Основные понятия об эффективности использования машин и методах ее оценки.
Под эффективностью использования машин следует понимать совокупность понятий производительности машин и затрат на их приобретение и эксплуатацию.
В условиях эксплуатации можно управлять только двумя показателями: производительностью и затратами на эксплуатацию. Эти показатели зависят от множества факторов, которые, по мнению многих исследователей, можно разделить на факторы, связанные с использованием машин и технической эксплуатацией.
Сервис в процессе эксплуатации машин при эффективном их использовании представляет собой многогранную деятельность специалистов, служб, организаций, заключающуюся в целенаправленном и полном использовании машин по времени и производительности.
При этом параметры, обеспечивающие максимальную производительность машин, принято называть рациональными, а параметры, обеспечивающие максимальную эффективность, – оптимальными. Вполне естественно, что только оптимальные условия использования машины позволят получить в производственных условиях наибольшую результативность и прибыль. Поэтому именно этим и обусловлено то, что в конечном итоге все организационные и управляющие действия сводятся к созданию условий для каждой машины (комплектов), при которых ее производительность может быть максимальной.
Немаловажное значение на эффективность машинного парка ПТСДМ оказывает техническое состояние машин и их работоспособность, что является областью применения технического сервиса.
Эффективность ПТСДМ различных типов одного и того же вида можно сравнивать между собой достаточно точно на этапе эксплуатации по эксплуатационным свойствам этих машин. При этом можно оценить, в какой степени основные параметры машин и их конструкции отвечают производственным условиям, выявить резервы и пути улучшения их использования по времени и производительности.
Эффективность использования ПТСДМ в условиях эксплуатации оценивается по техническим, экономическим и комплексным технико-экономическим критериям (показателям). В связи со сложностью выбора различных показателей эффективности использования ПТСДМ наиболее приемлем системный подход к их оценке. Данный системный подход к этой проблеме позволяет ранжировать основные показатели по использованию ПТСДМ и свести их в иерархическую систему. Система показателей оценки эффективности использования машин состоит из 5 уровней и представлена на рис.1.6. К показателям наиболее высокого уровня в этой системе относятся удельные приведённые затраты на единицу работ (продукции) Суд.пр (руб/м3, руб/т, руб/п.м и т.д).
Удельные приведённые затраты на единицу продукции Суд.пр. содержат в своей структуре три несводимых друг с другом показателей, а именно эксплуатационную производительность Пэ, капитальные удельные вложения Куд и удельную себестоимость единицы продукции (работ) Се ,т.е.
где Ен – нормативный коэффициент эффективности капиталовложений
(Ен=0,15).
Графическая интерпретация функциональной зависимости параметров: Куд, Се, и Суд.пр. показана на рис.1.7.
В свою очередь удельная себестоимость работ Се, руб/м3, может быть определена по формуле
Се = См.ч./Пэч,
где См.ч – планово-расчётная стоимость маш-ч, руб/ч;
Пэч – эксплуатационная часовая производительность, м3/ч, т/ч.
Капитальные удельные вложения Куд, руб/м3, определяют по формуле
,
где Со – расчётная стоимость машины (оптово-отпускная цена, умножен-
ная на коэффициент 1.07…1.08, учитывающий расходы по достав-
ке машины), руб;
Тр – число часов работы машины в году.
Планово-расчётную стоимость 1 маш-ч См-ч, руб/ч, можно определить по формуле
См-ч= Со А /100 Тр + (Смд+Спб )/ t об + Ср+Сосн+Сэн+Ссм+Сзпл ,
где А – амортизационные отчисления на реновацию и капитальные ремон-
ты, %;
Смд – расходы на монтаж и демонтаж машины при транспортировании,
руб ;
Спб – расходы на перебазировку машины на данный объект или внутри
объекта, руб;
t об – число часов работы машины на данном объекте;
Ср – затраты на замену и ремонт оснастки, руб/ч;
Сн – затраты на энергоматериалы (электроэнергия и др. виды топлива),
руб/ч;
Ссм – затраты на смазочные материалы и рабочие жидкости, руб/ч;
Сзпл – заработная плата машинистов, руб/ч.
В условиях рыночных отношений возможна корректировка ряда затрат (стоимость машины, амортизационные отчисления и др.), которые могут принимать вид арендных (лизинговых) платежей и также должны учитываться при определении См-ч.
При дефиците трудовых ресурсов одним из определяющих показателей является трудоёмкость единицы продукции механизированного производства Нтр, (чел-ч/м3; чел-ч/т и т.д.), которая используется при выборе вариантов механизации:
Нтр = (Рм+Рр)/Пэч,
где Рм – количество машинистов, обслуживающих машину, чел;
Рр – количество вспомогательных рабочих, чел.
