Как найти эксплуатационную производительность

Тема № 3

Производительность  машин.

Основным технико-эксплуатационным показателем машин является их производительность.

Производительность — это количество продукции, которую машина вырабатывает за единицу времени. Производительность выражается количеством продукции (т, м, м³), произведенной машиной за единицу времени (час, смена, месяц или год).

Различают три категории производительности машин: конструктивную, или теоретическую, техническую и эксплуатационную.

Конструктивная производительность П_к — производительность за 1 ч. непрерывной работы при расчетных скоростях рабочих движений, расчетном значении нагрузок па рабочем органе и расчетных условиях работы.

Для машин периодического (циклического) действия

П_к = qn или П_к = qnp,

где q  —  количество продукции машины за один рабочий цикл, м^я или т; п — расчетное число циклов работы машины в час, п = 3600 /Т Т — расчетная продолжительность цикла, с; р — плотность материала, т/м³. Для машин непрерывного действия

Рекомендуемые материалы

П_к = 3600 Av или П_к = 3600 Avp ,

А- расчетная площадь потока материала, м²;  v — расчетная скорость движения потока, м/с.

Конструктивную производительность используют в основном для предварительного сравнения вариантов проектируемых машин.

Техническая производительность П_Т — максимально возможная производительность машины в конкретных производственных условиях за 1 ч непрерывной работы.

П_Т = П_К К_У,

где К_у — коэффициент, учитывающий конкретные условия работы машины.

Эксплуатационная производительность П_Э – это производительность машины с учетом всех перерывов в работе. Она определяется технической производительностью и величиной простоев, вызываемых организационными причинами, отдыхом машиниста и др.

                                     П_Э = П_ТК_ВК_М,

где К_В — коэффициент использования машины по времени в течение смены, учитывающий все простои машины; К_М – коэффициент, учитывающий квалификацию машиниста и качество управления.

Сменная эксплуатационная производительность

П_ЭСМ     = Т_СМ   П_Э,

где Т_СМ – продолжительность смены, ч.

Годовая эксплуатационная производительность

П_ЭГ   = 365 П_ЭСМ К_ВГ К_СМ ,

где К_ВГ — коэффициент использования машины по времени в течение года, равный количеству дней работы машины в году, разделенных на 365; К_СМ — коэффициент сменности.

Эксплуатационная производительность является главным рабочим параметром, по которому подбирают машины для выполнения определенного вида работ.

Основными технико-экономическими показателями, позволяющими сравнивать качество машин одного назначения, являются удельные металлоемкость и энергоемкость, стоимость единицы продукции и выработка продукции на одного рабочего.

Удельная металлоемкость и удельная энергоемкость — это соответственно отношение массы машины и мощности установленного на ней двигателя (двигателей) к часовой технической производительности.

Стоимость единицы продукции определяется как отношение стоимости машино-смены к сменной эксплуатационной производительности машины.

Выработка продукции на одного рабочего равна

В = П_ЭСМ /n_P,

В лекции «Развитие буржуазных отношений в Индии» также много полезной информации.

где n_P – количество рабочих, обслуживающих машину.

Степень механизации строительно-монтажных работ оценивает­ся уровнем комплексной механизации, механовооруженностью и энерговооруженностью строительства.

Уровень комплексной механизации характеризуется процентным отношением объема строительно-монтажных работ, осуществлен­ных комплексно-механизированным способом, к общему объему строительно-монтажных работ в натуральном выражении, выпол­ненных на строительной площадке

Механовооруженность строительства — отношение стоимости машинного парка строительной организации к стоимости строи­тельно-монтажных работ, выполняемых в течение года

Механовооруженность труда определяют отношением балансо­вой стоимости средств механизации к среднесписочному числу ра­бочих, занятых на данном строительстве

Энерговооруженность строительства — отношение суммарной мощности двигателей машинного парка строительства к среднеспи­сочному числу рабочих

Основным параметром,
определяемым по всем вариантам
индивидуального задания к курсовой
работе является производительность.
Так как варианты заданий охватывают
разнообразные по назначению и
конструктивному исполнению машины и
оборудование, зависимости для определения
указанного параметра может изменяться
от машины к машине. Следует иметь в виду,
что при расчете машин используют
различные виды производительности. В
технической документации (в курсовой
работе) указывается техническая
производительность П_Т
машины, кото­рая может быть достигнута
в условиях совершенной организации
технологического процесса и передовых
методов управления за 1 ч непрерывной
работы.

Для машин циклического действия
производительность определяется:

, (4.1)

где
V —
объем продукта, производимого за один
цикл; z —
число циклов в единицу времени.

Для машин непрерывного
действия:

,
(4.2)

где
F —
площадь поперечного сечения потока
материала, перерабатываемого машиной;
υ —
скорость движения потока; k
— коэффициент, учитывающий конкретные
условия (сплошность потока и т, п.).

