Виды производительности и проходок экскаватора
Виды производительности экскаватора: теоретическая, техническая, эксплуатационная. Виды проходок: лобовая, боковая, уширенная. Как проходка влияет на выработку.
Производительность экскаватора - это объём грунта, который машина разрабатывает за единицу времени, обычно за час или смену, и измеряют её в кубометрах. Она зависит от вместимости ковша, длительности рабочего цикла, категории грунта, схемы проходки и опыта машиниста. У одной и той же модели показатель может отличаться в разы: то, что написано в паспорте машины, и то, что экскаватор реально выработал на объекте, - разные цифры, и путать их не стоит.
Коротко о главном
- Производительность экскаватора бывает теоретической, технической и эксплуатационной - каждая следующая учитывает больше реальных потерь времени.
- Теоретическую производительность считают по формуле Пт = 3600 × q / Tц, где q - вместимость ковша, Tц - длительность цикла в секундах.
- Эксплуатационная производительность - самая близкая к реальности цифра, она учитывает коэффициент использования рабочего времени смены (по ЕНиР обычно 0,7-0,85).
- Проходка - это схема перемещения экскаватора вдоль выемки, она определяет ширину забоя и длительность рабочего цикла.
- Лобовая проходка даёт максимальную ширину захвата и подходит для узких глубоких траншей без бокового подъезда.
- Боковая проходка удобна для подачи транспорта сбоку, но обычно снижает производительность из-за большего угла поворота стрелы.
- Уширенная проходка зигзагом увеличивает ширину полосы за один проход и применяется на широких котлованах под фундаменты.
Какие бывают виды производительности экскаватора?
В расчётах и в проектной документации используют три вида производительности: теоретическую, техническую и эксплуатационную. Каждая следующая ближе к тому, что реально получится на площадке, потому что учитывает больше факторов простоя и потерь.
Теоретическая производительность - это максимум, который выдаст машина, если работает без остановок, ковш всегда наполнен до края, а грунт идеальный. На практике так не бывает. Но именно от этого показателя отсчитывают все поправочные коэффициенты.
Техническая производительность уже считается с тем, что ковш не наполняется до края, грунт разрыхляется, а в рабочем цикле бывают паузы. Организационные простои она не учитывает: сюда не входят ожидание транспорта, переезды экскаватора и техобслуживание.
Эксплуатационная производительность - самая близкая к реальности цифра. Её дополнительно умножают на коэффициент использования рабочего времени смены, и она показывает, сколько кубометров экскаватор реально выработает за 8-часовую смену на конкретном объекте.
Подробнее о том, какими бывают машины по устройству и назначению - в обзоре видов экскаваторов.
Теоретическая производительность: как её считают
Формула теоретической производительности выглядит так: Пт = 3600 × q / Tц, где q - геометрическая вместимость ковша в кубометрах, Tц - продолжительность одного рабочего цикла в секундах (копание, поворот, выгрузка, поворот назад), а 3600 - число секунд в часе.
Формула простая. Сложности начинаются дальше, там, где в дело идут поправочные коэффициенты. Например, при ковше 1 м³ и цикле 20 секунд теоретическая производительность составит 3600 × 1 / 20 = 180 м³/ч. Это число не учитывает ни вид грунта, ни квалификацию машиниста, ни то, что ковш редко наполняется полностью - его используют только как отправную точку для дальнейших расчётов.
Техническая и эксплуатационная производительность: в чём разница?
Разница между техническим и эксплуатационным показателем - в том, какие потери времени и материала они учитывают.
Техническую производительность получают из теоретической: умножают на коэффициент наполнения ковша (обычно 0,8-1,1 в зависимости от грунта и формы ковша) и делят на коэффициент разрыхления грунта (у суглинка и глины он выше, чем у песка). Формула: Пт.тех = Пт × kн / kр.