Аналогичным образом, при недостатке и высокой стоимости отдельных видов топлива определяющим показателем может служить удельный расход энергоресурсов g т, ( и т.д)
g т = S G т /Пэч,
где S G т – суммарный расход за 1 ч энергоресурсов (кВт ч, кг топлива).
Для решения таких задач, как формирование комплектов и комплексов машин, планирования и учёта использования машин, применяется обобщенный показатель–эксплуатационная производительность машин Пэ (м3/ч; т/ч и т.д).
Производительность СДКМ цикличного и непрерывного действия учитывает в своей структуре различные параметры, а следовательно, показатели на 4-м и 5-м уровнях системы для этих машин будут разными. На указанной на рис.1.6 схеме производительность развернута применительно к ковшовым ЗТМ цикличного действия (экскаваторы, скреперы и т.п.).
Для этих машин показана продолжительность цикла Тц, коэффициент наполнения ковша Кн, которые зависят от скорости рабочих операций Vi, глубины копания h. В свою очередь указанные показатели связаны с тягово-сцепными свойствами машин и физико-механическими свойствами грунта. В качестве показателя топливной экономичности применяют часовой расход энергоресурсов G т.
Таким образом, на 5-м уровне оцениваются эксплуатационные свойства машин, что необходимо для проверки соответствия показателей назначения условиям работы на объекте, подбора отдельных параметров и режимов работы машин. Для решения несложных, практических задач применяются показатели в натуральных единицах (км/ч; кН; м3/ч и т.п) как 4-го, так и 5-го уровней, особенно при выявлении эффекта по одному показателю при неизменных значениях других показателей.
Удельные показатели высших уровней системы Суд.пр и Се, определяющие эффективность использования машин с учётом основных параметров машин, режимов и условий их работы могут быть использованы в виде целевой функции оптимизации при решении ряда задач, указанных на рис 1.6
Т.О.Основное условие оптимальности использования машин следующее:
Суд.пр(Се) min .
Проходимость , маневренность и плавность хода
Проходимость машины зависит от многих факторов и характеризуется силой тяги, давлением на грунт, дорожным просветом (клиренсом), углами переднего и заднего съездов, а у машины с колесным ходом , кроме того, числом ведущих осей и колес, давлением в шинах и рисунком протектора, продольным и поперечным радиусами проходимости.
Среднее давление на грунт для машины на гусеничном ходу, Па, определяется по формуле
где G- вес машины; Ь- ширина гусеницы; L - длина опорной поверхности гусеницы.
Для колесных машин с пневматическими шинами среднее давление на грунт
где рв- давление воздуха в шинах , М П а;
k- коэффициент, учитывающий влияние жесткости покрышки пневматической шины (к= 0,12…0,145).
Чтобы обеспечить проходимость машины по бездорожью или слабым грунтам , давление на грунт должно быть не более 0,01 МПа.
Критерии геометрической проходимости показаны на рис.1. 3
Дорожный просвет(а) - расстояние от самой нижней точки машины (ось, картер) до поверхности проезжей части. Обычно а =280…450 мм.
Поперечный радиус проходимости (r1 и r2 )- это радиус окружности, проходящей через низшую точку шасси и касающуюся переднего и заднего колес.
Продольный радиус проходимости (r3 )- это радиус окружности , проходящей через низшую точку шасси и касающейся внутренней боковой поверхности колес.
Углы переднего ( f п )- и заднего съездов ( fз ).
Фактическая(эксплуатационная) проходимость зависит, кроме того , от условий эксплуатации: состояния дороги, влажности грунта , нагрузки (сцепного веса ), скорости движения и других факторов.
Маневренность характеризует возможность поворота машины или ее разворота на ограниченной площади.
Плавность хода обеспечивает постоянную глубину резания и чистоту планировки и имеет особо важное значение для бульдозеров , скреперов, автогрейдеров.
1.4.Топливная экономичность
Под топливной экономичностью понимают способность машины выполнять рабочий процесс с минимальным расходом топлива в час или на единицу объема вырабатываемой продукции , что достигается (при технически исправном состоянии машины ) путем оптимизации параметров рабочего процесса.
Топливная экономичность зависит от конструктивных особенностей и технического состояния машин , а также от квалификации машиниста и уровня организации технологического процесса производства работ.
Стоимость топлива составляет 10-15% всех эксплуатационных затрат на работу машин. В качестве измерителя топливной экономичности применяют часовой и удельный расходы топлива.
