1. Определение и характерные признаки мелиоративных машин. Роль мелиоративных машин. Виды работ, выполняемых мелиоративными машинами

Использование для механизации при мелиоративных работах общестроительных машин целесообразно в тех случаях, когда характер выполняемых ими операций или виды работ мало отличаются от общестроительных или сельскохозяйственных. Однако в мелиоративном строительстве есть работы, которые настолько специфичны по условиям выполнения и предъявляемым к ним требованиям, что эти работы либо не могут быть выполнены общестроительными машинами, либо применение последних нецелесообразно из-за низкой производительности или большого объема доделочных работ.

Например, небольшие каналы можно устраивать универсальным одноковшовым экскаватором или специальным экскаватором-каналокопателем. Рытье канала одноковшовым экскаватором выполняется намного дольше и обходится в 3…4 раза дороже, так как производительность одноковшового экскаватора значительно ниже, после прокладки канала необходимо производить профилирование откосов и дна и выполнять разравнивание вынутого грунта. Этот пример показывает, что определенные виды работ необходимо выполнять специализированными мелиоративными машинами.

В соответствии с ГОСТ 26333–84 «Машины мелиоративные. Термины и определения» мелиоративной машиной называется машина, предназначенная для выполнения технических операций, направленных на коренное улучшение земель.

Коренное улучшение земель в отличие от ежегодной вспашки, боронования перед посевом, текущей планировки поля характеризуется длительностью воздействия.

Характерными признаками мелиоративной машины являются:

• узкая специализация рабочих органов для выполнения одного технологического процесса, состоящего из одной или нескольких отдельных операций, выполняемых в мелиорации;
• тесная связь формы и расположения рабочего органа с видом и профилем разрабатываемого сооружения;
• возможность изменения профиля сооружения путем изменения положения рабочего органа;
• использование, как правило, только на мелиоративных работах или работах, подобных им;
• в большинстве случаев – однопроходность, т. е. получение за один проход завершенного сооружения или процесса;
• преимущественно – непрерывность действия и зачастую повышенная проходимость.

Назначением мелиоративных машин является обеспечение механизации операций технологического процесса мелиоративных работ в соответствии с агромелиоративными требованиями.

К работам, которые целесообразно выполнять с применением мелиоративных машин, относятся следующие:

• строительство осушительных и оросительных каналов глубиной до 3 м,
• планировка дна и откосов каналов,
• разравнивание кавальеров,
• стабилизация откосов,
• противофильтрационная облицовка каналов,
• уплотнение грунта на дне и откосах каналов и водоемов,
• строительство дренажа,
• удаление древесно-кустарниковой растительности при освоении земель и выполнении культуртехнических работ,
• удаление камней,
• первичная обработка земель,
• планировка земель для подготовки к поливу,
• устройство оросительной сети,
• выполнение орошения и некоторые другие.

В соответствии с ГОСТ 26333–84 к мелиоративным машинам относятся:

• корчеватели,
• камнеуборочные машины,
• кусторезы,
• кустарниково-болотные плуги,
• кустарниковые грабли,
• мелиоративные плоскорезы,
• мелиоративные рыхлители,
• фрезерные мелиоративные машины,
• бетоноукладчики,
• бетоноотделочные машины,
• дреноочистители,
• дреноукладчики,
• каналокопатели,
• каналоочистители,
• кротодренажные машины,
• мелиоративные косилки,
• мелиоративные земснаряды,
• нарезчики швов,
• планировщики откосов,
• планировщики полей,
• плитоукладчики,
• профилировщики,
• распределители пленкообразующих материалов,
• укладчики пленочных экранов,
• формирователи швов,
• экскаваторыдреноукладчики,
• экскаваторы-каналокопатели.

По данному ГОСТу они имеют следующие определения, обозначающие назначение машин.

Корчеватель – мелиоративная машина для извлечения пней, кустарников вместе с корневой системой, скрытых древесных остатков и валунных камней.

Кусторез – мелиоративная машина для срезания надземной части древесно-кустарниковой растительности.

Кустарниковые грабли – мелиоративная машина для собирания и транспортирования срезанной растительности.

Мелиоративный плоскорез – мелиоративная машина для подрезания слоя почвы с растительностью.

Фрезерная мелиоративная машина – машина для измельчения древесно-кустарниковой растительности и скрытых древесных остатков.

