Определение эксплуатационной производительности

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.