Часовой расход топлива ,кг/ч,
где - объемный расход топлива за рассматриваемый промежуток времени ; - плотность топлива.
Удельный расход топлива на один киловатт мощности при максимальной тяговой мощности определяют по формуле
где Рро -наибольшая тяговая мощность на рабочем органе на i-й передаче.
Минимальный удельный расход топлива ,на единицу эффективной мощности двигателя ,г/кВт*ч
Для тракторных дизелей на оптимальных режимах работы (125…150 г/(кВт* ч), а для карбюраторных двигателей (180…200 г/(кВт *ч).
Удельный расход топлива на единицу объёма выполненной продукции, г/м3
где Пк- конструктивно-расчётная производительность.
Одним из основных показателей качества машин является их надёжность- свойство сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения ,технического обслуживания , ремонтов, хранения и транспортирования.
Надежность – это комплексное свойство , которое в зависимости от назначения машины и условий ее эксплуатации может включать такие свойства: безотказность ,долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость, которые подробно рассматриваются в курсе / Надёжность строительных машин/.
1.5 Использование рабочего оборудования землеройно-транспортных машин(параметры рабочего оборудования)
В подсистеме рабочее оборудование- грунт рассматривают свойства, которые влияют на процесс копания грунта и определяют степень использования рабочего оборудования машины. Задачей исследований являлось определение рациональных параметров рабочего процесса ,целью изучения подсистемы – повышение конструктивной производительности и снижение энергетических затрат на копание грунта.
Под сопротивлением грунта копанию понимают совокупность сопротивлений грунта резанию и заполнению отвала (перемещению грунта по отвалу и перед ним ), под косым копанием- копание грунта рабочим оборудованием, установленным под углом менее 90 град к продольной оси машины в плане.
Для машин цикличного действия , например бульдозера, объём призмы грунта перед отвалом(призмы волочения) определяет эффективность её функционирования: чем больше обьём, тем больше производительность. Исследования , проведённые А.А. Яркиным , показали , что процесс формирования призмы волочения определяется соответствием параметров профиля отвала грунтовым условиям, а также высоты отвала и глубины копания тяговому усилию бульдозера. Большое влияние на формирование
призмы оказывают физико-механические свойства грунта , обеспечивающие правильное деформирование вырезаемой стружки .В результате сочетания этих параметров обеспечивается выполнение такого эксплуатационного свойства , как приспособленность рабочего оборудования к выполнению технологического процесса.
При рациональных параметрах этого свойства копание грунта рис—1.4, а) характеризуется непрерывным формированием и движением стружки по отвальной поверхности, её обрушением вперёд, что обеспечивает наименьшую энергоёмкость процесса.
При отличии параметров эксплуатационных свойств от рациональных процесс копания протекает без формирования и движения стружки по отвалу (рис.1.4,б) или сопровождается движением её толчками и фонтанированием грунта в толще призмы волочения .Отвальная поверхность при этом залипает, а грунт переваливает через отвал , что значительно повышает энергоёмкость процесса.
Как показали инструментальные испытания бульдозеров на базе трактора Т-100(рис.1.5), усилие копания Т (горизонтальная составляющая сопротивления грунта копанию) повышается с увеличением площади вырезаемой стружки ,что подтверждают многочисленные экспериментальные исследования, проведённые ранее.
Поэтому с увеличением площади вырезаемой стружки рабочая скорость бульдозера снижается ,что вызвано увеличением усилия Т на рабочем оборудовании . При равных площадях вырезаемой стружки у бульдозера с выступающим ножом рабочая скорость больше на 10-25%, чем у бульдозера с традиционным ,так как снижение усилия копания при этом отвале высвобождает часть энергии, расходуемой на увеличение рабочей скорости.
Т.е бульдозер с выступающим средним ножом имеет рациональные параметры рабочего оборудования при копании(зарезании) грунта.
1.6.Эргономические свойства
Эргономические свойства определяют удобство и лёгкость управления машиной и влияют на функциональное состояние, работоспособность машиниста и, как следствие , на производительность и выработку машины. Длительная работа машины с полной производительностью обеспечивается только тогда ,когда не будут превышены возможности человека , управляющего этой машиной. Этому же способствует и техническая эстетика.
Оценить удобство и лёгкость управления машиной можно эргономическими показателями: физиологическими (силовые и скоростные возможности человека); психофизиологическими ( возможности слуха и зрения); антропометрическими (компоновка рабочего места машиниста) и гигиеническими(условия жизнедеятельности и работоспособности человека в кабине). Рассмотрим эти показатели .
