Содержание к диссертации
Введение
1. Технология работ и виды оборудования одноковшовых экскаваторов 8
1.1. Использование экскаваторов в строительстве и реконструкции сооружений 8
1.2. Сменное рабочее оборудование экскаваторов 9
1.3. Рабочие органы многоцелевого назначения 14
1.4. Исследования в области определения основных параметров экскаватора 24
1.5. Определение производительности экскаваторов по методу фирмы Caterpillar 37
Выводы по главе. Цель и задачи исследований 43
2. Показатели эффективности использования экскаваторов с многоцелевым рабочим оборудованием 47
2.1. Формирование показателя оценки эффективности экскаватора с рабочим органом многоцелевого назначения 47
2.2. Определение эксплуатационной производительности экскаватора с многоцелевым рабочим органом в зависимости от технических параметров и условий эксплуатации 53
2.3. Формирование показателей для оптимизации массы экскаватора59
Выводы по главе 63
3. Определение массы экскаватора с многоцелевым рабочим органом в зависимости от условий эксплуатации и вероятности появления видов работ 64
3.1. Анализ показателей эффективности экскаватора с многоцелевым рабочим органом в зависимости от массы экскаватора, мощности базового шасси, дальности перемещения экскаватора 64
3.2. Определение массы экскаватора с многоцелевым рабочим органом 73
Выводы по главе 74
4.1. Обработка статистических данных дальности перемещения экскаватора без груза по строительной площадке 77
4.2. Нахождение плотности распределения величины оптимальной массы экскаватора с многоцелевым рабочим органом от функции теоретической плотности распределения вероятностей дальности перемещения экскаватора 83
4.3 Нахождение математического ожидания оптимальной массы экскаватора с многоцелевым рабочим органом 86
Выводы по главе 86
5. Определение технико-экономической эффективности от реализации результатов исследований 88
5.1. Определение технико-экономических показателей экскаватора 88
5.2. Сопоставление технико-экономических параметров экскаваторов.98
Выводы по главе 99
Общие выводы и задачи дальнейшего исследования 101
Литература 105
Приложения 108
- Определение производительности экскаваторов по методу фирмы Caterpillar
- Определение эксплуатационной производительности экскаватора с многоцелевым рабочим органом в зависимости от технических параметров и условий эксплуатации
- Определение массы экскаватора с многоцелевым рабочим органом
- Нахождение плотности распределения величины оптимальной массы экскаватора с многоцелевым рабочим органом от функции теоретической плотности распределения вероятностей дальности перемещения экскаватора
Введение к работе
Актуальность темы. Конкуренция за подряды на строительство обязывает фирмы находить пути совершенствования технологии производства работ и увеличения производительности строительной техники. Одним из важных условий интенсификации строительства является эффективное использование техники. Большое значение имеет выбор машины в зависимости от условий выполнения работ.
При реконструкции жилищного хозяйства г. Москвы и других населенных пунктах строительные работы выполняются в стесненных условиях. Стесненность производства работ характеризуется наличием близко расположенных зданий и сооружений, транспортных коммуникаций и инженерных сетей. Это ограничивает применение крупной землеройной техники и снижает производительность. На таких объектах все чаще используются машины многоцелевого назначения или с многоцелевыми рабочими органами. Примером могут послужить гидравлические экскаваторы, оборудованные рабочими органами многоцелевого назначения, которые могут выполнять самые разнообразные работы: вести разработку котлованов с отвесными стенками, осуществлять рытье колодцев и ям, погрузку и разгрузку различных кусковых и сыпучих материалов в стесненных условиях, взламывать дорожное покрытие при ремонте, а также исполнять монтаж конструкций и укладку труб.
Использование экскаватора с многоцелевым рабочим органом вместо нескольких специализированных машин является одной из важных тенденций строительного производства. Перед строительными организациями возникает вопрос о выборе наиболее эффективного экскаватора с многоцелевым рабочим органом в зависимости от условий эксплуатации. С одной стороны экскаватор с многоцелевым рабочим органом выполняет земляные работы, производит подъем и перемещение отдельных предметов, с другой он должен также эффективно перемещаться по строительной площадке. В первом случае для наиболее эффективной работы машина должна быть достаточно тяжёлой, во втором наоборот.
