5. Теоретические основы определения производительности сдптм. Производительность машин. Рабочие режимы на строительной площадке

Под производительностью машины понимают количество продукции, производимое машиной в единицу времени.

В зависимости от периодичности выполнения операций строительные машины могут быть цикличного или непрерывного действия. Производи­тельность для них определяется по-разному. У машин цикличного действия рабочее оборудование взаимодействует со средой только часть цикла, осталь­ная часть цикла затрачивается на транспортировку, разгрузку, маневриро­вание и холостой ход. У машин непрерывного действия рабочее оборудование непрерывно взаимодействует со средой.

Вследствие значительного числа видов и типов СДМ в дальнейшем при рассмотрении эксплуатационных свойств в качестве машины непрерывного действия примем автогрейдер, а цикличного действия — самоходный скрепер.

Полный цикл автогрейдера состоит из следующих операций: зарезания, условно-установившегося режима копания, выглубления и разворотов. Под условно-установившимся режимом понимается режим с колебанием нагрузки, не превышающим 6 % среднего значения. Продолжительность этого режима составляет до 80 % общего цикла, а операция зарезания и выглубления — в среднем 3-5 %.

При копании грунта скрепером требуемые тяговые усилия повышаются в 2-3 раза по сравнению с транспортным режимом. Это требует применения комплектующей машины-толкача для наполнения корша грунтом при ра­циональном использовании двигателя в транспортном режиме. Время копания грунта скрепером не превышает 5 % общей продолжительности цикла. Продолжительность транспортировки грунта и холостого хода для наиболее распространенных условий в дорожном строительстве составляет не менее 95 % всего цикла.

Различают три вида производительности: конструктивную (расчетную)^ техническую, эксплуатационную.

Конструктивная производительность (П_к) служит одним из показателей совершенства конструкции и в процессе проектирования машины позволяет выбирать наилучшие варианты технических решений.

Для машин цикличного действия

П_к = 3600g/ t_ц (м³/ч),

где g — вместимость ковша, м³; t_ц - продолжительность цикла, с.

Для машин непрерывного действия

П_к=1000wv_р (м³/ч),

где w - площадь вырезаемой стружки, м²; v_р - рабочая скорость машины, км/ч.

Техническая производительность (П_т) характеризует максимальные производственные возможности машины в данных условиях. По ней можно оценивать резервы использования отдельных видов машин и машинного парка.

Для машин цикличного действия

где К_нап — коэффициент наполнения ковша; К_эрг— коэффициент эргономи­ческих свойств; Кр — коэффициент разрыхления грунта; К_ц — коэффици­ент, учитывающий продолжительность цикла для разных видов рабочего оборудования.

Для машин непрерывного действия

П_Т = П_к К_н._р К _ЭРг = 1000wv_рК_н._р К_эрг,

где К_н__р — коэффициент непрерывной работы, учитывающий потери по вре­мени на повороты и развороты.

Эксплуатационная производительность(П_э) — это производительность, достигнутая в реальных условиях эксплуатации машин с учетом всех просто­ев. Она принимается за основу при расчете экономической эффективности новых машин и выборе вариантов механизации:

П₃=П_ТК_В,

где К_в — коэффициент использования машин по времени в течение смены:

Различают следующие виды эксплуатационной производительности: нор­мативную, которая определяется на основе утвержденных в определенном порядке норм выработки; планово-расчетную, применяемую для плановых расчетов в проектах производства работ и расчетов экономической эффек­тивности при выборе вариантов механизации; фактическую, зависящую от конструкции машины, выбранной технологии и организации выполнения механизированных работ, смежных процессов и строительства в целом.

В зависимости от времени и причин простоев машины эксплуатационная производительность подразделяется на часовую, среднечасовую, сменную и годовую.

Часовая эксплуатационная производительность рассчитывается на час полезного рабочего времени машины, т.е. без учета перерывов по организационным причинам и метеоусловиям:

П_ч=П_тК_т.₀К_рем.