Эксплуатационная производительность добавляет ещё один множитель - коэффициент использования рабочего времени смены (Кв). Он учитывает простои на дозаправку, плановое обслуживание, ожидание автосамосвалов и перестановки экскаватора при смене проходки. По нормам ЕНиР, Сборник Е2 "Земляные работы", Выпуск 1, для механизированных земляных работ этот коэффициент обычно принимают в диапазоне 0,7-0,85 - смотря как организована площадка и подвоз транспорта.
Именно эксплуатационную производительность закладывают в проектные нормы выработки на объекте, а не теоретическую цифру из паспорта машины. Про то, чем один тип ходовой части отличается от другого и как это сказывается на работе в грунте, читайте в разборе гусеничных и колёсных экскаваторов.
Что такое проходка экскаватора и зачем её выбирают?
Проходкой называют способ, которым экскаватор движется вдоль будущей выемки, когда роет траншею или котлован. Она определяет, какую ширину и глубину грунта машина захватывает с одной стоянки, куда разворачивается стрела при выгрузке и сколько раз экскаватор придётся переставлять по длине объекта.
Требования к разработке выемок - глубине, креплению стенок, допустимым откосам - устанавливает СП 45.13330.2017 "Земляные сооружения, основания и фундаменты". Схему проходки подбирают уже с учётом этих ограничений.
Выбор проходки задаёт форму забоя, угол поворота ковша на выгрузку и, как следствие, длительность рабочего цикла - а значит, напрямую влияет на все виды производительности, о которых шла речь выше. Тип проходки подбирают ещё на этапе проекта производства работ, вместе с моделью экскаватора и рабочим оборудованием - прямой или обратной лопатой. Если машина одноковшовая, у неё своя специфика проходок - подробнее в статье про одноковшовые экскаваторы.
Лобовая (торцевая) проходка: устройство забоя и область применения
При лобовой, или торцевой, проходке экскаватор движется вдоль оси будущей выемки и копает грунт впереди себя, отступая назад по мере продвижения. Ковш забирает грунт с обеих сторон от оси движения, поэтому радиус копания используется почти полностью, а ширина забоя близка к максимальной для этой модели - обычно около 1-1,5 радиуса копания.
Разгрузка идёт в отвал сбоку от траншеи или в кузов самосвала, который подъезжает сзади либо сбоку от экскаватора. Этот вариант применяют для узких и глубоких траншей под коммуникации, а также для котлованов, к которым нет подъезда сбоку - когда экскаватор может двигаться только по оси будущей выемки. Работает лобовая проходка чаще всего с обратной лопатой, реже с прямой - для неглубоких широких выемок.
Чем боковая проходка отличается от лобовой?
При боковой проходке экскаватор двигается вдоль кромки выемки, а не по её оси, и разрабатывает грунт сбоку от себя, а не впереди. Ширина захватываемой полосы за один проход меньше, чем при лобовой, зато угол поворота стрелы к месту выгрузки и подъезд транспорта организовать проще: самосвал может двигаться параллельно экскаватору вдоль бровки котлована, не мешая копанию.
Из-за увеличенного угла поворота ковша боковая проходка обычно даёт более длинный рабочий цикл, чем лобовая при тех же условиях, и это напрямую сказывается на производительности - подробнее об этом чуть ниже. Применяют боковую проходку при разработке широких неглубоких котлованов, планировке площадок и там, где важнее удобство подачи транспорта, чем максимальная ширина захвата.
Уширенная проходка и разработка грунта зигзагом
Уширенная проходка - это разновидность лобовой, при которой экскаватор движется зигзагом, попеременно смещаясь то к одной, то к другой стороне оси выемки. За счёт этого ширина разрабатываемой полосы за один проход увеличивается почти в полтора-два раза по сравнению с обычной лобовой проходкой - без необходимости делать два отдельных прохода по соседним полосам.
Такую схему применяют при разработке широких котлованов под фундаменты зданий, когда ширины обычной лобовой проходки не хватает, а два отдельных прохода нерациональны из-за лишних перестановок и переездов техники. Расчёт ширины уширенной проходки завязан на радиус копания конкретной модели - у гусеничных и колёсных машин он различается, и это стоит уточнять по паспорту техники.
