Определение производительности дорожных машин

Размещено на http://allbest.ru

Определение производительности дорожных машин

1. Общие положения

производительность машина дорожный

Производительность, или выработка, дорожных машин является важным показателем для оценки эффективности их использования и занимает центральное место в формулах критерия эффективности. Для уменьшения затрат как целевой функции оптимизации производительность должна увеличиваться. Под производительностью машины понимают количество продукции, произведенное ею в единицу времени (час, смену, год). Для группы землеройных машин это количество может быть выражено в кубических или квадратных метрах, а также в метрах готовой дороги. Производительность является комплексным показателем, так как зависит от нескольких эксплуатационных свойств одновременно: тяговых, скоростных, использования рабочего оборудования (рабочих органов) и эргономических.

Номенклатура строительных и дорожных машин состоит из нескольких сотен наименований. В зависимости от характера выполнения рабочих операций (непрерывно или периодически) производительность их определяют различно.

У машин цикличного действия рабочее оборудование взаимодействует со средой только часть цикла, остальная часть затрачивается на транспортирование, разгрузку и холостой ход, необходимые для подготовки к выполнению рабочей операции и занимающие значительную долю цикла. Рабочие операции, входящие в цикл машин цикличного действия (скреперов, бульдозеров, одноковшовых экскаваторов), занимают различные доли рабочего цикла.

У машин непрерывного действия рабочее оборудование взаимодействует со средой непрерывно в течение всей работы. Все операции вместе с рабочими выполняются машинами непрерывного действия (рыхлителями, грейдерами, автогрейдерами, грейдер-элеваторами, универсальными бульдозерами) одновременно, повороты и развороты машин для возобновления фронта работ имеют непродолжительный характер. Машины непрерывного действия более производительны и прогрессивны. Наиболее распространены из них машины с колесным движителем.

Для землеройно-транспортных машин (ЗТМ) непрерывного действия характерно то, что грунт отделяется, захватывается рабочим оборудованием и транспортируется под углом в плане к оси движения машины непрерывно. При наличии пневмоколесного движителя возникает необходимость обеспечения требуемых тягово-сцепных свойств машины.

Примерами машин цикличного действия являются скреперы и бульдозеры, непрерывного - автогрейдеры (рис. 1).

При наполнении ковша скрепера (рис. 1, а) тяговое усилие на колесах движителя повышается в 2-3 раза, при этом буксование движителя зачастую доходит до 100 %. Вследствие этого рабочая скорость резко снижается, возникает потребность в толкаче. Во время транспортировки грунта необходимое тяговое усилие значительно уменьшается, а скорость перемещения скрепера увеличивается. При разгрузке ковша тяговое усилие вначале увеличивается из-за повышающихся сопротивлений, а затем уменьшается. Во время холостого хода или порожнего пробега тяговое усилие становится минимальным, а скорость максимальной. Таким образом, циклограмма скрепера отличается крайней неравномерностью тяговых усилий и рабочих скоростей на отдельных участках работы.

Рис. 1. Циклограммы работы самоходных ЗТМ:

а - скрепера; б - бульдозера; в - автогрейдера:

1 - резание и копание грунта; 2 - транспортирование грунта; 3 - разгрузка; 4 - холостой ход; 5 - добор грунта и перемещение; 6 - выглубление отвала; 7 - зарезание; 8 - квазиустановившийся режим копания; 9 - разворот (поворот);

- время цикла

При зарезании отвалом бульдозера (рис. 1, б) тяговое усилие также повышается в несколько раз по сравнению с холостым ходом и нередко буксование движителя достигает максимального значения, что приводит к необходимости снижать скорость и выглублять отвал. В дальнейшей работе происходит копание грунта при значительно меньших площадях стружки и в основном перемещение уже ранее выбранного грунта (призмы волочения) отвалом. Указанная циклограмма также отличается значительной неравномерностью тяговых усилий и рабочих скоростей на отдельных участках.

Характерно, что на обеих циклограммах копание грунта занимает сравнительно небольшую их часть, остальные участки являются вспомогательными, что характеризует обе рассмотренные машины (скрепер и бульдозер) как машины цикличного действия.

Работа машин непрерывного действия - автогрейдера на тяговом режиме - состоит из следующих элементов: зарезания, квазиустановившегося (условно установившегося) режима копания, выглубления и разворота. Под квазиустановившимся режимом понимают такой режим, при котором нагрузка колеблется в сравнительно постоянных пределах, не превышающих 4-6 % от ее среднего значения. Продолжительность квазиустановившегося режима при наиболее часто применяемой длине захвата 500 м составляет 75-80 % от продолжительности цикла, вследствие чего этот режим представляет интерес для изучения. Длительность элементов зарезания и выглубления составляет в среднем 3-5 %, в то время как для машин цикличного действия - 15-30 % от общей продолжительности цикла.

2. Виды производительностей машин

Различают три вида производительностей: конструктивно-расчетную , техническую и эксплуатационную . В конструктивно-расчетной производительности отражена максимально возможная выработка машины в час при условно принятых стабильности и непрерывности производственного процесса. В технической производительности дополнительно учтены условия работы машины и оператора. В эксплуатационной производительности дополнительно учтено влияние длительных перерывов в работе машины по организационным, технологическим и техническим причинам.

Производительность машины цикличного и непрерывного действия определяют различными способами.

