Определение эксплуатационной производительности одноковшовых экскаваторов

Специфика расчета производительности состоит главным образом в определении времени цикла. Для прямой лопаты цикл начинается с постановки ковша в исходное положение / (рис. 3.55, а). Из этого положения он начинает копание; момент зарезания характеризует положение II ковша. Затем происходит подъем ковша с выдвижением рукояти и в результате копания — наполнение ковша (положение ///).

Рис. 3.55. Операции рабочих циклов прямой лопаты (а) и драглайна (б)

Ковш выводится из забоя (положение IV), и экскаватор поворачивается на разгрузку (положение V). Обычно еще требуется установка ковша в положение VI разгрузки. Наконец, экскаватор с порожним ковшом поворачивается в забой и занимает положение /, с которого начинается новый цикл.

Начало рабочего цикла драглайна (рис. 3.55, б) характеризуется положением /, в котором ковш поднят над забоем и подготовлен к копанию. Затем ковш под действием собственного веса, падая, врезается в грунт. Так как в процессе нормальной работы ковш занимает исходное положение с поворота,то под действием центробежной силы он отходит от вертикали, проходящей через головку стрелы, и при падении занимает положение //. Затем ковш подтягивается к экскаватору тяговым канатом, при этом зарезается в грунт (положение III) и наполняется (положение IV).

Подъем ковша к головке стрелы совмещается с поворотом экскаватора на разгрузку в положение V. При натянутом тяговом канате ковш удерживается в наполненном состоянии, а при отпущенном — занимает положение VI разгрузки. Экскаватор с порожним ковшом поворачивается в забой и занимает исходное положение для нового цикла с теми же операциями.

Двух рассмотренных примеров достаточно, чтобы уяснить формирование цикла как суммы отдельных операций. Продолжительность этих операций зависит от очень многих факторов. Решающее значение имеют типологические, типоразмерные и конструктивные признаки. Время цикла прямой лопаты в одинаковых условиях отличается от времени цикла драглайна или обратной лопаты, на него влияют конструкция привода рабочего оборудования, высота или глубина забоя, угол поворота, род грунта и т. д.

Строго учесть зависимость времени цикла от всех влияющих факторов не представляется возможным. Поэтому на практике и прибегают к непосредственному наблюдению за хорошо организованной работой машин в известных условиях, в результате чего выводится норма, ориентированная на зависимость результата от первостепенных факторов.

Хотя при этом неизбежны вариации времени цикла, обусловленные влиянием прочих факторов, все же общая тенденция формирования продолжительности цикла, например увеличение нормы машинного времени с ростом трудности разработки грунтов и уменьшение с ростом вместимости ковша, прослеживается по нормативным данным вполне уверенно и позволяет прибегнуть к обобщениям. Из формулы (2.13) можно получить зависимость для вычисления приведенного времени цикла экскаватора по нормативным данным.

Поскольку при этом эксплуатационная часовая производительность находится как частное от деления измерителя (100 м³) на норму Нвр_м времени машины, то продолжительность цикла t_цэ = 36q_эНвр_м. Норма времени принимается в соответствии с группой трудности разработки грунта, количественным показателем которой служит среднее число п_уп ударов плотномера. Для канатных экскаваторов, оборудованных прямой лопатой с ковшом вместимостью 1 м³ (с зубьями) при погрузке на транспорт, выводится следующее соотношение численных значений:

Если нанести точки, соответствующие указанным значениям, на график, то они расположатся в обобщающей кривой — функции t_цэ = Ф (nу_П), которая выражает возрастание с замедлением продолжительности цикла. Наилучшее аналитическое описание такой функции можно получить методом наименьших квадратов, который достаточно просто реализуется на современных программируемых микрокалькуляторах. С вполне удовлетворительным приближением эта формула описывается зависимостью

Аналогичные зависимости справедливы и для других случаев экскаваторной разработки грунтов при устройстве выемок и насыпей. Поэтому степенные кривые вида как ориентировочное выражение приведенного времени цикла приняты для дальнейшего анализа. Значения параметров А и а приведены в табл. 3.5.

Эксплуатационная часовая производительность экскаватора, м³/ч:

При разработке грунтов I.. .IV групп и различных q₃ имеет место несистематическое изменение времени цикла t_цэ, которое при одинаковых Пуп мало отличается от среднего значения. При более тяжелых грунтах преимущество экскаваторов с более высокой вместимостью ковша становится явным; t_цэ снижается с ростом q_э. Однако в особо крупных экскаваторах сказывается влияние больших вращающихся масс, способствующее некоторому увеличению времени цикла.