановые и внеплановые ремонты, ожидание доставки запчастей и т. п., на что уходит в год от 1000 до 2000 ч на машину, а также недостатками организационного порядка, на что уходит до 30% рабочего времени. В результате среднегодовая продолжительность чистой работы машин составляет 1400—1600 ч и не превышает 50% рабочего времени.

Значительные потери времени на ремонты и простои из-за отсутствия запасных частей вызваны и низким уровнем унификации машин. Многие виды строительных машин не образуют достаточно рациональные и унифицированные типоразмерные ряды, семейства и системы машин. В рядах и в структуре машинного парка отсутствуют машины большой и очень большой, а также очень малой мощности. Это препятствует быстрому росту производительности труда и снижению удельной стоимости на массовых работах, а также вытеснению ручного труда на мелких и вспомогательных работах.

Структура парка строительных машин и автотранспорта перегружена моделями малой и средней мощности, что при отсутствии многих, иногда необходимых машин не позволяет применять наиболее прогрессивные технологические приемы. Сюда относится рыхление мерзлых и мягких скальных пород тракторными рыхлителями мощностью 300—800 л. с.; широкое применение в карьерах одноковшовых погрузчиков с ковшами емкостью 7—20 м3, массой 40—100 т, управляемых одним человеком и заменяющих экскаваторы массой 180—350 т с бульдозерами мощностью 150 л. е., а также применение наиболее эффективных экскаваторов с ковшом емкостью 15—20 м3 и выше с автосамосвалами грузоподъемностью 100—200 т; разработка больших объемов земляных масс самоходными скреперами с ковшами емкостью 25—40 м3 и более с колесными тягачами мощностью 600—2500 л. с., с бульдозерами мощностью до 1000 л. с. Сюда относится также наиболее эффективный монтаж пневмоколесными гидравлическими кранами грузоподъемностью 40—60 т с технологическими стрелами, а также укрупненный монтаж пневмоколесными кранами грузоподъемностью 150—300 т и его башенными модификациями с высотой подъема груза до 120 м при грузоподъемности до 10—15 т. Для сельского и малоэтажного строительства наиболее эффективны гидравлические погрузчики — краны с универсальным оборудованием.

Рис. 1. Тандемная сцепка тракторов мощностью 770 л. с. для работы бульдозером и рыхлителем

Рис. 2. Погрузчик с ковшом емкостью 7,6 ж3 мощностью 550 л. с. в каменном карьере

Рис. 3. Самоходный скрепер мощностью 1600 л. с. с ковшом емкостью 46 м3

Рис. 4. Пневмоколесный кран с телескопической стрелой длиной до 55 м грузоподъемностью 40 т со сменными стрелами в рабочем и транспортном положениях

Рис. 5. Пневмоколесный кран с решетчатой стрелой грузоподъемностью 250 т. Рабочая масса 159 т, транспортная — 85 т

Рис. 6. Пневмоколесный кран башенной модификации модели, показанной на рис. 5: Максимальная грузоподъемность на радиусе 9 м 50 т, наибольшая высота подъема 110 м при грузоподъемности 9,5 т на радиусе 18,5 м

Целесообразно также широкое применение молотковых и роторных дробилок, автоцистерн для цемента с автоматической и полуавтоматической разгрузкой и загрузкой.

Наиболее эффективным оборудованием большой мощности выполняется вместо экономически целесообразных 20—25% объема всех работ только 3—5% объема земляных, 5—8% транспортных и монтажных, 10—15%. бетонных и 2—3% погрузочно-разгрузочных работ.

Следует остановиться на четких определениях комплексной механизации и автоматизации строительства.

Комплексной механизацией следует называть процесс, в котором все основные и вспомогательные тяжелые и трудоемкие операции и процессы механизированы с помощью механизмов, машин и оборудования, отвечающих передовому уровню развития техники, взаимноувязанных попроизводительност и, обеспечивающих заданный темп (сроки) всего процесса и наивысшие, возможные в данных условиях технико-экономи-ческие его показатели, т. е. наиболее высокую производительность труда при наименьшей стоимости работ.

