Определение времени цикла работы и производительности фронтальных одноковшовых погрузчиков при обработке навалочного груза (4 часа)

1. Цель работы

Научиться определять время цикла работы и производительность одноковшовых фронтальных погрузчиков на пневмоколесном и гусеничном ходу при погрузке навалочных грузов. По выполненным расчетам выбрать вариант погрузчика, наиболее подходящий для проведения погрузочных работ в заданных условиях.

2. Основные теоретические положения

Для погрузки на автомобили-самосвалы сыпучих и кусковых материалов (песок, гравий, щебень, уголь, шлак, руда и т. п.), находящихся в штабеле на открытых площадках и складах предприятий, железнодорожных станций, портов, пристаней и карьерах, широко применяются одноковшовые погрузчики. Их монтируют на гусеничных и колесных шасси с использованием дизельного двигателя.

Одноковшовые пневмоколесные и гусеничные погрузчики представляют собой погрузочные и землеройные машины циклического действия.

Наибольшее распространение получили одноковшовые фронтальные погрузчики, загрузка ковша которых осуществляется напорным движением машины вперед при разгрузке ковша с той же стороны.

Основным рабочим органом погрузчика является ковш нормальной вместимости, который для придания универсальности машине может быть заменен другими видами сменного рабочего оборудования: ковшами различной вместимости и назначения, грузозахватными вилами, челюстными захватами, крановой безбалочной стрелой и др.

Погрузчики на гусеничном ходу обеспечивают наибольшее напорное усилие и поэтому их целесообразно использовать для погрузки крупнокусковых абразивных материалов или несыпучих навалочных грузов. Погрузчики на пневмоколесном ходу применяют в более легких условиях работы.

Характеристики наиболее распространенных одноковшовых погрузчиков, приведены в приложениях 1 и 3.

Цикл работы одноковшового фронтального погрузчика

Цикл работы одноковшового фронтального погрузчика представляет собой совокупность операций технологического процесса погрузки навалочного груза, при котором рабочий орган погрузчика действует периодически, перемещаясь с грузом от места захвата до места разгрузки; освобождая груз он снова возвращается для захвата груза.

Время цикла работы погрузчика t _ц определяется по выражению

, (51)

где j – коэффициент совмещения операций цикла погрузки;

– сумма времен i-х операций цикла погрузки.

Формулы для расчета времени, затрачиваемого на выполнение каждой операции рабочего цикла t_i одноковшового фронтального погрузчика при его совместной работе с автомобилем-самосвалом приведены ниже.

Операция 1. Наезд погрузчика на штабель груза.

, (52)

где L₁ – величина наезда погрузчика на штабель груза, м (см. задание);

V_П – скорость погрузчика без груза, м/с (см. приложение 1 и 3);

– время, затрачиваемое на разгон, торможение погрузчика, с (в расчетах принимать равным 1,5 с).

Операция 2. Копание, набор груза в ковш (заполнение ковша грузом) и его запрокидывание.

t₂ = t_K + t_З, (53)

где t_К – время, затрачиваемое на копание и набор груза в ковш, с (cм. выражение 67);

t_З – время, затрачиваемое на запрокидывание ковша, с (см. приложение 1 и 3).

Операция 3. Подъем ковша в транспортное положение

, (54)

где h_Т – высота подъема ковша погрузчика с грузом, м (в расчетах принимать равной 0,3 м);

V_СГ – скорость подъема ковша погрузчика с грузом, м/c (см. приложение 1 и 3);

– время, затрачиваемое на разгон, торможение стрелы погрузчика с ковшом, с (в расчетах принимать равным 1,5 с).

Операция 4. Отъезд погрузчика от штабеля груза.

, (55)

где L₂ – расстояние, на которое перемещается погрузчик при отъезде от штабеля груза, м;

V_ПГ – скорость погрузчика с грузом, м/с (см. приложение 1 и 3).

Операция 5. Подъезд погрузчика к автомобилю-самосвалу.

, (56)

где L₃ – расстояние, на которое перемещается погрузчик при подъезде к автомобилю, м.

Операция 6. Подъем ковша на высоту разгрузки.

, (57)

где h_Р – высота, на которую поднимается ковш для разгрузки груза, м.

h_P = 1,2B_БА – h_T, (58)

где B_БА – высота борта автомобиля-самосвала, м. (см. приложение 4).

Операция 7. Разгрузка (опорожнение) ковша и его запрокидывание

t₇ = t_B + t_З, (59)

где t_B – время, затрачиваемое на высыпание груза из ковша, с (см. выраж. 68).