Определение основных оптимальных параметров экскаватора в зависимости от условий эксплуатации способствует повышению производительности, сокращению времени производства работ, экономии горюче-смазочных материалов, увеличению срока службы экскаватора и снижению затрат. Методы определения параметров одноковшовых гидравлических экскаваторов были рассмотрены в работах научных школ МИСИ, ВНИИСтройдормаш, КИСИ, ХАДИ, МАДИ.
Основоположником определения основных параметров экскаватора и расчета является профессор Н.Г. Домбровский. Большинство параметров проектируемых экскаваторов предлагается определять на основе зависимостей,
С. Петербург а- {
базирующихся на законе подобия. Метод использовался для большинства инженерных расчетов канатных экскаваторов и являлся общеинженерным методом. Большинство современных экскаваторов снабжены гидравлическими приводами. Эти зависимости могут быть справедливыми для современных экскаваторов с точностью до подобия таких систем. В работе рассмотрены методы определения времени цикла и производительности экскаватора Н.Г. Домбровского, А.В. Раннева., В.И. Баловнева, В.А. Ряхина, Ю.А. Ветрова, А.Н. Зеленина, Д.П. Волкова и В.Я. Крикуна. Рассмотрена работа Л.А. Хмары по определению областей рационального использования многоцелевого оборудования.
Иель работы. Целью исследования является повышение эффективности работы одноковшового гидравлического экскаватора с рабочим органом многоцелевого назначения на основе разработки методики определения оптимальной массы и выбора машины в зависимости от условий эксплуатации.
Определение оптимальной массы экскаватора с рабочим органом многоцелевого назначения в зависимости от условий эксплуатации является одним из путей повышения интенсификации земляных и сопутствующих работ в строительстве.
Методы исследования. Результаты диссертационной работы получены на основе комплексного использования методов математического анализа и математической статистики.
Объект исследования - экскаваторы с рабочим органом многоцелевого назначения.
Предмет исследования - время рабочего цикла и производительность экскаватора с многоцелевым рабочим органом при его использовании на объектах г. Москвы при прокладке коммуникаций, сносе и реконструкции зданий в стесненных условиях производства.
Проблема - повышение эффективности земляных и сопутствующих работ на коммунальных объектах г. Москвы.
Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
Выявить тенденции развития экскаваторов и условий их использования в городском жилищном строительстве и коммунальном хозяйстве, при сносе зданий и на других видах работ. А так же установить влияние дальности перемещения экскаватора по стройплощадке, которая является одним из важных параметров определения производительности при работе машины;
Установить зависимость показателей оценки эффективности экскаватора с многоцелевым рабочим органом от основных технико-эксплуатационных параметров, влияющих на работу машины: массы экскаватора тэ, мощности базового шасси N, дальности перемещения экскаватора 1пер, прочности грунта к і и др.;
- Установить влияние на показатели эффективности времени цикла
экскаватора с рабочим органом многоцелевого назначения t„M и
производительности П параметров, определяющих условия эксплуатации;
Выявить статистические параметры дальности перемещения экскаватора, как случайной величины, которая оказывает влияние на эффективность работы экскаватора;
Разработать зависимости для определения рациональной массы экскаватора с рабочим органом многоцелевого назначения в зависимости от условий эксплуатации;
Разработать рекомендации по определению рациональной массы и выбора машины с многоцелевым рабочим оборудованием в зависимости от условий эксплуатации с учетом вероятности дальности перемещения экскаватора;
Выполнить технико-экономический расчёт полученного эффекта от реализации разработанной методики по определению параметров экскаватора в зависимости от условий эксплуатации.
Научная новизна работы. Основным научным результатом является разработка метода определения массы т,>т экскаватора с многоцелевым рабочим органом в зависимости от условий эксплуатации при учете вероятностного характера величины дальности перемещения на строительных площадках в стеснённых условиях при сносе зданий и прокладке коммуникаций.