Сравнение видов проходок экскаватора
| Проходка | Направление движения | Ширина забоя | Рабочее оборудование | Где применяется |
|---|---|---|---|---|
| Лобовая (торцевая) | Вдоль оси выемки, экскаватор пятится назад | Около 1-1,5 радиуса копания | Чаще обратная лопата | Узкие глубокие траншеи, котлованы без подъезда сбоку |
| Боковая | Вдоль кромки выемки | Меньше, чем при лобовой | Обратная лопата | Широкие неглубокие котлованы, погрузка в транспорт сбоку |
| Уширенная (зигзагом) | Зигзаг вдоль оси выемки | До 1,5-1,8 радиуса копания | Обратная лопата | Широкие котлованы под фундаменты |
Как выбрать проходку под задачу: инструкция по шагам
- Определите ширину и глубину выемки по проекту - эти цифры и станут отправной точкой для выбора схемы.
- Сравните требуемую ширину забоя с радиусом копания конкретной модели экскаватора по её паспортным данным.
- Решите, куда пойдёт вынутый грунт: в отвал рядом с выемкой или сразу в кузов самосвала.
- Проверьте, есть ли место для подъезда экскаватора и транспорта сбоку от будущей выемки, или доступен только торцевой заход.
- Если выемка узкая и глубокая, а бокового доступа нет, выбирайте лобовую проходку.
- Если рядом с котлованом можно организовать движение самосвалов вдоль бровки, подойдёт боковая проходка.
- Если ширина котлована превышает возможности одной лобовой проходки, а делать два отдельных прохода невыгодно по времени, переходите на уширенную проходку зигзагом.
Как вид проходки влияет на выработку экскаватора?
Проходка меняет длительность рабочего цикла, а цикл напрямую входит в формулу производительности. При лобовой проходке ковш выгружается почти в той же плоскости, где копал, угол поворота стрелы минимален, и цикл получается короче.
При боковой проходке стреле приходится поворачиваться на 90-180 градусов к месту выгрузки, из-за чего цикл удлиняется, а фактическая выработка за смену при прочих равных условиях снижается - на практике разница с лобовой проходкой может достигать 10-15%. Уширенная проходка по длительности цикла близка к лобовой, но выигрывает за счёт того, что закрывает большую площадь без повторных проходов и лишних перестановок машины, а значит, реже теряет время на переезды. Именно поэтому в проектах производства работ схему проходки подбирают вместе с моделью и рабочим оборудованием, а не отдельно от них - об устройстве самих машин рассказано в статье что такое экскаватор.
Часто задаваемые вопросы
Чем теоретическая производительность экскаватора отличается от эксплуатационной? Теоретическая - это максимум при непрерывной работе без потерь, эксплуатационная - реальная выработка за смену с учётом простоев, неполного наполнения ковша и разрыхления грунта. Разница между ними может быть в полтора-два раза.
Какую проходку выбрать для рытья траншеи под коммуникации? Для узкой и глубокой траншеи, к которой нет подъезда сбоку, обычно применяют лобовую (торцевую) проходку - она позволяет использовать радиус копания почти полностью и не требует бокового доступа техники.
Что такое коэффициент использования рабочего времени смены? Это доля времени смены, которую экскаватор реально работает, а не простаивает на дозаправке, обслуживании или ожидании транспорта. По нормам ЕНиР, Сборник Е2, Выпуск 1, для механизированных земляных работ его принимают ориентировочно в диапазоне 0,7-0,85.
Почему боковая проходка снижает производительность по сравнению с лобовой? Из-за большего угла поворота стрелы к месту выгрузки рабочий цикл удлиняется, и при прочих равных условиях фактическая выработка за смену получается ниже, чем при лобовой проходке.
Когда имеет смысл применять уширенную проходку вместо обычной лобовой? Когда ширина котлована больше, чем захватывает одна лобовая проходка, но делать два отдельных прохода невыгодно из-за лишних перестановок и переездов техники - зигзаг закрывает увеличенную полосу за один проход.
