Эксплуатация и надежность подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 

 

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение 

высшего образования 

«Томский государственный архитектурно-строительный университет» 

 
 

Серия «Учебники ТГАСУ» 

 
 

С.М. Кравченко, В.А. Слепченко 

 
 

ЭКСПЛУАТАЦИЯ И НАДЕЖНОСТЬ 

ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫХ, 

СТРОИТЕЛЬНЫХ  

И ДОРОЖНЫХ МАШИН 

 

Рекомендовано Учебно-методическим советом ТГАСУ  

в качестве учебного пособия для студентов вузов,  

обучающихся по направлению подготовки специалистов  
«Наземные транспортно-технологические средства»  

по специализации «Подъемно-транспортные, строительные,  

дорожные средства и оборудование»  
и направлению подготовки бакалавров  

«Наземные транспортно-технологические комплексы»  

по профилям подготовки: «Подъемно-транспортные, строительные, 
дорожные машины и оборудование» и «Механизация строительства 

и обустройства нефтегазовых объектов» 

 
 
 

Томск 

Издательство ТГАСУ 

2018 

 

УДК 621.86 [87+69+52] – 049.7 (075.8) 
ББК 38.6 – 5я73 
 

Серия «Учебники ТГАСУ» основана в 2013 году 

 

Кравченко, С.М. Эксплуатация и надежность подъемно-

транспортных, строительных и дорожных машин [Текст] : 
учебное пособие / С.М. Кравченко, В.А. Слепченко. – Томск : 
Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2018. – 292 с. 

ISBN 978-5-93057-857-7 

 

В учебном пособии изложен материал по эксплуатации и надежности 

подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин (ПТСДМ). Приведены 
основные сведения об изменении технического состояния и надежности 
машин в процессе эксплуатации, даны закономерности изнашивания и разрушения 
деталей машин и способы их поддержания в технически исправном состоянии. 
Рассмотрены вопросы планирования, организации и регулирования 
процессов производства, диагностирования, технического обслуживания и ремонта 
машин. Даны рекомендации по оценке эффективности использования 
парка машин по времени и производительности. Большое внимание уделено 
вопросам по надежности и долговечности машин. 

Пособие предназначено для студентов высших учебных заведений, 

а также для специалистов, занятых в области эксплуатации и ремонта машин 
и решающих рациональные эксплуатационные вопросы производственно-
технического характера. 

 

УДК 621.86 [87+69+52] – 049.7 (075.8)

ББК 38.6 – 5я73

 

Рецензенты: 
докт. техн. наук, профессор кафедры «Теоретическая и прикладная 
механика» Национального исследовательского Томского 
политехнического университета Л.А. Саруев; 
докт. техн. наук, профессор, заведующий кафедрой «Автомобили 
и тракторы», декан механико-технологического факультета 
Томского государственного архитектурно-строительного 
университета Ю.А. Власов. 

 

ISBN 978-5-93057-857-7
© Томский государственный

архитектурно-строительный
университет, 2018

© Кравченко С.М.,

Слепченко В.А., 2018

К772

ОГЛАВЛЕНИЕ 

Предисловие .................................................................................................... 7 
Введение ........................................................................................................... 8 
1. Общие положения и система управления качеством 
эксплуатации машин ................................................................................... 12 

1.1. Основные понятия, термины и определения .................................... 12 
1.2. Показатели качества эксплуатации машин и их взаимосвязь ........ 18 
1.3. Система управления качеством эксплуатации машин  
и их взаимосвязь ........................................................................................ 24 

Контрольные вопросы ................................................................................... 27 
2. Оценка эффективности использования машин по времени 
и производительности ................................................................................. 29 

2.1. Основные понятия эффективности использования машин. 
Методы их оценки ..................................................................................... 29 
2.2. Режимы работы машин по времени .................................................. 31 
2.3. Оценка годового режима работы парка машин ............................... 37 
2.4. Виды производительности машин и их оценка ............................... 38 
2.5. Технико-экономическая оценка эффективности 
использования парка машин ..................................................................... 44 

