СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА
References
1.Permyakov, V.B., Dubkov V.V. On the kinetics of cooling of the layer of the asphalt-concrete mix in the process of compaction / V.B Permyakov, V.V Dubkov // Izvestiya Vuzov. Building. -1999.- No. 6. - P. 102 - 105.
2.Permyakov, V.B. Improvement of the theory, calculation methods and machine designs for compaction of asphalt-concrete mixtures: Abstract. Dis ... Dr. techn. Sci., St. Petersburg, 1992 - 37 p.
3.Permyakov, V.B. Mechanization of construction: Proc. For universities / VB Permyakov. - 2 nd ed., Sr. - M.: High School, 2008. - 383 p.
4.Permyakov, V.B, Shaposhnikov, A.V. Investigation of the influence of the deformation rate on the stressed state of asphalt-concrete mixtures / V.B Permyakov, A.V Shaposhnikov // Machines and processes in construction: Sat. Sci. Tr. No. 3. Anniversary. - Omsk: Publishing House of SibADI, 2000 - 36-38 p.
5.Permyakov V.B. Investigation of stress relaxation in asphalt mixtures in the process of their compaction / V.B. Permyakov // News of Higher Educational Institutions. Construction and architecture. - 1985 - №5. - P. 99-
6.Prusov A.Yu. The choice of rational operating modes of vibrating rollers for compaction of asphalt-concrete mixtures: Dis .... kand. Cand.Tech.Sci .: 05.05.04: Yaroslavl, 2003, - 181 c.
7.Sergeeva T.N. Investigations of the interaction of a roller roller with an asphalt-concrete layer during its compaction: Author's abstract. Dis. Cand.Tech.Sci .: 1981, - 17s.
8.Kharhuta N.Ya. Methods and means of compaction of asphalt concrete pavements: Research of working processes of construction and road machines. - Yaroslavl, 1983. - 12-15 with.
9.Sedelnikova, Yu.S. Influence of temperature on the change in the properties of the asphalt-concrete mixture during consolidation / Yu.S. Sedelnikova // Road-transport complex, economy, ecology, construction and architecture: materials of the international scientific and practical conference .- Omsk: Izd. In SibADI, 2003. - No.
2.- P. 229-231.
10.Suvorov D.N. Influence of the temperature of the asphalt-concrete mixture on the quality of its compaction
/D.N Suvorov, Kh.A. Dzhabrailov // Automation and control in technical systems (AUCS) .- M: MADI, 2014. - No. 1.2 . - P. 165-171.
11.Vyalov, S.S. Rheological foundations of soil mechanics: a textbook. - Moscow: Higher School, 1978. - 447 p.
99
УДК 625.76
ОБОСНОВАНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОГО РЕЖИМА РАБОТЫ ОДНОКОВШОВОГО ЭКСКАВАТОРА
Р.Ф. Салихов, В.И. Попков
Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ), Россия, г. Омск
Аннотация. Статья посвящена исследованию режимов работы экскаватора характеризуемых такими параметрами как частота вращения коленчатого вала, давление в гидросистеме при выполнении технологических операций цикла экскавации. Так же были получены закономерности изменения часовой эксплуатационной производительности, часового расхода топлива и энергоемкости в зависимости от средней частоты вращения коленчатого вала двигателя при выполнении различных технологических операций одноковшовым экскаватором ЭО-5126. Использование рекомендаций представленных в данной статье приведет к снижению энергоемкости производства, увеличению производительности выполняемых работ и как следствие повышению эффективности эксплуатации техники.
Ключевые слова: удельный расход топлива, производительность экскаватора, энергоёмкость.
Введение
В настоящее время снижение эксплуатационных затрат энергоемкости, при выполнении
строительных работ одна из приоритетных задач [1]. В данной статье представлены результаты исследования параметров режимов работы одноковшового гидравлического экскаватора. А так же провести анализ энергоемкости одноковшового экскаватора в зависимости от применения
его на различных режимах работы.
Техника и технологии строительства, № 1(9), 2017 http://ttc.sibadi.
СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА
Определение параметров характеризующих работу экскаватора
Одними из основных параметров, характеризующих энергоемкость работы одноковшового экскаватора, рассмотренных в данной статье являются следующие: частота вращения коленчатого вала (ЧВКВ), часовой расход топлива, величина затрачиваемой мощности, среднее общее давление в гидросистеме, часовая эксплуатационная производительность, продолжительность цикла. На рис. 1 представлено изменение частоты вращения коленчатого вала ДВС в течение цикла экскавации. Из рис. 1 можно сделать вывод о том, что для различных технологических операций ЧВКВ принимает отличные друг от друга значения, это связано с особенностями условий работы экскаватора вызванных разнородностью технологических операций. Для упрощения расчетов в статье будет использоваться средняя величина ЧВКВ. В статье предлагается подобрать режимы работы гидравлического экскаватора для различных технологических операций цикла экскавации удовлетворяющих нескольким условиям:
а) заданной величине производительности; б) минимальной энергоемкости.
100
Рисунок 1 – Изменение ЧВКВ экскаватора ZX-160W в течении цикла экскавации (получены совместно с аспирантом М.Г. Грусневым[6])
Были проведены замеры общего давления в гидросистеме и ЧВКВ экскаваторов марки ZX230, ZX-330 (фирма Hitachi, Япония). Эмпирические данные приведены в табл. 1.
Таблица 1 – Общее давление и средняя частота вращения коленчатого вала экскаваторов
|
Средняя частота вращения |
Среднее значение общего давления |
|
№ машины |
в гидросистеме на всех видах |
||
коленчатого вала, об/мин |
|||
|
технологических операций, МПа |
||
|
|
||
1 |
2 |
3 |
|
1 |
1359 |
8,10 |
|
2 |
1419 |
9,00 |
|
3 |
1420 |
9,00 |
|
4 |
1456 |
9,10 |
|
5 |
1460 |
10,10 |
|
6 |
1465 |
9,80 |
|
7 |
1475 |
9,90 |
|
8 |
1485 |
10,00 |
|
9 |
1542 |
10,50 |
|
10 |
1605 |
10,10 |
|
Среднее значение |
1469 |
9,6 |
Полученные среднестатистические значения можно использовать для одноковшовых гидравлических экскаваторов 3-5 типоразмерной группы, разрабатывающих грунт 2-3 категории.
|
|
Техника и технологии строительства, № 1(9), 2017 |
http://ttc.sibadi. |
СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА
На рис. 2 показана зависимость давления в гидросистеме экскаватора от частоты вращения коленчатого вала. Так же на рис. 2 показана полиномиальная линия тренда, а ниже представлено уравнение (1), описывающее данную линию с величиной достоверности аппроксимации 0,9.
Рисунок 2 – Зависимость среднего общего давления в гидросистеме экскаватора от ЧВКВ ДВС
(1)
где, n- ЧВКВ, об/мин.
Расчетные значения среднего общего давления в гидросистеме экскаватора при различных 101 частотах вращения коленчатого вала ДВС приведены в табл. 2.
Таблица 2 – Значения общего давления в гидросистеме при различных ЧВКВ экскаватора
Средняя ЧВКВ* на всех видах |
Среднее значение общего давления в гидросистеме |
технологических операций, об/мин |
на всех видах технологических операций, МПа |
|
|
1 |
2 |
1300 |
6,86 |
1350 |
8,21 |
1400 |
9,28 |
1450 |
10,07 |
1500 |
10,59 |
1550 |
10,83 |
1600 |
10,80 |
1650 |
10,49 |
1700 |
9,90 |
В статье для расчета приводится одноковшовый экскаватор ЭО-5126 (г. Нижний Тагил) [2,3]. Для определения часового расхода топлива и эксплуатационной производительности при частоте вращения более 1700 об/мин данные отсутствуют и как следствие расчеты не будут производиться.
Определим часовую эксплуатационную производительность по следующей формуле [4]:
|
|
Техника и технологии строительства, № 1(9), 2017 |
http://ttc.sibadi. |
СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА
|
|
|
|
|
(2) |
где, |
– вместимость ковша расчетная, м3; |
|
; |
– время цикла, с; - коэффициент |
|
внутрисменного использования машины. |
|
|
|
|
|
Часовой расход топлива определим по следующей формуле [5]: |
|
||||
|
|
|
|
|
(3) |
где, |
- номинальная мощность двигателя, |
кВт; |
- |
удельный расход топлива, г/кВтч; |
- |
степень использования ДВС по мощности; |
-коэффициент использования по времени; |
- |
|||
коэффициент учитывающий расход топлива; 
- коэффициент средней фактической частоты вращения коленчатого вала; 
- коэффициент учитывающий расход топлива в зависимости от использования ДВС по мощности.
