Технико-экономические показатели строительных машин

Технико-экономические показатели строительных машин определяются их кон­структивно-эксплуатационными характе­ристиками, зависящими от основных пара­метров машин и от условий их эксплуата­ции, которые могут быть случайными. Наиболее важными из них являются: про­изводительность, маневренность, проходи­мость, устойчивость, надежность, социаль­ная приспособленность. Производительность машин измеряется количеством стро­ительной продукции, вырабатываемой в единицу времени. Принято различать три вида производительности строительных машин: теоретическую, техническую и экс­плуатационную.

Теоретическая производительность определяется в условиях не­прерывного режима работы при расчет­ных скоростях рабочих движений и на­грузках: для машин циклического действия

,

где Q - количество продукции за цикл; Т_ц - время цикла;

для машин непрерывного действия

,

где v - скорость перемещения рабочего органа (или машины); F - расчетное количество материала, перемещаемого единицей длины его потока.

Рис. 8.1. Экскаваторы с жесткой поддержкой рабочего органа:

а - обратная лопата; б - грейфер; в - прямая лопата; R_к - наибольший радиус копа­ния; Н_к - глубина копания; R_в - радиус выгрузки; Н_в - высота выгрузки

Методы определения технической производительности раз­личны для машин цикличного и непрерывного действия. У ма­шин цикличного действия (экскаваторов одноковшовых, кранов и др.) продолжительность цикла Т _ц показывает время, необхо­димое на выполнение всех рабочих операций по выполнению объема работ, соответствующего главному параметру за один цикл. Естественно, производительность машины циклического действия обратно про­порциональна продолжительности цикла:

,

где К - коэффициент, учитывающий условия работы машины, суть которого будет изложена ниже.

У машины непрерывного действия:

,

где v - скорость движения рабочего органа (например, ленты конвейера) или перемещения предмета труда в машине (напри­мер, раствора или бетонной смеси растворе или бетононасосом под давлением), м/с; S - площадь поперечного сечения в потоке перемещаемого предмета труда, м².

Рис. 8.2. Экскаваторы с гибкой подвеской рабочего органа: а - прямая лопата; б - обратная лопата; в - драглайн; г - грейфер; R_к, Н_к - наибольший радиус и глубина копания; R_в, Н_в - радиус и высота выгрузки

Техническая производительность определяет потенциальные возможности машины при ее непрерывной работе, без учета неизбежных производственно необходимых перерывов и внутрисменных простоев машины, которые имеют место в эксплуата­ционных условиях. К производственно необходимым перерывам относят: еже­сменное техническое обслуживание машины, ее перемещение по фронту работ и от одного объекта к другому, технологические перерывы в производстве работ, периодическая заправка маши­ны топливом, маслами, водой, установка и снятие выносных опор, замена рабочего оборудования, нормированный отдых ма­шиниста и др.

Внутрисменные простои машин обусловлены главным обра­зом организацией производства работ: недостаточной численностью рабочих в обслуживаемых машиной бригадах (камен­щиков, монтажников, штукатуров и др.), отсутствием подготовленного фронта работ, несвоевременной и некомплектной поставкой строительных материалов, деталей и конструкций, вре­менным прекращением подачи электроэнергии или несвоевремен­ной доставкой топлива, отсутствием указаний машинисту на вы­полнение тех или иных работ, недисциплинированностью ма­шиниста и т. д. Наличие указанных перерывов и простоев существенно сни­жает объем работ, который выполняется с использованием ма­шины в течение смены. В этой связи среднечасовая эксплуатационная производи­тельность машин в 2 - 4 раза и более, меньше их технической производительности. Отношение среднечасовой эксплуатационной к технической производительности называется коэффициентом использования:

К_в = П_э,/П_т ,

где П_э - среднечасовая эксплуатационная производительность в натуральных измерителях; П_т - техническая производительность в тех же измерителях.

Техническая производительность (м³/ч) одноковшового экскаватора ,

где n - число циклов за час работы; n = 3600/Т_ц (здесь Т_ц - продолжительность цикла работы экскаватора, с); q - вместимость ковша, м³; К_н - коэффициент наполнения ковша; К_р - коэффициент разрыхления грунта.

