Производительность погрузочно-разгрузочного механизма или машины определяется количеством погруженного и выгруженного груза (в т или м3), которое перерабатывается в течение определенного отрезка времени (час, смена, сутки и др.). За единицу времени чаще всего берут часовую продолжительность работы.
Различают техническую, эксплуатационную и фактическую производительности механизмов.
Техническая (или паспортная) производительность достигается при оптимальных условиях работы механизма при полном использовании грузоподъемности и времени.
Производительность механизма W цикличного действия определяется умножением количества циклов N ц за час работы на количество груза q ц, перемещаемого за каждый цикл (для технической производительности – номинальная грузоподъемность механизма):
W t = N ц q ц, т/час.
Количество рабочих циклов определяется из выражения:
N ц = 3600/ t ц,
где t ц – продолжительность одного цикла, сек;
3600 – количество секунд в 1 часе, так как производительность рассчитывается за 1 час, а цикл измеряется в секундах.
Тогда W t = 3600 q ц/ t ц, т/час.
Производительность погрузочно-разгрузочного механизма цикличного действия обратно пропорциональна продолжительности одного рабочего цикла. Продолжительность цикла определяется суммированием времени выполнения отдельных операций. Укрупнено комплекс операций цикла составляет захват груза; подъем, перемещение и отпускание рабочего органа с грузом; освобождение от груза; возврат рабочего органа за следующей партией груза.
При определении продолжительности каждой операции учитывают конкретный вид операции и элементы, из которых она состоит. Например, у вилочного погрузчика операция захвата груза заключается в подъеме или опускании вилочного захвата до уровня расположения груза и подведении его под груз. У экскаватора эта операция состоит в наполнении ковша за счет проникновения его в стенку забоя и передвижения там.
По-разному осуществляются также операции по перемещению груза. У некоторых механизмов цикличного действия (стационарные краны, экскаваторы) перемещение груза сводится к операциям подъема груза, разворота платформы на некоторый угол, и опускание груза. Вилочные погрузчики, козловые краны взамен разворота платформы со стрелой выполняют передвижение всего механизма по грузовому двору для доставки груза к месту назначения.
Для установления продолжительности таких операций, как заполнение рабочего органа грузом, застропка, отстропка и т. д., обычно пользуются данными хронометражных наблюдений. Но для определения продолжительности большинства операций, связанных с перемещением рабочего органа (с грузом или без него), применяют расчетный метод.
Продолжительность вертикального подъема (опускания) рабочего органа с грузом или без груза:
t п(о) = h п(о) / V п(о), сек,
где h п(о) – высота подъема (опускания), м;
V п(о) – скорость подъема (опускания), м/сек.
Продолжительность поворота механизма вокруг вертикальной оси:
t пов = 60α/360ω = α/6ω, сек,
где α – угол поворота в горизонтальной плоскости, град;
ω – скорость вращения платформы вокруг вертикальной оси, об/мин;
60 – коэффициент перевода минут в секунды (количество секунд в одной минуте);
360 – коэффициент перевода градусов в обороты (количество градусов в одном обороте).
Продолжительность движения механизма и рабочего органа по горизонтальному пути:
t дв= l дв / V дв, сек,
где l дв – длина горизонтального пути, проходимого механизмом или рабочим органом, м;
V дв – скорость движения механизма или рабочего органа по горизонтальному пути с грузом или без груза, м/сек.
Пример. Определить техническую производительность вилочного автопогрузчика, занятого погрузкой штучного груза массой одного грузового места q ц = 1 т при следующих условиях: время захвата и освобождения груза от захвата по 10 сек, подъем груза на погрузочную высоту автомобиля h п(о) =1,6 м при скорости V п(о) = 8 м/мин перемещение груза на расстояние l дв = 22 м со скоростью Vдв =10 км/час.
Решение. Продолжительность рабочего цикла автопогрузчика:
t ц = t зах + t пг + t двг + t осв + t о+ t дв,
где t зах, t осв – продолжительность захвата и освобождения груза от захвата соответственно, t зах = t осв = 10 сек;
t пг, t о – продолжительность подъема груза и опускания рабочего органа без груза соответственно, t пг = t о =1,6∙60 / 8 = 12 сек;
t двг t дв – время движения автопогрузчика с грузом и без груза соответственно, t двг = t дв = 22∙3600 / 10∙1000 ≈ 8 сек.
Тогда t ц = 10 + 12 + 8 + 10 + 12 + 8 = 60 сек.
Техническая производительность автопогрузчика составит
W t = 3600∙1 / 60 = 60 т/час.
Если механизм цикличного действия предназначен для погрузки навалочных грузов и оборудован ковшом или грейфером, то техническая производительность определяется в м3/час по формуле:
W t = 3600 V к / t ц, м3/час,
где V к – объем ковша или грейфера, м3.
