Теоретические основы отбора подъемно-транспортных машин для механизации СДНР.

Подъемно-транспортные машины - основное средство механизации подъемно-транспортных и погрузочно-разгрузочных работ в промышлен­ности, строительстве, на транспорте, в горном деле и в сельском хозяйстве. Эти машины находят широкое применение при ликвидации последствий зем­летрясений, производственных аварий и катастроф, при ведении борьбы с наводнениями, селями и оползнями.

Автомобильные краны могут успешно применяться для разборки зава­лов над убежищами и укрытиями, извлечения и перемещения длинномерных и громоздких конструкций из завалов, восстановления мостов и дорог, сетей коммунально-энергетического хозяйства городов и объектов и при проведе­нии других работ.

Выбор кранов является важным организационным моментом, посколь­ку от правильного решения этого вопроса зависят безопасность и эффектив­ность производства работ. Наличие в завалах элементов больших масс и га­баритов, защемление одних элементов другими ставят задачу выбора крана для оснащения формирований ГО в ряд особенно ответственных.

Первая операция заключается в предварительном выборе крана по номинальной грузоподъемности. При этом должно соблюдаться ограничение

Q_кр ³ Q_гр

где Q_kp - номинальная грузоподъемность крана;

Q_rp - масса груза.

Для определения технической производительности стрелового крана воспользуем­ся зависимостью, которую в общем виде можно представить как отношение массы поднимаемого груза Q_rp к времени работы крана. Если Q_rp выразить в тоннах, а продолжительность цикла работы крана Тц в секундах, то расчет­ная формула примет вид, т/ч:

П_т = О_гр*(3600/Т_ц)*К_гр*К_в

Время Т_ц является суммой затрат времени на отдельные рабочие опе­рации, из которых состоит цикл: Т_ц = t₁+t₂+t₃+...+t_n.

Здесь: t₁ - время захвата (застропки) груза,

t₂ - время подъема (отпускания) груза,

t₃ - время изменения вылета стрелы и т.д.

Длительным опытом эксплуатаций стреловых кранов установлено, что время t₁ зависит от массы груза и количества рабочих, осуществляющих застропку. Время стропочных операций t₁, с, при перегрузке грузов кранами приведено в таблице:

Эксплуатационную производительность целесообразно рассчитывать не по массе груза Q_rp, перерабатываемого за один цикл, а исходя из номи­нальной грузоподъемности Q_кр крана с учетом коэффициента использования грузоподъемности К_гр. При этом необходимо вводить коэффициент К_м ис­пользования двигателей по мощности, так как последняя в процессе работы крана всегда отличается от номинальной. С учетом вышесказанного:

П_э = Q (3600/Т_ц) K_гр К_в К_м К_у

Анализируя последнюю зависимость, нетрудно заметить, что, посколь­ку номинальная грузоподъемность Q для определенного крана - величина постоянная, повышать производительность можно за счет увеличения коэф­фициента использования грузоподъемности К_гр (обычно К_гр = 0,5 ¸0,7).

Необходимо также стремиться к более рациональному использованию времени работы крана К_в (К_в = 0,85) и мощности его двигателей К_м. (»0,5-0,7)

Затраты времени на застропку t₁ и отстропку t₇ груза уменьшаются за счет внедрения специальных приспособлений цепных или канатных стропов, траверс или захватов.

Основные параметры крана определяют, исходя из обеспечения его устойчивости. Различают грузовую и собственную устойчивость. Первая ха­рактеризует способность крана противостоять опрокидыванию при работе с грузом, а вторая - опрокидыванию в нерабочем состоянии без груза. В любом случае потеря равновесия наступает тогда, когда равнодействующая всех сил, приложенных к крану, выйдет за его опорный контур. При этом машина падаете поворачиваясь относительно некоторой оси, называемой ребром опрокидывания. За расчетное ребро опрокидывания принимают линию, сое­диняющую определенные точки опорного контура (в зависимости от типа хо­дового устройства и наличия выносных опор).

Устойчивость оценивают по коэффициенту устойчивости (грузовой или собственной). При этом под коэффициентом устойчивости К_у (1,15…1,25) понимают от­ношение восстанавливающего момента М_в к опрокидывающему М_о (проверка грузовой устойчивости):

К_у=М_в/М_о>1,15

Наряду с автомобильными кранами, обладающими высокими тран­спортными скоростями и способностью поднимать и перемещать грузы са­мого различного характера, в формированиях ГО широко используются авто- и другие погрузчики.

Погрузчики являются подъемно-транспортными машинами, предназна­ченными. для выполнения погрузочно-разгрузочных работ со штучными и мелкокусковыми грузами. В общем комплексе подъемно-транспортных ма­шин они занимают одно из ведущих мест. Так, на автомобильном транспорте погрузчиками выполняется до 50-60, а на железнодорожном - до 80% объемов погрузочно-разгрузочных работ.

Широкое использование погрузчиков обусловлено простотой конструк­ции, относи­тельно малой стоимостью, минимальными затратами на единицу перерабатыва­е­мо­го груза по сравнению, например, с кранами и другими подъемно-транспортными машинами. По этим параметрам они уступают лишь конвейерам и метателям, превосходя их своей универсальностью.

Отбор погрузчиков для выполнения АСДНР производят по грузоподъемности и производительности.

