Выбор машин для земляных работ по техническим, экономическим и эксплуатационным параметрам

УДК 69-5.624.1

ВЫБОР МАШИН ДЛЯ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ ПО ТЕХНИЧЕСКИМ, ЭКОНОМИЧЕСКИМ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМ ПАРАМЕТРАМ

Л. А. Хмара, д. т. н., проф С. И. Кононов, асп., Запорожская государственная инженерная академия

Постановка проблемы. Одной из актуальных проблем снижения материальных и энергетических затрат при выполнении земляных работ является повышение эффективности выбора машин [4 - 11].

Для экономии материальных средств на современном этапе развития производства земляных работ имеются существенные резервы для повышения эффективности работ и снижения себестоимости за счет возможности моделирования на компьютере эффективности выбора машин для земляных работ, при помощи удельных показателей: материалоемкости и энергоемкости, а также обобщенного показателя энергоемкости и материалоемкости выбранных машин, из имеющегося парка с учетом поставленной задачи: объёма выполненных работ; времени выполнения работ; расстояния, на которое перемещается грунт; зависимости влияния уровня сложности производства земляных работ (типа грунта, угла естественного уклона грунта, времени года); технико-экономических и эксплуатационных показателей выбираемых машин.

Цель исследования. Повысить эффективность строительства при ведении земляных работ за счет рационального выбора строительных машин из имеющегося парка с учетом объёмов и времени выполнения работ, технико-экономических и эксплуатационных параметров машины.

Основной материал. В настоящее время решен ряд теоретических и практических задач, связанных с эффективностью выбора машины или комплекта машин, в которых рассмотрены пути повышения эффективности использования строительных машин, вопросы технологии и организации производства земляных работ на объектах. Определены технико-экономические и эксплуатационные показатели, которые являются приоритетными при выборе машин для

земляных работ. При этом эффективным является обеспечение условий: П ^шах,

Ш1ПО штн Ш1Пглс  Ш1п,<с Ш1П£С  ш1п,

где П - эксплуатационная производительность машины, м3/ч, О - масса выбранной машины, кг; N - мощность выбранной машины, кВт; Оуд - удельный показатель

кг_ч кВт ч

материалоемкости, м 3 ; - удельный показатель энергоёмкости, м3 ; -

кг кВт

обобщенный показатель по энергоемкости и материалоемкости машины, (м%^ ; Суд - удельная сумма затрат, /м; ХС - общая сума затрат, грн [1 - 3].

Разработка алгоритма имитационной модели выбора машин для земляных работ - это конечный набор правил, которые определяют последовательность операций для решения конкретного множества задач и обладают пятью важными чертами: конечность, определённость, ввод, вывод, эффективность.

Рассмотрим данную задачу имея заказчика, которому необходимо выполнить определенный объем работ Q, уложившись в отведенное время Тр, и подрядчика, у которого имеется парк строительных машин.

Алгоритм имитационной модели состоит из взаимосвязанных блоков, которые включены в алгоритм, для реализации метода моделирования, а также для формирования и организации вывода, необходимого для анализа вариантов информации.

Рис. 1 Алгоритмного выбора машин для земляных работ (экскаватора, бульдозера, скрепера).

Используя разработанный алгоритм выбора машины, разрабатываем программный продукт с интерфейсом программы расчета на основе приложения «Access» (рис. 2 - 10), являющийся реляционной СУБД (системой управления базами данных), который поддерживает все средства и возможности по обработке данных.

Применена технология ActiveX, позволяющая использовать разработку других программ (АВК-5 (5-2.8.0), Excel, Word) в своём программном продукте [3].

Разработка данной программы позволяет выбрать эффективную машину, решив поставленные задачи: объёма выполненных работ, времени для выполнения работы, типа грунта, влияния уровня сложности при производстве земляных работ, технико-экономических и эксплуатационных показателей машины; удельных показателей материалоемкости и энергоемкости, обобщенного показателя материалоемкости и энергоемкости, расстояние, на которое перемещается грунт, влияние модернизированных рабочих органов на производительность и себестоимость.

Рис. 2 Главный интерфейс программы: 1-еыбираем исходные данные по заданному

объекту.

Рис. 3 Выбор типа машины: 2-выбор машины.

0 - объем работ, мЗ | 1000

Тр - время работ, ч |

Виды работ 1 1-21

Условия работы 1 " |

Поправочный коэффициент 1

Дальность перемещения грунга,м 1000

Гранты 1 Шш

Супесь

Коэффициент разрыхления грунта |

Платность грунта, кг/мЗ 1750

Тип грунта 1

Назад | Очистить Применить |

Рис. 4 Ввод данных по объекту: 3-вводим исходные данные по заданному объекту.