Научная новизна заключается в:
выборе системы показателей эффективности, определяющих условия оптимального использования экскаваторов с многоцелевым рабочим органом в зависимости от условий эксплуатации;
установлении зависимости изменения показателей эффективности от параметров, определяющих условюгэксплуатации;
выявлении характера распределения статистических данных дальности перемещения экскаватора как случайной величины;
разработке зависимости изменения оптимальной массы экскаватора с многоцелевым рабочим органом от влияющих технико-эксплуатационных факторов;
разработке методики установления оптимального значения массы экскаватора с многоцелевым рабочим органом от теоретической функции распределения дальности перемещения экскаватора в пределах строительной площадки;
установлении вероятностной характеристики оптимальной массы щ^ в зависимости от дальности перемещения 1пер экскаватора как случайной величины.
Практическая пенность работы заключается в том, что применение разработанной методики определения оптимальной массы экскаватора с
многоцелевым рабочим органом в зависимости от условий эксплуатации с учетом вероятностного характера появления случайной величины дальности перемещения экскаватора позволяет выбрать наиболее рациональный экскаватор определенной массы для конкретных условий эксплуатации и получить'наиболыний эффект.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Методика определения массы экскаватора с многоцелевым рабочим Оргаййм' fe" условиях вероятностного' появления случайной величины дальности перемещения экскаватора.
-
Анализ показателей времени цикла tu м и производительности П для оптимизации массы тэ экскаватора с многоцелевым рабочим органом.
- 3. " Зависимости показателей эффективности экскаватора с многоцелевым рабочим органом от основных технических и эксплуатационных параметров: массы тэ экскаватора, мощности N базового шасси, дальности перемещения экскаватора 1пср, вместимости ковша q.
4. Характер теоретической плотности распределения вероятностей
"дальности перемещения экскаватора 111Ср, полученной э'кййёриментально, как
Случайной величины.
5. Зависимость определения массы экскаватора с многоцелевым
рабочим органом с учетом случайного характера величины дальности
перемещения экскаватора.
6. Технико-экономический расчёт эффекта от результатов
исследования.
Реализация результатов работы. Результаты исследования в области определения оптимальной массы экскаватора с многоцелевым рабочим органом в зависимости от технических и эксплуатационных условий переданы организации ООО СПК «Виктория» для использования при выборе экскаваторов в зависимости от условий эксплуатации.
* Апробация работы. Основные результаты работы доложены на научно-методических и научно-исследовательских конференциях МАДИ (ГТУ) в 2001-2004 г., на конференциях «Интерстроймех» 2002 г. в Могилёвском государственном технологическом университете и 2003 г. на конференции, посвященной 60-летию победы под Сталинградом, в Волжскбм строительно-архитектурном университете.
Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 5 статьях.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов и содержит 106 страниц, 21 таблиц, 22 рисунков, стґйска литературы из 57 наименований и 7 приложений на 19 страницах.
Определение производительности экскаваторов по методу фирмы Caterpillar
При определении длительности цикла tu фирма Caterpillar [45]опирается на данные, полученные опытным путем для конкретного типа экскаватора. Caterpillar определяет цикл копания экскаватора как составляющие из четырех интервалов: - загрузка ковша (набор грунта); груженый поворот, (поворот с загруженным ковшом); выгрузка ковша и возврат в исходное положение.
Во время выполнения работ по сооружению канализационных коллекторов оператор не имеет возможности работать с полной скоростью, так как он должен осуществлять копание рядом с другими существующими коммуникациями, загружать ковш в пределах ограждения траншеи или следить за людьми, находящимися в рабочей зоне. Таблица 1.3 для расчета длительности цикла указывает диапазон суммарной длительности цикла, которую можно ожидать при изменении условий работы: от легких до тяжелых. Фирма Caterpillar выявляет зависимость длительности цикла экскаватора от условий работ. Условия работы подразделяют на 4 группы: 1 - лёгкие; 2 - среднетяжёлые; 3 - тяжёлые; 4 -сверхтяжёлые. Легкие земляные работы (неуплотненный грунт, песчано-гравийная смесь, зачистка траншей и т.д.). Земляные работы до глубины менее 40% максимальной глубины копания машины. Угол поворота менее 30 . Выгрузка на насыпь или в самосвал на подошве забоя. Отсутствие препятствий и помех. Машинист хорошей квалификации. Среднетяжёлые земляные работы (уплотненный грунт, сухая крепкая глина, грунт с содержанием скальных пород менее 25%).Глубина до 50% максимальной глубины копания машины. Угол поворота до 60. Большая зона выгрузки. Небольшое количество препятствий и помех.