Для реальных условий принято использовать
параметр эксплуатационной производительности.
В общем случае:

Эксплуатационная
производительность П_Э
— производительность с учетом всех
перерывов в работе, связанных с
эксплуатацией и условиями труда.

, (4.3)

где
k_T
— коэффициент, устанавливаемый
нормативными документами на основе
опыта эксплуатации машин.

Годовая эксплуатационная
производительность определяется
следующим образом:

, (4.4)

где
T_Г
— годовой фонд времени
работы техники; k_И
— коэффициент использования внутрисменного
времени, учитывающий простои по
организационным причинам.

Наиболее объективным, универсальным
показателем эффектив­ности машины
являются приведенные удельные затраты
на еди­ницу вырабатываемой продукции,
учитывающие совершенство ее конструкции
и условия эксплуатации:

, (4.5)

где
C_м.ч
– приведённые затраты
на 1 машино/ч эксплуатации машины;

S_м.ч
– себестоимость 1 машино/ч эксплуатации
машины; E_н
– нормативный коэффициент эффективности;
K_м.ч
– капитальные
вложения на новую машину, приходящиеся
на 1 машино/ч;

, (4.6)

где
S_а,
S_э,
S_т,
S_з –
затраты соответственно на амортизацию
машины, топливо (электроэнергию) и
смазочные материалы, текущее обслуживание
и сменную оснастку, заработную плату
персоналу.

Например, составляющие затрат
в формулах (4.5) и (4.6) можно рассматривать
пропорциональными двум основным
параметрам — мощности двигателя N
и массе т. машины:

;
;;;,

где
a_i,
b_i
и е —
коэффициенты пропорциональности; n
— численность обслуживающего персонала,

Обобщив эти зависимости, представим
приведенные затраты в виде

, (4.7)

Исходя из того, что энергоемкость
рабочего процесса является отношением
технологической мощности к технической
произво­дительности (А = N/П_T),
представим последнюю отношением

. (4.8)

и
соответственно эксплуатационную
производительность

. (4.9)

Подставив в исходную формулу
(6) значения С_{м. ч} и
П_э,
получим

. (4.10)

Отношение
N/m =
,оценивает
энергонасыщенность машины, a N/n ——
энерговооруженность персонала. Таким
образом, удельные приведенные затраты:

, (4.11)

будут
тем меньше, чем выше энергонасыщенность
машины и энерговооруженность обслуживающего
персонала. На определенных этапах
состояния машиностроения коэффициент
энергонасыщенности имеет некоторое
установившееся значение, поскольку он
определяется прочностными характеристиками
конструк­ционных материалов и уров­нем
технологии машиностроения.

Таким образом, на первоначальных
стадиях работ по созданию новой техники
эф­фективность машин, осуществляющих
переработку ма­териалов (дробление,
переме­шивание, уплотнение и др.),
можно оценить, используя по­казатель
энергоемкости рабо­чего процесса,
определяемый свойствами перерабатываемо­го
материала и режимами рабочего процесса.

В связи с интенсификацией
производств, дальнейшим углубле­нием
разделения труда, появлением новых
технологий в строи­тельной индустрии
номенклатура и сложность строительных
ма­шин непрерывно увеличиваются.

Соседние файлы в папке СДМ

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Производительность землеройно-транспортных и профилировочных машин в общем виде выражается:

где П — производительность, м³/ч; n — число рабочих циклов за 1 ч; q — объем грунта, перемещаемого за один цикл, м³.

Различают теоретическую, техническую и эксплуатационную производительность машин. Теоретическая производительность землеройной машины представляй собой производительность, обеспечиваемую конструктивными возможностями машин при непрерывной ее работе:

где П_о — теоретическая производительность, м³/ч; n — число циклов в 1 мин, определяется для нормальны условий работы (нормальная высота забоя, средняя расчетная скорость каната, угол поворота платформы 90°, выгрузка в отвал); q — геометрическая емкость ковша, м³.

Для средних условий работы значения и могут быть приняты по табл. 8.16.

Техническая производительность учитывает кроме технических возможностей машины конкретные условия, определяющие производительность за 1 ч непрерывной работы, и определяется по формуле:

где П_т — техническая производительность, м³/ч; П_о — теоретическая производительность, м³/ч; k_г — коэффициент влияния грунта, зависящий от степени наполнения ковша и качества грунта (по табл. 8.17); k_ц — коэффициент продолжительности цикла в данных условиях, k_ц=n_т/n (n_т — число циклов в данных условиях, п — теоретическое число циклов).

Эксплуатационная производительность зависит от использования машины по времени с учетом неизбежных в процессе работы простоев (техническое обслуживание, простои по организационным причинам, передвижка машин, подготовка забоя и т. п.).

Эксплуатационная производительность подсчитывается по формуле:

где П_э — эксплуатационная производительность, м³/ч; П_т — техническая производительность, м³/ч; k_в — коэффициент использования по времени в течение смены (принимается для экскаватора 0,75 при работе в транспорт и 0,9 при работе в отвал).