Операция 8. Опускание ковша в транспортное положение.

, (60)

где V_С – скорость опускания ковша погрузчика без груза, м/c (см. прилож.1 и 2).

Операция 9. Отъезд погрузчика от автомобиля.

, (61)

где L₄ – расстояние, на которое погрузчик отъезжает от автомобиля, м.

Операция 10. Подъезд погрузчика к штабелю груза.

, (62)

где L₅ – расстояние, на которое перемещается погрузчик при его движении к штабелю груза, м.

Производительность погрузчика

Производительность погрузчика определяется количеством груза, которое он может погрузить на транспортное средство, переместить с одного места складирования на другое или разработать за единицу времени.

На производительность погрузчика влияет ряд постоянных и переменных факторов.

К постоянным факторам относятся: конструктивные особенности, грузоподъемность, тягово-сцепные качества, рабочие скорости и другие характеристики погрузчика.

Переменными факторами являются: физико-механические свойства копаемых и перегружаемых материалов, квалификация машиниста, условия, в которых эксплуатируется погрузчик, вид выполняемых работ и их организация, параметры транспортных средств, используемых с погрузчиком и др. Рациональное сочетание указанных выше факторов (в конкретных производственных условиях) обеспечивает наибольшую эффективность использования погрузчиков.

Техническая производительность погрузчика W_Т определяется по выражению

, (63)

где V_К – объем ковша погрузчика, м³ (см. приложение 1 и 3);

k_Н – коэффициент наполнения ковша погрузчика (см. приложение 2);

g_Г – навалочная плотность груза, т/м³ (см. приложение 2).

Эксплуатационная производительность погрузчика W_Э определяется по выражению

, (64)

где h_И – коэффициент использования погрузчика по времени (в расчетах принимать равным 0,85).

3. Описание лабораторного оборудования

· Чертежные принадлежности.

· ЭВМ или калькулятор.

4. Методика проведения работы

После получения от преподавателя задания по лабораторной работе (исходные данные по каждому варианту, согласно последней цифре шифра приведены в табл. 7) студенту необходимо вычертить в масштабе две технологические схемы погрузки навалочного груза в автомобиль-самосвал.

Одна схема при погрузке навалочного груза пневмоколесным, а другая гусеничным одноковшовыми фронтальными погрузчиками. Габаритные размеры погрузчиков и автомобилей-самосвалов брать из приложения 1, 3 и 5 соответственно. Технологические схемы должны быть выполнены таким образом, чтобы суммарное расстояние, на которое перемещается колесный и гусеничный погрузчик при погрузке навалочного груза были равны друг другу.

Все необходимые расчеты производятся в соответствии с разделом 2 данных методических указаний.

Таблица 7

Исходные данные для выполнения лабораторной работы

№ варианта	Наименование груза	Марка погрузчика	Модель Автомобиля
колесный	гусеничный
	Уголь	ТО-6А	ТО-7А	ЗИЛ-ММЗ-554М
	Песок	ТО-18А	ТО-12	Татра-148S1М
	Песок	ТО-17	ТО-7	ЗИЛ-ММЗ-4502
	Глина	ТО-28	ТО-10А	КраЗ-256Б1
	Гравий	ТО-8	ТО-5	КамАЗ-5511
	Щебень	ТО-11	ТО-10А	Татра-138S1
	Шлак	ТО-21-1	ТО-24	ГАЗ-САЗ-53Б
	Бутовый камень	ТО-11	ТО-10А	КамАЗ-55102
	Грунт	ТО-25	ТО-12	ЗИЛ-ММЗ-555
	Галька	ТО-17	ТО-7А	МАЗ-5549

При этом необходимо учитывать следующее:

1. Расстояния, на которые перемещается погрузчик при погрузке навалочного груза (L₂, L₃, L₄, L₅) определяются по технологической схеме погрузки, а L₁ вычисляется из выражения

L₁ = 3,5 + 0,1N, (65)

где N – номер варианта по заданию (см. таблицу).

2. Коэффициент совмещения операций цикла погрузки j рассчитывается по выражению

j = 0,75 + 0,008N. (66)

3. Высота подъема ковша в транспортное положение h_T принимается равной 0,3 м.

4. Технические характеристики погрузчиков и автомобилей-самосвалов берутся из приложений 1, 3 и 5 соответственно.

5. Время, затрачиваемое на заполнение ковша грузом t_K в выражении (53) и время, затрачиваемое на высыпание груза из ковша t_B в выражении (59) находятся следующим образом

(67)

, (68)

где и – берутся из приложения 4.

