Производительность строительной машины

Производительность является важнейшей выходной характеристикой строительной машины. Ее определяют количеством продукции, произведенной машиной в единицу времени. Различают расчетную (она же теоретическая или конструктивная), техническую и эксплуатационную производительность.

Под расчетной (теоретической, конструктивной) производительностью П_Р понимают производительность за 1 час непрерывной работы при расчетных скоростях рабочих движений, расчетных нагрузках на рабочем органе и расчетных условиях работы. Для машин цикличного действия с порционной выдачей продукции П_Р =3600Q/t_Ц

где П_Р — расчетная производительность, м/ч, м²/ч, м³/ч, т/ч, шт./ч и т.п.; Q— расчетное количество продукции в одной порции, м, м², м³, т, шт. и т.п.; t_Ц— расчетная продолжительность рабочего цикла, с.

Для машин непрерывного действия

П_Р =3600FV

где F — расчетное количество продукции на 1 метре длины ее потока, м/м, м²/м, м³/м, т/м, шт./ми т.п.; V — расчетная скорость потока, м/с.

Расчетные скорости должны соответствовать максимальной мощности установленного на машине двигателя, расчетные нагрузки — нормальному режиму работы машины, а расчетные условия отражать наиболее характерные для данной машины условия работы. Теоретическую производительность рассчитывают на стадии разработки конструкторской документации на машину, используя для этого нормативные значения расчетных параметров и расчетных условий.

Для определения производительности машины в конкретных производственных условиях вводят две новые категории этого показателя — техническую и эксплуатационную производительность.

Под технической производительностью П_Т понимают максимально возможную в данных производственных условиях производительность при непрерывной работе машины. Эту категорию производительности применяют, в основном, для оценки максимальных технологических возможностей машин при комплектовании комплектов и комплексов. В случае отсутствия данных, отражающих условия работы на конкретном объекте используют выработанные практикой и зафиксированные в нормативных документах коэффициенты, устанавливающие зависимость между расчетной и технической производительностью для различных производственных условий: k_Т = П_Т/ П_Р.

Под эксплуатационной производительностью П_Э понимают фактическую производительность машины в данных производственных условиях с учетом ее простоев и неполного использования ее технологических возможностей. Эту категорию производительности определяют как частное от деления фактического объема произведенной продукции Q_Σ на продолжительность нахождения машины на рабочей площадке (чистого времени работы машины, сложенного с временем всех простоев) Т_ОБЩ (ч), в течение которого эта продукция производилась:

П_Э = Q_Σ / Т_ОБЩ.

Эксплуатационную производительность обычно используют для взаиморасчетов заказчика с подрядчиками. Для анализа эффективности работы машины в конкретных производственных условиях пользуются коэффициентами использования машины во времени k_В и использования технологической возможности (или технической производительности) машины k_П

K_В = T_М/T_ОБЩ; k_П = П_Э/П_T-k_В = k_Т k_В,

где Т_М — продолжительность чистой работы машины (за вычетом простоев), ч.

В качестве примера определим все перечисленные выше категории производительности и коэффициенты k_Т, k_Виk_Пза смену для башенного крана грузоподъемностью 12 т при расчетной продолжительности рабочего цикла 60 с, если в течение смены (8 ч) он поднял грузы суммарной массой 800 т. Средняя продолжительность рабочего цикла в конкретных условиях составила 90 с, а суммарная продолжительность всех простоев — 3,5 ч.

Башенный кран является машиной цикличного действия, поэтому его расчетную производительность определим по формуле:

П_Р= 3600·12/60 =720 т/ч.

Техническая и эксплуатационная производительность соответственно: П_Т = 3600·12/90 = 480 т/ч; П_Э= 800/8 = 100 т/ч. Коэффициенты можно определить следующим образом:

k_Т= 480 / 720 = 0,67 k_В = (8 - 3,5) / 8 = 0,56; k_П= 100 / (480 • 0,56) = 0,37.

Общие требования к машинам, машинным комплектам и структуре парков машин

Общие требования к машинам, машинным комплектам и структуре парков машин вытекают из необходимости обеспечения высокой эффективности их использования в строительстве, т.е. получения наибольшей производительности при наименьших затратах. До начала 1990х гг., когда парки строительных машин управлений механизации комплектовались преимущественно на основе государственного распределения строительной техники, основным критерием для оценки указанной эффективности служили удельные приведенные затраты. В последнее время отечественный рынок строительных машин пополнился машинами зарубежных производителей, вместе с которыми к нам импортировались новые тенденции во взаимоотношениях поставщиков с потребителями. Рыночная конкуренция заставила зарубежных поставщиков строительной техники вместе с машинами продавать серию услуг, включая предпродажную подготовку, снабжение запасными частями и гарантийное техническое обслуживание. В этих условиях прежний показатель — удельные приведенные затраты оказался недостаточным для оценки эффективности использования машин в строительном производстве. Методы оценки предлагаемых товаров и услуг относятся к компетенции управления.

Требования, предъявляемые к подбору комплектов машин вытекают из определения понятия комплексной механизации. Решение этого вопроса непосредственно связано со структурой парка машин. Чем шире номенклатура типоразмеров основных видов машин, из которых могут создаваться комплекты, тем эффективнее могут решаться задачи комплексной механизации. В то же время расширение типоразмерных рядов этих машин ведет к уменьшению серийности их производства и соответственно к увеличению их стоимости. Рациональный набор типоразмеров выпускаемых машин определяют методами оптимизации.

Важнейшими требованиями, предъявляемыми к строительным машинам, являются требования обеспечения благоприятных условий работы машинистов и обслуживающего персонала. Эти требования определяют содержание социальной приспособленности машин, основой которой являются их эксплуатационные, эргономические, эстетические и экологические свойства.

К эксплуатационным свойствам, способствующим предотвращению аварийных ситуаций, относят: динамические и тормозные качества; устойчивость против опрокидывания и заносов; обзорность; обеспеченность сигнализацией и приборами для предупреждения возможных критических ситуаций, а также для взаимодействия с другими участниками сооружения объекта; надежность элементов, разрушение которых может привести к аварии; обеспеченность автоматическими устройствами безопасности и блокировки.

Эргономические свойства машины заключаются в соответствии ее конструкции гигиеническим условиям жизнедеятельности и работоспособности человека, его антропометрическим, физиологическим и психофизическим требованиям, нормированным действующими стандартами.

Антропометрические требования предполагают положение тела машиниста в кабине, близком к состоянию функционального покоя при равномерном распределении его веса по площади опорных поверхностей. При этом повышается точность и скорость его моторных действий, обеспечивается возможность длительной непрерывной работы без значительного утомления.

Физиологические требования сводятся к обеспечению оптимальных условий на рабочем месте машиниста (температуры, влажности, скорости обдува воздухом и его химического состава, уровней шума и вибрации). Этими требованиями обеспечивается необходимый уровень работоспособности и внимания машиниста, поддержание высокого уровня производительности машины. Согласно действующим стандартам температура в кабине машиниста должна находиться в пределах 16...25 ˚С, влажность — 40...60%, скорость воздуха — 0,2... 0,5 м/с, содержание СО не более 20 мг/м³, а SiO₂ — не более 10 мг/м³, предельный уровень шума на месте машиниста не должен превышать 85 дБ.