При комплексной механизации ручной труд может быть только на нетрудоемких операциях при условии, что ручные операции не будут снижать общий темп процесса и что механизация их не нужна как по экономическим соображениям, так и в целях облегчения труда.

При наличии в процессе ведущей машины, определяющей наиболее высокий темп работы комплекса (например, экскаватор в комплексе экскаватор — транспорт — укладка — уплотнение), указанная выше увязка машин комплекса должна обеспечить наиболее высокую в данных условиях производительность ведущей машины.

Рис. 7. Универсальный погрузчик-кран для малоэтажного строительства

Наконец, отметим еще следующее обстоятельство. Индустриализация строительства, связанная с изготовлением элементов конструкций на специальных предприятиях-заводах и сборкой их на строительной площадке, как все новое, сопровождается трудностями. Однако, например, в машиностроении, этот метод используется уже давно. Необходимо тщательно анализировать опыт смежных передовых отраслей производства и заимствовать пригодные для строительства решения.

Очень важным вопросом является тесная связь проектировщиков и архитекторов с производителями машин для строительства.

Автоматизация должна применяться только при комплексной механизации; для частично механизированного процесса

она не только малоэффективна, но может оказаться вредной, препятствуя дальнейшему совершенствованию процесса.

Таким образом, автоматизация называется комплексной, если все основные и вспомогательные процессы управления автоматизированы так, что заданная производительность и качество продукции обеспечиваются без вмешательства человека, за которым остается только функция наблюдения за работой специальных устройств.

Автоматизация отдельных операций или отдельных процессов общего комплекса машин не может дать существенного эффекта для всего комплекса и малорациональна. Таким образом, недостаточная комплексность механизации является препятствием к внедрению автоматизации.

Данные, характеризующие удельное значение автоматизации элементов в общей себестоимости строительства (приближенно), вытекают из того, что стоимость готовых изделий и полуфабрикатов составляет около 80% стоимости материалов (в промышленном строительстве) и около 70% общей стоимости . строительства. Отсюда — актуальность и возможность существенного экономического эффекта от более полной автоматизации предприятий, производящих готовые изделия и полуфабрикаты для строительства, автоматизации учета расхода материальных ресурсов и работы строительных машин.

Очевидно также, что автоматизация работы отдельных машин, применяемых непосредственно на объектах строительства, не может коренным образом увеличить производительность труда до тех пор, пока существуют немеханизированные участки, на.которых сосредоточено значительное количество рабочих.

Как показал опыт работы многих отраслей промышленности, такая «частичная» автоматизация дает рост производительности машины от 5 до 20% главным образом за счет более точного соблюдения оптимальных технологических режимов. Конечно, в масштабе народного хозяйства и такой результат может дать некоторый эффект и окупить затраты на автоматизацию, Однако это снизит общую трудоемкость объекта не более, чем на 0,5—2%, так как сокращается лишь число рабочих, управляющих машинами и составляющих не более 25% общего количества рабочих. Поскольку снижение производительности даже основного оборудования (например, экскаваторов, кранов и др.) из-за простоев по организационным причинам превышает в настоящее время возможный рост производительности за счет автоматизации работы машин, то основные усилия должны быть направлены в первую очередь на сокращение указанных простоев.

Такими уже вполне реальными мероприятиями являются автоматический учет и контроль работы строительных машин и создание надежной, постоянно действующей связи между отдельными агрегатами и пунктами управления (конторами строительства, диспетчерскими узлами и т. п.).

Высокому и неуклонно возрастающему уровню механизации и автоматизации производственных процессов должна соответствовать столь же высокая по уровню и также постоянно совершенствуемая механизация и автоматизация различных управленческих работ (оперативное управление производством, планирование, диспетчеризация, учет и т. п.).