Эксплуатационная производительность многоковшового экскаватора может быть определена по формуле:

где П_э — эксплуатационная производительность, м³/ч; q — емкость ковша, v — скорость движения ковшей, м/с; t — шаг ковша, м; k_н — коэффициент наполнения ковшей (в среднем 0,8—0,9); k_р — коэффициент, учитывающий разрыхление грунта (принимается 0,7—0,9); k_в — коэффициент использования экскаватора по времени (при хорошей организации работ 0,8—0,9).

Эксплуатационная производительность скрепера, работающего по замкнутому циклу, определяется по формуле:

где П_с — эксплуатационная производительность, м³/ч; V_с — геометрическая емкость ковша скрепера, м³; t — время одного цикла, мин; k_н — коэффициент наполнения ковша (в среднем 0,8—1); k_р — коэффициент, учитывающий разрыхление грунта (принимается 0,7—0,9); k_в — коэффициент использования скрепера по времени (принимается 0,8—0,9).

Время одного цикла, мин, определяется по формуле:

где t_н — время наполнения ковша, мин:

где L_н=25÷45 м — длина пути набора грунта; v_н — скорость перемещения скрепера при наборе грунта (обычно на 1-й или 2-й передаче трактора), м/мин: t_р — время разгрузки скрепера, мин:

где L_р=15÷20 м — длина пути, проходимого скрепером при разгрузке; v_р — скорость перемещения скрепера при разгрузке (обычно на 2-й или 3-й передаче трактора), м/мин; L_r — длина пути груженого хода, м; v_r — скорость перемещения груженого скрепера (обычно на 3-й или 4-й передаче трактора), м/мин; L_n — длина пути порожнего хода, м; v_п — скорость перемещения порожнего скрепера (обычно на 3-й или 4-й передаче трактора), м/мин.

Эксплуатационная производительность бульдозера в зависимости от характера выполняемой им работы определяется по одной из следующих формул.

а) При резании и перемещении грунта на расстояние свыше 50 м (обратное движение осуществляется передним ходом) отвалом, установленным перпендикулярно продольной оси трактора (α=90°), производительность бульдозера определяется по формуле:

где П_а — эксплуатационная производительность, м³/ч; V — объем грунта, перемещаемого бульдозером за один рабочий цикл, м³:

где l — длина отвала, м; а — высота отвала по хорде, м; μ — коэффициент потери грунта, равной (j—0,005) k_р — коэффициент разрыхления грунта (принимается 1,25—1,30); φ — угол естественного откоса грунта; k_в — коэффициент использования бульдозера по времени (принимается 0,85—0,9); 7 — время одного цикла, мин.

Время одного цикла бульдозера, мин, определяется по формуле:

где L_н — длина пути набора грунта (резания), м; L_п — длина пути перемещения грунта, м; L_x — длина пути холостого хода, м; v_н — скорость движения трактора при резании грунта (обычно на 1-й передаче), м/мин; v_п — скорость движения трактора при перемещении грунта (обычно на 2-й передаче), м/мин; v_x — скорость холостого хода трактора (обычно на 3-й передаче), м/мин; t_о — время на опускание ножа (принимается 0,1 мин); t_пов — время на поворот бульдозера (принимается 0,15—0,20 мин); t_ск — время на переключение скоростей (принимается 0,1 мин).

При дальности перемещения менее 50 м, когда бульдозер проходит обратный путь задним ходом, в формулу производительности вместо v_x подставляют скорость заднего хода трактора, вместо t_пов — время на перемену направления движения (t_н=0,1 мин).

б) При разравнивании выгруженного из транспортных средств грунта отвалом, установленным под углом а к направлению движения (рабочий ход двусторонний), производительность бульдозера определяется по формуле:

где П_э — эксплуатационная производительность, м³/ч; L — длина рабочего хода бульдозера (длина фронта работ), м; l — длина отвала, м; а — величина перекрытия проходов (принимается 0,2—0,3 м); v_п — скорость движения трактора при перемещении грунта, м/мин; α — угол отвала к продольной оси трактора; t_п — время на перемену направления движения (принимается 0,1 мин); k_в — коэффициент использования по времени (принимается 0,85—0,9).