Мелиоративный рыхлитель – мелиоративная машина для рыхления подпочвенного слоя грунта.

Камнеуборочная машина – мелиоративная машина для уборки камней с поверхности пахотного слоя.

Кустарниково-болотный плуг – мелиоративная машина для первичной вспашки болотных, торфяных и минеральных грунтов, заросших кустарником и содержащих древесные остатки.

Кротодренажная машина – мелиоративная машина для прокладывания дрены формированием ее в грунте.

Дреноукладчик – мелиоративная машина для устройства материального дренажа без экскавации грунта.

Экскаватор-дреноукладчик – мелиоративная машина для устройства материального дренажа с экскавацией грунта.

Каналокопатель – мелиоративная машина для рытья открытых каналов пассивным рабочим органом.

Экскаватор-каналокопатель – мелиоративная машина для рытья открытых каналов активным рабочим органом.

Бетоноукладчик – машина для распределения и уплотнения бетонной смеси по ширине покрытия.

Бетоноотделочная машина – машина для окончательной отделки поверхности свежеуложенного бетонного покрытия.

Нарезчик швов – машина для нарезки деформационных швов монолитного бетонного покрытия.

Формирователь швов – машина для устройства деформационных швов в свежеуложенном бетонном покрытии с закладкой гибкого герметизирующего материала.

Планировщик откосов – мелиоративная машина для выравнивания неровностей откосов каналов, дамб и плотин.

Планировщик полей (согласно ГОСТ 22313–77 «Планировщики полей. Термины и определения») – землеройная машина, предназначенная для планировки полей путем срезания грунта в повышенных местах и перемещения его в пониженные места.

Профилировщик – мелиоративная машина, предназначенная для окончательной зачистки профиля каналов, дамб и плотин перед их облицовкой.

Распределитель пленкообразующих материалов – машина для нанесения пленкообразующих материалов на поверхность свежеуложенного бетонного покрытия.

Укладчик пленочных экранов – машина для укладки защитной пленки на поверхность грунтового основания или свежеуложенного бетонного покрытия.

К числу мелиоративных машин в ГОСТ 26333–84 относятся также дреноочистители, каналоочистители, мелиоративные косилки, мелиоративные земснаряды, однако это группа эксплуатационно-ремонтных машин, которые изучаются в другой дисциплине. Кроме того, развитие отрасли приводит к появлению новых, не упомянутых выше машин, на рынке появляются разработки частных, в том числе зарубежных предприятий. Поэтому приведенный перечень мелиоративных машин не является окончательным и постоянно уточняется.

К мелиоративным машинам предъявляются следующие требования: технологичность конструкции, высокий уровень стандартизации и унификации, высокая производительность, достаточные мобильность, маневренность, проходимость и устойчивость, минимальные материалоемкость и энергоемкость, низкое тяговое сопротивление, высокое качество работ, их соответствие агромелиоративным требованиям, экологическая чистота, обеспечение санитарно-гигиенических, эргономических условий и требований охраны труда, патентно-правовая чистота, высокая надежность, низкая себестоимость работ.

2. Понятие о комплексной механизации и Системе машин для ее осуществления

Одним из наиболее широко применяющихся в современном строительстве методов производства работ является комплексная механизация.

Комплексная механизация – метод производства работ, при котором все технологически связанные операции данного производственного процесса выполняются при помощи комплекта технологически совместимых взаимодополняющих друг друга машин, работающих на оптимальных режимах.

Данный метод позволяет сократить сроки производства работ и снизить затраты на их выполнение. Его применение наиболее эффективно при строительстве сложных объектов и систем. Для их строительства методом комплексной механизации необходим некоторый минимальный набор или система технологически совместимых машин.

Система машин для комплексной механизации мелиоративных работ – это взаимосвязанный комплекс технических средств, обеспечивающий выполнение всех работ в мелиоративном производстве с минимальными затратами труда и средств в определенных природных условиях.

Целью Системы машин является содействие росту продуктивности мелиорированных земель, повышение их устойчивости к неблагоприятным погодным условиям путем осуществления комплекса мероприятий по восстановлению и сохранению мелиорированных систем на основе высокоэффективного использования средств механизации для этих целей. Основной задачей Системы машин является техническое обеспечение работ по сохранению и восстановлению мелиорированных земель для получения конкурентоспособной сельскохозяйственной продукции.

