«Воздушное колесо»
Современные конструкции шин
Воров просят не беспокоиться (ч .1)
Технологии защиты дорожно-строительных машин от хищений
 1
Жертва политических баталий и технического прогресса
Грузовые автомобили марки Krupp
Современный пневмотранспорт в аграрном секторе
По материалам выставки «Золотая осень-2007»
Мини-погрузчики (ч. 2)
Обзор российского рынка мини-погрузчиков
Как выбрать генератор?
Критерии выбора
Метод прокола
Виброудурная бестраншейная технология
Из истории создания гидравлических молотов
Земная составляющая лунной программы
ЗИЛ-135Ш – транспортер-тяжеловоз для транспортировки крупногабаритных блоков ракетоносителей
КДМ российского производства
Отечественные комбинированные дорожные машины и сменное рабочее оборудование для них
Колесные колоссы
Дорожные машины для открытых горных работ
Седлать тягачи! (ч.2)
Седельно-сцепное устройство (ССУ)

Многофункциональные дорожно-строительные машины (Часть 2)
Рациональное применение

В. Дворковой, профессор МАДИ (ГТУ), Д. Дворковой, инженер

Для выявления эффективности, сопоставления и выбора многофункциональных дорожно-строительных машин (ДСМ) с различными типами сменного рабочего оборудования (СРО) при работе на объектах с разнородными работами воспользуемся известным критерием оценки эффективности – удельной себестоимостью единицы продукции, руб/м3 (руб/т):

Се = См-чэ.ч + (Спб1км·2В)/Vоб, (1)

где См-ч – стоимость 1 машино-ч, руб.;
Спб – удельная стоимость перебазирования машины на объект, руб/км;
Пэ.ч – эксплуатационная часовая производительность, м3/ч;
В – расстояние перебазирования, км;
Vоб – объем работ на объекте, м3 или т.

Удельная себестоимость Се отражает соотношение затрат на механизацию См-ч, Спб1км с производственным эффектом работы машины Пэ.ч, Vоб и показывает, во что обходится 1 м3 продукции. Экономически целесообразнее машина с меньшими Се. Но эффективность многофункциональных машин необходимо выявлять на строительных объектах с разнородными работами (технологическими операциями). При этом на каждой работе j (объемом Vj) и с каждым типом сменного оборудования производительность многофункциональной машины будет разной. Для учета этой специфики в формуле (1) воспользуемся так называемой приведенной производительностью.

В случае когда объемы разных видов работ можно выразить в одинаковых измерителях, например в м3 (или тоннах – для грузоподъемных машин), и, следовательно, общий объем на объекте можно подсчитать, суммируя объемы отдельных работ Vоб = ∑Vj, эксплуатационная производительность может быть приведена к суммарному объему работ:

∑Vj = Пэ.ч.привраб.сум, (2)

где Траб.сум – общее время выполнения всех разнородных работ на объекте;

Траб.сум = ∑Траб ij = ∑Vjэ.ч ij. (3)

Здесь Траб ij – время выполнения j-й работы многофункциональной машиной с i-м типом сменного оборудования;
Пэ.ч ij – эксплуатационная часовая производительность многофункциональной машины с i-м типом СРО на j-м виде работ. Этот показатель необходимо определять на всех работах объекта (рассчитывается обычным образом или принимается по производственным нормам выработки).

Приведенная производительность, таким образом, это средневзвешенная эксплуатационная производительность, при которой суммарный объем разнородных работ выполняется за суммарное время работы.

Для уменьшения расчетов по формуле (1) при выявлении эффективности можно положить, что сопоставление многофункциональных машин с разными типами СРО всегда производится при выполнении одних и тех же работ и их объемов на строительном объекте. Поэтому сопоставление и оценку можно провести по общим затратам, руб., на выполнение механизированных работ:

Ссум = СеVоб = См-чТоб + Спб1км·2В,

где Тоб – время выполнения работы на объекте (пребывания машины на объекте). В нашей задаче это время будет больше времени собственно работы (чистой работы) за счет дополнительных затрат времени Тзам на замену сменного оборудования;

Тоб = Траб.сум + Тзам = Траб.сум + λtзам; (4)

tзам – продолжительность одной замены сменного оборудования (при переходе от одной работы к другой), ч;
λ – число замен сменного сменного оборудования на объекте при выполнении всего объема работ ∑Vj.

Число замен λ не всегда совпадает с числом видов работ, так как часто по технологии или организации работы сменное оборудование несколько раз меняют на одной работе, т. е. λ ≥ ∑j.

Тогда с учетом формулы (4) суммарные затраты

Ссум = См-чраб.сум + λtзам) + Спб1км·2В.

Графики областей рационального применения обычно представляют в зависимости от объема работы, для этого время работы Траб.сум подставим из формулы (2):

Траб.сум = ∑Vjэ.ч.прив.