Эксплуатационная сменная производительность грейдера и автогрейдера в зависимости от характера выполняемых работ определяется по формулам:

а) при постройке земляного полотна:

где П_э — эксплуатационная производительность, км/смену; n — общее число двусторонних проходов, необходимых для профилирования полотна, в том числе n₁, n₂, n₃ — количество проходов, совершаемых на 1-й, 2-й и 3-й передачах трактора (число проходов может быть определено по схеме профилирования дороги); v₁, v₂, v₃ — скорости работы на 1-й, 2-й и 3-й передачах трактора, км/ч; t_пов — время, затрачиваемое на поворот машины в конце участка, ч (для грейдера 0,023 ч, для автогрейдера 0,01 ч); Т — продолжительность смены, ч; k_в — коэффициент использования по времени (принимается 0,85—0,9);

б) при ремонте земляного полотна:

где П_э — эксплуатационная производительность, км/смену; l — длина отвала автогрейдера, м; v — рабочая скорость, зависящая от характера выполняемой работы (2-я и 3-я передачи), км/ч; α — угол захвата при производстве ремонтных работ (принимается 45°); b — ширина земляного полотна, м; n — число проходов по одному месту, необходимых для восстановления профиля (в зависимости от состояния дороги — от 1 до 4 раз); ψ — коэффициент перекрытия проходов (принимается 1,1); T — продолжительность смены, ч; k_в — коэффициент использования по времени (принимается 0,5—0,9).

Производительность кранов определяется по формуле:

где П_э — эксплуатационная производительность, т/ч; Q — наибольшая грузоподъемность крана на заданном вылете, т; К₁ — коэффициент использования крана по грузоподъемности (по табл. 8.18); K₂ — коэффициент использования крана по времени (по табл. 8.18); n — наибольшее число циклов за 1 ч (по технической характеристике крана).

Эксплуатационная производительность подъемников определяется по приведенной формуле для кранов, но значения коэффициентов K₁ и К₂ принимаются по табл. 8.19.

Эксплуатационная производительность ленточного конвейера при перемещении сыпучих грузов в горизонтальном направлении определяется по формулам:

при плоской ленте

при желобчатой ленте

где V_э — эксплуатационная производительность в объемных единицах, м/ч; Q_э — эксплуатационная производительность в весовых единицах, т/ч; b — ширина ленты конвейера, м; v — скорость движения ленты (по технической характеристике конвейера), м/с; ρ — плотность перемещаемого материала, т/м³.

При транспортировании бетона производительность конвейера уменьшается примерно на 40%. При установке конвейера в наклонном положении производительность снижается в зависимости от угла наклона (табл. 8.20).

Производительность бетономесителей определяется по формуле:

где П_э — эксплуатационная производительность, м³/ч; V_б — емкость смесительного барабана, л; f — коэффициент выхода готовой бетонной смеси или раствора (принимается 0,67); n — число замесов (20—36 в зависимости от емкости барабана), замесов/ч.

Определение потребности в землеройных машинах

В качестве примера приведено определение потребности в землеройных машинах при сооружении КЭС с объемами земляных работ, принимаемыми по объемам работ, устанавливаемым для второго года строительства и являющимися максимальными за весь период: объем выемки — 1527 тыс. м³, объем насыпи — 950 тыс. м³.

Для строительства тепловых электростанций характерно следующее распределение выполнения объемов земляных работ различными механизмами, %:

Экскаваторы с ковшом емкостью до 0,25 м³ — 1,4

Экскаваторы с ковшом емкостью свыше 0,25 м³ — 57,4

Скреперы — 3

Бульдозеры — 38

Автогрейдеры — 0,2

Производительность землеройных машин может быть принята по средней годовой выработке машин (табл. 8.21).

Объем грунта, подлежащего разработке экскаваторами с ковшами емкостью до 0,25 м3, 1527000·0,014=15270 м³.

Требуемая суммарная емкость ковшей определяется ориентировочно, так как выработка для экскаваторов с емкостью ковшей 0,25 м³ и ниже не нормируется: 15270:12500=1,02.

Общее количество экскаваторов с ковшом емкостью 0,25 м³ 1,02:0,25=4 шт.

Объем грунта, подлежащего разработке экскаваторами с ковшами емкостью свыше 0,25 м³, 1527000·0,574 = 876500 м³.

Требуемая суммарная емкость ковшей 876500:113000=8 м³.

Кроме того, из общего количества насыпи условно принимаем, что экскаваторной переработке подлежит дополнительно 40%, т. е. 350000 м³. Дополнительная потребная емкость ковшей составит 350000:113000=3,0 м³.

Общая требуемая емкость ковшей экскаваторов свыше 0,25 м³ составит 8+3=11 м³.

Общее количество экскаваторов с ковшом емкостью 1 м³ — 6 шт. и с ковшом емкостью 0,65 м³ — 8 шт.

Для многоковшовых экскаваторов занятых на рытье траншей, выработка в Минэнерго СССР не нормируется. Количество многоковшовых экскаваторов принимается по нормам Госстроя СССР. Так, для многоковшового экскаватора принимается выработка 20000 м³ в год на 1 экскаватор с суммарной емкостью ковшей 45,8 м³. Количество экскаваторов подсчитывается по объемам работ, определяемых ППР.

Объем грунта, разрабатываемого скреперами, 1527000·0,03 = 45810 м³.

Потребная емкость ковшей скреперов 45810:8600=13 м³.

Количество скреперов при емкости ковша 9,0 м³ 13:9=1,5≈2 шт.

Объем грунта, разрабатываемого бульдозерами, 1527000·0,38=580000 м³.