Для проведения мелиоративных работ в настоящее время используется широкая номенклатура современных машин и оборудования – более 35 видов, а с учетом их разновидностей марок – свыше 200 (кроме техники общехозяйственного назначения).

В Систему машин включено 79 наименований технических средств, в том числе 10 требуется разработать, 14 – освоить производство, 51 – серийно производить и 4 – закупать. К наиболее значимым средствам механизации следует отнести создание многофункционального гусеничного экскаватора, каналокопателя, каналоочистителя с ротационным рабочим органом КОРО-2, комплекта оборудования для расчистки мелиорированных земель от древесно-кустарниковой растительности, оборудования к дождевальным установкам для гидроподкормки растений ОГД-50 и т. д.

С целью ускорения разработки и освоения серийного производства перспективных машин и оборудования для проведения мелиоративных и культуртехнических работ предусматривается закупка лучших зарубежных аналогов машин и проведение их испытаний на ГУ «Белорусская МИС».

Структура системы перспективных машин для реализации инновационных технологий проведения мелиоративных работ на период до 2020 г. представлена в табличном виде (табл. 1). В ней Системой машин предусмотрен ряд обозначений для оценки состояния машин и оборудования с производством: П – технические средства, находящиеся на производстве; О – технические средства, рекомендованные к производству; Р – технические средства, находящиеся в разработке и Э – эксплуатируемые зарубежные аналоги.

Таблица 1. Структура системы перспективных машин для реализации инновационных технологий проведения мелиоративных работ на период до 2020 г.

Наименование машин и оборудования	Предусмотрено наименований машин, всего, единиц	В том числе требуется
		разработка (Р)*	освоение производства (О)	серийное производство (П)	эксплуатируемые зарубежные аналоги (Э)
М1 Машины общего назначения, всего, в т. ч.:	36	1	1	30	4
мобильные энергетические средства, транспортные средства, прицепы и полуприцепы, погрузочные средства	26	–	–	22	4
экскаваторы, бульдозеры, скреперы и грейдеры	10	1	1	8	–
М2 Машины для строительства мелиоративных систем способом гидромеханизации	1	–	1	–	–
М3 Машины для эксплуатации мелиоративных систем	19	4	8	7	–
М 4 Машины для проведения культуртехнических работ и первичной обработки осушенных земель	17	2	4	11	–
М5 Машины для улучшения лугопастбищных угодий и ухода за ними	6	3	–	3	–
Итого …	79	10	14	51	4

*Выполнение заданий в рамках научно-технических программ соответствующего профиля будет осуществляться по результатам государственной научно-технической экспертизы.

3. Общая классификация машин

Технические средства по назначению обычно делятся на следующие восемь групп:

1. мобильные энергетические, транспортные и погрузочные средства. В группу входят тракторы, транспортные средства, автомобильные и тракторные прицепы и полуприцепы, погрузочные средства;
2. землеройные машины. Группа включает в себя экскаваторы, бульдозеры, скреперы и грейдеры;
3. машины для строительства мелиоративных систем способом гидромеханизации. Группа представлена земснарядами;
4. машины для строительства и эксплуатации мелиоративных систем. В данную группу входят каналокопатели, дренажные и кротовые машины, машины для ремонта и содержания каналов, планировщики и выравниватели, бороздоделатели;
5. машины для культуртехнических работ на мелиорируемых землях. Группа включает в себя машины для расчистки земель от древесно-кустарниковой растительности и машины для уборки камней;
6. машины для первичной обработки осушенных земель;
7. машины для улучшения и ухода за лугопастбищными угодьями;
8. прочие машины.

Согласно ГОСТ 12.2.111–85 «Машины сельскохозяйственные. Термины и определения» энергетическим средством (энергетической частью машинно-тракторного агрегата) называется совокупность двигателя, трансмиссии и движителя; оно предназначено для тяги (толкания) несамоходных сельскохозяйственных машин и привода их рабочих органов.

Включенные в белорусскую Систему машин технические средства

по назначению делятся на следующие пять групп:

1. технические средства для строительства и реконструкции оросительных, осушительных и обводнительных систем;
2. технические средства для производства культуртехнических работ;
3. технические средства для производства ремонтно-эксплуатационных работ;
4. технические средства для полива;
5. вспомогательно-подготовительные межотраслевые технические средства для землеройного, погрузочного, транспортного и энергетического обеспечения мелиоративных работ.