Контрольные вопросы ................................................................................... 50 
3. Отказы в машинах ................................................................................... 51 

3.1. Изменение потенциальных свойств машины в процессе 
эксплуатации .............................................................................................. 51 
3.2. Состояние машины ............................................................................. 53 
3.3. Классификация отказов ...................................................................... 55 
3.4. Причины потери работоспособности машин и оборудования ....... 57 
3.5. Основные понятия и определения по изнашиванию деталей 
машин ......................................................................................................... 62 
3.6. Виды и характер изнашивания деталей машин ............................... 63 
3.7. Факторы, влияющие на интенсивность изнашивания деталей 
машин ......................................................................................................... 73 
3.8. Влияние смазочного материала на процесс трения узлов .............. 79 

Контрольные вопросы ................................................................................... 84 
4. Основы надежности машин ................................................................... 86 

4.1. Основные понятия и определения надежности машин ................... 86 
4.2. Показатели надежности и их характеристика .................................. 89 

4.3. Случайные величины и их статистические показатели .................. 94 
4.4. Определение законов распределения отказов .................................. 96 
4.5. Технико-экономический метод определения оптимальной 
долговечности машин ............................................................................. 100 
4.6. Основные направления повышения надежности машин .............. 103 

4.6.1. Общая характеристика способов повышения 
надежности машин ........................................................................... 103 
4.6.2. Эксплуатационные мероприятия повышения 
надежности машин ........................................................................... 104 

Контрольные вопросы ................................................................................. 108 
5. Закономерности изнашивания элементов машин ........................... 109 

5.1. Общая закономерность изнашивания и ее влияние 
на долговечность машин ......................................................................... 109 
5.2. Назначение предельных износов деталям машин ......................... 115 
5.3. Определение оптимальной периодичности замены режущего 
инструмента роторных траншейных экскаваторов по 
экономическому критерию ..................................................................... 120 
5.4. Оценка долговечности элементов машин ...................................... 128 

Контрольные вопросы ................................................................................. 131 
6. Влияние режимных и эксплуатационных факторов 
на долговечность двигателей внутреннего сгорания .......................... 133 

6.1. Общие положения ............................................................................. 133 
6.2. Допустимые отклонения мощности двигателя 
в эксплуатации ......................................................................................... 135 
6.3. Влияние теплового режима и степени очистки воздуха 
на долговечность двигателя .................................................................... 137 
6.4. Влияние эксплуатационных регулировок на долговечность 
двигателя .................................................................................................. 142 
6.5. Влияние скоростного режима работы на долговечность 
двигателя .................................................................................................. 147 

Контрольные вопросы ................................................................................. 148 
7. Система технической эксплуатации парков машин ....................... 150 

7.1. Обеспечение работоспособности парка машин в процессе 
эксплуатации ............................................................................................ 150 
7.2. Стратегии технической эксплуатации машин................................ 151 
7.3. Общие положения системы технического обслуживания 
и ремонта парка машин ........................................................................... 153 

7.4. Расчет годовой производственной программы технического 
обслуживания и ремонта парка машин.................................................. 159 
7.5. Определение фондов рабочего времени и численности 
производственных рабочих .................................................................... 163 

Контрольные вопросы ................................................................................. 165 
8. Технологические процессы эксплуатации машин .......................... 166 

8.1. Технология технического обслуживания машин .......................... 166 
8.2. Технология текущего ремонта машин ............................................ 170 
8.3. Технология капитального ремонта машин ..................................... 172 
8.4. Расчет числа рабочих постов технического обслуживания 
и ремонта машин ..................................................................................... 177 
8.5. Расчет числа передвижных мастерских технического 
обслуживания и текущего ремонта машин ........................................... 179 

Контрольные вопросы ................................................................................. 182 
9. Планирование, организация и регулирование процессов 
производства технического обслуживания и ремонта машин .......... 183 

9.1. Планирование работ по техническому обслуживанию 
и ремонту машин ..................................................................................... 183 