Таблица 3 – Значения параметров при различных частотах вращения коленчатого вала экскаватора ЭО-5126
Средняя |
Время |
Эксплуатационная |
Часовой расход |
Мощность |
Энергоем- |
|
|
|
|
ЧВКВ, |
цикла, с |
производительность |
топлива, г/моточас |
развиваема |
кость, |
|
|
|
|
об/мин |
, м3/ч |
я ДВС, Вт |
|
|
|
|
|||
1300 |
22,1 |
93,3 |
8271,7 |
37733,0 |
404,4 |
|
|
|
|
1350 |
21,2 |
97,4 |
8843,9 |
46838,4 |
480,9 |
|
|
|
|
1400 |
20,6 |
100,5 |
9225,5 |
54496,7 |
542,3 |
|
|
|
|
102 |
|
||||||||
1450 |
20,0 |
103,1 |
9542,5 |
61351,1 |
595,1 |
|
|
||
1500 |
19,6 |
105,3 |
9849,8 |
67274,1 |
638,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|||||||
1550 |
19,3 |
107,1 |
10151,6 |
70828,8 |
661,3 |
|
|
|
|
1600 |
19,0 |
108,7 |
10432,7 |
73113,6 |
672,6 |
|
|
|
|
1650 |
18,8 |
109,8 |
10666,8 |
72605,5 |
661,3 |
|
|
|
|
1700 |
18,7 |
110,7 |
10840,4 |
71209,6 |
643,3 |
|
|
|
|
На рис. 3 представлена зависимость часового расхода топлива от ЧВКВ.
Рисунок 3 – Зависимость часового расхода топлива от ЧВКВ
|
|
Техника и технологии строительства, № 1(9), 2017 |
http://ttc.sibadi. |
СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА
На рис. 4 видно, что максимальная энергоемкость наблюдается при средней частоте вращения коленчатого вала 1600 об/мин, при уменьшении и увеличении частоты вращения коленчатого вала энергоемкость уменьшается по параболической зависимости. Следует также обратить внимание на рис. 5, на котором показана зависимость эксплуатационной часовой производительности от частоты вращения коленчатого вала, из которого видно, что при увеличении средней частоты вращения коленчатого вала производительность также увеличивается.
Рисунок 4 – Зависимость энергоемкости от ЧВКВ
103
Рисунок 5 – Зависимость эксплуатационной производительности от ЧВКВ ДВС
Из рис. 4 и 5 можно сделать вывод о том, что следует рекомендовать режим работы для данного экскаватора со средней частотой вращения выше или ниже 1600 об/мин, т.к. это позволит эксплуатировать технику с меньшими затратами энергии. По эмпирическим данным средняя частота вращения коленчатого вала составляет 1469 об/мин, при данной частоте вращения коленчатого вала производительность составит 104 м3/ч, а энергоемкость составит
600 
. Из приведенных выше рисунков можно сделать следующий вывод: самая низкая энергоемкость 404,4 
наблюдается при ЧВКВ 1300 об/мин, но при этом для обеспечения
заданной производительности необходимо увеличить Ксм до значения 1,1. В следующей статье также планируется рассчитать удельные приведенные затраты, что и даст полную ясность в поставленном нами вопросе.
В дальнейшем авторами планируется рассмотреть влияние увеличения средней ЧВКВ на
сокращение ресурса ДВС, т.к. при этом нагрузка на ДВС увеличивается. Данный вопрос будет
рассмотрен в следующей статье.
Техника и технологии строительства, № 1(9), 2017 http://ttc.sibadi.
СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА
Библиографический список
1.Интенсификация рабочих органов землеройных машин: учебное пособие / И. А. Недорезов; МАДИ. -
М.: МАДИ, 1979. - 50 с.
2.TraktorBook.com Вся информация о спецтехнике [Электрон. ресурс] : [статья] / Экскаватор ЭО-5126.
–Режим доступа: http://traktorbook.com/ekskavator-eo-5126/
3.Многоцелевые дорожно-строительные и технологические машины (определение параметров и выбор): учебное пособие / В. И. Баловнев. - Омск; М. : Омский дом печати, 2006. - 320 с.