Среднечасовая эксплуатационная производительность рассчитывается на час работы с учетом перерывов по организационным причинам и метео­условиям:

П_срч = П_тК_тК_т.₀К_ремК_орг.

Сменная эксплуатационная производительность машины определяется по формуле

П_см = П_срчt_см,

где t_cu — продолжительность смены, ч.

Годовая эксплуатационная производительность рассчитывается на год ра­боты списочной машины:

П_г=П_срчТ_ч.

Рабочие режимы на строительной площадке

Режим работы машины отражает степень ее загрузки за рассматриваемый период по времени и мощности.

Рабочий режим по времени устанавливает распределение рассматри­ваемого календарного периода на время, в течение которого машина выпол­няет свои основные или дополнительные функции, имеет перерывы в работе для ТО и ремонта, перебазируется с одного объекта на другой, простаивает по организационным причинам и метеорологическим условиям.

Время работы машины в течение года определяется по формуле

где Д_Кал — количество календарных дней в году; Д_пер — перерывы в работе машин по всем причинам, кроме перерывов для ТО и ремонта, дн.; К_см — ко­эффициент сменности; t_CM — продолжительность смены, ч; Р_ч — время нахо­ждения машин в ТО и ремонте, дн.

Определение Т_ч отдельной машины следует производить с учетом показа­телей надежности и времени проведения капитального ремонта. Это связано с тем, что в процессе увеличения наработки с начала эксплуатации возраста­ет количество отказов и капитальный ремонт отдельной машины проводится один раз в 2-4 года.

С учетом комплексного показателя надежности iT_TiH время работы маши­ны в течение заданного периода может быть определено по формуле

Т_Ч=(Дкал-Дпер)К_т.иt_смК_см

Сумма дней перерывов в работе машины по всем причинам, кроме переры­вов для технического обслуживания и текущих ремонтов, определяется по формуле

Дпер=Двых+Дпб+Дмет+Днепр+Дк.р, (2-57)

где Д_вых — количество праздничных и выходных дней за год; Д_пб — дни, за­трачиваемые на перебазировку машины в течение года; Д_мет — простои по метеорологическим условиям,дн.; Д_непр — не­предвиденные перерывы в работе машины; Д_КР — дни пребывания машины в капитальном ремонте.

При определении перерывов в работе следует учитывать, что для экскава­торов, погрузчиков и бульдозеров неблагоприятными условиями являются дождь, снегопад и низкая температура, а для автогрейдеров, скреперов и кат­ков — дополнительно и промерзание грунта; для кранового оборудования — соответственно дождь и ветер силой более 10 м/с. Совпадение дней, неблагопри­ятных по метеоусловиям, с выходными и праздничными днями учитывается поправочным коэффициентом, равным 0,7-0,8.

Рациональные режимы работы СДМ обеспечивают эффективное их ис­пользование на строительной площадке. Максимально возможное использо­вание машин в течение года и внутри смены зависит от конструктивных особенностей, выбора рациональных параметров рабочего места, повышения эргономических показателей, автоматизации процесса управления и техни­ческого состояния машин.

В условиях эксплуатации при выполнении отдельных операций рацио­нальный нагрузочный режим определяется по частоте вращения коленчато­го вала двигателя; тепловой режим по температуре охлаждающей жидкости или масла и режим работы по времени использования машины оценивается счетчиком в мото-часах или машино-часах.

При выборе кранов и подъемных устройств для требуемых видов работ рассматриваются три основных параметра: общее число рабочих циклов за заданный срок службы, режим нагружения на строительной плащадке и об­щее количество часов наработки.

Общее число рабочих циклов закладывается на стадии проектирования крана с целью эксплуатации его в течение заданного срока службы в опреде­ленных условиях. Весь диапазон возможных чисел рабочих циклов за задан­ный срок службы кранов разделен на 10 классов использования: от 0 до 9 в зависимости от интенсивности его использования.