Эффективность механизации работ в строительстве

Производительность дорожных машин

Общие положения

Производительность, или выработка, дорожных машин является важным показателем для оценки эффективности их использования и занимает центральное место в формулах критерия эффективности. Для уменьшения затрат как целевой функции оптимизации производительность должна увеличиваться. Под производительностью машины понимают количество продукции, произведенное ею в единицу времени (час, смену, год). Для группы землеройных машин это количество может быть выражено в кубических или квадратных метрах, а также в метрах готовой дороги. Производительность является комплексным показателем, так как зависит от нескольких эксплуатационных свойств одновременно: тяговых, скоростных, использования рабочего оборудования (рабочих органов) и эргономических.

Номенклатура строительных и дорожных машин состоит из нескольких сотен наименований. В зависимости от характера выполнения рабочих операций (непрерывно или периодически) производительность их определяют различно.

У машин цикличного действия рабочее оборудование взаимодействует со средой только часть цикла, остальная часть затрачивается на транспортирование, разгрузку и холостой ход, необходимые для подготовки к выполнению рабочей операции и занимающие значительную долю цикла. Рабочие операции, входящие в цикл машин цикличного действия (скреперов, бульдозеров, одноковшовых экскаваторов), занимают различные доли рабочего цикла.

У машин непрерывного действия рабочее оборудование взаимодействует со средой непрерывно в течение всей работы. Все операции вместе с рабочими выполняются машинами непрерывного действия (рыхлителями, грейдерами, автогрейдерами, грейдер-элеваторами, универсальными бульдозерами) одновременно, повороты и развороты машин для возобновления фронта работ имеют непродолжительный характер. Машины непрерывного действия более производительны и прогрессивны. Наиболее распространены из них машины с колесным движителем.

Для землеройно-транспортных машин (ЗТМ) непрерывного действия характерно то, что грунт отделяется, захватывается рабочим оборудованием и транспортируется под углом в плане к оси движения машины непрерывно. При наличии пневмоколесного движителя возникает необходимость обеспечения требуемых тягово-сцепных свойств машины.

Примерами машин цикличного действия являются скреперы и бульдозеры, непрерывного — автогрсйдсры (рис. 7.1).

При наполнении ковша скрепера (рис. 7.1, а) тяговое усилие на колесах движителя повышается в 2−3 раза, при этом буксование движителя зачастую доходит до 100%. Вследствие этого рабочая скорость резко снижается, возникает потребность в толкаче. Во время транспортировки грунта необходимое тяговое усилие значительно уменьшается, а скорость перемещения скрепера увеличивается. При разгрузке ковша тяговое усилие вначале увеличивается из-за повышающихся сопротивлений, а затем уменьшается. Во время холостого хода или порожнего пробега тяговое усилие становится минимальным, а скорость максимальной. Таким образом, циклограмма скрепера отличается крайней неравномерностью тяговых усилий и рабочих скоростей на отдельных участках работы.

Рис. 7.1. Циклограммы работы самоходных ЗТМ: а — скрепера; 6 — бульдозера; в — автогрейдера:

I — резание и копание грунта; 2 гранснортированис грунта; 3 — разгрузка; 4 холостой ход; 5 — добор грунта и перемещение; 6 — выглубленис отвала; 7 — зарезание; 8 — квазиустановившийся режим копания; 9 — разворот (поворот); время цикла При зарезании отвалом бульдозера (рис. 7.1, б) тяговое усилие также повышается в несколько раз по сравнению с холостым ходом и нередко буксование движителя достигает максимального значения, что приводит к необходимости снижать скорость и выглублять отвал. В дальнейшей работе происходит копание грунта при значительно меньших площадях стружки и в основном перемещение уже ранее выбранного грунта (призмы волочения) отвалом. Указанная циклограмма также отличается значительной неравномерностью тяговых усилий и рабочих скоростей на отдельных участках.

Характерно, что на обеих циклограммах копание грунта занимает сравнительно небольшую их часть, остальные участки являются вспомогательными, что характеризует обе рассмотренные машины (скрепер и бульдозер) как машины цикличного действия.

Работа машин непрерывного действия — автогрейдера на тяговом режиме — состоит из следующих элементов: зарезания, квазиустановившегося (условно установившегося) режима копания, выглубления и разворота. Под квазиустановившимся режимом понимают такой режим, при котором нагрузка колеблется в сравнительно постоянных пределах, не превышающих 4—6% от ее среднего значения. Продолжительность квазиустановившегося режима при наиболее часто применяемой длине захвата 500 м составляет 75−80% от продолжительности цикла, вследствие чего этот режим представляет интерес для изучения. Длительность элементов зарезания и выглубления составляет в среднем 3−5%, в то время как для машин цикличного действия — 15−30% от общей продолжительности цикла.