Требуемое количество бульдозеров 580000:42000=14 шт.

Кроме того, для переработки насыпи необходимо следующее количество бульдозеров: 950000:42000=22 шт.

Общая потребность в бульдозерах 14+22=36 шт.

В соответствии с проектами организации земляных работ основными механизмами на строительствах тепловых электростанций являются экскаваторы Э-1011 с емкостью ковша 1,0 м³, Э-1252 с емкостью ковша 1,25 м³ и экскаваторы Э-04321, Э-04121, Э-652 с емкостью ковша 0,65 м³. Этими экскаваторами разрабатываются котлованы под главный корпус, сооружения гидроузла, подводящие и отводящие каналы.

Экскаваторы с емкостью ковша 0,25 м³ и меньше применяются для рытья котлованов и траншей с небольшими объемами работ. Многоковшовые экскаваторы предназначаются для разработки траншей под подземные сети и коммуникации.

Число автомашин, необходимых для перевозки грунта и других грузов, подсчитывается по формуле:

где n — необходимое количество автомашин, шт.; 1,32 — коэффициент, учитывающий неравномерность суточных грузопотоков (≈1,1) и нахождение части автомашин в ремонте (≈1,2); Q_сут — масса грузов, перевозимых в течение суток в наиболее напряженный по грузопотокам месяц, т; m — число смен работы автотранспорта в тот же период; с — среднесменное количество ездок, принимается в зависимости от дальности перевозок основных грузов (грунт, гравий, песок и т. д.); q — средняя грузоподъемность автомашин, т; К — коэффициент использования грузоподъемности, принимается в зависимости от соотношения отдельных видов грузов равным 0,7—0,9.

В табл. 8.22 и 8.23 приведены ориентировочные данные о потребности в строительных машинах при строительстве пылеугольной КЭС большой мощности.

УДК. 621.431

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И РАСХОДА ТОПЛИВА ПОГРУЗОЧНО-ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

В.Ю. Кирничный, В.Н. Тарасов, И.В. Бояркина

Аннотация. Разработана методика определения составляющих времени цикла традиционного погрузчика и погрузчика с энергосберегающим гидроприводом. Предложена методика определения эксплуатационной производительности и расхода топлива.

Ключевые слова: эксплуатационная производительность, расход топлива, время цикла, затраты.

Введение

Для оценки эффективности фронтальных погрузчиков можно использовать производительность в сочетании с расходом топлива. Оценку эффективности погрузчика можно выполнить по технической производительности, которая не зависит от эксплуатационных факторов и определяется по формуле [1, 2]

VrKH

ПТ = 3600 Г н , (1)

т V

ТЦКР

где Vг — геометрический номинальный объем ковша, м3; Тц — время рабочего цикла погрузчика, с; Кн — коэффициент наполнения ковша; Кр

— коэффициент разрыхления погружаемого материала.

В настоящее время недостаточно развиты методы расчета расхода топлива двигателя фронтального погрузчика в условиях эксплуатации. Расход топлива двигателя внутреннего сгорания зависит от эксплуатационной производительности, т.е. от объема полезной работы, выполняемой фронтальным погрузчиком.

Составляющие времени Тц рабочего цикла определяются по уравнению [1,2]

ТЦ = ¿к + ¿т + ¿С + ¿Р + ¿Х , (2)

где ¿к — время заполнения ковша; ¿т — время транспортирования; ¿С — время подъема стрелы; Хр — время разгрузки ковша; ¿х — время холостого хода.

Время ¿к заполнения ковша можно определить по формуле, связывающей мощность двигателя с объемом ковша и показателями прочности грунта [1, 2]

¿к = 10

VгK ст Кн

Хек ЛЛтКр (1 -5)

(2)

где кс

3

удельное сопротивление черпанию,

Дж/м ; Мек — мощность двигателя, реализуемая при черпании материала, кВт; Ц — КПД трансмиссии, Ц =0,8 ^ 0,9; Цт — тяговый КПД, Цт =0,55 ^ 0,6; 5 — коэффициент буксования:

5 = 0,1 на твердой поверхности, 5 = 0,2 на грунтовой опорной поверхности.

Мощность копания Мек, определяется как

разность мощности двигателя и статистической мощности, отбираемой при копании на привод системы гидравлического управления погрузочного оборудования [3]

N = N — N

у ек ‘е у г.п.о ‘

(3)

где

‘ Г.П.О — мощность двигателя, расходуемая на гидропривод погрузочного оборудования, кВт.

Мощность NГПО определяется по корреляционной функции [3]

Nr.no = 4,26 тэ , (4)

где тэ — эксплуатационная масса погрузчика, т.

Для погрузчика с энергосберегающим гидроприводом (ЭСГП), у которого уравновешены силы тяжести ковша, стрелы, рычага, освобождается часть мощности, затрачиваемой на подъем этих сил. Статистически эту мощность можно определить как 1/3 от мощности, отбираемой на гидропривод погрузочного оборудования. Поэтому для погрузчика с ЭСГП

2

N = N —N

у ек ‘е з ‘ г.п.о ■

(5)

Таким образом, формула (2) позволяет определить время копания для традиционного погрузчика и погрузчика с ЭСГП.