Рис. 5 Интерфейс программы выбора коэффициентов: 4-выбираем коэффициенты.

Рис. 6 Выбор коэффициентов:5-выбираем общие исходные данные и коэффициенты; 6— подбираем коэффициенты по выбранной машине.

Рис. 7 Выбор машины: 7-исходя из исходных данных (производительности, времени, за которое необходимо выполнить работу, и дальности перемещения), осуществляем выбор

машины.

<«ц

©н

W техническая характеристика Г Коэффициенты Техническая характеристика скрепера ДЗ-74

Выбрать!

Список выбранных машин Удалить выбранное | Удалить все |

611А 621F 637Е серия || ДЗ-87 ДЗ-74

Мощность, кВт Зкспл^ационная база Вместительность ковша скрепера Двигатель

И - максимальная глубина резания, м

I.  ширина резания, м

Ур • скорость при разгрузке

Ун • скорость движения при наполнении ковша

Угр • скорость при транспортировке грунта, км/ч

V«  скорость движения при холостом ходе

(пов  время на поворот скрепера

0,500 ~Тб50

Рис. 8 Интерфейс выбора машины с технической характеристикой: 8-из предложенного парка машин подбираем технику, свободную в данное время; 9-корректировка и добавление при необходимости машин и их параметров; 10-список машин, выбранных для выполнения

заданной операции; 11-расчет.

Расчет Скрепера

Модель I Мощность, кВт I Ковш, мЗ I п I Пн | nNG Gy д

611А 197 8 12,60433 41,66667 29636 1896,174

621F 246 10,7 14,63397 41,66667 36862 2192,843

631Е серия || 365 16,1 26,65381 41,66667 22714 1658,675

ДЗ-74 147 8 7,786394 41.66667 51402 2722,698

Д3-32 158 10 9,710068 41,66667 36867 2265,689

*

XJ

Рис. 9. Результаты расчета: 12 -результаты расчета; 13 - кнопки обработки информации для построения графиков.

Используя программу «Access», создаем базу данных на машины в компьютере. Строим гистограммы, где видно, как зависит производительность машины от материалоемкости, энергоемкости, мощности, массы, обобщенного показателя энергоёмкости и материалоемкости. Кроме этого, в программе заложены коэффициенты, учитывающие эффективность комбинированных методов интенсификации воздействия на грунт. При этом одна и та же модель машины может иметь разную производительность за счет использования как традиционных конструкторских решений рабочего органа, так и применения методов интенсификации. Данные анализируются и заносятся в таблицу 1, где приведен строительный технологический процесс, состоящий из п-то количества машин, которые, в свою очередь, могут иметь 1-е количество модернизаций как машины, так и её рабочего органа, приводящих к

максимальной экономии материальных, энергетических и трудовых ресурсов, а показатели

стремятся к: вуд эф= вуд min; Куд эф= Куд min ; Суд эф= Суд min; По эф= Пко min? эф min« [1,2].

^_Щ

Зависимость производительности от обобщенного показателя по энергоемкости и материалоемкости машины

Рис. 10. Построение гистограмм: 14 - строим гистограммы по имеющимся расчетам.; 15 - выбор машин, по условию П>Пн (когда сравнивается производительность теоретическая с эксплуатационной производительностью машины, где эксплуатационная должна быть больше или равна производительности теоретической). Все, что по эксплуатационной производительности меньше теоретической, автоматически не учитывается при выводе окончательного результата; 16 - список машин, по которому осуществляется выбор эффективной машины исходя из предложенных параметров.

Таблица 1

Выбор эффективной машины с максимальной экономией материальных, энергетических и

трудовых ресурсов

Наименование Модернизация машины или рабочего органа Номер машины п у о с S у £ С 6 п у С С "¡3 о t=T С Е min ЕС

1 2 3 п

Машины для земляных работ 1 °уд1.1, Куд1.1, Суд1.1, ПКС1.1 ЕС 1.1 °уд1.2, Куд1.2, Суд1.2, ПШ12, ЕС 1.2 Суд1.3, Куд1.3, Суд1.3, ПШ1.3 ЕС 1.3 Суд 1. П, Куд 1. П, Суд 1. п, ПКв1. п, S С1. п ф э д о ф э д >> ф э д о ф э О t=T ф э О И

