Přednáška 1

Mechanizace práce ve stavebnictví, výpočet výkonu strojů, základní konstrukční prvky strojů

 

Mechanizace stavebních prací

Mechanizace stavebních prací je jednou ze tří hlavních součástí technologie staveb. Je to proces náhrady ruční práce prací stroje - může být částečně nebo komplexně mechanizovaný. 

Hodnocení stupně mechanizace

Dle počtu hodin

Sm = (hc - hm/hc)·100%
Sm … stupeň mechanizace
hc  … počet pracovních hodin v případě ruční práce
hm … počet pracovních hodin v případě částečně mechanizované práce

Dle objemu práce

Sm = (Oc - Or/Oc)·100% = (Os/Oc)·100%
Oc … celkový objem práce [m2, m3]
Os … objem vykonaný strojem [m2, m3]
Or  … objem vykonaný ručně [m2, m3]

Dle počtu nahrazených pracovníků

Ep = (Vs/Vp) - p
Ep … převodný ekvivalent strojové práce
Vs  … výkonnost stroje [mj·h-1]
Vp … výkonnost pracovníka [mj·h-1]
p   … počet členů posádky stroje

Hodnocení výkonnosti stroje

Výkonnost stroje je objem materiálu Q přemístěný za jednotku času. Na výkonnost působí dva základní druhy vlivů:

  • objektivní - např. geometrie stroje a jeho pracovních nástrojů, odpor materiálu vůči zpracování, poloha pracoviště, …
  • subjektivní - např. stav pracovního zařízení, zručnost a pracovní nasazení posádky, počasí, organizace práce, …

Podle působení vlivů dělíme výkonnost stroje na:

  • základní (teoretická) výkonnost - QB [m3 · hod-1]
    Lze jí dosáhnout v krátkém pracovním období s vhodným strojem, organizací, počasím a s průměrně inteligentním strojníkem.
  • skutečná (provozní) výkonnost - QA  [m3 · hod-1] 
    Označujeme ji jako výkonová norma obsluhy a je shodná pro stroj i posádku.

Podle způsobu práce dělíme stroje na:

  • pracující cyklicky - např. lopatová rypadla, nakladače
  • pracující kontinuálně - např. korečková rypadla

 

Obecné informace o stavebních strojích

Stavební stroje jsou charakterizovány mnoha parametry - jedná se o údaje vyplývající z provozu stroje, jeho konstrukce a vybavení.

Provozní charakteristiky stavebního stroje

Hlavní důraz je kladen na rychlost při práci, nízké provozní náklady a dlouhou životnost stroje. Jedná se vlastně o ekonomické hodnocení stroje.

  • motohodina
  • strojhodina
  • prostoj stroje
  • životnost stroje
  • součinitel časového využití stroje
    • kčv = (Čs/ČN)·100%
    • Čs … skutečný čas práce stroje [hod]
    • ČN … normový čas práe stroje [hod]
  • součinitel výkonového využití stroje
    • VVV = (VS/ČN)·100%
    • VS … skutečný objem vykonané práce strojem [m2, m3]
    • VN … normativní objem [m2, m3]
  • součinitel pohotovosti stroje
    • kp = ts/(ts+to)
    • ts … čas práce stroje
    • t0 … čas oprav
  • náklady na provoz stroje
    • jednorázové - převoz a přemístění mezi pracovišti, montáž a demontáž
    • konstantní - vyplývají z vlastnictví stroje (odpisy, úroky, pojistné, daň)
    • variabilní - závislé na provozu stroje (mzdy, pohonné hmoty a mazadla, náklady na opravu a údržbu)

Konstrukční charakteristiky stavebního stroje

Údaje nutné pro posouzení vhodnosti použití daného stroje z hlediska technických a konstrukčních vlastností.

  • typ stroje
  • technická charakteristika
  • pracovní rytmus stroje
  • akční rádius
  • druh pohonu
  • přemístitelnost stroje
  • příslušenství stroje
  • ekonomické údaje

Základní části stavebního stroje

Stavební stroje jsou složeny ze stejných základních částí:

Hnací jednotka

Hnací jednotkou jsou motory, které mění vstupní energii na mechanický pohyb.

