Электронное издание СДМ - Строительные Дорожные Машины и Техника

Улитич О.Ю. к.т.н., доцент кафедры ДСМ МАДГТУ (МАДИ).

Математическая модель продолжительности рабочего цикла определяется суммой временных интервалов отдельных технологических операций полного рабочего процесса техники. Для дорожно-строительной машины с последовательным выполнением технологических операций полная продолжительность рабочего цикла t_ц рассчитывается по формуле:
t_ц = , с (1)

где n – количество операций, производимых механизмом за рабочий цикл; А_i - работа сил сопротивлений при выполнении соответствующий операции, Нм; N_i - мощность, которая может быть реализована машиной при выполнении операций, Нм/с.

Для одноковшовых погрузчиков полное время рабочего цикла можно представить в виде выражения:
(2)
A_in – работа сил сопротивления при выполнении отдельных операций погрузчиком, Н.м; k_п.з. – коэффициент, учитывающий сопротивление перемещения погрузчика при зачерпывании материала ковшом; k₂ ,k₃, k₄, k_з.тр. – коэффициенты, зависящие от тягово-сцепных свойств и характера работы погрузчика; k_всп.i - экспериментальный коэффициент, учитывающий время на вспомогательные операции (маневрирование, позиционирование, разгон, торможение и др.); k_уд.з. – удельное сопротивление ковша заглублению в материал, Н/м2 (kуд.з.= 0,03…0,3 МПа); k_зд.i – коэффициент загрузки двигателя при выполнении техно-логических операций; k_сц – коэффициент сцепного веса, перераспределения веса на ведущие мосты; q_п – вместимость ковша погрузчика, м3; N – мощность установленного двигателя, Вт (Н.м/с); B_n- ширина ковша погрузчика, м; m – масса машины, кг; m_гр – масса транспортируемого грунта (грузоподъемность), кг; V_i – средняя скорость машины на отдельных операциях (зачерпывание, подъем ковша с грунтом, транспортировка грунта к месту локализации), м/с; h_под – высота подъема (высота разгрузки) ковша с грунтом, м; l_х – средняя дальность холостого пробега, м; l_тр.гр. – дальность транспортировки грунта, м.

Выражение (2) упрощается за счет объединения трех первых членов.
(3)
Первое слагаемое в выражении (3) определяет продолжительность операции копания, подъема ковша с грунтом, перемещение грунта и перемещение погрузчика. Второе слагаемое определяет продолжительность холостого хода погрузчика.

Для усредненных условий эксплуатации использование погрузчика для работы с насыпными и малопрочными грунтами влияющие параметры условий эксплуатации имеют значение: k_уд.з. – удельное сопротивление ковша заглублению в материал, Н/м2 (k_уд.з.= 0,10…0,2 Мпа или 100000…200000 Н/м2); d_i – коэффициент буксования при выполнении технологических операций (d_I=0,2); j_сц. – коэффициент сцепления(j_сц=0,6); h - коэффициент полезного действия (h=0,85); f_ni – коэффициенты сопротивления передвижению движителя погрузчика при выполнении технологических операций (f_ni=0,2…0,3); g_гр - объемная масса грунта, т/м3 (g_гр=1,2…2 т/м3).

Для этих условий эксплуатации аналитические показатели А_п и В_п имеют значения: А_п= 4,25…5,1; В_п=0,6…0,7.
Математическая модель производительности рабочего цикла погрузчика в этих условиях принимает вид:
(4)
4,25 и 0,6 – безразмерные аналитическо-экспериментальные коэффициенты, зависящие от условий эксплуатации и тягово-сцепных свойств тягача. Остальные обозначения даны выше.

Анализ этой и рассмотренных ранее моделей позволяют сделать вывод, что продолжительность рабочего цикла имеет минимальное значение при определенной величине массы погрузчика (m), как главного параметра машины.

Рис. Изменение времени продолжительности единичного рабочего цикла одноковшового фронтального погрузчика от массы при разработке грунтов различной прочности.

Характер изменения t_ц для погрузчика в зависимости от массы машины и других факторов приведен на рис. 1. Из графиков следует, что оптимальные показатели t_ц = min и П= max имеют место при определенной оптимальной массы дорожной машины m_опт. При малой массе погрузчика (слева от оптимума) эффективность падает за счет увеличения продолжительности зачерпывания материала (малое тяговое усилие). При увеличении массы (справа от оптимума) эффективность снижается из-за увеличения времени, требуемого на холостые перемещения машины с повышенной массой.

Выводы.
Продолжительность времени рабочего цикла технологической дорожно-строительной машины следует рассматривать в качестве обобщенного показателя технико-эксплуатационной эффективности единицы техники в заданных условиях эксплуатации.
Математическая модель времени рабочего цикла машины с цикличным режимом работы определяется суммой интервалов, необходимых для выполнения отдельных технологических операций с учетом особенностей и характера их выполнения и параметров технологического процесса. Математическая модель времени отдельных операций определяется отношением математических моделей работы сил сопротивлений при выполнении операции и математической модели мощности, которая может быть реализована технологической машиной при выполнении соответствующих операций.