Физиологический комплексный показатель Кф –состоит из единичных показателей соответствия машины силовым, скоростным и энергетическим возможностям человека. Усилия ,прикладываемые машинистом к рычагам и педалям, должны находиться в установленных пределах согласно единым требованиям безопасности строительно-дорожных машин. При этом усилия на рычагах не должны превышать 60 Н, а на педалях -120 Н, так как из-за перегрузки машиниста снижается производительность труда, повышается число ошибок и увеличивается процент заболеваний.
Считается , что если машинист затрачивает в среднем более 840 кДж на 1 ч чистой работы ,то работа приближается к категории выше средней трудности и потери производительности при этом составляют до 20%.
Психофизиологический комплексный показатель Кпф- эргономических свойств состоит из единичных показателей соответствия машины зрительным и слуховым возможностям человека.
Зрительные возможности человека оцениваются обзорностью рабочего органа и фронта работ с рабочего места машиниста в предположении, что он сидит неподвижно.
Степень обзорности места работы машины из кабины машиниста принято оценивать коэффициентом обзорности
Для ЗТМ и тягачей коэффициент обзорности для горизонтальной плоскости
где - площадь горизонтальной проекции машины; - площадь невидимого контура.
При оценке обзорности кранов и экскаваторов определяют , кроме того ,коэффициент обзорности в вертикальной плоскости
где - и – соответственно действительный и требуемый углы сектора вертикального обзора.
Значение коэффициента назначают отдельно для каждого типа машин в зависимости от их параметров.
Антропометрический показатель Ка- характеризует машину и элементы её конструкции, которые обеспечивают рациональную и удобную позу , правильную осанку , оптимальное расположение рук на рычагах управления с учётом массы и формы тела человека и его частей в статике и динамике.
Для учёта массы и формы тела человека сиденье машиниста современных машин делают , как правило , регулируемым.
Комплексный гигиенический показатель Кг- оценивают показателями вентилируемости, температуры влажности, загазованности, шума и вибрации.
Основные показатели шума , вибрации и загазованности на рабочем месте машиниста определяют по санитарным нормам и правилам ,утверждённым Министерством здравоохранения РФ, а методы и средства их определения регламентированы ГОСТ.
Комплексным показателем является коэффициент эргономических свойств, который выражается функцией
Кэрг=f(Кф, Кпф, Ка, Кг)
Таким образом , эргономика предполагает приспособленность не только машины к человеку , но и человека к машине , что определяется навыками, совокупность которых характеризует квалификацию машиниста, от которого зависит , в сущности , степень реализации эксплуатационных свойств машины и её эффективность в реальных условиях эксплуатации.
Основные понятия об эффективности использования машин и методах ее оценки.
Под эффективностью использования машин следует понимать совокупность понятий производительности машин и затрат на их приобретение и эксплуатацию.
В условиях эксплуатации можно управлять только двумя показателями: производительностью и затратами на эксплуатацию. Эти показатели зависят от множества факторов, которые, по мнению многих исследователей, можно разделить на факторы, связанные с использованием машин и технической эксплуатацией.
Сервис в процессе эксплуатации машин при эффективном их использовании представляет собой многогранную деятельность специалистов, служб, организаций, заключающуюся в целенаправленном и полном использовании машин по времени и производительности.
При этом параметры, обеспечивающие максимальную производительность машин, принято называть рациональными, а параметры, обеспечивающие максимальную эффективность, – оптимальными. Вполне естественно, что только оптимальные условия использования машины позволят получить в производственных условиях наибольшую результативность и прибыль. Поэтому именно этим и обусловлено то, что в конечном итоге все организационные и управляющие действия сводятся к созданию условий для каждой машины (комплектов), при которых ее производительность может быть максимальной.
Немаловажное значение на эффективность машинного парка ПТСДМ оказывает техническое состояние машин и их работоспособность, что является областью применения технического сервиса.
Эффективность ПТСДМ различных типов одного и того же вида можно сравнивать между собой достаточно точно на этапе эксплуатации по эксплуатационным свойствам этих машин. При этом можно оценить, в какой степени основные параметры машин и их конструкции отвечают производственным условиям, выявить резервы и пути улучшения их использования по времени и производительности.
Эффективность использования ПТСДМ в условиях эксплуатации оценивается по техническим, экономическим и комплексным технико-экономическим критериям (показателям). В связи со сложностью выбора различных показателей эффективности использования ПТСДМ наиболее приемлем системный подход к их оценке. Данный системный подход к этой проблеме позволяет ранжировать основные показатели по использованию ПТСДМ и свести их в иерархическую систему. Система показателей оценки эффективности использования машин состоит из 5 уровней и представлена на рис.1.6. К показателям наиболее высокого уровня в этой системе относятся удельные приведённые затраты на единицу работ (продукции) Суд.пр (руб/м3, руб/т, руб/п.м и т.д).