Конечное выражение для Ссум получим в виде

Ссум = См-ч∑Vjэ.ч.прив + См-чλtзам + Спб1км·2В. (5)

Таким образом, суммарная себестоимость механизированной работы, руб., выражена через стоимость См-ч 1 машино-ч машины и ее рабочего оборудования, продолжительность tзам одной замены сменного оборудования, а также через параметры, определяющие условия работы машины на объекте: ∑Vj; λ и В.

Рис. 1. Графики областей рационального применения многофункциональных дорожно-строительных машин с разными типами сменного рабочего оборудования

На основе показателя Ссум определим области рационального применения многофункциональных дорожно-строительных машин с разными типами сменного оборудования. В соответствии с методикой определения этих областей из выражений критерия Ссум попарно сравниваемых машин необходимо найти уравнение границы их областей рационального применения, где суммарные себестоимости равны. Обозначая одну из машин индексом k, а вторую машину индексом k+1, по условию Ссум k = Ссум k+1 на основании формулы (5) приравниваем правые части, составленные для двух пар машин:

См-ч k∑Vjэ.ч.прив k + См-ч kλtзам k + Спб1км k·2В =
= См-ч k+1∑Vjэ.ч.прив k+1 + См-ч k+1λtзам k+1 + Спб1км k+1·2В.

Отсюда находим уравнение границы областей рационального применения:

λгр = [(См-ч kэ.ч.прив k) – (См-ч k+1э-ч.прив ,k+1)∑Vj
– (Спб1км k+1 – Спб1км k)·2В]/Cм-ч k+1tзам k+1 – См-ч ktзам k. (6)

Уравнение (6) определяет граничное сочетание значений независимых параметров λ, ∑Vj и В, при котором затраты Ссум сопоставляемых машин k и k+1 равны. По этому уравнению построим графики областей рационального применения в координатах λ и ∑Vj для примера разнородных работ на объекте, представленных в табл. 1. Работы выполняются многофункциональными машинами с четырьмя типами сменного оборудования (см. табл. 2).

Таблица 1. Пример работ на объекте и расчетные показатели их выполнения погрузчиком  ПУМ-1250 с двухчелюстным ковшом
j Вид работ (технологические операции) Объем Vij, м3 Производи-тельность
Пэ.ч ij, м3
Время работы Траб ij, ч
1 Снятие дернового слоя на глубину 0,15 м и перемещение его в валки на среднее расстояние L= 30 м (бульдозерным отвалом) 200 140 1,43
2 Планировка поверхности (бульдозерным отвалом) 217 95 2,28
3 Погрузка снятого дернового слоя из валков в автосамосвалы (ковшом с сомкнутыми челюстями) 200 60 3,33
4 Набор щебня из штабеля и перевозка на расстояние 50 м (ковшом с сомкнутыми челюстями) 300 30 10
5 Отрывка котлована глубиной 1,5 м в супеси 2-й группы (грейферным захватом) 150 20 7,5

Приведенная производительность в нашем примере Пэ.ч.прив = ∑Vij/∑Траб ij = 1067/24,54 = 43,5 м3/ч. Расчетные показатели в табл. 1 приведены только для одного типа сменного оборудования – двухчелюстного ковша. Для остальных трех типов они рассчитаны аналогично.

В табл. 2 приведены принятые в расчетах области рационального применения по формуле (6) технико-экономические характеристики вариантов многофункциональных машин и сменного оборудования к ним (данные по См-ч и Спб1км ориентировочные). Расстояние перебазирования машин на объект В принято 5 км.

Таблица 2. Технико-экономические показатели многофункциональных машин с четырьмя вариантами сменного рабочего оборудования
Параметр Погрузчик ПУМ-1250 (qk=0,65 м3; N = 56 кВт) с быстросменным рабочим оборудованием Погрузчик ПУМ-1250 (qk=0,65 м3; N=56 кВт) с двухчелюстным ковшом Погрузчик «Беларус-П10М» (Q = 1 т; N=59,6 кВт); сменное оборудование на шарнирно-пальцевом креплении Погрузчик-экскаватор на тракторе МТЗ-85Л (qп = 0,83 м3; qэ =0,25 м3; N=58 кВт)
(1) (2) (3) (4)
Стоимость 1 машино-ч См-ч, руб. 800 815 700 905
Стоимость перебазирования на 1 км Спб1км, руб/км 38 40 30 50
Продолжительность одной замены СРО tзам, ч 0,005 (3 мин) 0,017 (1 мин) 0,5 (30 мин) 0,033 (2 мин)
Приведенная производительность Пэ.ч, прив, м3 43,5 43,5 43,5 49
Удельная себестоимость работ Шм-чэ.ч прив, руб/м3 18,39 18,77 16,09 18,47

Примечания. 1. Граничные значения λ при объеме 1067 м3 по формуле (6) составили: 14,25 при сопоставлении вариантов 1 и 2; 12 – при сопоставлении вариантов 1 и 3; 8,8 при сопоставлении вариантов 3 и 4. По расчетным значениям λ при разных объемах построены графики ОРП, показанные на рис. 1.
2. qk – вместимость ковша; N – мощность; Q – грузоподъемность; qп – вместимость ковша погрузчика; qэ – вместимость экскаваторного ковша.