4.Технологические машины и комплексы в дорожном строительстве (промышленная и техническая эксплуатация): Учеб. пособие/ В.Б. Пермяков, В.И. Иванов, С.В. Мельник и др./ Под ред. В.Б. Пермякова.-
М.: ИД «БАСТЕТ», 2014.-752 с.
5.Машины для земляных работ: учебник для студентов вузов/ Доценко А.И., Карасев Г.Н., Кустарев Г.В., Шестопалов К.К.-М.: «Издательский дом «БАСТЕТ», 2012.-688 с.
6.Салихов Р.Ф. Влияние параметров силовой установки на технико-экономические показатели одноковшовых гидравлических экскаваторов/ Р.Ф. Салихов, М. Г. Груснев // Строительные и дорожные машины. – 2010. – №4. – С. 47 – 49.
.
JUSTIFICATION OF THE ENERGY EFFICIENT OPERATING MODE
OF THE ODNOKOVSHOVY HYDRAULIC EXCAVATOR
R.F. Salikhov, V.I. Popkov
Abstract. The article is devoted to modes of operation of the excavator characterized by such parameters as engine speed, pressure in the hydraulic system when performing technological operations cycle of the excavation. Were also obtained regularities of changes in the operational hour performance, hour fuel consumption and energy consumption depending on the average frequency of rotation cranked shaft of the engine when performing various technological operations of the shovel excavator EO-5126. Using the recommendations presented in this article will reduce the energy intensity of production, performance of works and as a consequence improve the efficiency of the equipment.
Keywords: specific fuel consumption, excavator productivity, power consumption.
104
Салихов Ринат Фокилевич (Россия, Омск) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Эксплуатация и сервис транспортно-технологических машин и комплексов в строительстве» ФГБОУ ВО «СибАДИ» (644080, г. Омск, пр. Мира 5, e-mail: salikhorinat@yandex.ru).
Попков Вадим Игоревич (Россия, Омск) – студент кафедры «Эксплуатация и сервис транспортнотехнологических машин и комплексов в строительстве» ФГБОУ ВО «СибАДИ» (644080, г. Омск, пр.
Мира 5, e-mail popkowvadim@mail.ru).
Salikhov Rinat Fokilevich (Russian Federation, Omsk) – candidate of technical science, docent of department «Operation and service of transport and technological machines and systems in construction» of The Siberian Automobile and Highway Academy (SibADI) (644088, Omsk, Prospect Mira 5, e-mail: salikhorinat@yandex.ru).
Popkov Vadim Igorevich (Russian Federation, Omsk) – student of department «Operation and service of transport and technological machines and systems in construction» of The Siberian Automobile and Highway Academy (SibADI) (644088, Omsk, Prospect Mira 5, e-mail: popkowvadim@mail.ru).
References
1.Intensifikaciya rabochih organov zemlerojnyh mashin: uchebnoe posobie / I. A. Nedorezov; MADI. - M.: MADI, 1979. - 50 s.
2.TraktorBook.com Vsya informaciya o spectekhnike [EHlektron. resurs] : [stat'ya] / EHkskavator EHO-5126.
–Rezhim dostupa: http://traktorbook.com/ekskavator-eo-5126/
3.Mnogocelevye dorozhno-stroitel'nye i tekhnologicheskie mashiny (opredelenie parametrov i vybor): uchebnoe posobie / V. I. Balovnev. - Omsk; M. : Omskij dom pechati, 2006. - 320 s.
4.Tekhnologicheskie mashiny i kompleksy v dorozhnom stroitel'stve (promyshlennaya i tekhnicheskaya ehkspluataciya): Ucheb. posobie/ V.B. Permyakov, V.I. Ivanov, S.V. Mel'nik i dr./ Pod red. V.B. Permyakova.-M.: ID «BASTET», 2014.-752 s.
5.Mashiny dlya zemlyanyh rabot: uchebnik dlya studentov vuzov/ Docenko A.I., Karasev G.N., Kustarev G.V., SHestopalov K.K.-M.: «Izdatel'skij dom «BASTET», 2012.-688 s.
6.Salikhov R. F. Influence of parameters of power plant on technical and economic indices of hydraulic excavators/ R. F. Salikhov, M. G. Gruzdev // Construction and road machines. – 2010. – No. 4. – P. 47 – 49.
|
|
Техника и технологии строительства, № 1(9), 2017 |
http://ttc.sibadi. |