Експлуатаційні властивості агрегатів

Експлуатаційні властивості (або характеристики) агрегатів скла­даються з властивостей робочих машин, властивостей енергетичної частини агрегатів (тракторів, самохідних шасі, двигунів самохідних агрегатів) і властивостей, обумовлених сполученням машин (зчіпка, допоміжні пристрої і т.д.).

Експлуатаційні властивості машин характеризують можливість їхнього ефективного використання і дають змогу оцінити, як конст­рукція машини відповідає вимогам експлуатації.

Експлуатаційні властивості є оцінювальними параметрами, які дають змогу робити висновки про економічну доцільність заміни одного типу машин іншим.

Розрізняють наступні властивості агрегатів: технологічні, енер­гетичні, маневрові, технічні, техніко-економічні, ергономічні.

Технологічні властивості агрегатів зумовлюють якість виконан­ня технологічних операцій. До них відносяться передбачені конст­рукцією машини технологічна здатність, технологічні параметри, гранично допустимі за умовами якості роботи швидкості руху, до­пустимі втрати, об’єм технологічних місткостей та ін.

Ці властивості грають вирішальну роль при виборі для даної операції і в даних умовах робочих машин і комплектування агрега­тів.

Технологічними властивостями визначається пристосованість машини до виконання технологічних операцій. Розміри, радіус дії робочого органу, зусилля на ньому і швидкість його переміщення, можливість його технологічного налагодження становить виробни­чу ефективність робочого органу.

Радіус дії робочого органу є головним параметром машин, які розробляють і переміщують матеріал на відстань, обумовлену роз­мірами їхнього робочого органу (одноківшеві екскаватори, крани та різні конвеєри, радіус дії яких у горизонтальній і вертикальній пло­щинах залежить від довжини робочого органу та кута його похилу до горизонту).

Раціональний режим роботи машини встановлюють, виходячи з зусиль на робочому органі і швидкості його пересування.

Енергетичні властивості машин полягають у їхній спроможності споживати при роботі певну механічну енергію (опір робочих ма­шин), або (наприклад для тракторів), розвивати визначену потуж­ність.

У процесі комплектування агрегатів енергетичні властивості мають вирішальне значення при визначенні кількісного складу ма­шин в агрегаті, при виборі експлуатаційних (зокрема, швидкісних) режимів роботи і т.п.

Маневрові властивості агрегатів — це їх поворотність, прохід­ність, стійкість руху, пристосованість до транспортування і т. ін. Маневрові властивості варто враховувати при виборі агрегатів для даних конкретних умов (при малих ділянках, при необхідності су­ворої прямолінійності ходів і т.д.).

Прохідність — це пристосованість самохідних та причіпних ма­шин до переміщення у процесі виконання роботи, а також при транспортуванні з одного об'єкта роботи на інший.

Всі самохідні машини, що працюють в умовах вологих та пух­ких ґрунтів, повинні мати високу прохідність.

Прохідність визначається силою тяги, питомим тиском на грунт, величиною дорожнього просвіту (кліренсу),h₁, h₂, h_3; кутами перед­нього α₁ і заднього α₂ в'їздів, а у машин з колісним ходом — також кількістю ведучих осей, кількістю, діаметром та розміщенням коліс, тиском у шинах і рисунком протектора, поздовжнім r ₁ і поперечним r₂ радіусами прохідності та мінімальним радіусом повороту (рис.2.1).

У процесі руху машини по бездоріжжю спостерігається буксу­вання рушія.

За величиною середнього питомого тиску на грунт роблять вис­новки про прохідність машини. Сила тяги машини обмежується зчіпними властивостями ходового обладнання з поверхнею, по якій рухається машина.

 

 

Рис. 2.1. Схема габаритної прохідності машини:

r₁ і r₂ — радіуси поздовжньої і поперечної прохідності; α₁ і α₂ — кути переднього і заднього в'їздів; h₁, h₂, h₃ — найменші просвіти між нижніми точками машини і поверхнею її пересування.

 

Мобільність машини — це її здатність швидко набирати швид­кість, переборювати похили і рухатись на підвищених швидкостях, а також бути пристосованою до розбирання при перевезенні.

Габаритні розміри, якими називають максимальні розміри маши­ни за довжиною, висотою і шириною, визначають можливість пере­базування машин без їхнього розбирання.

Стійкість під час роботи на схилах забезпечується поздовжньою і поперечною прохідностями, а також габаритними розмірами ма­шини.