9.1.1. Аналитический метод расчета технических 
воздействий ....................................................................................... 184 
9.1.2. Расчет порядкового номера месяца капитального 
ремонта .............................................................................................. 188 
9.1.3. Разработка месячного плана-графика технического 
обслуживания и ремонта парка машин .......................................... 188 

9.2. Организация проведения плановых работ по техническому 
обслуживанию машин ............................................................................. 189 
9.3. Организация проведения ремонтных работ ................................... 195 
9.4. Организационная структура управления ремонтно-
технической службой эксплуатационных предприятий ...................... 198 
9.5. Управление производством на ремонтных заводах ...................... 203 

Контрольные вопросы ................................................................................. 206 
10. Диагностика технического состояния машин ................................ 208 

10.1. Общие понятия и положения о диагностике машин ................... 208 
10.2. Основная цель и задачи технической диагностики ..................... 212 
10.3. Виды диагностирования ................................................................. 215 
10.4. Организация диагностирования машин ........................................ 218 
10.5. Служба технической диагностики и ее функции ......................... 223 
10.6. Способы диагностирования машин .............................................. 224 

10.7. Субъективные и объективные методы диагностирования ......... 226 
10.8. Прогнозирование технического состояния машин ...................... 233 

10.8.1. Закономерности изменения диагностических 
параметров ........................................................................................ 233 
10.8.2. Определение неизвестных показателей функции, 
отображающих изменение параметра технического 
состояния во времени ...................................................................... 235 
10.8.3. Прогнозирование показателей долговечности 
цилиндропоршневой группы тракторного дизеля ........................ 240 
10.8.4. Пример расчета ресурса цилиндропоршневой группы 
дизеля ................................................................................................ 242 

Контрольные вопросы ................................................................................. 248 
11. Подготовка машин к эксплуатации ................................................. 250 

11.1. Приемка, обкатка и ввод машин в эксплуатацию ........................ 250 
11.2. Монтаж и демонтаж грузоподъемных машин ............................. 254 
11.3. Транспортирование машин ............................................................ 255 
11.4. Хранение машин ............................................................................. 267 
11.5. Выбраковка и списание машин с баланса предприятия .............. 271 
11.6. Производственный контроль за безопасностью 
эксплуатации грузоподъемных кранов .................................................. 272 

11.6.1. Регистрация грузоподъемных кранов ................................ 272 
11.6.2. Разрешение на пуск крана в работу .................................... 274 
11.6.3. Техническое освидетельствование ..................................... 275 
11.6.4. Требования к руководителям и работникам 
организаций, осуществляющим эксплуатацию 
грузоподъемных кранов .................................................................. 279 

11.7. Фирменное обслуживание строительных и дорожных 
машин ....................................................................................................... 281 

Контрольные вопросы ................................................................................. 285 
Заключение ................................................................................................. 287 
Библиографический список ..................................................................... 289 
 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

В учебном пособии изложен материал по эксплуатации 

и надежности подъемно-транспортных, строительных и дорожных 
машин. Приведены основные сведения об изменении технического 
состояния и надежности машин в процессе эксплуатации, 
даны закономерности изнашивания и разрушения деталей 
машин и способы их поддержания в технически исправном состоянии. 
Рассмотрены вопросы планирования, организации 
и регулирования процессов производства диагностирования, 
технического обслуживания и ремонта машин. Даны рекомендации 
по оценке эффективности использования парка машин по 
времени и производительности. Большое внимание уделено вопросам 
по надежности и долговечности машин. 

Учебное пособие предназначено для студентов высших 

учебных заведений, обучающихся по дисциплинам «Эксплуатация 
подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин» 
и «Надежность машин и механических систем», а также 
для специалистов, занятых в области эксплуатации и текущего 
ремонта машин и решающих рациональные эксплуатационные 
вопросы производственно-технического характера. 