2 °уд2.1, Куд2.1, Суд2.1, ПКв2.1 ЕС 2.1 °уд2.2, Куд2.2, Суд2.2, ПКв2.2 ЕС 1.2 Суд2.3, Куд2.3, Суд2.3, ПКв2.3 ЕС 2.3 0уд1. п, Куд1. п, Суд1. п, ПКв1. п ЕС 1. п

3 °уд3.1, Куд3.1, Суд3.1, ПКв3.1 ЕС 3.1 °уд2.2, Куд2.2, Суд2.2, ПКв2.2 ЕС 1.2 Суд3.3, Куд3.3, Суд3.3, ПКС3.3 ЕС 3.3 0уд1. п, Куд1. п, Суд1. п, ПКв1. п ЕС 1. п

i Суд i.1, Куд i.1, Суд i.1, ПШ i.1 ЕС i.1 Суд 1.2, Куд ,.2, Суд i.2, ПШ i.2, ЕС ,2 Суд 1.3, Куд i.3, Суд i.1, ПШ i.3, ЕС i.3 0уд1. п, Куд1. п, Суд1. п, ПКв1. п ЕС 1. п

Выводы. Проведенные исследования и анализ позволяют утверждать, что эффективный выбор машин для ведения земляных работ возможно осуществлять по показателям: - удельная

материалоемкость, удельная энергоемкость, обобщенный показатель материалоемкости и энергоемкости с учетом параметров объема работ, времени их выполнения, условий ведения работ, экономии материальных и энергетических ресурсов. Для этого разработан комплексный подход, включающий алгоритм и программный продукт.

ИСПОЛЬЗОВАНАЯ ЛИТЕРАТУРА:

1. Строительные роботы и манипуляторы / Баловнев В. И., Хмара Л. А., Станевский В. П., Немировский П. И. - К.: Будiвельник, 1991. - 137 с.

2. Баловнев В. И. Интенсификация земляных работ в дорожном строительстве / Баловнев В. И., Хмара Л. А. - М.: - Транспорт, 1983. - 184с.

3. Программа Copyright НПФ «АВК Созидатель» АВК-5 (5-2.8.0) Ресурсная стоимостная документация в инвесторских сметах, договорных ценах контрактов, производстве, строительных работ. 1994 - 2008 г.

4. Тян Р. Б., Холод Б. I., Ткаченко В. А. Управлшня проектами. Навч. посiбник. - Д: Дншропетровська академiя управлшня бiзнесу та права, 2000. - 224 с.

5. Павлов И. Д., Радкевич А. В. Модели управления проектами: Учеб. пособ. - Запорожье: ГУ «ЗИДГМУ», 2004. - 320 с.

6. Канторер С. Е. Методы обоснования эффективности применения машин в строительстве. / М. : Стройиздат, изд. 2-е, перераб. и доп., 1969. - 295 с.

7. Канюка Н. С. Комплексная механизация трудоемкости работ в строительстве / А. В. Резуник, А. А. Новацкий; К. : Бущвельник, 1977. - 256 с.

8. Кудрявцев Е. М. Комплексная механизация, автоматизация и механовооруженность строительства. М. : - Стройиздат, 1989. - 246 с.

9. Моделирование и применение вычислительной техники в строительном производстве / Справ. пособ. // Под ред. Гусакова А. А. - М. : Стройиздат, 1979. - 382 с.

10. Деревянко С. Н. Оптимальная механизация скоростного строительства автомобильных дорог. Харьков : Вища школа, 1983. - 128 с.

11. Анненкова О. С. Методика рационального распределения машин для земляных работ по объектам строительства // Механизация и автоматизация строительства: Сб. науч. т., К., 1991.- С. 82 - 83.

УДК 69-5.624.1

Выбор машин для земляных работ по техническим, экономическим и эксплуатационным параметрам. / Хмара Л. А., Кононов С. И.// В1сник ПридншровськоТ державноТ академп бущвництва та арх^ектури. - Дншропетровськ: ПДАБА, 2009. -№ 6-7. - С. 5-10. рис. 10. - Бiблiогр.: (11 назв).

Предлагается методика по определению эффективного выбора машин для выполнения земляных работ. Даны рекомендации выбора машин по показателям: удельная материалоемкость, удельная энергоемкость, обобщенный показатель материалоемкости и энергоемкости. Представлен алгоритм и программный продукт, которые позволяют осуществлять выбор машин, экономя материал и энергетические ресурсы.