9

РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЕЙ ОСНОВНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ И ДОРОЖНЫХ МАШИН

Цель работы:

1. Освоение методики расчета производительности строительных и дорожных машин

Техническая производительность бульдозера:

,

где – объем призмы волочения грунта, срезанной отвалом, м³:

,

– угол естественного откоса перемещаемого материала, в зависимости от типа и состояния грунта; среднее значение ; – коэффициент разрыхления грунта; для немерзлых песков и супесей, 1,27…1,55 для суглинков и глин, 1, 34…1,67 для скальных грунтов и углей, 1,2…1,75 для мерзлых песков и супесей, 1,75…2,0 для мерзлых суглинков и глин; – коэффициент учета квалификации машиниста (при управлении гусеничных бульдозеров машинистом высшей квалификации принимают равным 1, средней – 0,85, низшей – 0,65); – коэффициент учета влияния уклона местности (принимают при подъеме 0…5% ; 5…10% – 0,67…0,5; 10…15% – 0,5…0,4; при работе под уклон 0…5% – 1,0…1,33; 5…10% – 1,33…1,94; 10…15% – 1,94…2,25; 15…20% – 2,25…2,68); – коэффициент сохранения грунта при транспортировании:

,

– расстояние перемещения грунта, м; – продолжительность рабочего цикла при работе бульдозера, с:

,

, – длина рабочего и холостого ходов, м; – время остановок в начале и конце рабочего хода (составляет для гидромеханической и механической трансмиссии 3 с при наличии быстродействующего реверса, 4…8 с для механической трансмиссии при наличии шестерен постоянного зацепления и 6...10 с без постоянного зацепления; большие значения для двух рычагов реверса); 3 с – время разгона и замедления при откате; – средние скорости рабочего и холостого ходов, км/ч.

Средняя скорость рабочего хода трактора с рабочим оборудованием (км/ч):

,

где – КПД трансмиссии ; – коэффициент загрузки двигателя трактора ( – с механической трансмиссией и 0,8 – с гидромеханической); – среднее значение коэффициента буксования при рабочем ходе ( – гусеничного и 0,4 – колесного трактора); – ускорение свободного падения; – эксплуатационная масса агрегата, т; – среднее значение коэффициента использования сцепного веса за рабочий элемент цикла (отношение среднего касательного усилия к массе агрегата); при максимальном коэффициенте сцепления по касательному тяговому усилию и – 0,22 при .

Средняя скорость холостого хода зависит от типа подвески ходовой системы трактора и составляет , где – максимальная расчетная скорость заднего хода на I или II передаче. Она не превышает, как правило, 5…6 км/ч при полужесткой балансирной подвеске и 7…8 км/ч – при эластичной.

Техническая производительность (м³/ч) бульдозера с рыхлителем при условии уборки всего объема разрыхленного грунта:

,

где – производительность рыхлителя:

,

где – объем разрыхленного грунта, м³; – продолжительность цикла при работе рыхлителя, с.

,

где – средняя ширина полосы разрыхления за один цикл при числе зубьев больше одного или шаг соседних борозд при рыхлении одним зубом, м; – эффективная глубина рыхления, м, (где – средняя оптимальная глубина рыхления).

Средняя оптимальная глубина рыхления при оценочных расчетах может быть принята (где – ширина наконечника, м; – коэффициент, при продольном рыхлении твердомерзлых грунтов однозубым рыхлителем при поперечном рыхлении и установке на зуб уширителей ). При работе многозубых рыхлителей с оптимальным шагом установки зубьев глубина рыхления увеличивается на 10…20%.

Ширина полосы разрыхления:

где – коэффициент перекрытия (для средних условий ); – угол развала (в зависимости от вида разрыхляемого материала составляет 15…60^о, большее значение – для пластично-мерзлых грунтов); – шаг зубьев; – число зубьев.

Продолжительность рабочего цикла рыхлителя при челночной схеме работ определяется по той же формуле, что и бульдозера. При рыхлении участка продольно-поворотным способом из формулы исключается время холостого хода, остановок и замедления, добавляется время на поворот в конце прохода ( с).

Техническую производительность скрепера:

,

где – вместимость ковша скрепера; – коэффициент наполнения ковша ; – коэффициент разрыхления грунта ; – время рабочего цикла скрепера:

где – путь набора и скорость скрепера при копании; – путь и скорость скрепера при разгрузке; – путь и скорость движения груженого скрепера; – путь и скорость движения порожнего скрепера; – время стыковки толкача ( мин); – время переключения передач ( мин); – время поворота скрепера ( мин).

Производительность экскаватора.

Теоретическая производительность (м³/ч):

,

где – вместимость ковша, м³; – максимально возможное число рабочих циклов; – минимальная продолжительность рабочего цикла при заданных условиях работы, с. (табл. 1).

Таблица 1

Продолжительность цикла одноковшовых экскаваторов

Объем ковша, м3	Продолжительность цикла, с
	прямой лопаты	обратной лопаты	драглайн
0,25	14…15	19…21	–
0,4	15…16	15…21	18…23
0,65	16…18	16…23	21…23
1	16…21	20…26	24…26
1,6	20…21	24…26	23…25
2,5	22…23	29…32	29…32

Техническая производительность (м³/ч):

,

где – коэффициент наполнения ковша (табл. 2); – коэффициент разрыхления грунта (см. табл. 2); – продолжительность цикла экскаватора, устанавливаемая при хронометрировании, с.

Таблица 2

Значения коэффициентов наполнения ковша и разрыхления грунта

Группа грунта	(максимальный)
I II III IV	1,02...1,15 1,12...1,32 1,18...1,35 1,25...1,40	1,1...1,28 1,1...1,3 1,14...1,32 1,20...1,45

При чрезмерной влажности глинистых грунтов наполнение ковша из-за налипания снижается на 10...15%. Для ковшей драглайна коэффициент меньше на 5...15%, чем для ковшей прямых и обратных лопат. Для хорошо взорванных скальных пород коэффициент достигает 1,45, а максимальный коэффициент наполнения составляет для ковшей лопат 1,02, для ковша драглайна – 0,9.

Эксплуатационную производительность (м³/см, м³/мес, м³/год) определяют за смену, месяц или год по формуле (грунт в плотном состоянии):

,

где – техническая производительность, м³/ч; – длительность периода работы, ч; – коэффициент использования машины по времени, колеблется от 0,12 до 0,5, составляя в среднем 0,2…0,25.

Производительность погрузчика определяется количеством материала, обрабатываемого в единицу времени. Различают техническую производительность, являющуюся наибольшей возможной выработкой для данной модели погрузчика за 1 ч чистой работы, в данных производственных условиях при использовании правильной технологии машинистом, имеющим достаточный опыт управления погрузчиком.

Техническая производительность (т/ч):

,

где – коэффициент технологичности или условий выполнения работ; ; – коэффициент разрыхления; для материковых ма­териалов , для насыпных ; – время цикла, с.

Для определения технической производительности значения плотности материала и коэффициента наполнения ковша принимают по табл. 3.

Таблица 3