Определение технической и эксплуатационной производительности строительных машин

При выборе машин для производства строительных работ определенного вида и объема за основу принимают их технико-эксплуатационные и технико-экономические показатели, при сопоставлении которых определяют оптимальные типоразмеры и количество машин для выполнения требуемых технологических операций.

Основным технико-эксплуатационным показателем строительных машин является их производительность. Производительность определяется количеством продукции, выраженной в определенных единицах измерения (т, м³, м², м длины и т.д.), которую машина вырабатывает (перерабатывает) или перемещает за единицу времени – час, смену, месяц или год.

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

Конструктивная производительность П_к - максимально возможная производительность машины, полученная за 1 ч непрерывной при расчетных условиях работы, скоростях рабочих движений, нагрузках на рабочий орган с учетом конструктивных свойств машины и высокой квалификации машиниста.

Для машин периодического действия используем формулу (2)

П_к= qn или П_к= qn , (2)

где q – расчетное количество материала, вырабатываемого машиной за один цикл работы, м³;

n – расчетное число циклов работы машины в час, n = 3600/Т_ц;

Т_ц – расчетная продолжительность цикла;

r – плотность материала, т/м³.

Для машин непрерывного действия при перемещении насыпных материалов сплошным непрерывным потоком применим формулу (3):

П_к=3600 Аv или П_к=3600 Avr, (3)

где А – расчетная площадь поперечного сечения потока материала, неизменная на всем пути перемещения, м²;

v – расчетная скорость движения потока, м/с.

При перемещении штучных грузов и материалов отдельными порциями используем зависимость (4):

П_к=3600 mv/l или П_к=3600 q_пv / l, (4)

где m – масса груза, т;

q_п – количество (объем) материала в одной порции, м³;

l – среднее расстояние между центрами грузов (порций), м.

При расчете конструктивной производительности не учитываются условия производства работ и перерывы (простой) в работе машины – технологические (связанные с технологией производства работ), организационные (связанные с организацией работ). Конструктивную производительность используют в основном для предварительного сравнения вариантов проектируемых машин, предназначенных для выполнения одного и того же технологического процесса. Эта производительность является исходной для расчета производительности машин в реальных условиях эксплуатации.

Техническая производительность П_т – максимальная производительность машины, которая может быть достигнута в конкретных производственных условиях данным типом машины с учетом потерь и изменения структуры материала (уплотнение, разрыхление), конструктивных свойств и технического состояния машины, высокой квалификации машиниста, а также степени использования рабочего оборудования и наиболее совершенной организации технологического процесса за 1 час непрерывной работы (формула 5):

П_т=П_к К _у, (5)

где К _у – коэффициент, учитывающий конкретные условия работы машины.

Техническая производительность, например, смесительных машин цикличного действия (м⁵/ч)

П_т = V₃n/1000,

где V₃=V_бК - объем готовой смеси в одном замесе, л;

V_б - вместимость смесительного барабана по загрузке составляющих (полезный объем барабана), л;

К - коэффициент выхода готовой смеси; для бетонной смеси К=0, 65…0, 7, для растворов К= 0, 75…0, 85;

n - число замесов, выдаваемых смесителем в течении 1ч,

n=3600/(t₁+t₂+t₃+t₄),

где t₁, t₂, t₃, t₄ - продолжительность загрузки, смешивания, выгрузки и возврата барабана в исходное положение или закрытия затвора, с.

Так, конкретными условиями работы одноковшовых экскаваторов являются категория разрабатываемого грунта, высота (глубина) забоя, требуемый угол поворота рабочего оборудования в плане, условия разгрузки ковша (в отвал или в транспортные средства). Часовая техническая производительность указывается в технической документации машины – паспорте, инструкции по технической эксплуатации.

Техническая производительность смесительных машин непрерывного действия с принудительным смешиванием (м³/ч)

П_т = 3600Av,

где A = К_н - средняя площадь поперечного сечения потока смеси в корпусе смесителя, м²;

К_н - коэффициент наполнения сечения корпуса смесителя, К_н =0, 28…0, 34;

D - диаметр лопастей смесителя, м;

v= sn - скорость движения смеси в направлении продольной оси корпуса смесителя, м/с;

s - шаг лопастей, м;

n - частота вращения лопастного вала, об/мин.

Эксплуатационная производительность наиболее близка к фактической и определяется реальными условиями использования машины с учетом неизбежных перерывов в ее работе, квалификации машиниста и может быть часовой, сменной, месячной и годовой.

Часовая эксплуатационная производительность (формула 6):

П_э.ч.=П_т К _{в. см} К _м, (6)

где К _в.см– коэффициент использования машины по времени в течение смены, учитывающий перерывы на техническое обслуживание и ремонт машины, заправку топливно-смазочными материалами, смену рабочего оборудования, перебазирование машины по территории объекта, потери времени по метеорологическим условиям, отдых машиниста и другое (формула 7):

К_в.см=(Т_см-S t _п)/Т_см, (7)

где Т _см– продолжительность смены, ч;

– суммарное время простоев и перерывов в работе машины за смену, ч;

К _м=0, 85…0, 95 – коэффициент, учитывающий квалификацию машиниста и качество системы управления.

Сменная эксплуатационная производительность (формула 8):

П_э.см= Т _смП_э.ч, (8)

где Т _см – количество часов в смене, ч.

При расчетной месячной и годовой производительности учитываются простои в работе машины за соответствующий период времени.

Годовая эксплуатационная производительность (формула 9):

П_э.год=365 П_э._см К _в.год К _см, (9)

где К _в._год – коэффициент использования машины по времени в течение года (формула 10);

К _в.год= Т _год/365=(365- t _в- t _рем- t _пр)/365, (10)

где Т _год – количество дней работы машины в году;

t_в – количество выходных и праздничных дней;

t _рем – количество дней, необходимое для выполнения текущего, среднего и капитального ремонтов;

t _пр – продолжительность простоев организационных и по метеорологическим причинам;

К _см – коэффициент сменности.

Эксплуатационная производительность является главным рабочим параметром, по которому подбирают комплекты машин для комплексной механизации технологически связанных трудоемких процессов в строительстве. В комплект машин входят согласованно работающие основная (ведущая) и вспомогательные машины, взаимно увязанные по производительности, основным конструктивным параметрам и обеспечивающие заданный темп производства работ.

Эксплуатационная производительность основной машины должна быть равной или несколько меньшей (на 10…15%) эксплуатационной производительности вспомогательных машин.

Среднегодовая потребность в машинах для выполнения заданного объема определенного вида работ определяется (по формуле 11):

М= Q _общУ/(100 П_э._год), (11)

где Q _общ – общий объем соответствующего вида работ (в физических измерениях), подлежащих выполнению в течение года;

У – доля (%) объема работ, выполняемых данным видом машин, в общем объеме соответствующего вида работ.