Производительность машин. Описание и формулы

Производительность является важнейшим технологическим показателем машины. Допустим, в некотором непрерывном процессе за время t машина дает V продукции. При любом ходе процесса

где Q_M — объем выданной за единицу времени продукции, который и является производительностью: Q_м = dV/dt.

Обычно предполагают в среднем исчислении за некоторый отрезок времени, что строительные машины вырабатывают продукцию равномерно, при этом их производительность Q_м — постоянная, т. е.:

Эту формулу можно распространить и на минимальную целую порцию q_ц продукции, на выработку которой затрачивается время tц. В этом случае

где К_пр — численный коэффициент приведения размерностей; q_ц— единица выработки продукции за цикл, обусловленная техническими параметрами машины, или цикловая выработка; t_ц — время, затрачиваемое на выпуск этой единицы, или время цикла.

Следовательно, при равномерной по времени выдаче продукции характер процесса не имеет значения для расчета производительности; формула (2.5) универсальна. В записи (2.6) она справедлива для машин циклического действия: одноковшовых экскаваторов, кранов, скреперов, автомобилей и т. д., при определении производительности которых необходимо цикловую выработку разделить на время цикла.

В многоковшовых или роторных экскаваторах ковши расположены на расстоянии d друг от друга и проходят его со средней скоростью V. В этом случае время цикла t_ц = d/v. Если в каждом ковше находится q_ц грунта, то производительность экскаватора:

Эту формулу можно использовать для расчета производительности других машин аналогичного действия, например, ленточных конвейеров, которые подают штучные предметы (кирпичи, ящики и т. п.), укладываемые на ленту на расстоянии d друг от друга. Если груз занимает на ленте все расстояние d, поток продукции становится непрерывным и отношение q_ц/d выражает площадь S поперечного сечения перемещаемого груза. В этом случае производительность находят аналогично расходу потока

что справедливо для машин, выдающих продукцию равномерно и непрерывно транспортирующих сыпучий материал из бункера, например, ленточных конвейеров.

Фактически ни одна машина не работает без перерывов и отклонений в величинах цикловой производительности, рабочих скоростей, усилий и т. д. В результате выдача продукции за равные промежутки времени, выборочно выделенные из общего процесса, в общем окажется не одинаковой, а будет претерпевать некоторые колебания в интервале от максимального до минимального значения.

В практических расчетах ориентируются на среднюю величину производительности и сводят, таким образом, рабочий процесс: к равномерному. Но, очевидно, сами средние величины приходится назначать разными в зависимости от того, к какому полному периоду времени относится достигнутая выработка.

Конструктивно-расчетная (теоретическая) или проектная производительность машины определяется при однозначно заданной эксплуатационной обстановке, обеспечивающей достижение расчетных параметров. В соответствии с нею устанавливаются рабочие режимы, потребные мощности и т. д.

Техническая производительность машины Q_MT — это ее производительность при непрерывной работе в производственных условиях при хорошо организованном технологическом процессе, нормальных режимах и нагрузках на ее рабочие органы.

Такая производительность достигается в процессе эксплуатационных испытаний с использованием всех тех резервов, которые могут быть скрыты в умелом управлении машиной и правильной организации ее работы. Производительность Q_MT является предельной и не может быть превзойдена без конструктивных изменений или корректировки режимов работы.

При установлении технической производительности расчетом оперируют со средними значениями характеристик, случайные отклонения при этом во внимание не принимают. Техническая производительность обычно дается в паспорте машины и называется также паспортной.

Эксплуатационная производительность машины Q_мэ — это ее фактическая производительность с учетом различных перерывов и замедлений в работе. Эксплуатационная производительность ниже технической вследствие ряда потерь:

- потери, вызванные замедлением работы и связанные с неполным достижением производительности машины, например, вследствие недостаточно квалифицированного управления ею, неблагоприятного влияния особых местных условий, изъянов в техническом состоянии машины и т. д.;

- потери, вызванные неполным использованием рабочего времени машины вследствие различных запланированных и случайных простоев.

Если бы удалось выразить указанные потери с помощью поправочных коэффициентов, то эксплуатационную производительность машины можно было бы подсчитать по технической, используя формулу

где К_ип — коэффициент использования производительности машины; К_в — коэффициент использования полного рабочего времени.

Однако установить заранее численные значения поправочных коэффициентов, в особенности К_ип, для множества вариантов конкретных условий работы машины невозможно. Эти условия стремятся отразить комплексно в технических нормах, которые выводят на основе наблюдений за работой машины в типичной производственной обстановке. Методами технического нормирования устанавливается эксплуатационная нормативная производительность.

В производственных и проектных расчетах используют несколько разновидностей эксплуатационной нормативной производительности.

Эксплуатационную часовую производительность Q_мэч рассчитывают на 1 ч полезного рабочего времени смены. При этом учитывают продолжительность непрерывной работы машины в типичных производственных условиях, а также неустранимые потери времени, обусловленные производственной необходимостью, например, время на приведение машины в рабочее или транспортное состояние, время на устранение или преодоление различных препятствий, технологические перерывы и т. д. Эксплуатационная часовая производительность строительных машин дается в виде норм выработки или норм времени в сборниках ЕНиР.

Эксплуатационная среднечасовая производительность Q_мэсч рассчитывается на 1 ч среднегодового рабочего времени и учитывает, помимо упомянутых выше потерь, нецелодневные простои вследствие неблагоприятных метеорологических условий и по организационным причинам. Среднечасовая производительность лежит в основе сметных норм, используемых при проектировании организации строительства и составлении смет. С учетом среднечасовой производительности определяют эксплуатационную годовую выработку машины

где t_r — число часов работы машины в году в соответствии с принятым режимом ее использования.