При необходимости расчета технической производительности в тоннах объем ковша умножают на плотность груза ρ:
W t = 3600 V к ρ / t ц, т/час.
Иначе определяется техническая производительность погрузочно-разгрузочных механизмов и машин непрерывного действия.
При переработке (погрузке, разгрузке, перемещении) штучных грузов производительность механизма (транспортера) рассчитывают по формуле:
W t = 3600 V л q е / a, т/час,
где V л – скорость перемещения транспортирующей ленты (рабочего органа), м/сек;
q е –масса единицы груза, т;
a – расстояние между соседними единицами груза на транспортирующей ленте, м.
При определении технической производительности механизмов непрерывного действия с многоковшовой цепью при погрузке навалочных грузов применяют аналогичное выражение:
W t = 3600 V л V k / a, м3/час или W t = 3600 V л V k ρ / a, т/час.
Пример. Определить техническую производительность многоковшового автопогрузчика с емкостью ковша V k = 0,018 м3, расстояние между ковшами a= 35 см, скорость движения бесконечной цепи V л = 0,62 м/сек.
Решение. Воспользовавшись предыдущими формулами, получим:
Wt = 3600∙0,62∙0,018 / 0,35 = 114,8 м3/час.
Предположим, что плотность перемещаемого груза составляет ρ = 0,78 т/м3. Тогда W t= 114,8∙0,78 = 89,5 т/час.
При перемещении навалочных и сыпучих грузов непрерывным потоком по транспортирующей ленте для расчета технической производительности используют формулы:
W т = 3600 V л S, м3/час и W т = 3600 V л S ρ, т/час,
где S – площадь поперечного сечения груза при его расположении сплошным потоком по транспортирующей ленте, м2.
Техническую производительность шнековых конвейеров при погрузке и перемещении навалочных грузов рассчитывают из выражения:
W т = 60(π d 2 / 4) а ω, м3/ч,
где d – диаметр шнека (бесконечного винта), м;
а – шаг винта, м;
ω – частота вращения винта, об/мин;
π – 3,14....
Техническая производительность пневматических установок или гидравлических устройств определяется по следующей формуле:
W т = 3600ρв μ U в, т/час,
где ρв – плотность воздуха или воды, т/м3,
μ – массовая концентрация смеси материала с воздухом или водой, равная отношению массы, перемещаемой в единицу времени груза к массе расходуемого за это же время носителя;
U в – расход воздуха или воды, м3/сек.
Расход воздуха или воды можно вычислить из выражения:
U b = V в π d 2/4, м3/сек,
где V в - рабочая скорость носителя, м/сек;
d - внутренний диаметр трубопровода, м.
Тогда W т = 3600ρв μ V в π d 2/4, т/час.
Эксплуатационная производительность показывает то количество груза (т или м3), которое может быть переработано погрузочно-разгрузочным механизмом или машиной за один час в конкретных условиях эксплуатации. При расчете эксплуатационной производительности учитывается использование грузоподъемности и рабочего времени механизма или машины. Эта производительность служит для проектирования погрузочно-разгрузочных работ, расчета производственной программы, определения потребного количества ТС и погрузочно-разгрузочных механизмов, установления норм времени простоя под погрузкой и разгрузкой и т. д.
Для определения эксплуатационной производительности W э техническую производительность умножают на коэффициенты использования грузоподъемности γг и рабочего времени ηв механизма:
W э = W т γг ηв, т/час.
Коэффициент использования рабочего времени устанавливается или эмпирическим путем или делением времени непосредственной работы механизма Т р ко всему времени в наряде Т н:
ηв= Т р/ Т н.
Коэффициент использования грузоподъемности рассчитывается по известным формулам:
γг = q ф/ q н, γг = V ф/ V к,
где q ф, q н – фактическая перемещаемая масса груза и номинальная грузоподъемность механизма соответственно, т;
V ф, V к – емкость ковша фактически занятая грузом и номинальная соответственно, м3.
Фактическая производительность представляет собой количество груза, которое реально было переработано данным погрузочно-разгрузочным механизмом или машиной за один час работы. Она определяется делением общего объема Q ф погруженного или разгруженного механизмом груза (в т или м3) за определенный период времени Т н на продолжительность этого периода (в часах):
W ф = Q ф / Т н.
Соотношение между технической, эксплуатационной и фактической производительностями следующее:
W t ≥ W э ≥ W ф.
При планировании и организации работы погрузочно-разгрузочных механизмов и машин следует стремиться к достижению равенства между указанными производительностями. Чем ближе к единице отношение фактической и технической производительностей, тем выше коэффициент использования механизма.