Время tт транспортирования грунта к месту погрузки самосвала зависит от дальности транспортирования Lт , грузоподъемности Qп погрузчика и условий движения

Lт (гпэ + Qп ) g (/ ± О

^ццт (1 -5)

(6)

к =

где тК

тг

NГ.П.ОЦОБЩ

т

(7)

соответственно массы

К ‘»с ■ —р ковша, стрелы, рычага, т; Qп — масса полезного груза в ковше, численно равная грузоподъемности, т; НК — высота подъема центра тяжести запрокинутого ковша перед разгрузкой в самосвал, м; ЦоБЩ — общий КПД гидропривода погрузочного

оборудования, Цобщ =0,646 [1].

Мощность NГПО (кВт) определяется по формуле (4).

Формула (7) позволяет определить время подъема стрелы для традиционного погрузчика и для энергосберегающего погрузчика с уравновешенными силами тяжести.

Время разгрузки ковша можно определить по эмпирической формуле из работы [2]

tp = (0,323Оп + 2,32)КС р , (8)

где КС р — коэффициент способа разгрузки,

КС. р =1,35.

Время холостого движения погрузчика к забою определяется по формуле, вытекающей из формулы (6) для пустого ковша [1,2]

tХ =

^еццт (1 -5)

(9)

реализуемая при холостом

где N’e — мощность двигателя, реализуемая

при транспортировании ковша, заполненного материалом, кВт; g — вес единицы массы, g =9,8 Н/кг; f — коэффициент сопротивления качению (при криволинейном движении 7=0,07 ^ 0,17); i — уклон местности (в нормальных условиях /=0); 5 — коэффициент буксования: 5= 0,03 на прямых участках; 5 = 0,05 на криволинейных участках. Мощность

N’ = N — N

4 е е р.у ‘

где Nр у — мощность, расходуемая на привод

гидросистемы рулевого управления в кВт, определяется по корреляционной статистической формуле [3]

Nр.у = 2,2 тэ . Время подъема стрелы на максимальную высоту определяется по формуле

((тк + ) + 0,25(тс + тр )) 8НК

Мощность N’e

движении погрузчика, равна мощности при транспортном режиме в формуле (6).

По формулам (1) — (9) определена длительность цикла для погрузчика В-140 традиционной

конструкции и с ЭСГП при Оп =4,5 т; Ьт =40 м;

7=0,14; тЭ =14.6 т; тк =2,5 т; тс =1,15 т.

Таблица 1 — Показатели времени цикла погрузчиков

Время, с Тип погрузчика

В-140 В-140 с ЭСГП

tк 7,34 5,66

Ц 21,687 21,68

1с 6,057 3,739

р 5,094 5,094

tX 16,574 16,574

ТЦ 56,75 52,75

Время цикла погрузчика с ЭСГП уменьшилось на 4 с за счет уменьшения времени заполнения ковша и времени подъема стрелы.

Техническая производительность по формуле

(1) для погрузчика В-140 при КН =1,0 и Кр =1,1

равна для традиционного погрузчика пт = 132,64

3 3

м /ч; погрузчика с ЭСГП пт = 142,69 м /ч. За

счет уменьшения времени цикла происходит увеличение технической производительности погрузчика с ЭСГП на 7,58 %.

Эксплуатационную производительность фронтального погрузчика определяют путем умножения

технической производительности пт на коэффициент использования рабочего времени Кв . В технической литературе отсутствуют обоснованные рекомендации по значению коэффициента Кв [2].

Поэтому необходимо получить формулу эксплуатационной производительности погрузчика, которая позволит учесть некоторые эксплуатационные осо-

бенности технологического процесса фронтального погрузчика.

Главной особенностью фронтального погрузчика является работа с самосвалами. Имеются рекомендации [2], согласно которым самосвал должен иметь объем кузова, равный 3 ^ 4 объемам ковша погрузчика. Этот важный фактор позволяет сформировать периодический процесс, образованный последовательными циклами загрузки одного самосвала.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Время цикла загрузки самосвала определим как сумму технологического времени загрузки самосвала и вспомогательного времени, связанного с перемещениями самосвала,

Тс = Т + Т2 . (10)

Технологическое время Т заполнения самосвала определим по формуле

Т1 = пк.скквтц ,

где пк с — число ковшей, необходимых для

заполнения самосвала, пк с =3 ^ 4; Ккв — коэффициент, характеризующий квалификацию оператора.

В реальных эксплуатационных условиях можно принимать значение коэффициента квалификации

оператора Ккв =2 ^ 3.

Значение Ккв =1,0 соответствует идеальной автоматизации всех элементов технологического процесса, т.е. теоретическому рабочему циклу. Значение Ккв =2,0 соответствует среднему уровню квалификации.