В зависимости от вида машин и их использования в различ­ных технологических и организационных условиях строительного производства К_в существенно изменяется. Например, для тракто­ров с навесным экскаваторным оборудованием он составляет 0,37, для экскаваторов одноковшовых - 0,4, экскаваторов многоковшовых роторных - 0,5, для бульдозеров - 0,3, скреперов - 0,55, кранов автомобильных - 0,1, кранов башенных - 0,2, кранов пневмоколесных - 0,15, погрузчиков - 0,3, подъемни­ков - 0,12.

Эксплуатационная производительность машины определяется объе­мом продукции в час, смену, год, получае­мым реально при правильной эксплуата­ции машины работниками средней квали­фикации. При этом учитываются перерывы в работе. По эксплуатационной произво­дительности определяют годовые дирек­тивные нормы выработки на машину и оп­ределяют плановые задания для строи­тельных организаций.

Эксплуатационная производительность (м³/ч) одноковшового экскаватора

,

где К_в - коэффи­циент использования экскаватора по времени в течение рабочей смены.

Ориентировочные значения продолжительности цикла работы одноковшового экскаватора показаны в табл. 8.2.

Продолжитель­ность Т_ц цикла:

Т_ц = t_к +t_пв + t_в + t_пз ,

где t_к, t_пв, t_в, t_пз - соответственно продолжительность копания, поворота на выгрузку, выгрузки и поворота в забой, с.

Таблица 8.2

Ориентировочные значения продолжительности цикла работы экскаватора, с

Объем ковша экскаватора, м3	В отвал	В транспорт
прямая лопата	драглайн	прямая лопата	драглайн
0,15	13,6 - 15	17 - 18	14 - 16	18 - 20
0,30	11 - 15	15 - 18	11,5 - 16	17 - 21
0,65	12 - 15	14 - 21	12,5 - 18	26 - 25
1,00	20 - 22	23 - 25	21 - 23	24 - 26
1,25	14 - 20	17 - 27	15 - 21	18 - 28
2,00	22 - 24	25 - 27	24 - 26	27 - 29
2,50	22 - 23	32 - 34	23 - 25	34 - 36

Числовые значения коэффициентов К_р и К_н для различных групп грунтов приведены ниже:

Группа грунтов	Кр	Кн
I	1,10	1,00
II	1,20	0,97
III	1,25	0,95
IV	1,30	0,90
V	1,35 - 1,45	0,85
VI	1,45 - 1,50	0,80

В мокрых глинистых грунтах коэффициент наполнения снижается на 10 - 15%. Для драглайна величина К_р меньше на 10 - 15%, чем для прямой и обратной лопаты. Продолжительность рабочего цикла у экскаваторов с жесткой подвеской рабочего оборудования меньше на 5 - 15%, так как время, затрачиваемое на выполнение рабочих опера­ций (особенно набора ковша) гидроприводом, меньше по сравнению с механическим приводом. Время цикла обратной лопаты больше, чем прямой, до 20 - 25%, а у драглайна еще боль­ше примерно на 25 - 30%, чем у прямой лопаты, соответственно меньше производительность. Вместе с тем делать вывод о том, какое сменное обору­дование эффективнее, необходимо с тщательным учетом особенности объек­та. Каждое оборудование имеет свою область рационального применения.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Оборудование и пpибоpы: плакаты, динамический плотномеp ДоpНИИ.

1. Изучить устpойство одноковшовых экскаваторов. Получить инди-видуальное задание по варианту у преподавателя.

2. Используя динамический плотномеp ДоpНИИ опpеделить число удаpов С (выполнить пять опытов) и по табл.8.3, опpеделить категоpию гpунта, а также паpаметpы гpунта (табл.6.4):

· плотность гpунта g, т/м³;

· коэффициент pазpыхления гpунта К_p.

3. Произвести описание одноковшового экскаватора (с рисунком) по варианту задания.

Таблица 8.3

Классификация категорий грунта по числу С

Категория грунта	I	II	III	IV	V	VI
Число ударов С	1 - 4	5 - 8	9 - 16	16 - 34	35 - 70	70 - 140

4. Определить теоретическую, техническую и эксплуатационную производительность одноковшового экскаватора.

5. Рассчитать мощность, расходуемую экскаватором одноковшовым на копание грунта (кВт):

где A_уд – удельная энергоемкость копания, Дж/м³ ( - для грунтов I категории, - грунтов II категории, - грунтов III категории, - грунтов IV категории; t_к – продолжительность копания, с [ориентировочно t_к = (0,25 – 0,35) Т_ц]; h_д – коэффициент использования номинальной мощности двигателя при копании (h_д = 0,75 – 0,85); h_п – КПД привода и рабочего оборудования (для экскаваторов с механическим приводом h_п = 0,60 – 0,65; с гидравлическим h_п = 0,60 – 0,75). Построить зависимость мощности N_к, расходуемой на копание грунта от категории грунта.