  • primární motory - pohánějí pracovní nástroje a podvozky strojů
  • sekundární motory - pohánějí kompresory, čerpadla, generátory el. proudu

Dále můžeme motory dělit na:

Spalovací motor

Spalovací motory dělíme na zážehové a vznětové. Liší se nejen způsobem zapalování paliva.

Základní parametry motoru:

Parametr Druh
Počet zdvihů pístu dvoudobé, čtyřdobé
Tlak na píst nízkotlaké, vysokotlaké
Vstup paliva do válce  nasávací, vstřikovací
Pohonná hmota benzín, nafta, plyn, líh
Způsob zapalování paliva zážehové, vznětové
Počet otáček nízkootáčkové, vysokootáčkové
Počet válců  jednoválcové, víceválcové (2-12)
Chlazení vzduchem, vodou 

Elektromotor

Elektromotor mění elektrickou energii na mechanickou práci. Nejčastěji bývá na stejnosměrný či střídavý el. proud. Motory na střídavý proud se dělí se na motory na proud jednofázový nebo třífázový. Někdy se také používají univerzální elektromotory. Lze si představit, že se využívá vzájemné přitahování a odpuzování dvou elektromagnetů. Sílu a polaritu elektromagnetu můžeme řídit velikostí protékajícího elektrického proudu.

Převodová jednotka

Převodová jednotka přenáší a přeměňuje energii z hnací jednotky na pracovní zařízení a podvozek stroje.

K převodovému mechanismu patří:

Spojka

Spojka je strojní součást, která slouží k přenosu kroutícího momentu.

Převodové systémy

Jsou to strojní zařízení umožňující převod mezi hnacím a hnaným strojem, mění rotační pohyb na rotační pohyb s jinou úhlovou rychlostí a točivým momentem. Obvykle umožňují nastavit jeden z několika převodových stupňů.

Brzda

U stavebních strojů se vyskytují všechny druhy brzdových systémů. Mezi základní patří mechanické brzdy - např. kuželové, kotoučové, bubnové, čelisťové (vnější/vnitřní).

Podvozek

Podvozky stavebních mechanizmů jsou uzpůsobeny podmínkám jejich pracovního nasazení.

  • pneumatikové - jsou pohyblivější, dobře se přepravují z místa na místo, ale nehodí se do těžkých terénů
  • pásové - nelze je dopravovat po veřejných komunikacích po vlastní ose (musí být převáženy), ale lépe se pohybují v těžkých terénech
  • kolejové - jsou výhodné pro používání dlouhou dobu na jednom místě, často je pohonnou jednotkou elektromotor, např. jeřáby na jeřábových drahách, velkorypadla v dolech
  • kráčivé - bývají používané v extrémních podmínkách, např. prudké svahy, koryta řek

Pracovní zařízení

Přenáší energii přes pracovní nástroj na pracovní předmět.

Ovládání

Ovládání je jednotka, která slouží k realizaci, kontrole a řízení pracovních činností stroje. Může být ruční nebo na dálkové ovládání.

Základní členění strojů podle stavebních prací

Stroje pro jednotlivé druhy stavebních prací jsou velmi rozdílné a dělí se do následujících skupin:

  • stroje a zařízení na výrobu a přenos energií
  • stroje a zařízení pro zemní a skalní práce
  • stroje a zařízení pro výrobu, dopravu a zpracování čerstvé betonové směsi
  • stroje a zařízení pro horizontální dopravu a manipulaci
  • stroje a zařízení pro vertikální dopravu
  • stroje a zařízení pro stavbu inženýrských sítí a komunikací
  • stroje a zařízení pro dokončovací práce

Speciální stroje a zařízení:

  • stroje pro těžbu dřeva
  • stroje pro demolice
  • stroje pro recyklaci
  • stroje pro opravy komunikací