Вспомогательное время Т2, связанное с использованием самосвалов, можно выразить как функцию

Т2 = ПхТц ,

где Пх — число, определяющее кратность вспомогательного времени Т2 теоретическому времени цикла Тц погрузчика.

Число Пх зависит от условий эксплуатации и

многих других факторов, Пх =2 ^ 5.

Для вывода формулы эксплуатационной производительности погрузчика задаем условия работы погрузчика в карьере, когда перед погрузчиком стоит очередь самосвалов.

Рассмотренные условия позволили получить формулу эксплуатационной производительности одноковшового фронтального погрузчика

3600УГкн , (11)

Пэ =

тц (Ккв +——) кр

Пк . с

В формуле (11) величина Пх зависит от условий работы погрузчика, состояния подъездных путей, наличия уклонов (подъемов и спусков) и т.д.

Существует множество других эксплуатационных факторов, учитывать которые в одной формуле не целесообразно.

Используя формулу (11) определим эксплуатационную производительность фронтального погрузчика В-140 в карьере, приняв Пк с =3, Пх =4,

Ккв =2; УГ =2,3 м3.

Для традиционного погрузчика В-140

Пэ _

3600 • 2,3 • 1,0 3

=39,79 м /ч.

4

56,75(2 + -)1,1

Для погрузчика с ЭСГП

П _ 3600 • 2,3 • 1,0 пэ _

3

=42,807 м /ч

4

52,75(2 + — )1,1

Увеличение эксплуатационной производительности погрузчика с ЭСГП произошло на 7,58 % за счет уменьшения времени цикла.

В рассмотренном случае эксплуатационная производительность отличается от технической в несколько раз, что согласуется с реальными результатами [2].

Задача определения расхода топлива фронтального погрузчика является не менее сложной. Актуальность решения этой задачи определяется большими расходами дизельного топлива в строительных организациях и высокой стоимостью 1 кг дизельного топлива.

Важным является и такой факт, что в период с 1991 г. до настоящего времени стоимость дизельного топлива за 1 кг возросла с 6,8 коп. до 28 руб., т.е. увеличилась в 411,8 раз и эта цифра не является пределом.

Определим расход топлива погрузчиком В-140 за 1 час работы. Час работы погрузчика состоит из

технологического времени ^ и вспомогательного времени t2

3600 = ^ + t2. (12)

Технологическое время ^ работы погрузчика определим по формуле

Ь = ПксКквТцПА.С , (13)

где пАс — число самосвалов, погружаемых за

1 час работы.

Число самосвалов, погружаемых за 1 час, можно определить по формуле

3600

п

А.С ‘

—. (14) Тц (Пк С Ккв + Пх) Подставляя в выражение (13) формулу (14), получим окончательно технологическое время работы погрузчика в течение часа

(1 =■

3600

(15)

1 + —

‘X

ПК .СККВ

Расход топлива за 1 час работы погрузчика можно определить как сумму расходов за период

времени работы погрузчика при максимальной технологической загрузке и расходе топлива в течение времени t2 при холостой работе двигателя. Из выражения (12)

(2 = 3600 -(

1.

(16)

На рис. 1 представлена скоростная характеристика дизельного двигателя ЯМЗ-236Н, содержащая внешние и частичные характеристики крутящего момента Ме (п), часового расхода топлива

Gт (п) и мощности двигателя Nе (п). Производители двигателей и фронтальных погрузчиков выдают потребителю сведения об удельном расходе

топлива двигателем ge в г/(кВт-ч) [4].

Функция расхода топлива по рисунку, представленная линиями AEFL является нелинейной. Часовой расход топлива погрузчика на номинальном режиме работы можно определить по предлагаемой формуле

Ne.H 8е , (17)

От .Н = От .X

10

3

МеН*м

geГ/кBт*Ч

где NеH — номинальная мощность двигателя; GTX — часовой расход топлива двигателя на холостом ходу.

Для двигателя ЯМЗ-236Н принимая ge =200

г/(кВт-ч) [4], Nе н =169 кВт определим расход топлива на номинальных оборах по формуле (17) От н = 35 кг/ч. В реальных условиях работы расход топлива погрузчика находится внутри диапазона От X ~ От н .

На рис. 1 при номинальном режиме работы двигателя при числе оборотов вала п = 1700 об/мин часовой расход топлива имеет максимальную величину От =35 кг/ч по внешней характеристике двигателя. На холостом режиме работы при максимальных оборотах Пх =1930 об/мин при работе двигателя без нагрузки двигатель расходует топливо на собственные внутренние потребности

От. X =4 кг/ч.

Рис. 1. Внешние и частичные скоростные характеристики двигателя ЯМЗ-236Н

Анализ информации по расходу топлива на холостом режиме работы для разных двигателей показал, что От X составляет 10-20% от номинального часового расхода топлива От н и зависит от

погодных условий и многих других факторов.