Учет работы строительного предприятия в целом и строительных машин, в частности, еще не отвечает современным требованиям, так как не позволяет на большинстве предприятий получать непрерывную информацию о ходе процесса и не дает необходимых данных о производительности труда в натурных показателях, о количестве занятых людей, о фактическом времени чистой работы машин, о простоях с указанием их причин,, о выработке машин, расходе энергии, горючего и эксплуатационных материалов. Между тем современное состояние вычислительной техники позволяет использовать ее не только, например, на районных счетных станциях для обработки первичных документов, но и для кардинального решения многих вопросов. Могут быть установлены специальные счетчики, дающие систематическую информацию с нарастающим итогом не только первичного характера, но уже обработанную по заданной программе. Автоматические счетно-контрольные приборы могут быть установлены как непосредственно на отдельных машинах, так и в диспетчерских пунктах строительства или других централизованных точках контроля и учета.

По сигналам приборов о работе и простоях машин и по диаграммам рабочих процессов машин можно своевременно принимать меры к улучшению тех или иных технологических процессов и организации строительства в целом. Для немедленного’ использования результатов работы автоматических учетно-конт-рольных приборов должно быть постоянное наблюдение за их показаниями и непрерывное руководство строительным процессом диспетчером, осуществляющим при двусторонней связи дистанционный контроль за ходом строительства и работой парка строительных машин. Весь парк строительных машин должен быть обеспечен такими приборами, хотя это и потребует значительных усилий.

По данным отечественного и зарубежного опыта хорошо организованный автоматический учет работы машин, их технического обслуживания и ремонта позволяет вдвое повысить эффективность механизации по сравнению с имеющимся уровнем.

Техника автоматизации управления строительными машинами, автоматический контроль за работой машин, различные виды производственной сигнализации, специальные средства связи и т. п. — все это сложные проблемы комплексной автоматизации производственных процессов строительства.

Единственным решением указанных проблем является осуществление мероприятий в направлениях, предусмотренных еще Директивами XXIV съезда КПСС по повышению производительности труда как за счет большей эффективности машин и автотранспорта, его надежности, долговечности и производительности, развития ремонтно-эксплуатационных баз и улучшения использования техники, так и за счет улучшения структуры парков машин-орудий, механизированного инструмента и автотранспорта в целях устранения недостаточной комплексности механизации работ.

Поскольку техника развивается неравномерно, следует всегда учитывать, что в более передовых на данный момент ее отраслях аналогичные проблемы могут быть уже решены, что может помочь в решении вставшего перед нами вопроса.

Одна только ликвидация некомплексности механизации позволит увеличить производительность труда по сравнению с имеющимся уровнем в 2,5—3 раза, высвободить около 1,5 млн. рабочих ручного труда, уменьшить затраты металла на изготовление строительных машин более чем в 2 раза и снизить в 1,5— 1,7 раза стоимость строительных работ.

Таким образом, одной из главных причин медленного роста производительности труда и недостаточных темпов технического прогресса в строительстве являются несоответствие структуры парков машин и автотранспорта оптимальной, вытекающая отсюда некомплексность механизации, а также деунификация оборудования, затрудняющая его эксплуатацию и ремонт. Следует также отметить высокую стоимость и недостаточную долговечность многих машин, приводящую к большим затратам времени и средств на техническое обслуживание, многократные и дорогостоящие ремонты машин. На их ремонт затрачивается иногда металла в 2—3 раза больше массы самих машин и средства, превышающие их первоначальную стоимость в десятки раз. Кроме того, из-за недостаточной долговечности машин снижается их коэффициент использования и годовой выработки.

Как показывает отечественный и зарубежный опыт, основной причиной этих недостатков является широко распространенный пока метод проектирования и создания машин как индивидуальных конструкций, что не только препятствует расширению серийности производства, повышению его технического уровня и качества, а также внедрению автоматизации, но и растягивает сроки освоения новых машин до 5—6 лет, увеличивает стоимость и трудоемкость ремонтов, снижает степень использования машин.

Работы, выполненные в последние годы рядом институтов и заводов, показали, что одним из главных направлений технического прогресса механизации строительства является увеличение количества мощных маневренных универсальных (со сменным рабочим оборудованием) колесных и гусеничных машин-орудий и автотранспортных средств, изготовленных на базе унифицированных дешевых и высококачественных узлов^ выпускаемых автотракторной промышленностью.

Основным путем устранения рассмотренных недостатков и обеспечения оптимизации парка машин и автотранспорта является переход на систему универсальных строительных машин и автотранспортных средств, изготовленных посредством агрегатирования унифицированных узлов специализированного производства.