5. Обработка результатов измерений

1. Изучить последовательность выполнения операций одноковшовым фронтальным погрузчиком при погрузке навалочного груза в автомобиль-самосвал.

2. Графически изобразить схемы маневрирования пневмоколесного и гусеничного погрузчиков и определить расстояния их перемещения, необходимые для расчета времени цикла.

3. Вычислить время выполнения каждой операции цикла погрузки и общего времени цикла.

4. Определить техническую и эксплуатационную производительность погрузчиков.

5. Сравнить производительности погрузчиков и сделать выбор рационального варианта погрузчика для работы в данных условиях.

6. Содержание отчета

· Краткие характеристики исследуемого объекта.

· Расчеты и схемы.

· Выводы.

Приложения для выполнения лабораторных работ

Приложение 1

Характеристика универсальных одноковшовых

гусеничных погрузчиков с фронтальной разгрузкой

Показатели	Марка погрузчика
ТО-7	ТО-7А	ТО-10А	ТО-24	ТО-12	ТО-5
Номинальная грузоподъемность qH, т	2,0	2,0	4,0	10,0	3,0	5,0
Номинальная вместимость основного ковша VK, м3	1,0	1,0	2,0	5,0	1,5	2,5
Скорость передвижения при погрузке, км/ч без груза VП с грузом VПГ	3,60 2,48	3,44 2,30	3,70 2,50	3,82 2,75	2,90 1,78	3,85 2,63
Скорость подъема (опускания) ковша, м/мин: без груза VС с грузом VСГ
Время запрокидывания ковша tЗ, с	4,8	4,5	4,0	8,6	5,0	7,0
Габаритные размеры, мм: Длина Ширина Высота с опущенным ковшом Ширина режущей кромки ковша
База, мм
Ширина колеи, мм
Ширина гусениц, мм
Минимальный радиус поворота, мм	для всех марок погрузчиков принимать равным 1,5 ширины колеи

Приложение 2

Характеристика навалочных грузов

Наименование груза	Навалочная плотность gГ, т/м3	Рекомендуемый коэффициент наполнения ковша кН
Галька	1,47 – 1,70	0,65 – 0,85
Глина	1,80 – 2,20	0,50 – 0,75
Гравий	1,50 – 2,00	0,55 – 0,75
Грунт	1,10 – 1,60	0,60 – 1,10
Песок	1,23 – 1,90	0,55 – 0,95
Уголь	0,63 – 0,95	0,90 – 1,20
Шлак	0,60 – 1,00	0,80 – 1,00
Щебень	1,32 – 2,00	0,50 – 0,65
Бутовый камень	1,60 – 2,00	0,50 – 0,75
Булыжник	2,1	0,50 – 0,75

Приложение 3

Характеристика универсальных одноковшовых

пневмоколесных погрузчиков с фронтальной разгрузкой

Показатели	Марка погрузчика
ТО-6А	ТО-17	ТО-18а	ТО-25	ТО-28	ТО-11	ТО-21	ТО-8
Номинальная грузоподъемность qH, т	1,8	2,0	3,0	3,0	4,0	4,0	15,0	5,0
Номинальная вместимость основного ковша VK, м3	1,0	1,0	1,5	1,5	2,0	2,0	5,0	2,5
Скорость передвижения при погрузке, км/ч: без груза VП с грузом VПГ	3,95 2,78	4,30 3,40	4,15 3,71	4,52 3,85	4,10 3,63	3,67 2,64	3,85 2,95	2,78 1,95
Скорость подъема (опускания) ковша, м/мин: без груза VС с грузом VСГ
Время запрокидывания ковша tЗ, с	3,2	3,5	3,7	3,9	6,8	7,0	8,4	7,6
Габаритные размеры, мм: Длина Ширина Высота с опущенным ковшом Ширина режущей кромки ковша
База, мм
Ширина колеи, мм
Ширина гусениц, мм
Минимальный радиус поворота, мм