Земляные работы от среднетяжелых до тяжелых (крепкий уплотненный грунт с содержанием скальных пород до 50%). Глубина до 70% максимальной глубины копания машины. Угол поворота до 90. Погрузка в самосвалы, расположенные близко к экскаватору. - Тяжелые земляные работы (взорванная скальная порода или крепкий грунт с содержанием скальных пород до 75%). Глубина до 90% максимальной глубины копания машины. Угол поворота до 120. Огражденная траншея. Небольшая зона выгрузки. Работа над бригадой монтажников трубопроводов. - Сверхтяжелые земляные работы (песчаник, сланец, некоторые известняки, крепкий мерзлый грунт). Глубина более 90% от максимальной глубины копания машины. Поворот свыше 120 . Погрузка из ковша в бадью. Выгрузка в небольшой зоне, требующая максимального вылета оборудования экскаватора. Наличие людей и препятствий в зоне работы.
На скорость, с которой может работать экскаватор, влияют многие переменные параметры. Таблица определяет диапазон длительности циклов, наиболее часто реализуемых машиной данной модели, и дает представление о том, что такое «легкая» или «тяжелая» работа. Нормировщик может определить условия работы и воспользоваться таблицами для расчета длительности цикла в целях выбора соответствующего рабочего диапазона. Практическим методом дальнейшего уточнения таблиц для расчета длительности цикла является хронометраж работы экскаваторов в полевых условиях и соотнесение измеренных длительностей цикла с условиями работы, квалификацией оператора и т.д. Таблица 1.3 подробно раскрывает определенные опытным путем типовые элементы длительности цикла экскаваторов Caterpillar для следующих условий:
Отсутствие препятствий и помех в зоне работы. — Условия работы — выше средних. - Квалификация оператора - средняя.-Угол поворота 60 - 90.
Значения длительности рабочего цикла t[( могут уменьшаться при улучшении условий работы или повышении квалификации оператора и увеличиваться при менее благоприятных условиях работы.
Как и в случае любой другой машины для перемещения материалов, производительность земляных работ, выполняемых экскаватором, зависит от среднего полезного груза ковша, средней длительности рабочего цикла и от эффективности работы. Если нормировщик может точно определить длительность рабочего цикла экскаватора и полезный груз ковша, то производительность машины можно рассчитать по следующей формуле [45]: где п - число циклов в час; qn - средняя полезная вместимость ковша, м3. где q - вместимость ковша с «шапкой», м ; к„ - коэффициент наполнения ковша. Фактическая производительность Пф вычисляется путем умножения производительности П, определенной по формуле (1.38) на коэффициент эффективности работы экскаватора кЭф. Нормировщик вносит в таблицы для расчёта производительности поправку на коэффициент эффективности работы на основе своей оценки или знания фактических условий работы. Эти рекомендации упрощают подход к определению производительности для организаций, эксплуатирующих экскаваторы. Но если у организации нет большого опыта или он недостаточен, то определение производительности таким методом не будет соответствовать действительности. Нормировщик должен учесть все дополнительные операции в ходе цикла экскаватора, а так же перемещения, неизбежные простои при смене автосамосвала и т.п.
Определение эксплуатационной производительности экскаватора с многоцелевым рабочим органом в зависимости от технических параметров и условий эксплуатации
Важным показателем эффективности экскаваторов с многоцелевым рабочим органом является рабочий цикл машины tUM и производительность П. Такие показатели эффективности как удельная энергоёмкость N№ металлоёмкость туд и обобщенный показатель nNm являются производными от
Исследование выполнялось по просьбе фирмы ООО СПК «Виктория», которая рекомендовала решить задачу оптимизации выбора многоцелевого экскаватора по критерию минимального времени цикла и максимальной производительностью. Анализ других показателей в работе не рассматривается. Эта работа выходит за рамки диссертационного исследования.
В работе дана зависимость, определяющая время рабочего цикла многоцелевого экскаватора с челюстным ковшом от технико-эксплуатационных показателей рабочего процесса. В основу определения составляющих времени цикла положена зависимость установленная профессором В.И. Баловневым на основании энергетического анализа рабочего процесса экскаватора с челюстным ковшом [4].
Время рабочего цикла іц.м экскаватора с рабочим органом многоцелевого назначения было рассмотрено ранее в формуле (1.4).