Таблица 6.4

Характеристика грунтов

Категория грунта	Вид грунта	Плотность, т/м3	Коэффи- циент разрыхления	Удельное сопротив- ление резанию, кПа
I	Песок, супесь, суглинок мягкий, средней крепости	1,2 - 1,5	1,08 - 1,17	12 - 65
II	Суглинок без включений, гравий мелкий и средний, глина мягкая влажная	1,4 - 1,9	1,14 - 1,28	58 - 130
III	Суглинок крепкий, глина средней крепости влажная или разрыхленная,	1,6 - 2	1,24 - 1,3	120 - 200
IV	Суглинок крепкий со щебнем или галькой, глина крепкая, сланцы	1,9 - 2,2	1,26 - 1,37	180 - 300
V	Сланцы, конгломераты, глина и лёсс отвердевшие, очень крепкие, мел, гипс, песчаники, известняки мягкие, скальные породы	2,2 - 2,5	1,3 - 1,42	280 - 500
VI	Ракушечники и конгломераты, сланцы крепкие, известняки	2,2 - 2,6	1,4 - 1,45	400 - 800
VII	Известняки и мёрзлый грунт средней крепости	2,3 - 2,6	1,4 - 1,45	1000 - 3500
VIII	Скальные и мёрзлые породы	2,5 - 2,8	1,4 - 1,6	3000 - 7000

6. Подобрать комплект экскаватор - автосамосвалы. Модель экскаватора - по варианту задания. Модель автосамосвала подобрать по табл. 8.5. На выбор моделей и числа автосамосвалов влияют два противоположно действующих фактора. С увеличением грузоподъемности уменьшаются простои экскаватора для смены автосамосвалов, растет его выработка. Вместе с тем лишние автосамосвалы увеличивают стоимость комплекта. Рациональное эмпирическое соотношение g/q (грузоподъемность автосамосвала, т /вместимость ковша, м³) равно 10. Это значит, что в комплекте с экскаватором с ковшом 0,65 м³ целесообразно использовать автосамосвалы МАЗ грузоподъёмностью 7 т, с ковшом 1 м³ - КамАЗ и КраЗ грузоподъемностью 9 - 12 т, а с ковшом 2,5 м³ - автосамосвалы БелАЗ, 25 т.

7. Сформулировать выводы, оформить отчет в лабораторной тетради и защитить выполненную работу.

Таблица 8.5

Технические характеристики автомобилей-автосамосвалов

Марка машины	Грузоподъ-ёмность, т	Полная масса, т	Колесная формула	Мощность двигателя, кВт
ГАЗ-САЗ-	4,0	7,99	4х2.2	77,2
КАЗ-4540	5,5	12,25	4х4.2
ЗИЛ-ММЗ-	6,0	11,13	4х2.2
МАЗ-5549	8,0	15,37	4х2.2	132,4
МАЗ-5551	8,5	16,23	4х2.2
КамАЗ-5511	10,0	19,0	6х4.2
КрАЗ-256 Б1	12,5	23,5	6х4.2
КрАЗ-6510	13,5	24,7	6х4.2
КамАЗ-65111	14,0	25,0	6х6.2
КамАЗ-65115	15,0	28,0	6х4.2
МАЗ-55165	19,5	32,0	6х6.2
МЗКТ-65151	25,0	40,0	8х4.2
МоАЗ-7505	23,0	42,8	4х4.2

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Как опpеделить длительность рабочего цикла, теоретическую и техническую пpоизводительность одноковшового экскаватора?

2. Какие рабочие органы устанавливаются на экскаваторах?

3. От каких параметров зависит производительность экскаватора?

4. Какова индексация одноковшовых экскаваторов?

5. Что представляет рабочий процесс одноковшовых экскаваторов с рабочими органами: драглайн; прямая лопата; обратная лопата?

6. От каких факторов зависит количество и грузоподъемность автосамосвалов при работе в комплекте с одноковшовым экскаватором?

7. Как определить теоретическую, техническую и эксплуатационную производительность экскаватора?

8. Как определить теоретическую, техническую и эксплуатационную производительность машины непрерывного действия?