По характеру рабочего режима мелиоративные машины обычно

делятся на машины циклического и непрерывного действия.

По способу использования энергии основным рабочим органом различают машины с активным, пассивным и активно-пассивным рабочим органом.

По типу рабочего органа машины делят на машины с плужным, отвальным, одноковшовым, многоковшовым цепным, многоковшовым роторным, скребковым цепным, шнековым, фрезерным, ножевым, комбинированным и прочими рабочими органами.

По месту установки рабочего органа по отношению к базовой машине бывают машины с рабочим органом, установленным спереди, сзади, сбоку, на поворотной платформе, на дополнительной опоре.

По типу ходового оборудования мелиоративные машины делятся на гусеничные, колесные, гусенично-колесные, плавучие и др.

Машины по характеру осуществления рабочего процесса делятся на машины позиционного действия и осуществляющие рабочий процесс в движении.

По способу агрегатирования рабочего органа с базовой машиной мелиоративные машины делятся на машины с навесным, полунавесным, прицепным и полуприцепным рабочим оборудованием.

Кроме того, может использоваться понятие самоходной машины, а также машины с монтируемым рабочим оборудованием, т. е. таким, которое в процессе работы не имеет контакта с грунтом или обрабатываемой поверхностью.

В соответствии с ГОСТ 12.2.111–85 (справочно) навесной машиной является машина, закрепляемая на трехточечную навесную систему.

Масса этой машины в транспортном положении полностью воспринимается энергетическим средством.

Машина монтируемая – машина, закрепленная на трехточечную навесную систему и (или) на другие точки энергетического средства с дополнительным монтажем ряда сборочных единиц. Масса этой машины полностью воспринимается энергетическим средством.

Машина прицепная – машина, масса которой в транспортном положении воспринимается ее ходовой системой. При переводе машины из рабочего положения в транспортное шарнирная точка присоединения к энергетическому средству не изменяет своего положения по высоте.

Машина полуприцепная – машина, масса которой частично воспринимается энергетическим средством и большей частью собственными колесами. При переводе машины из рабочего положения в транспортное шарнирная точка присоединения к энергетическому средству не изменяет своего положения по высоте.

Машина полунавесная – машина, масса которой в транспортном положении частично воспринимается энергетическим средством и большей частью собственными колесами. При переводе машины из рабочего положения в транспортное шарнирная точка присоединения к энергетическому средству принудительно перемещается в новое положение по высоте.

Данное определение в основном может быть распространено и на мелиоративные машины. Однако рабочее оборудование мелиоративных машин соединяется с энергетическим средством не только посредством трехточечной навесной системы и располагается не только спереди или сзади, оно, помимо прочего, испытывает различно направленные внешние нагрузки, зачастую превышающие силы тяжести, поэтому при выполнении расчетов мелиоративных машин определение способа агрегатирования может быть уточнено.

В качестве других классификационных признаков могут быть использованы тип основного двигателя, наличие и тип средств автоматизации работы машины, тип трансмиссии, направление движения режущих или копающих элементов, положение машины по отношению к разрабатываемому сооружению, тип системы управления и др.

Наиболее полную информацию о видах выпускающихся машин можно найти во Всемирной энциклопедии техники.

4. Маркировка мелиоративных машин

Для механизации мелиоративных и водохозяйственных работ используются машины, выпускаемые заводами различной отраслевой принадлежности, а также частными предприятиями. Однако большинство машин производится заводами, входившими в Министерство строительного, дорожного и коммунального машиностроения СССР. В 1968 г. в этом министерстве была принята стандартизованная структура маркировки (индексации) выпускаемых машин, затем уточненная и сохранившаяся до настоящего времени.

Структура марки машины приведена на рис. 1.