Время рабочего цикла экскаватора по экскавации грунта включает все операции по рытью траншеи [21]: где tK - время на операцию копания фунта (отделение грунта и заполнение ковша грунтом), с; 1под - время на операцию подъема ковша с грунтом из забоя, с; tll0B - время на поворот стрелы, с; tBb]r - время выгрузки грунта (засыпки), с; Івоз — время возвращения ковша в забой, с; tBCn — время на вспомогательные операции, с. Основной операцией в этом случае является операция по копанию грунта tu, остальные, при выполнении приближенных расчетов, могут быть учтены коэффициентом: где квспЛ — эмпирический коэффициент, учитывающий время на операции при копании.
Для ориентировочного подсчета коэффициента квспЛ были использованы данные по замерам основных операций времени цикла экскаваторов фирмы Caterpillar (табл. 1.3) [45]. Для модели экскаватора 307 с объемом ковша 2,8 м при глубине копания 1,5 м время на отдельные операции составляет: время загрузки ковша (время копания) tK = 4,8 с, время подъема и поворота груженного ковша tnoa+nOB = 3 с, выгрузка ковша tBb!r = 1,8 с и время на возврат в зону копания tM3 = 1,8 с, время на вспомогательные операции принимаем равным tBcn = 5 с. Тогда коэффициент kBCni будет равен:
Рассчитывая коэффициент квсп1 для других моделей экскаваторов Caterpillar типа 307, 311, 312, 315, 317, 320, 322, 325, 330, 350 получаем его значения 2,7, 4,2, 4,2, 2,9, 3,7, 3,4, 3,7, 3,9, 3,8 и 3,8 соответственно. Для определения времени операции экскавации грунта по формуле 2.16 использовалось среднее значение kBcn). kml - , где І - количество рассчитанных квсп1. 1=1-10. Более точное определение коэффициента k i выходит за рамки исследования в данной работе. Значения времени на отдельные операции цикла экскаватора являются усредненными и были получены путем многочисленных опытных данных фирмой Caterpillar. Время рабочего цикла экскаватора по укладке труб (захват и перемещение груза, его укладка) определяется как для грузоподъемной машины с самозахватным рабочим органом: где tjgx - время на операцию по захвату груза (трубы), с; Ц, - время на операцию по транспортировке трубы к месту укладки, с; Цл - время укладки трубы, с; tecn.2 - время на вспомогательные операции (засыпка и др.), с. tnep - время на перемещение экскаватора по строительной площадке выделим отдельным слагаемым в общей формуле (1.4) определения времени цикла экскаватора. В упрощенной форме записи рабочий цикл по транспортировке и укладке труб (или других предметов): экспериментальный коэффициент, учитывающий время на операции при перемещении экскаватора с грузом. Подставляя в формулу 1.4 технико-эксплуатационные показатели получим: Здесь первое слагаемое определяет время рабочего цикла по копанию грунта с учетом особенности работы экскаватора как землеройной машины. Второе слагаемое определяет время операции перемещения груза на расстояние Ітр с учетом вспомогательных операций. Третье слагаемое определяет время операции на холостое перемещение экскаватора без груза по строительной площадке. к Выше приняты обозначения: at =—р— безразмерный коэффициент; к„ - коэффициент, учитывающий долю массы экскаватора, приходящейся на рабочий орган; а2 = 7 w т безразмерный коэффициент; безразмерный коэффициент; ,.тр - коэффициент сопротивления передвижению экскаватора с грузом в ковше; f ,nep. - коэффициент сопротивления передвижению экскаватора без груза при холостом ходе машины; к] - удельное сопротивление грунтов копанию ковшом экскаватора: экспериментальная величина, Н/м (Па); g - ускорение свободного падения, м/с ; г)коп — допустимая для копания грунта скорость на рабочем органе, м/с; шэ - масса экскаватора, Н; N - мощность двигателя, Ват; 1пер - дальность перемещения экскаватора без груза, м; Ц — дальность перемещения экскаватора с грузом, м; km -коэффициент определяющий долю массы машины, приходящейся на рабочий орган при копании, km l; кзд - коэффициент загрузки двигателя при копании; кзд.2 - коэффициент загрузки двигателя при передвижении экскаватора с грузом; кзд.з - коэффициент загрузки двигателя при передвижении экскаватора без груза; 5г - коэффициент буксования при передвижении экскаватора с грузом; 5з - коэффициент буксования при передвижении экскаватора без груза; т) - коэффициент полезного действия трансмиссии движителя; тф - масса груза в ковше (масса трубы или других предметов), кг; (р - коэффициент сцепления движителя с дорогой; і - уклон; q3 - вместимость ковша, м.