Приложение 4

Время заполнения ковша (высыпание из ковша) одной тонны груза

Наименование груза	Среднее время заполнения ковша (высыпание из ковша) 1 т груза, с
Объем ковша погрузчика VK, м3
0,82	1,0	1,5	2,8	3,4	4,0 – 5,0
Песок всякий	4,00* (2,15)**	4,21 (1,72)	3,52 (1,76)	1,95 (1,16)	1,90 (0,95)	1,81 (0,91)
Щебень, гравий, галька	6,63 (3,31)	6,89 (2,62)	7,14 (3,28)	3,27 (1,73)	3,19 (1,47)	3,11 (1,43)
Уголь	8,58 (4,67)	8,33 (4,55)	8,59 (4,90)	4,18 (2,61)	4,02 (2,52)	3,71 (2,32)
Глина, грунт	5,44 (2,94)	5,36 (2,25)	5,56 (2,77)	2,63 (1,47)	2,63 (1,31)	2,08 (1,04)
Бутовый камень, булыжник	7,08 (3,81)	6,75 (3,63)	6,59 (3,55)	4,12 (2,22)	4,05 (2,18)	3,97 (2,13)
Шлак каменноугольный	12,0 (6,62)	11,6 (5,12)	10,88 (5,67)	5,13 (3,06)	5,12 (2,67)	4,08 (2,13)

* - среднее время заполнения ковша одной тонной груза ;

** - среднее время высыпания одной тонны груза из ковша .

Приложение 5

Характеристики автомобилей–самосвалов

Марка автомобиля	Номинальная грузоподъемность qH, т	Габаритные размеры автомобиля, мм	Размеры кузова автомобиля, мм	Емкость Кузова
Длина	Ширина	Высота (BБА)	Длина	Ширина	Высота	VСП, м3
Автомобили – самосвалы
ЗИЛ-ММЗ-555 ЗИЛ-ММЗ-554М ЗИЛ-ММЗ-4502 КамАЗ-5511 КамАЗ-55102 МАЗ-5549 КрАЗ-256В1 ГАЗ-САЗ-53Б САЗ-3502 САЗ-3503 САЗ-3504 Татра-138S1 Татра-148S1М Магирус-232D	5,25 5,50 5,80 10,00 7,00 8,00 12,00 3,55 3,20 2,40 2,25 12,70 15,00 10,00							3,00 6,00 3,70 7,20 6,20 5,70 6,00 5,00 4,25 3,20 2,00 5,60 9,00 6,80

Приложение 6

Характеристика экскаваторов

Марки экскаваторов	Вместимость ковша VКЭ, м3	Время цикла погрузки tЦЭ, с
ЭКГ-2у ЭО-4121 ЭО-5122 ЭО-6121 ЭО-7163 ЭО-3211 ЭО-2621А Э-1251Б Э-1252Б ЭКГ-4,6Б ЭКГ-6,3ус ЭО-3222А	2,0 0,65 1,0 4,0/3,2* 2,5 0,4 0,3 1,5 1,2 4,6 6,3 0,5	26,5 23,5 24,0 22,0 32,0 19,0 15,0 23,0 32,0 28,0 30,0 19,5

* - числитель для грузов с плотностью 1,6 т/м³, знаменатель для грузов с плотностью 2 т/м³

Приложение 7

Норма времени простоя автомобилей (автопоездов)

в пунктах погрузки и разгрузки (мин)

Номинальная грузоподъемность автомобилей	Способы погрузки (разгрузки)
Механизированный	Немеханизированный
Навалочные грузы, включая вязкие и полувязкие	Прочие грузы, включая строительные растворы	Навалочные грузы, включая вязкие и полувязкие	Прочие грузы, включая строительные Растворы
В пунктах погрузки tПН
До 1,5 От 1,5 до 2,5 От 2,5 до 4 От 4 до 7 От 7 до 10 От 10 до 15 От 15 до 20 От 20 до 30 От 30 до 40
В пунктах разгрузки (кроме автомобилей-самосвалов) tРН
До 1,5 От 1,5 до 2,5 От 2,5 до 4 От 4 до 7 От 7 до 10 От 10 до 15 От 15 до 20 От 20 до 30 От 30 до 40
В пунктах разгрузки (для автомобилей-самосвалов) tРН
До 7 От 7 до 10 От 10 до 15 От 15 до 20 Свыше 20			- - - - -	- - - - -

4. БЛОК КОНТРОЛЯ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1. Задание на контрольную работу и методические указания к её выполнению

4.1.1. Задание на контрольную работу

Контрольная работа призвана расширить и закрепить знания по курсу «Транспортные и погрузочно-разгрузочные средства», выработать у студентов умения и навыки в решении вопросов, связанных с организацией погрузочно-разгрузочных работ на автомобильном транспорте и способствовать развитию навыков самостоятельной работы студентов с необходимой литературой.

Контрольная работа состоит из двух частей: теоретической части и практикума по решению задач (практическая часть).

ЗАДАНИЕ НА ТЕОРЕТИЧЕСКУЮ ЧАСТЬ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЕЕ ВЫПОЛНЕНИЮ

Теоретическая часть контрольной работы выполняется в форме реферата по темам приведенным ниже.