Конструктивно-расчетную производительность машин цикличного действия определяют по формуле

,

где - объем грунта в ковше (для машин ковшового типа) или в призме волочения (для машин с рабочим оборудованием отвального типа); - теоретическое число циклов в минуту

,

где - продолжительность цикла, с.

Техническая производительность

,

где - коэффициент наполнения ковша (для машин ковшового типа); - коэффициент разрыхления грунта; - коэффициент, учитывающий продолжительность цикла.

Эксплуатационная производительность

,

где - коэффициент, учитывающий трудность управления машиной; - коэффициент использования машины по времени в течение смены,

,

где - продолжительность смены, ч; , - продолжительности простоев по техническим и организационным причинам соответственно, ч; , - продолжительности простоев на проведение технического обслуживания и устранения отказов - текущих ремонтов, ч.

Как следует из приведенных формул, производительность машин цикличного действия в основном зависит от размеров рабочего оборудования и времени цикла, структура которого может быть разной для машин разных видов (экскаваторов, скреперов, бульдозеров).

Конструктивно-расчетную производительность машин непрерывного действия определяют по формулам

,

,

где - площадь вырезаемой стружки, м² или см² ,

,

где - усилие копания; - коэффициент удельного сопротивления копанию; - рабочая скорость машины с учетом потерь на буксование, км/ч.

Техническая производительность

,

где - коэффициент непрерывности работы, учитывающий потери времени на повороты и развороты в конце захватки; - коэффициент, учитывающий эргономические свойства машины.

Эксплуатационная производительность

,

где - коэффициент использования машины по времени в течение смены.

Производительность машин непрерывного действия рассчитывают иначе, чем производительность машин цикличного действия. Если у последних производительность зависит в основном от размеров рабочего оборудования и она прямо пропорциональна тяговому усилию, то у машин непрерывного действия она зависит одновременно от двух параметров - площади вырезаемой стружки и рабочей скорости , определяется энергетическими (мощностными) возможностями этих машин и нуждается в оптимизации двух указанных выше параметров исходя из мощностных возможностей машины.

Эксплуатационная планово-расчетная производительность для машин цикличного или непрерывного действия

,

где - переходный коэффициент от эксплуатационной (производственной) производительности к планово-расчетной.

Библиографический список

1. Бабков Н. Ф. Автомобильные дороги : учебник для вузов / Н. Ф. Бабков. - М. : Транспорт, 1983. - 280 с.

2. Баловнев В. И. Интенсификация разработки грунтов в дорожном строительстве / В. И. Баловнев. - М. : Транспорт, 1993. - 384 с.

3. Беляков Ю. И. Земляные работы / Ю. И. Беляков, А. Л. Левинзон, А. В. Резуник. - М. : Стройиздат, 1983. - 177 с.

4. Бульдозеры и рыхлители / Б. З. Захарчук [и др.]. - М. : Машиностроение, 1987. - 240 с.

5. Вербицкий Г. М. Основы оптимального использования машин в строительстве : учеб. пособие / Г. М. Вербицкий. - Хабаровск: Хабар. политехн. ин-т, 1984. - 80 с.

6. Дегтярев А. П. Комплексная механизация земляных работ / А. П. Дегтярев, А. К. Рейш, С. И. Руденский. - М. : Стройиздат, 1987. - 335 с.

7. Евдокимов В. А. Механизация и автоматизация строительного производства : учеб. пособие для вузов / В. А. Евдокимов. - Л. : Стройиздат, 1985. - 195 с.

8. Забегалов Г. В. Бульдозеры, скреперы, грейдеры : учебник для ПТУ / Г. В. Забегалов, Э. Г. Ронинсон. - М. : Высш. шк., 1991. - 334 с.

9. Кудрявцев Е. М. Комплексная механизация, автоматизация и механовооруженность строительства : учебник для вузов / Е. М. Кудрявцев. - М. : Стройиздат, 1989. - 246 с.

10. Неклюдов М. К. Механизация уплотнения грунтов / М. К. Неклюдов. - М. : Стройиздат, 1985. - 168 с.

11. Плешков Д. И. Бульдозеры, скреперы, грейдеры : учебник для сред. проф.-техн. учеб. заведений / Д. И. Плешков, М. И. Хейфец, А. А. Яркин. - М. : Высш. шк., 1976. - 320 с.

12. Полосин-Никитин С. М. Механизация дорожных работ : учебник для вузов по спец. «Строительные и дорожные машины и оборудование» / С. М. Полосин-Никитин. - М. : Транспорт, 1974. - 328 с.

13. Рейш А. К. Повышение производительности одноковшовых экскаваторов / А. К. Рейш. - М. : Стройиздат, 1983. - 168 с.

14. Семковский В. В. Комплексная механизация в строительстве / В. В. Семковский, В. Н. Шафранский. - М. : Стройиздат, 1975. - 352 с.

15. Смородинов М. И. Устройство сооружений и фундаментов способом «стена в грунте» / М. И. Смородинов, Б. С. Федоров. - М. : Стройиздат, 1986. - 216 с.

16. СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги / Госстрой СССР. - М. : Изд-во стандартов, 1985. - 53 с.

17. Технология и организация строительства автомобильных дорог : учебник для вузов / Н. В. Горелышев [и др.]; под ред. Н. В. Горелышева. - М. : Транспорт, 1992. - 551 c.

18. Эксплуатация дорожных машин : учебник для вузов / А. М. Шейнин [и др.]; под ред. А. М. Шейнина. - М. : Транспорт, 1992. - 328 с.

Размещено на Allbest.ru