Рис. 1. Структура марки машины

Буквенная часть, состоящая из двух или трех букв, обозначает тип машины по назначению. Например, довольно широко в мелиоративном строительстве применяются типы машин со следующими обозначениями:

1. ЭТР – экскаваторы траншейные роторные, а также шнекороторные, фрезерные и двухроторные каналокопатели общестроительные и мелиоративные;
2. ЭТЦ – экскаваторы траншейные цепные общестроительные и мелиоративные;
3. ДУ – машины для строительства дренажа в зоне орошения;
4. ЭМ – экскаваторы многоковшовые поперечного копания, каналоочистители и профилировщики;
5. МК – машины для строительства мелиоративных каналов (экскаваторы-каналокопатели плужные, плужно-роторные, плужно-фрезерные, дернорезы и дерноукладчики, кавальероразравниватели, машины для крепления откосов);
6. МД – машины для строительства дренажа (бестраншейные дреноукладчики, дренажнокротовые машины, тягачи для дреноукладчиков);
7. МВ – машины для строительства трубопроводов закрытых оросительных систем;
8. МР – машины для содержания и ремонта мелиоративных систем (каналоочистители, дренопромывочные машины);
9. МЗ – мелиоративные землесосные снаряды;
10. МП – машины для подготовительных работ (корчеватели, кусторезы, кустоизмельчители, заравниватели);
11. МБ – машины для облицовки каналов бетоном (профилировщики, бетоноукладчики, перегружатели бетона);
12. ДП – машины для подготовки площадей (рыхлители, корчеватели, кусторезы с пассивными рабочими органами);
13. РР – машины для ремонта и обслуживания каналов (каналоочистители, косилки);
14. МТП – машины для подготовительных работ при добыче торфа (древовалы, машины для первичного осушения, фрезеры, роторные корчеватели);
15. МТТ – погрузочно-перегрузочные машины торфяной промышленности;
16. ЛД – машины для строительства лесовозных дорог и их содержания и работ по валке и переработке леса;
17. МЛ – машины для валки и первичной обработки леса.

Кроме того, в мелиоративном строительстве широко применяются машины известных типов, таких как ЭО, ЕТ, ЕК, EW, EA (экскаваторы одноковшовые универсальные, гусеничные и колесные, КС, КБ (краны стреловые самоходные и башенные), ДЗ (машины для земляных работ), ДУ (дорожные машины для уплотнения грунтов), ЛП (машины для заготовки и переработки леса), ТО (погрузчики одноковшовые), КО (машины для коммунальных работ) и др.

Цифровая часть содержит от одной до четырех цифр. Для первых трех типов (ЭТР, ЭТЦ и ДУ) две первые цифры обозначают конструктивную максимальную глубину траншеи или канала в дециметрах.

Для машин четвертого типа, т. е. ЭМ, две первые цифры обозначают геометрическую вместимость ковша в литрах. Следующие одна или две цифры в марках машин первых четырех типов обозначают номер модели.

Для машин остальных типов цифровая часть обозначает порядковый номер регистрации марки машины по реестру. Присвоение марки машине производится, как правило, на стадии создания опытного образца.

В буквенно-цифровой части может быть указана очередная модернизация машины, если машина ей подвергалась. Модернизация указывается буквами А, Б, В и т. д. В этой части может быть указано климатическое исполнение машины. Для машин, предназначенных для эксплуатации в районах с умеренным климатом, буква не ставится или ставится буква У, с холодным – ХЛ, с влажным тропическим – ТВ, с сухим тропическим – ТС, с сухим и влажным тропическим – Т. Кроме того, в этой группе могут содержаться цифры, отражающие конструктивные особенности машин в пределах данной марки, т. е. модификацию машины.

Например, ЭТР-206В – экскаватор траншейный роторный или шнекороторный, фрезерный или двухроторный каналокопатель общестроительный или мелиоративный (для данной конкретной марки – это шнекороторный мелиоративный каналокопатель); конструктивная максимальная глубина канала – 20 дм (2,0 м); шестая модель; третья модернизация.

ЭТР-204.01 – экскаватор траншейный роторный или шнекороторный, фрезерный или двухроторный каналокопатель общестроительный или мелиоративный (для данной конкретной марки – это многоковшовый роторный траншеекопатель); конструктивная максимальная глубина траншеи – 20 дм (2,0 м); четвертая модель; первая модификация.

ЭТЦ-203 – экскаватор траншейный цепной общестроительный или мелиоративный (для данной конкретной марки – это мелиоративный экскаватор-дреноукладчик); конструктивная максимальная глубина траншеи – 20 дм (2,0 м); третья модель.

ЭМ-152Т – экскаватор многоковшовый поперечного копания, каналоочиститель или профилировщик (для данной конкретной марки – это экскаватор многоковшовый мелиоративный цепной поперечного копания, т. е. каналоочиститель); геометрическая вместимость ковша – 15 л; вторая модель; климатическое исполнение – для эксплуатации в зоне с тропическим климатом.