 

ВВЕДЕНИЕ 

Комплексную систему инженерно-технических и организационных 
мероприятий, обеспечивающих наиболее эффективное 
использование потенциальных возможностей машин по 
назначению, высокую их эксплуатационную надежность, безопасность 
работы, а также поддержание и восстановление их 
работоспособности с минимальными затратами принято называть 
эксплуатацией машин. 

Эффективное использование парка машин по назначению, 
как правило, осуществляется путем своевременного выполнения 
плановых технических обслуживаний и ремонтов для обеспечения 
постоянной работоспособности и надежности машин на 
производстве, а также за счет применения современных технологических 
процессов на объектах строительства. 

Решение вопросов о производственной эксплуатации 
направлено на повышение эффективности использования парка 
машин по назначению за счет применения оптимальных режимов 
работы машин, оптимизации использования парка строительной 
техники по времени, применения наилучших технологий строительного 
производства, экономии материалов и энергоресурсов, 
а также на снижение ручного труда. 

Техническая эксплуатация рассматривает вопросы сохранения 
и восстановления работоспособности подъемно-транспортных, 
строительных и дорожных машин в процессе их использования, 
транспортирования и хранения. Реализовать потенциальные 
возможности обеспечения их работоспособности и надежности 
можно только при наличии обратной связи между предприятием-
изготовителем и эксплуатирующим предприятием. Эта связь 
не должна ограничиваться только передачей информации заводам-
изготовителям об отказах деталей и неисправностях сборочных 
единиц в процессе их эксплуатации. Предприятия-изготови-

Введение 

9 

тели должны полностью брать под контроль техническое обслуживание 
и ремонт машины на весь срок службы. 

Несомненно, что качество изготовления машины имеет 

огромное значение. Чтобы выбрать наилучшую машину для выполнения 
конкретных производственных работ на строительных 
объектах, необходимо знать основные показатели качества применяемых 
машин, соответствующие условиям производства работ, 
и уметь определять их значения. Надежность является одним 
из основных показателей эксплуатационных свойств, что во многом 
определяет качество машин. 

Надежность работы и эффективность применения машин 

на строительных объектах в значительной мере определяется 
степенью соответствия и приспособленности их конструкции 
к эксплуатации в заданных конкретных условиях. Недостаточная 
надежность машин сказывается, как правило, на устранении 
внезапных отказов и неисправностей в процессе их эксплуатации 
на строительной площадке или в стационарных условиях. 
Повышение эксплуатационной надежности машин требует постоянного 
проведения профилактических мероприятий в процессе 
технического обслуживания. 

Эксплуатация машин как наука и инженерная дисциплина 

сформировалась сравнительно недавно на базе ряда фундаментальных 
наук и инженерных дисциплин. Она имеет особенность 
развиваться как наука управления реализацией эксплуатационных 
свойств машин, в том числе учитывая и свойства их надежности. 

Теория эксплуатации направлена на создание и совершен-

ствование системы управления работоспособностью и надежностью 
парков машин на основе максимальной и полной реализации 
свойств надежности, заложенных при конструировании машины 
с учетом конкретных условий их работы и современных 
средств и методов диагностирования при минимальных затратах. 

В настоящее время теоретические основы эксплуатации 

обогащены за счет использования современных научных направ-

Эксплуатация и надежность машин 

10 

лений, таких как теория управления, теория надежности, техническая 
диагностика, теория вероятностей, теория массового обслуживания 
и теория трения, смазки, износа и старения. 

Цель дисциплины состоит в том, чтобы дать студенту необ-

ходимые теоретические знания и практические навыки в применении 
машин и оборудования и научить его управлять использованием 
и техническим состоянием машин с применением современных 
средств и методов технической диагностики, руководствуясь 
принципом минимизации эксплуатационных затрат. 

Основной задачей специалиста, занимающегося организа-

ционно-техническими вопросами, связанными с использованием 
машин по назначению, является поддержание их в работоспособном 
и исправном состоянии. С точки зрения теории надежности 
техническая эксплуатация – это обеспечение надежности 
машин и оборудования в условиях производства работ. Отсюда 
возникает вторая задача – как научить будущего специалиста 
увязывать разработки теории надежности с практическими задачами, 
возникающими при технических обслуживаниях и ремонтах 
машин. Эта задача заключается в умении раскрывать закономерности 
изменения технического состояния машин и потери 
ими работоспособности в процессе эксплуатации, в изучении 
методов и средств, направленных на поддержание машин в технически 
исправном состоянии. 