Анализ графиков на рис. 1. При сопоставлении областей рационального применения одной и той же машины с набором быстросменного рабочего оборудования (1) и многоцелевого оборудования в виде двухчелюстного ковша (2) видно, что область рационального применения оборудования (2) находится в зоне малых объемов работ, когда продолжительность замены сменного рабочего оборудования имеет существенное значение. Быстросменное рабочее оборудование (1) с немного большими затратами времени на одну замену по сравнению с оборудованием (2) выгодно на повышенных объемах работ, когда эти затраты времени становятся менее влияющими. С увеличением числа замен области рационального применения (1) и (2) расширяются. Значительные потери времени на каждой замене обычного сменного рабочего оборудования с шарнирно-пальцевым креплением отодвигают его области рационального применения (3) в зону еще больших объемов, хотя оно и дешевле по сравнению с быстросменным рабочим оборудованием. При этом с увеличением числа замен существенно увеличиваются и общие потери времени на замены, поэтому области рационального применения (3) сужаются вверху. Если на объекте производится всего одна замена, то сменное рабочее оборудование с шарнирно-пальцевым креплением всегда выгоднее всех других типов рабочего оборудования (область 3 на рис. 1).

Рис. 1. Графики областей рационального применения многофункциональных дорожно-строительных машин с разными типами сменного рабочего оборудования

Двойное независимое рабочее оборудование на многофункциональных машинах выгодно на повышенных объемах работ, так как эти машины более дорогие и дороже обходится их перебазирование. Граница 3/4 зависит также от типа навески сменного рабочего оборудования на каждом из рабочих органов.

В зоне еще больших объемов работ находится область рационального применения (5) машин с комплектом независимо установленных рабочих органов. Дополнительное сменное рабочее оборудование на этих машинах мало практикуется.

Если на объекте используют только два рабочих органа, то двойное независимое рабочее оборудование выгоднее комплекта независимо установленных рабочих органов (область 4, см. рис. 1).

Графики областей рационального применения, таким образом, наглядно представляют возможности многофункциональных машин и сменного рабочего оборудования и позволяют оперативно подобрать экономически целесообразную многофункциональную машину и сменное оборудования к ней из имеющихся в наличии машин по двум параметрам строительного объекта – суммарному объему работ ∑Vj и числу замен рабочего оборудования λ, необходимому для выполнения разнотипных работ на объекте.

По графикам областей рационального применения, построенным для типичных или часто повторяющихся объектов, можно судить и об оптимальном составе машин в парке, можно подбирать под имеющиеся машины объекты работ.

Границы областей рационального применения на графиках, конечно, зависят от стоимостных показателей машин и рабочего оборудования, от набора работ и их доли в общем объеме работ. При изменении этих параметров графики надо перестраивать заново.

При разовом сопоставлении и выборе многофункциональных машин и сменного оборудования для конкретного строительного объекта можно без построения графиков областей рационального применения подсчитать стоимость их работы Ссум по формуле (5) или (7) и выбрать машину с меньшей стоимостью.

Последовательность процедур и расчетов по подбору многофункциональных машин и сменного оборудования к ним представлена в виде блок-схемы алгоритма на рис. 2.

Рис. 2. Блок-схема алгоритма подбора оптимального варианта многофункциональных дорожно-строительных машин и сменного рабочего оборудования к ним для объектов с разнородными работами

Вернемся к началу статьи, к тому случаю, когда разнородные работы на объекте не измеряются одним показателем. Например, на объекте выполняются землеройно-транспортные работы j, объемы которых измеряются в м3, и погрузочно-разгрузочные работы q в тоннах. В этом случае необходимо раздельно рассчитывать время работы Траб ij и Траб iq, а суммарная себестоимость работы Ссум и граничное число замен λгр = λj + λq выразятся так:

Ссум = См-чраб.сум ij + Траб.сум iq) + См-чjtзам j + λqtзам q) + Спб1км·2В; (7)
λгр = [(См-ч k – См-ч k+1)(Траб.сум jраб.сум q) –
– (Спб1км k+1Спб1км k)·2В]/[См-ч k+1(tзам j + tзам q) – См-ч k(tзам j + tзам q)]. (8)

Графики областей рационального применения в этом случае целесообразно строить в зависимости от суммарного времени работы Траб.сум j + Траб.сум q, а не от объема работ.

РАБОЧЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬСТВО
В. Дворковой, проф., Д. Дворковой Основные Средства 08'2010 27 января 2016

Комментарии (0)