Анализ конструкций самоходных колесных машин-орудий и автотранспорта позволил установить общность номенклатуры основных их базовых узлов и агрегатов (исключая рабочее оборудование, доля которого составляет у различных машин в среднем от 5 до 60%). При этом конструктивные схемы и схемы выполнения основных базовых узлов машин обычно весьма близки.

Длительные работы, проводившиеся кафедрой «Строительные машины» МИСИ совместно с институтом НИОГР Минугле-прома и заводами автомобильной промышленности — МАЗ, МОАЗ, БелАЗ и ЯМЗ, а позднее — с Барнаульским моторным заводом Минтяжпрома, Минским и Челябинским тракторными заводами, показали, что почти все недостатки широко распространенной традиционной системы создания машин индивидуальных конструкций при новом методе устраняются, а остальные сильно смягчаются. Такой метод может быть применен к машинам, используемым в различных отраслях, но при аналогичных или близких по кинематике и технологии рабочих процессах, требующих, как правило, небольшой номенклатуры основных узлов. Этот метод может быть назван «Агрегатирование межотраслевых систем и семейств, машин из унифицированных узлов многоцелевого назначения и специализированного производства, образующих рациональные конструктивно-унифицированные типоразмерные ряды».

Основным отличием указанного метода создания системы машин от традиционного является переход от проектирования отдельных машин, в том числе базовых, к проектированию развернутых семейств, состоящих из базовой машины и возможной на перспективу (вероятной) более широкой номенклатуры ее модификаций с высоким уровнем унификации (порядка 82— 96%) для машин одного вида технологического процесса.

Следует отметить, что типоразмерные ряды считались основополагающими в конструктивном отношении. Между тем последние работы показали, что так называемый оптимальный типоразмерный ряд машин без ущерба экономичности выполняемых ими работ может (а при изменении объектов строительства должен) видоизменяться в довольно существенных пределах. Следовательно, каждый рациональный ряд должен обладать гибкостью.

Таким образом, следует считать, что при агрегатировании машин из унифицированных узлов специализированного производства основной технологической и конструктивной единицей, серийность изготовления которой определяет качество и стоимость машины, является не машина, а узел, а для системы машин — типоразмерный ряд основных узлов. Выбор ряда узлов, -если исходить из основного для их качества и надежности условия — рациональных пределов изменения нагрузочных режимов? дает возможность создавать на их основе различные типоразмерные ряды машин и открывает возможности изменения основных параметров машин ряда в соответствии с изменяющимися во времени требованиями как прогрессивной технологии выполняемых ими работ, так и прогрессивной технологии их изготовления, без нарушения специализированного производства выбранных рядов узлов. Все это должно обеспечить значительное ускорение технического прогресса.

Таким образом, унификация элементов машин становится главным средством и для обеспечения универсальности, достигаемой заменой отдельных узлов и агрегатов машин. Так, например, на двух-трех унифицированных базовых узлах с помощью различных сменных рабочих приспособлений создается более 10 различных ручных машин. Общность технологических процессов, выполняемых разными машинами-орудиями, приводит к общности их кинематических и конструктивных решений.

Вместо традиционного стремления производителей ограничить номенклатуру изделий во имя повышения серийности производства и в соответствии с требованиями потребителя для современного машиностроения становится характерным новый метод создания машин, при котором из малого числа унифицированных узлов и деталей создаются конструкции в огромной номенклатуре. При этом на базе рационально установленного немногочисленного ряда унифицированных узлов и агрегатов автотракторной промышленности могут быть созданы единые системы колесных и гусеничных машин-орудий.

Рис. 8. Универсальный электроинструмент на базе стандартного корпуса и деталей:
1—зачистная машинка; 2 — дисковая пила; 3 — электрокомпрессор; 4 — вибрационная шлифовальная машинка; 5 — полировальщик; 6 — настольный торцовый шлифовальный станок; 7 — смеситель; 8 — сверло; 9 — заточной станок; 10 — сверлильный станок; 11 — токарный станок для работ по дереву; 12 — электрорубанок: 13 — консольная пила