Фундаментом настоящего курса является изучение характе-

ра и закономерностей изнашивания сопряженных пар во времени 
и разрушения основных деталей машин в процессе эксплуатации, 
а также теоретических предпосылок по управлению надежностью 
машин. Изучение вопросов реализации современной технологии 
и рациональной организации диагностирования, технического 
обслуживания и текущего ремонта машин в существующую систему 
планово-предупредительного ремонта (ППР) является третьей 
задачей курса. 

Следует отметить, что все вопросы управления надежностью 

машин в эксплуатации следует рассматривать как систему «чело-

Введение 

11 

век – машина – среда – человек». Конечным звеном системы, как 
и первым, является человек (машинист, оператор, механик), принимающий 
решения. В связи с этим необходимо научиться рассматривать 
все необходимые факторы во взаимосвязи, т. е. 
научиться принимать осмысленные и экономически целесообразные 
решения. Даже необходимо помнить, что особое внимание 
при принятии инженерных решений следует уделять вопросам 
охраны окружающей среды и безопасности людей. 

Переход страны к условиям рыночной экономики опреде-

лил возникновение новых правил по обслуживанию машин, понятий 
и терминов. Например, под термином «фирменное обслуживание» 
подразумевается техническое обслуживание выпущенных 
машин фирмой-изготовителем на всех жизненных 
этапах ее существования, т. е. осуществление предпродажной 
подготовки, продажи, гарантийного и послегарантийного обслуживания, 
вплоть до утилизации. 

В заключение следует сказать, что курс «Эксплуатация 

подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин» 
необходимо рассматривать как комплексную систему управления 
показателями качества, обеспечивающими эффективное использование 
машин на объектах строительства, поддержание их 
в исправном состоянии с минимальными затратами, а также рациональное 
использование материальных ресурсов и создание 
комфортных условий для работы машинистов и операторов. 

Курсы «Эксплуатация подъемно-транспортных, строитель-

ных и дорожных машин» и «Надежность машин и механических 
систем» базируются на ряде специальных дисциплин, таких как 
«Машины для земляных работ», «Подъемно-транспортные машины», «
Строительные и дорожные машины» и «Технология 
машиностроения и ремонт машин». Эти курсы являются заключительными 
в подготовке профессиональных специалистов в области 
производственной и технической эксплуатации машин, 
а также их надежности. 

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ И СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ  

КАЧЕСТВОМ ЭКСПЛУАТАЦИИ МАШИН 

1.1. Основные понятия, термины и определения 

Под эксплуатацией подъемно-транспортных, строительных 

и дорожных машин (ПТСДМ) понимают систему организационно-
технических мероприятий, обеспечивающих их производственную 
эффективность и работоспособность при безопасном 
использовании по функциональному назначению с учетом минимальных 
воздействий на окружающую среду. На строительных 
объектах важно обеспечить безотказную работу машин для эффективного 
использования потенциальных возможностей по 
назначению. Эта задача решается при организации прогнозирования 
работоспособности машин при проведении плановых мероприятий 
по техническому обслуживанию и ремонту. 

При эксплуатации машины находятся во взаимосвязи 

с окружающей средой, человеком и объектом. Количественные 
накопления различных воздействий на машины приводят к изменению 
их качественных показателей, что соответственно ведет 
к нарушению технического состояния. Для замедления изменения 
этих показателей в процессе эксплуатации следует эффективно 
управлять техническим состоянием машин в целях их 
высокопроизводительной и надежной работы при оптимальных 
и трудовых затратах. 