Выражение kj/q3 есть работа, затрачиваемая на преодоление сопротивления копанию, определяемая по формуле 1.30.
Определение массы экскаватора с многоцелевым рабочим органом
Анализ выражения (2.11) показывает, что производительность П будет максимальной, если знаменатель (который определяет время цикла) будет наименьшим. В рассматриваемом случае многоцелевой экскаватор выполняет операции: по рытыо траншеи (экскавация грунта), по захвату, перемещению и укладке предметов в траншею с обратной засыпкой (операция транспортирования и укладки труб), по перемещению самого экскаватора. В рабочем цикле машины имеются противоречивые операции. Время на операцию копания сокращается с увеличением массы машины, приходящейся на режущую кромки (зубья) ковша. Время на операцию перемещения наоборот, увеличивается. Поэтому выражение в знаменателе имеет оптимум массы машины (рис. 3.1, рис.3.2, рис.3.3).
Оптимум по массе (тэ) машины, при котором время на операции (tq+tr.Tp+tnep) будут минимальными и, следовательно, производительность будет максимальной, определяется дифференцированием знаменателя в формуле (2.20) по величине тэ:
Приравнивая выражение (3.1) к нулю, определяем оптимальное значение массы машины: Для расчетов можно использовать формулу определения производительности (2.26). Максимальная производительность имеет место при минимальном значении знаменателя. Последняя величина зависит от массы машины тэ. Оптимальную величину массы устанавливаем приравниванием первой производной знаменателя (времени цикла) к нулю: 1. Продолжительность рабочего цикла экскаватора с многоцелевым рабочим органом 1ц.м-Г(тэ) имеет минимальное значение в зависимости от технико-эксплуатационных параметров. В представленной зависимости (формула 2.20) первое слагаемое учитывает время на операцию копания, второе на операцию захвата и перемещения отдельных предметов, третье на операцию перемещения экскаватора по строительной площадке. Экскаватор с большей массой при постоянных технико-эксплуатационных параметрах, особенно с обратной лопатой, будет производить операцию копания быстрее, чем с меньшей массой. При этом время на операцию перемещения увеличивается. 2. Выбрана система удельных показателей, позволяющих определить эффективность использования экскаватора с многоцелевым рабочим органом в вероятностных условиях эксплуатации. Выявлены зависимости этих показателей от массы экскаватора с многоцелевым рабочим органом. Функция удельной энергоёмкости Ыуд -f(m3), имеет минимальное значение в зависимости от массы тэ экскаватора с рабочим органом многоцелевого назначения. Функция удельной материалоёмкости туд f(m3) экскаватора и удельной производительности Пуд=ґ(т) машины не имеют оптимума в зависимости от массы тэ экскаватора с рабочим органом многоцелевого назначения. Удельная материалоемкость с увеличением массы тэ экскаватора возрастает, а удельная производительность уменьшается. Функция обобщённого показателя Пкт=Апі) имеет минимальное значение в зависимости от массы тэ экскаватора с рабочим органом многоцелевого назначения. 3. Установлена оптимальная масса т экскаватора с рабочим органом многоцелевого назначения в зависимости от технико-эксплуатационных параметров с учетом вероятности дальности перемещения экскаватора. Оптимальная масса m0[ll экскаватора с рабочим органом многоцелевого назначения зависит от следующих основных технических и эксплуатационных факторов: мощности N двигателя машины, удельного сопротивления грунтов копанию ki, дальности перемещения 1пер экскаватора, скорости и рабочего органа, сопротивления передвижению экскаватора, вместимости ковша q. 4. Предложенная методика для экскаватора с многоцелевым рабочим органом с заданной величиной массы тэ и другими параметрами позволяет решить обратную задачу, установить оптимальную среднюю дальность перемещения 1пер экскаватора, при которой обеспечивается максимальная экономия энергетических и материальных затрат при эксплуатации экскаваторов. Выбор машины рекомендуется вести на основании оптимизации основного параметра машины; массы тэ экскаватора с рабочим органом многоцелевого назначения по предлагаемой методике. 5. Применение методики определения оптимальной массы тэ экскаватора с многоцелевым рабочим органом в строительных работах позволит исключить дополнительную технику на строительной площадке, повысить область эффективного применения существующих экскаваторов.
