5.6 Производительность одноковшовых экскаваторов.
Различают теоретическую, техническую и эксплуатационную производительность.
Теоретическая производительность является некоторым условным измерителем и служит для сравнения экскаваторов разных моделей. Ее определяют при следующих расчетных условиях: захват ковшом расчетного по крепости грунта (а не данного), объем которого в плотном теле равен вместимости ковша; работа с поворотом на угол 900; выгрузка грунта в отвал при высоте забоя (для прямой лопаты), равной высоте размещения напорного вала над уровнем стоянки экскаватора.
Теоретическую производительность определяют по формуле:
;
(5.42)
где q – вместимость ковша; tц – продолжительность рабочего цикла.
В расчете общей продолжительности рабочего цикла учитывают совмещение операций везде, где это приводит к снижению этого параметра. С учетом этого положения продолжительность рабочего цикла определяется четырьмя интервалами: подъем ковша с поворотом рукояти для отделения от массива и захвата грунта (копания) – tкоп; поворот платформы при заполненном ковше и установка ее в направлении разгрузки ковша – tп.г.; удержание ковша над местом разгрузки – tраз.; возвратный поворот и установка платформы экскаватора в направлении последующего копания с одновременным опусканием ковша – tп.п.
Тогда продолжительность рабочего цикла определяется по формуле:
;.
(5.43)
Продолжительность рабочего цикла проверяют хронометрированием при проведении заводских и приемочных испытаний новых моделей экскаваторов. Фактическая продолжительность циклов экскаваторов строительной группы в зависимости от вместимости ковша, вида оборудования, категории грунта, условий работы колеблется от 13- 40 с.
Техническая производительность характеризует наибольшую работоспособность экскаватора в условиях данного грунта, забоя и способа его разработки.
Техническую производительность определяют по формуле:
;
(5.44)
где кн и кр – соответственно коэффициенты наполнения и разрыхления грунта, принимаемые по опытным данным.
Эксплуатационной производительностью учитываются не только условия данного грунта, забоя и способа разработки, но и все условия производства земляных работ.
В реальных условиях производства земляных работ, кроме названных технологических операций, в отдельных случаях необходимо выполнять дополнительные операции.
Например, при разработке липких грунтов необходимо встряхивать ковш для его опорожнения. Если высота забоя настолько мала, что за один проход ковш заполняется только частично, приходится производить повторное копание. При интенсивном глыбообразовании приходится убирать глыбы с подошвы забоя. Дополнительные операции увеличивают время рабочего цикла и снижают производительность экскаватора.
В процессе экскавации приходится выполнять операции, не входящие в технологический (рабочий) цикл, во время которых разработка грунта прекращается. К таким операциям относятся смена транспортных машин для погрузки грунта экскаватором, собственные передвижки экскаватора на новую стоянку по мере выработки забоя, сдача и прием экскаватора машинистом начале и конце смены.
С учетом затрат времени внецикловые операции эксплуатационная производительность может быть определена по формуле:
;
(5.45)
где кв – коэффициент использования экскаватора во времени.
Повышению производительности экскаватора способствует увеличение объема грунта, разрабатываемого за каждый цикл экскаватора, и уменьшение длительности этого цикла.
Для увеличения объема грунта, разрабатываемого за один рабочий цикл, следует добиваться возможно большего заполнения ковша. В случаях применения экскаваторов на разработке грунтов менее крепких (Ι и ΙΙ категорий) и в более благоприятных технологичеких условиях можно использовать сменные ковши большей вместимости и меньшей массы, увеличивая в некоторых случаях рабочие размеры экскаватора.
Улучшая конструкцию режущей части ковша, можно снизить энергоемкость резания грунта. Тот же результат достигается своевременной заменой износившегося и затупленного режущего инструмента на ковшах (зубьев, ножей, козырька). Совершенствование формы ковша способствует уменьшению сопротивления призмы волочения и увеличению объема грунта, захватываемого ковшом (особенно в драглайнах). Применение средств защиты от налипания грунта (цепные днища и стенки, обогрев, вибрация, электороосмос, специальные покрытия и др.) может в условиях разработки липких грунтов увеличить объем грунта, выдаваемого за один рабочий цикл, и сократить простои для очистки ковша.
Существенное значение для повышения производительности имеет определение оптимальных размеров и типов забоя, использование опыта передовых машинистов по установке в забое и перемещению экскаватора и транспортных машин, по последовательности разработки грунта в забое, по способу заполнения ковша и совмещению операций рабочего цикла.
Значительное сокращение затрат времени на внецикловые операции возможно путем установки под погрузку в забое сразу двух – автомобилей-самосвалов, сокращения числа перегонов экскаватора, выбора рационального пути его рабочих передвижек, сокращения времени на передачу–прием экскаватора в начале и конце смены, организации бесперебойного технического обслуживания машин.
Средством повышения производительности одноковшовых экскаваторов может быть автоматизация процесса управления или на основе использования микропроцессоров и лазерных информационно-измерительных систем. Применение средств автоматизации позволяет повысить точность и качество выполняемых работ, снизить трудозатраты и численность обслуживающего персонала.
Наибольшую эффективность использования экскаваторов с лазерными системами дает применение бортовых компьютеров. В этом случае в память компьютера вносятся все необходимые данные, такие как геометрические размеры котлована, углы откосов, вместимость ковша, угол поворота, высота подъема ковша, отклонение ковша от заданных отметок, угловое положение ковша относительно планируемой поверхности (при выполнении планировочных работ) и др. Тогда во время работы в компьютер автоматически поступают сигналы с фотоприемника, а затем на исполнительные устройства для «моментальной» корректировки выполняемого процесса по отрывке траншеи, котлована или планировке поверхности.