П_Т-- техническая производительность

q-емкость ковша ; К_Н -коэффициент наполнения ; Y- объемная масса материала т/м³ ; Q - масса поднимаемого груза;  Т_Ц - длительность рабочего цикла;                                      t_n - время подъема ковша, время подъезда, опрокидывания и т.д.

Основы отбора экскаваторов для выполнения работ в очаге по­ражения (разрушения).

Для механизации трудоемких спасательных и неотложных ава­рийно-вос­ста­но­ви­тельных работ в сложных условиях очага поражения большое применение имеют экскаваторы. При этом одноковшовые экс­каваторы используются для разборки завалов, откопки заваленных со­оружений и приямков у заваленных защитных сооружений, вскрытия по­врежденных участков сетей водопровода, канализации и газопровода, устройства обводных линий и др. Кроме того, экскаваторы применяются для отрывки котлованов под противорадиационные укрытия и убежища, отрывки укрытий для техники. Многоковшовые экскаваторы могут быть использованы для отрывки траншей на пути распространения низовых и подземных пожаров в лесах и на торфяных месторождениях, а также при выполнении неотложных аварийно-вос­ста­но­ви­тель­ных работ на се­тях коммунального хозяйства города (объекта) и др.

Однако наиболее широкое применение при выполнении АСДНР имеют одноковшовые экскаваторы.

Одноковшовые экскаваторы классифицируются по виду рабочего оборудования - прямая лопата, обратная лопата, грейфер; по типу ходового устройства - пневмоколесный, гусеничный, шагающий, по управлению рабочим органом - канатное и гидравлическое.

Кроме того, по назначению и области применения экскаваторы делятся на строительные с емкостью ковша 0,15, 0,25; 0,4; 0,5; 0,65; 1; 1,25, 1,6 и 2,5 м³, карьерные и вскрышные - более 2,5 м³.

В последние годы в отечественном машиностроении наметилась четкая тенденция к созданию и массовому производству различных ти­пов гидравлических экскаваторов, приходящих на смену экскаваторам с канатным управлением.

Гидравлические экскаваторы обеспечивают большую точность работ, легче в управлении, более производительны (на 15-20% по срав­нению с машинами, снабженными канатным управлением). Их конструк­ция позволяет оснащать машину комплектом съемного навесного обо­рудования, что обеспечивает оперативную замену рабочих органов при выполнении АСДНР.

Самыми распространенными рабочими органами гидравлических экскаваторов являются ковши обратной лопаты.

Для грузоподъемных работ на машине устанавливают крановую подвеску, а для проведения погрузочных работ используют грейферные и захватные рабочие органы очень широкой номенклатуры.

Такие рабочие органы должны быть обязательно в комплекте ра­бочего оборудования одноковшовых экскаваторов, отбираемых для формирований ГО.

На гидравлические экскаваторы навешивают также активные (рабочие органы цепного или шнекового типа, приводимые в действие от гидродвигателей. Цепной рабочий орган служит для прорезания уз­ких траншей под телефонные и электрические кабели, а шнековый - для бурения отверстий (шурфов) при обеспечении подачи воздуха в зава­ленные убежища.

Основной эксплуатационной характеристикой экскаватора являет­сятехническая производительность.

Техническая производительность экскаватора при разборке зава­ла будет равна:

, м³/ч

где N_коп - мощность, затрачиваемая на копание (кВт)

h_т - КПД гидропровода или тягового механизма

t_к - время, затрачиваемое на одно копание

К₃ - коэффициент приспособления рабочего оборудования экс­каватора к разборке завала (Кз=0,25-1)

К_т - коэффициент отрывки определенного типа выемки (Кт =0,8-0,95)

К_кон - удельное сопротивление копанию (кН/м²) для грунтов:

I категория - 100 кН/м²

II категория - 200 кН/м²

III категория - 300 кН/м²

IV категория - 400 кН/м²

Т_ц - общая продолжительность цикла (с)

Т_ц= t_kon+t_под+t_n+t_p+t'_n+t_on

t_коп - продолжительность копания

t_под - продолжительность подъема

t_n и t'_n- продолжительность поворота рабочего оборудования

t_p - продолжительность разгрузки

t_on - продолжительность опускания

При копании:

, м³/ч

где К_н - коэффициент наполнения ковша (0,35…0,75);

К_р - коэффициент разработки грунта;

q - вместимость ковша, м³.

При отборе экскаваторов необходимо обращать большое внимание на их ра­ботоспособность.

Работоспособность - это состояние, при котором машина способна выполнять заданные функции с параметрами, установленными требованиями технической документации. Работоспособность можно выразить коэффициентом работоспособности Краб, который характери­зует отношение фактической производительности к номинальной произ­водительности машин:

К_раб = П_эф/П_эо

П_эф - эксплуатационная фактическая производительность,

П_эо - эксплуатационная номинальная производительность маши­ны.

Значение коэффициента работоспособности для исправной ма­шины близко к единице.

При отборе экскаваторов необходимо, чтобы техническая произ­водительность экскаватора была выше необходимой для выполнения АСДНР нормальной технической производительности П_т ³ [П_то], коэффи­циент работоспособности машины К_раб и коэффициент приспособлен­ности рабочего оборудования экскаватора к разработке завала должны быть близки к единице.