Прохідність машини пов'язана з її маневреністю і плавністю ходу.

Маневреність — це можливість повороту машини або її розво­роту на обмеженій площі. Ця властивість важлива як при роботі, так і при транспортуванні машини.

Плавність ходу впливає на вертикальне відхилення різальних і планувальних поверхонь робочого органу машини. Вона забезпечує можливість зберігання постійної глибини різання (для автогрейде­ра), чистоту планування (для бульдозера), збільшення довговічності машини, зменшення втомлюваності машиніста.

Технічні властивості машин і агрегатів обумовлені головним чи­ном їхньою надійністю (довговічністю, ремонтопридатністю, без­відмовністю, зберігаємістю), а також іншими технічними показни­ками — вагою, масою, формою і т.п. Ці властивості необхідно вра­ховувати в першу чергу при організації технічної експлуатації ма­шин.

Надійність — це властивість машини виконувати задані функції, зберігаючи в часі значення встановлених показників в певних ме­жах.

Надійність меліоративних та будівельних машин визначається ймовірністю безвідмовної роботи у заданий або міжремонтний час і наробітком на відмову.

Надійність машини оцінюється відносними втратами робочого часу, які виникли внаслідок різних відмов у процесі роботи, за кое­фіцієнтом готовності:

де: Т — середній наробіток на відмову;

T_в — середній час вимушеного простою.

Довговічність машини — це властивість машини зберігати ро­ботоздатний стан до настання граничного стану з необхідними пе­рервами для технічного обслуговування і ремонтів. Граничний стан машини визначається неможливістю її наступної експлуатації, або обумовлений зменшенням ефективності її роботи, чи вимогами без­пеки і зазначається у технічній документації.

Показниками довговічності можуть бути ресурс роботи машини, термін служби та ін.

Довговічність та економічність ремонту машини при нормальній експлуатації визначається швидкістю наростання спрацювання і втратою роботоздатності базисних деталей та основних механізмів; кількістю годин роботи машини до капітального ремонту; кількістю годин роботи до повного спрацювання (амортизації) машини.

Розрізняють три види довговічності: фізичну, економічну і мо­ральну.

Фізична довговічність машини — це тривалість її роботи у се­редніх умовах експлуатації до першого капітального ремонту або до її списання (якщо капітальний ремонт не передбачається).

Економічна довговічність — це сумарна тривалість роботи ма­шини у певних умовах експлуатації з врахуванням подовження тер­мінів служби після ремонтів, кількість яких обмежується економіч­ними умовами. Економічна довговічність залежить від конструкції машини, ремонту та інших факторів.

Моральна довговічність — це тривалість служби машини, обме­жена «моральним спрацюванням», тобто, коли при появі нової ма­шини, експлуатація старої є економічно не вигідна.

Моральну довговічність машини можна збільшити модерніза­цією окремих її складальних одиниць і механізмів.

Підвищення надійності і довговічності машин вирішується ком­плексно: при конструюванні, виробництві і експлуатації машин.

Технологічність і економічність ремонту та технічного обслуго­вування машин залежить від їхніх конструктивних особливостей: уніфікації і взаємозамінності деталей та складальних одиниць ма­шини; однакової стійкості проти спрацювання більшості деталей агрегату і складальної одиниці; конструктивної простоти розбиран­ня складальних одиниць і агрегатів; доступності до складальних одиниць, що вимагають технічного обслуговування і ремонту; прос­тоти і легкості виконання операцій технічного обслуговування; кількості деталей і складальних одиниць, що потребують система­тичного обслуговування і ремонту; необхідної періодичності обслу­говування кожної складальної одиниці і машини у цілому.

Техніко-економічні властивості агрегатів — це їхня продуктив­ність і необхідні затрати праці, коштів, палива і т.п. До цих же влас­тивостей часто відносять металоємність і енергоємність, тягово-швидкісні якості, не виділяючи їх в окрему групу властивостей.

Найважливішим техніко-економічним показником є продуктив­ність. Ефективність використання машин буде найбільшою у тих випадках, коли вони виконують найбільші об’єми робіт при най­менших витратах.

Характеристикою ефективності використання машини є зведені витрати на виконання одиниці продукції. Цей показник служить для вибору варіанта використання машин, обґрунтування економії, яку одержують від впровадження нової машини, та інших техніко-еко­номічних розрахунків.