В нормативно-технической литературе под эксплуатацией 

чаще всего понимают стадию или этап жизненного цикла машины, 
на которых реализуется, поддерживается и восстанавливается 
их качество. Жизненный цикл машин – это отрезок времени, 
измеряемый с начала проведения работ по разработке проекта 
изготовления машины и до снятия ее с производства. 

Жизненный цикл машин можно подразделить на три ста-

дии [6]: 

1. Общие положения и система управления качеством 

13 

1. Стадия разработки, которая включает в себя последо-

вательное проведение научно-исследовательских работ, работ 
по проектированию машины, изготовление опытных образцов 
и их испытание. Это начальная стадия жизненного цикла машины. 
В процессе ее выполнения учитываются вопросы по надежности 
и ремонтопригодности. 

2. Стадия серийного производства, которая предусматривает 

технологическую подготовку производства (разработка технологической 
документации, изготовление первого комплекта технологического 
оборудования, оснастки и инструмента), изготовление 
серийной партии выпускаемых изделий, а также организацию контроля 
качества выполняемых работ по изготовлению. 

3. Стадия эксплуатации машин, которая включает в себя 

выполнение ими основных функций по назначению, а также 
проведение технического обслуживания и всех видов ремонта. 

Понятно, что стадия эксплуатации машин является самой 

длительной: она начинается с момента ввода машин в эксплуатацию 
и заканчивается их утилизацией. В связи с этим жизненный 
цикл машин на стадии их эксплуатации может представлять собой 
совокупность последовательных этапов, таких как ввод машин 
в эксплуатацию, использование по назначению, монтаж (демонтаж), 
транспортирование, хранение, техническое обслуживание 
(ТО) и ремонт, а также их утилизация. 

В общем случае жизненный цикл машин может иметь про-

должительность как минимум два цикла эксплуатации и один 
капитальный ремонт. Окончание жизненного цикла машины как 
модели определяется моментом прекращения ее серийного производства. 
В этом случае жизненный цикл может иметь продолжительность 
в несколько десятилетий и включает в себя все три 
стадии: разработку, производство и эксплуатацию машин. 

Различают производственную и техническую эксплуата-

цию машин. 

Производственная эксплуатация решает вопросы рацио-

нального использования машин по назначению. Под производ-

Эксплуатация и надежность машин 

14 

ственной эксплуатацией ПТСДМ понимают систему организационно-
технических мероприятий, обеспечивающих высокую 
производительность и безопасность работы при минимальных 
затратах на поддержание в исправном состоянии сборочных 
единиц и машин в целом. Уровень использования машин определяется 
в значительной степени правильным выбором их типов, 
необходимого их количества, а также выбором рациональных 
схем производства работ и оптимальных режимов работы 
машин при выполнении заданного технологического процесса. 

Вопросы оптимальных режимов работы машин на строи-

тельных объектах рассматриваются с точки зрения реализации 
технических характеристик и взаимодействия их в технологическом 
процессе строительного производства. 

Техническая эксплуатация машин включает в себя не-

сколько основных жизненных этапов, таких как ввод машины 
в эксплуатацию, транспортирование, монтаж (демонтаж), хранение, 
техническое обслуживание и ремонт. Поясним эти понятия. 

Ввод в эксплуатацию – это событие, определяющее готов-

ность машины к использованию по назначению и документально 
оформленное в установленном порядке. При вводе машины 
в эксплуатацию осуществляется последовательное проведение 
ряда мероприятий, таких как приемка и закрепление машины за 
эксплуатирующим подразделением, пуск и регулирование, обкатка, 
контроль технического состояния машины и регистрация. 

Транспортирование при эксплуатации (транспортирова-

ние) – это этап технической эксплуатации, начинающийся с момента 
погрузки машины и заканчивающийся ее разгрузкой на 
месте назначения. В процессе транспортирования к месту назначения 
при необходимости используют транспортные и грузоподъемные 
средства. В зависимости от дальности и возможности 
условий доставки к пункту назначения машины транспортируют: 
собственным ходом, на буксире, в кузове грузовых 
автомобилей, на прицепах-тяжеловозах (трейлерах), железнодо-