ДП-24АХЛ – машина для подготовки площадей (в данном случае – это кусторез с пассивным рабочим органом); 24-й порядковый номер регистрации марки машины по реестру; первая модернизация; климатическое исполнение – для зоны с холодным климатом.

Некоторые производители техники, используемой в мелиоративном строительстве, присваивают выпускаемым техническим средствам марки по иной структуре. Как правило, марка состоит из сокращенного условного названия машины или оборудования и главного параметра. Кроме того, в марке может присутствовать информация об очередной модернизации или модификации.

Например:

• БДТ-7 – борона дисковая тяжелая, ширина захвата 7 м;
• ПБН-6-50А – плуг болотный навесной, 6 корпусов, 50 см ширина захвата каждым корпусом, модернизированный;
• ДМУ-454-100 – дождевальная машина усовершенствованная, длина 454 м, расход воды 100 л/с;
• ВМК-3,0 – валкователь мелких камней с шириной захвата 3 м;
• 2ПТС-6 – двухосный прицеп тракторный самосвальный, грузоподъемность 6 т и т. п.

5. Основные оценочные показатели мелиоративных машин

Основным оценочным показателем любого технического изделия является качество.

Качеством называется совокупность свойств машины, обусловливающая ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с назначением.

Качество машины характеризуется надежностью, технологичностью, транспортабельностью, стандартизацией, унификацией, безопасностью, эргономическими, эстетическими, экологическими, патентноправовыми и экономическими показателями.

В число последних входит группа технико-экономических показателей, по которым удобно производить предварительную оценку проектируемой машины или сравнивать существующие. К ним относятся производительность, а также удельные показатели – энергоемкость, расход топлива на единицу продукции, материалоемкость, энергонасыщенность, приведенные затраты.

Производительность – это количество продукции установленного качества, производимое машиной в единицу времени.

В рассматриваемой сфере количество продукции измеряется в единицах объема, массы, площади, длины, штуках или иногда в условных единицах – условных эталонных гектарах.

Различают теоретическую, техническую и эксплуатационную производительности.

Теоретическая производительность – это производительность, которую определяют расчетным путем, полагая, что полностью используются геометрические (конструктивные) параметры рабочего оборудования, что скорости передвижения соответствуют теоретическим и что отсутствуют потери времени, не связанные с непосредственным выполнением рабочего процесса.

Исходя из определения, эту производительность называют также расчетной, или конструктивной.

Для большинства землеройных машин она рассчитывается по формуле

П₀ = V / t, (1)

где П₀ – теоретическая производительность машины; V – объем грунта в естественном состоянии, перемещенный к месту укладки; t – время выполнения процесса.

Для одноковшовых и многоковшовых экскаваторов

V = q n, (2)

где q – геометрическая вместимость ковша; n – число разгрузок ковша (или ковшей) за рассматриваемое время. Для многоковшовых экскаваторов непрерывного действия используется понятие частоты разгрузок z_р, которая определяется по формуле

z_р = n / t. .3)

Тогда

П₀ = q z_р. (4)

При разработке протяженных сооружений (траншей, дрен, каналов и т. п.) на основании рис. 1.2, на котором для примера показан трапецеидальный канал постоянной глубины, количество продукции или объем вынутого грунта можно рассчитать, используя формулу расчета объема призмы:

V = A L, (5)

где А – расчетная величина площади поперечного сечения сооружения; L – длина сооружения.

Рис. 2. Схема к расчету объема вынутого грунта при прокладке протяженного сооружения

Тогда из формулы (1) получим

П₀ = (A L) / t = А v₀, (6)

где v₀ – теоретическая скорость рабочего передвижения машины без учета буксования и остановок, не связанных с выполнением рабочего процесса.

Для машин, работающих в движении и у которых количество продукции, или, иначе, объем работы, измеряется в единицах площади (кусторезы, планировщики, бороны, плуги, косилки и т. п.),

П₀ = A / t = (В_з L) / t = В_з v₀, (7)

где А – обработанная площадь (рис. 3); В_з – конструктивная ширина захвата рабочего органа машины; L – расчетная длина обработанной площади за рассматриваемое время.