Нахождение плотности распределения величины оптимальной массы экскаватора с многоцелевым рабочим органом от функции теоретической плотности распределения вероятностей дальности перемещения экскаватора
Случайная величина дальности перемещения экскаватора lj подчинена закону ВеЙбула. Величина оптимальной массы экскаватора m связана с величиной дальности перемещения экскаватора 1пер по формуле (4.5). Преобразовываем формулу (4.5) к виду где А - коэффициент, учитывающий технические и эксплуатационные факторы кг/мП2. Величина коэффициента учитывающий технические и эксплуатационные факторы А определяется по формуле: Решение задачи по нахождению плотности распределения величины оптимальной массы экскаватора g(monT) от функции теоретической плотности распределения вероятностей дальности перемещения экскаватора f(l) оформим в виде табл. 4.4, состоящей из двух столбцов: в левом помещены обозначения функций, принятые в общем решении задачи, в правом столбце - конкретные функции, соответствующие данной работе. В общем виде формула плотности распределения величины оптимальной массы экскаватора gfnw) имеет вид [ 19] Результаты расчёта функции теоретической плотности распределения вероятностей массы экскаватора g(monT), полученной теоретическим путём от функции дальности перемещения экскаватора f(l) по формуле (4.21), приведены в таб. 4.5.
Математическое ожидание массы экскаватора, полученного по теоретической функции распределения перемещения хода экскаватора, определим по формуле [17] 1. Функция теоретической плотности f(l) распределения вероятностей величины дальности перемещения 1пер экскаватора, полученная в результате анализа статистической информации, собранной на строительных объектах на основании наблюдений (табл. П 2.1) соответствует закону распределения Вейбула. Среднее квадратичное отклонение ст дальности перемещения составляет 1,4 м. Число степеней свободы к=15. Критерий хи квадрат х=14,1. Вероятность гипотезы распределения случайной величины дальности перемещения экскаватора р=0,95. 2. Функция теоретической плотности распределения вероятностей величины массы g(m3) экскаватора с многоцелевым рабочим органом определена от функции теоретической плотности распределения дальности перемещения и соответствует закону распределения Вейбула. 3. По функции теоретической плотности распределения вероятностей g(m3) величины массы экскаватора с многоцелевым рабочим органом получено математическое ожидание оптимальной массы экскаватора тот с учетом характеристики дальности перемещения в вероятностных условий эксплуатации. Для экскаватора с рабочим органом многоцелевого назначения массой 14 т и мощностью базового шасси 82,2 кВт время цикла составляет 21 с, для машины с массой 24 т при той же мощности- 30 с. 4.
При использовании экскаватора с массой, отличной от расчетной, по формуле (3.3) в рассмотренных условиях эксплуатации для организации, производящей работы, при которых приходиться перемещаться экскаватору, следует ожидать увеличения времени цикла и уменьшения производительности. 5. По величинам эксплуатационных и технических параметров экскаваторов по формуле (3.3) определяют оптимальное значение массы и из существующего модельного ряда экскаваторов выбирают машину с массой ближайшей к установленной. Определим по формуле 3.3 оптимальную массу (топт) экскаватора в зависимости от дальности перемещения (1пср) машины. Для подсчета используем эксплуатационные данные, приведенные в приложении 4. Технические параметры экскаватора: объем ковша q=l м ; мощность двигателя N=85 кВт. После математических вычислений по формуле 3.3 получаем тоггг=15,6 тонны. Для сравнения технико-экономических параметров экскаваторов, выпускаемых разными производителями, выбираем четыре модели, наиболее приближенные по массе, мощности, объему, и использованные ранее для расчета массы машины. Технические характеристики приведены в табл. 5.1.
Похожие диссертации на Определение оптимальной массы экскаватора с многоцелевым рабочим органом