Зведені витрати визначаються за формулою:

де Ц_річ —розрахункова собівартість річного об’єму продукції маши­ни;

Е _н — нормативний коефіцієнт ефективності капіталовкладень (Ен = 0,15);

К — капіталовкладення на створення машини.

Тягово-швидкісні властивості визначають продуктивність маши­ни та економічні показники її роботи.

Вимірювачами розглянутих властивостей є динамічні або тягові характеристики, робочі і транспортні швидкості.

Динамічні характеристики машини — це її здатність розвивати найбільшу в даних умовах середню тягову експлуатаційну потуж­ність при оптимальних регулюваннях двигуна. Ця потужність у кожному випадку визначається різними параметрами, наприклад, для екскаваторів — силою різання на зубах ковша.

Динамічні характеристики тягача і самохідної машини — це максимальна тягова потужність на різних передачах, швидкість пос­тупального руху на цих передачах; величина сили тяги при макси­мальній тяговій потужності на різних передачах; максимальна сила тяги на найнижчій передачі; швидкість холостого ходу на різних передачах тощо.

Тягові показники тягачів та самохідних машин зображають у вигляді графіка (тягової характеристики), що описує залежність тягової потужності, дійсної швидкості поступального руху, коефі­цієнта буксування та інших параметрів від навантаження на гаку у межах від холостого ходу до максимальної величини, що визна­чається умовами зчеплення. Кожна машина має свою характеристи­ку.

Паливна економічність залежить від конструктивних особливос­тей та технічного стану машини, а також від кваліфікації машиніста і рівня організації технологічного процесу виконання робіт.

Паливна економічність вимірюється годинною та питомою вит­ратами палива.

Годинна витрата палива:

; кг/год;

де: Q_v –об’ємна витрата палива за певний проміжок часу в дм³;

r - об’ємна густина палива, кг/дм³.

Питома витрата палива — це кількість палива, що витрачається на одиницю ефективної потужності за годину

;

де N_e — ефективна потужність двигуна.

Амортизаційні витрати — витрати, пов'язані з відновленням по­чаткової вартості машини та її капітальним ремонтом.

Величина амортизаційних відрахувань залежить від терміну слу­жби машини. Із збільшенням довговічності машини зменшується процент амортизаційних відрахувань на повне відновлення вартості машини.

Амортизаційні відрахування на часткове відновлення вартості машини і капітальний її ремонт залежать від терміну служби її агре­гатів і складальних одиниць, базисних деталей і пристосованості їх до ремонту. При великій стійкості деталей проти спрацювання, зручності і легкості ремонту витрати на капітальні ремонти за пов­ний термін служби зменшуються. Тому норми амортизаційних від­рахувань на капітальний ремонт також будуть меншими.

Ергономічні властивості машин і агрегатів зумовлюють санітар­но-фізіологічні умови праці, зручність обслуговування, безпеку пра­ці, естетичні показники і т. д.

До ергономічних властивостей машини належить її пристосова­ність до зручних і безпечних умов праці машиніста.

Ергономіка — це спеціальна наука, яка вивчає проблеми науко­вого обґрунтування всіх організаційно-технічних рішень, пов'яза­них з діяльністю людини у процесі виробництва і з пристосуванням умов праці до людини.

Ергономічні властивості характеризуються фізіологічними, пси­хофізіологічними та гігієнічними показниками.

Зручністю використання машин у процесі експлуатації назива­ється комплекс особливостей їх конструкції, що визначає зручність роботи машиніста і легкість керування машиною.

Показниками зручності використання машин є простота керу­вання машиною і добра оглядовість ділянки роботи з кабіни маши­ніста. Простота керування машиною визначає затрати праці, необ­хідної для керування машиною. Затрати праці на керування маши­ною залежать від кількості важелів керування, їх розміщення і вели­чини фізичних зусиль, що витрачаються на керування машиною.

Зручність огляду місця роботи з поста керування машиною зале­жить від конструкції машини, площі її скління, конструкції пульта керування і сидіння машиніста.

Умови роботи машини вимагають, щоб машиніст, не змінюючи звичайної робочої пози, міг спостерігати за положенням робочого органу при виконанні всіх елементів робочого процесу.

Оглядовість слід оцінювати за розміром і окресленням зони, не­видимої машиністу.

Санітарно-гігієнічним умовам роботи надають великого значен­ня. У зв'язку з цим здійснюється ряд заходів: обігрівання кабіни, за­хист машиніста від вібрації, подання у кабіну кондиційованого по­вітря та ін.