Величина действительного часового расхода топлива погрузчика зависит от большого числа эксплуатационных факторов, от климатических условий и от степени организации общего технологического процесса работы фронтального погрузчика. Поэтому рассмотрим метод расчета, который является первым приближением к решению сложной задачи определения расхода топлива фронтальным погрузчиком.

Средний расход топлива за 1 час работы погрузчика определим как сумму расходов

От. п = От. 1 + От. 2 , (18)

где От 1 — расход топлива за время в течение часа при выполнении технологического процесса при максимальной нагрузке и соответствующих оборотах двигателя; От2 — расход топлива за

время t2 на холостом режиме.

Расходы топлива От 1 и От 2 определим по формулам

11 г , (19)

От . 1 = От . Н , KN.e , 3600

От .2 = От

¿2

3600

(20)

где кме — коэффициент использования мощности двигателя при эксплуатации, км е =0,6 ^ 1,0.

При выполнении самой трудной технологической операции — процесса черпания материала ковшом характер нагружения двигателя является близким к линейному, при котором сопротивление на валу двигателя изменяется от нулевого до максимального значения. В этих условиях вероятное значение коэффициента использования мощности

двигателя находятся в диапазоне км е =0,6 ^ 0,7.

Принимая параметры режимов работы; Пкс =3; Пх =4; ккв =2; к^£ =0,7 по формулам (18),

(19) найдем GT =14,7 кг/ч; GT 2 =1,6 кг/ч.

Расход топлива двигателя ЯМЗ-236Н за 1 час по формуле (18) равен Gт п =16,3 кг/ч.

Для обеспечения трехсменной работы погрузчика объем топливного бака может быть равен при плотности топлива 0,85 кг/л

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Qt

= GT.n ■24 =460 л (дм3 ).

0,85

В расчетах годового экономического эффекта эксплуатационные затраты относят к объему выработанной продукции, т.е. к производительности. Если фиксировать объем выполненной за год продукции, то при увеличении производительности машины заданный объем работы можно выполнить за меньшее время работы. В результате чего получается реальная экономия топлива, зарплаты и возникают другие сопутствующие экономические эффекты.

В рассмотренном случае экономический эффект только от экономии топлива можно определить по формуле

ЭГ(Т) = Отп • ТГ • ЦТ-5Т , (21)

где Тг — годовой фонд рабочего времени, Тг =1500 ч; ЦТ — цена 1 кг дизельного топлива, ЦТ =28 руб.; 5т — коэффициент увеличения производительности в долях единицы, 5т =0,0758.

Для погрузчика В-140 с энергосберегающим приводом годовой экономический эффект экономии топлива составляет по формуле (21) ЭГ(Т) _51892,7 руб.

Выводы

Разработана методика расчета эксплуатационной производительности и расхода топлива, которая учитывает теоретическое время рабочего цикла фронтального погрузчика и эксплуатационные факторы, характеризующие условия работы. За

счет сокращения времени цикла погрузчика экономия топлива составляет 7,58 % от общего годового расхода топлива и составляет 51,9 тыс. руб. в год.

Стоимость топлива, расходуемого погрузчиком при эксплуатации, является основной составляющей эксплуатационных затрат.

Библиографический список

1. Бояркина И.В. Технологическая механика одноковшовых фронтальных погрузчиков: монография /И.В. Бояркина. — Омск: СибАДИ, 2011. -336 с.

2. Чебанов Л.С. Эффективность применения погрузчиков в строительстве /Л.С. Чебанов. -Киев: Будивельник, 1987. — 80 с.

3. Гинзбург Ю.В. Промышленные тракторы /Ю.В. Гинзбург, А.И. Швед, А.П. Парфенов.- М.: Машиностроение, 1986. — 296 с.

4. Стуканов В.А. Основы теории автомобильных двигателей и автомобиля /В.А. Стуканов. — М.: ИД «Форум»; Инфра-М, 2007.-368 с.

METHODOLOGY FOR DETERMINING

OPERATIONAL PERFORMANCE AND FUEL CONSUMPTION LOADING VEHICLE

V.Y Kirnichny, V.N. Tarasov, I.V. Boyarkina

A method for determining the components of the cycle time of a traditional truck and loader with hydraulic energy efficient. The method of determining the operational performance and fuel economy.

Кирничный Владимир Юрьевич — доктор экон. наук, профессор СибАДИ. Основное направление научных исследований — экономика, экономика строительства, технология строительства. Имеет опубликованных работ.

Тарасов Владимир Никитич — доктор техн. наук, профессор СибАДИ. Основное направление научных исследований — теоретическая механика, механика строительных машин. Имеет 218 опубликованных работ.

Бояркина Ирина Владимировна — кандидат техн. наук, доцент СибАДИ. Основное направление научных исследований — аналитическое проектирование энергосберегающего рабочего оборудования стреловых погрузочно-транспортных машин. Имеет 62 опубликованные работы.