Рис. 3. Схема к расчету количества продукции при ее измерении в единицах площади

Для машин, у которых количество продукции измеряется в единицах длины (дренажные машины, трубоукладчики и т. п.),

П₀ = L / t = v₀. (8)

Для машин, у которых количество продукции измеряется в штуках (корчеватели, машины для уборки крупных камней),

П₀ = N / t = z₀, (9)

где N – расчетное количество выполненных событий; z₀ – расчетная частота выполнения событий.

Техническая производительность П_т – это наибольшая производительность, которую может обеспечить машина при постоянной непрерывной работе в определенных реальных условиях.

Для многоковшовых экскаваторов непрерывного действия

П_т = (q z_р k_н) / k_р, (10)

где k_н – коэффициент наполнения ковша; k_р – коэффициент разрыхления грунта.

Данные коэффициенты учитывают условия работы. Производительность, рассчитанная по формуле (1.10), называется также производительностью машины по выносной способности, так как она зависит от транспортирующей способности рабочего органа экскаватора непрерывного действия.

Для многоковшовых экскаваторов непрерывного действия, разрабатывающих протяженные сооружения,

П_т = А v₀ η_б, (11)

где η_б – коэффициент, учитывающий буксование машины или приводящий теоретическую скорость к реальной непрерывной скорости передвижения.

Для машин, у которых количество продукции измеряется в единицах площади,

П_т = В_з v₀ η_б. (12)

Для машин, у которых количество продукции измеряется в единицах длины,

П_т = v₀ η_б. (13)

Эксплуатационная производительность П_э – это действительная производительность, которую обеспечивает машина в течение определенного промежутка времени с учетом необходимого числа проходов и перерывов в работе, связанных с технологическим процессом, естественными надобностями, обслуживанием машины.

Для машин, у которых количество продукции измеряется в единицах площади,

П_э = В_з v₀ η_б k_и.в / (i k_п), (14)

где k_и.в – коэффициент использования времени, учитывающий перечисленные в определении П_э потери времени, не связанные с непосредственным выполнением рабочего процесса; i – необходимое число проходов, предусмотренное технологией производства работ; k_п – коэффициент перекрытия.

В расчетах во избежание огрехов его принимают больше единицы, т. е. действительная ширина захвата машины или ширина обработанной полосы должна быть несколько меньше конструктивной, или, иначе, каждый последующий проход частично накладывается на предыдущий.

Для остальных машин

П_э = П_т k_и.в. (15)

Производительность часто выражают в таких единицах, как метры кубические в час, метры кубические в смену, метры погонные в час, гектары в час, километры в смену и т. п. В таком случае в приведенные формулы должны быть введены соответствующие переводные коэффициенты.

В связи с этим часовую техническую производительность называют также производительностью за час основного времени, т. е. времени чистой работы.

Энергоемкость e – это количество энергии W, необходимое для производства единицы продукции:

e = W / V. (16)

Если разделить числитель и знаменатель на время осуществления процесса и учесть, что энергия, деленная на время, есть мощность, а количество продукции в единицу времени есть производительность, то из выражения (1.16) можно получить следующую формулу расчета энергоемкости:

e = P_дв / П_т, (17)

где P_дв – номинальная мощность двигателя машины.

Энергоемкость характеризует энергетическую экономичность машины. При создании машин стремятся к минимизации данного показателя. С ним связана и величина расхода топлива на единицу продукции q_т. Используя принятый стандартный показатель для двигателей внутреннего сгорания – удельный расход топлива двигателя q_уд, можно записать следующую формулу:

qт = Pдв Ки.м t qуд / (V kи.в), (18)

где К_и.м – коэффициент использования двигателя по мощности.

Разделив числитель и знаменатель на t, получим

qт = Pдв Ки.м qуд / Пт. (19)

Снижение q_т, как правило, повышает экономичность машины так же, как и ее материалоемкость m. Она рассчитывается как отношение конструктивной массы машины М_к к ее технической производительности:

m = М_к / П_т. (20)

Энергонасыщенность w есть отношение мощности двигателя к массе машины:

w = P_дв / М_к. (21)

В соответствии с действующими тенденциями стремятся к повышению энергонасыщенности машин.

Обобщающим показателем экономичности машины являются приведенные или удельные затраты С_пр, которые можно рассчитать как отношение стоимости машино-часа С_м-ч к часовой эксплуатационной производительности машины:

С_пр = С_м-ч / П_э.

 

____________________________________________________

Авторы:

Мелиоративные машины: учебное пособие. 
Мажугин, Евгений Иванович; Казаков, Андрей Леонидович