Удельные приведённые затраты на единицу продукции Суд.пр. содержат в своей структуре три несводимых друг с другом показателей, а именно эксплуатационную производительность Пэ, капитальные удельные вложения Куд и удельную себестоимость единицы продукции (работ) Се ,т.е.
где Ен – нормативный коэффициент эффективности капиталовложений
(Ен=0,15).
Графическая интерпретация функциональной зависимости параметров: Куд, Се, и Суд.пр. показана на рис.1.7.
В свою очередь удельная себестоимость работ Се, руб/м3, может быть определена по формуле
Се = См.ч./Пэч,
где См.ч – планово-расчётная стоимость маш-ч, руб/ч;
Пэч – эксплуатационная часовая производительность, м3/ч, т/ч.
Капитальные удельные вложения Куд, руб/м3, определяют по формуле
,
где Со – расчётная стоимость машины (оптово-отпускная цена, умножен-
ная на коэффициент 1.07…1.08, учитывающий расходы по достав-
ке машины), руб;
Тр – число часов работы машины в году.
Планово-расчётную стоимость 1 маш-ч См-ч, руб/ч, можно определить по формуле
См-ч= Со А /100 Тр + (Смд+Спб )/ t об + Ср+Сосн+Сэн+Ссм+Сзпл ,
где А – амортизационные отчисления на реновацию и капитальные ремон-
ты, %;
Смд – расходы на монтаж и демонтаж машины при транспортировании,
руб ;
Спб – расходы на перебазировку машины на данный объект или внутри
объекта, руб;
t об – число часов работы машины на данном объекте;
Ср – затраты на замену и ремонт оснастки, руб/ч;
Сн – затраты на энергоматериалы (электроэнергия и др. виды топлива),
руб/ч;
Ссм – затраты на смазочные материалы и рабочие жидкости, руб/ч;
Сзпл – заработная плата машинистов, руб/ч.
В условиях рыночных отношений возможна корректировка ряда затрат (стоимость машины, амортизационные отчисления и др.), которые могут принимать вид арендных (лизинговых) платежей и также должны учитываться при определении См-ч.
При дефиците трудовых ресурсов одним из определяющих показателей является трудоёмкость единицы продукции механизированного производства Нтр, (чел-ч/м3; чел-ч/т и т.д.), которая используется при выборе вариантов механизации:
Нтр = (Рм+Рр)/Пэч,
где Рм – количество машинистов, обслуживающих машину, чел;
Рр – количество вспомогательных рабочих, чел.
Аналогичным образом, при недостатке и высокой стоимости отдельных видов топлива определяющим показателем может служить удельный расход энергоресурсов g т, ( и т.д)
g т = S G т /Пэч,
где S G т – суммарный расход за 1 ч энергоресурсов (кВт ч, кг топлива).
Для решения таких задач, как формирование комплектов и комплексов машин, планирования и учёта использования машин, применяется обобщенный показатель–эксплуатационная производительность машин Пэ (м3/ч; т/ч и т.д).
Производительность СДКМ цикличного и непрерывного действия учитывает в своей структуре различные параметры, а следовательно, показатели на 4-м и 5-м уровнях системы для этих машин будут разными. На указанной на рис.1.6 схеме производительность развернута применительно к ковшовым ЗТМ цикличного действия (экскаваторы, скреперы и т.п.).
Для этих машин показана продолжительность цикла Тц, коэффициент наполнения ковша Кн, которые зависят от скорости рабочих операций Vi, глубины копания h. В свою очередь указанные показатели связаны с тягово-сцепными свойствами машин и физико-механическими свойствами грунта. В качестве показателя топливной экономичности применяют часовой расход энергоресурсов G т.
Таким образом, на 5-м уровне оцениваются эксплуатационные свойства машин, что необходимо для проверки соответствия показателей назначения условиям работы на объекте, подбора отдельных параметров и режимов работы машин. Для решения несложных, практических задач применяются показатели в натуральных единицах (км/ч; кН; м3/ч и т.п) как 4-го, так и 5-го уровней, особенно при выявлении эффекта по одному показателю при неизменных значениях других показателей.
Удельные показатели высших уровней системы Суд.пр и Се, определяющие эффективность использования машин с учётом основных параметров машин, режимов и условий их работы могут быть использованы в виде целевой функции оптимизации при решении ряда задач, указанных на рис 1.6
Т.О.Основное условие оптимальности использования машин следующее:
Суд.пр(Се) min .
Дата: 2019-02-02, просмотров: 446.