Производительность экскаваторов: считаем для одноковшового экскаватора

Производительность экскаватора — показатель, который оценивает, насколько быстро и эффективно экскаватор справляется с работой. Производительность измеряется в объёме грунта, который экскаватор способен перемещать за единицу времени (м3 в час).

В нормативной и технической документации различают несколько видов производительности, но мы поговорим о трёх основных.

Теоретическая: объём (м3) грунта за час непрерывной работы

Теоретическая производительность — объём грунта, который может быть выработан за час непрерывной работы экскаватора. Это усреднённый показатель, который учитывает только геометрический объём ковша (без «шапки») и количество циклов, совершаемых экскаватором за минуту. 

Теоретическая производительность не учитывает конкретные условия работы: коэффициенты разрыхления грунта и наполнения ковша, сменность, количество циклов в конкретных погодных или климатических условиях и квалификацию машиниста. 

Показатель полезен для приблизительной оценки эффективности работы экскаватора на конкретном объекте. Формула расчёта теоретической производительности простая:

П = 60 × g × n (м3/час), где:

g — геометрическая вместимость ковша (м3),

n — паспортное количество циклов, которые совершает экскаватор в минуту.

Например, у нашего экскаватора объём ковша — 1,2 м3 . За минуту он совершает 11 циклов. Тогда теоретическая производительность будет:

П = 60 × 1,2 × 11 = 792 м3/час.

Теоретическая производительность оценивает эффективность работы экскаватора «в вакууме» — без учёта конкретных условий работы: грунта, квалификации машиниста и амортизации

Техническая: объём (м3) конкретного грунта за час непрерывной работы

Техническая производительность — объём конкретного грунта в конкретных условиях работы экскаватора. Показатель учитывает поправочные коэффициенты наполнения ковша и разрыхления грунта. 

Среди большого числа методик расчёта производительности нет одной унифицированной методики. Это связано с тем, что поправочные коэффициенты зачастую получают опытным путём, они не стандартизированы и не везде валидны. Проблеме разночтения в методиках расчёта производительности экскаваторов посвящена научная статья в журнале «Горная промышленность» за май 2022 года.

Показатель технической производительности служит инструментом для планирования работы предприятий и логистических процессов. Формула расчёта технической производительности:

ПТ = 60 × (g × kH) × (n/kP) (м3/час), где:

g — геометрическая вместимость ковша (м3),

kH — коэффициент наполнения ковша (определяется по таблице),

n/kP — количество циклов, которые совершает экскаватор за минуту в данных конкретных условиях, где kP — коэффициент разрыхления грунта.

Посчитаем техническую производительность для экскаватора SANY SY215C на котловане в Ленинградской области, где преобладает среднесуглинистый тип грунта:

Показатель технической производительности ниже теоретической, потому что учитывает поправочные коэффициенты по наполнению ковша и разрыхлению грунта. Показатель не учитывает коэффициент использования рабочего времени

Нормативная: объём (м3) конкретного грунта за период работы с учётом перерывов в работе

Нормативная, она же эксплуатационная, производительность — наиболее полный показатель, который показывает объём конкретного грунта, отработанный экскаватором за конкретный период времени в данных условиях. Помимо поправочных коэффициентов по наполнению ковша и разрыхления грунта в показателе учитывается коэффициент использования рабочего времени. то есть здесь учитывают не только особенности грунта, но и неизбежные потери времени на осмотр машины, смазку, приёмку смены и перерывы.

Нормативная производительность считается для смены, по месяцу и по году. Годовой показатель нормативной производительности — информативный критерий для оценки и анализа организации работы на предприятии. 

Формула расчёта данного показателя такая же, как у технической производительности с добавлением коэффициента использования рабочего времени:

ПН = ПТ × kВ = 480 × (g × kH) × (n/kP) × kВ  (м3/час), где:

kВ — коэффициент использования рабочего времени,

g — геометрическая вместимость ковша (м3),

kH — коэффициент наполнения ковша (определяется по таблице),

n/kP — количество циклов, которые совершает экскаватор за минуту в данных конкретных условиях, где kP — коэффициент разрыхления грунта.

Коэффициент использования рабочего времени, как правило рассчитывается индивидуально на каждом предприятии на основе данных по средней продолжительности фактической и установленной рабочей смены. Для расчёта в примере возьмём усредненный показатель — 0,85. 

Рассчитаем нормативную производительность экскаватора SANY SY215C на разработке котлована в Ленинградской области на среднесуглинистых почвах:

Нормативная производительность показывает, какой объём грунта отработает экскаватор за смену, месяц или год с учётом поправки на неизбежные потери времени: простои, перерывы или обязательное техобслуживание

Краткий конспект

1. Различают несколько типов производительности экскаваторов. Рассмотрели три основных: теоретическую, техническую и нормативную (эксплуатационную).
2. Теоретическая производительность помогает приблизительно оценить эффективность работы экскаватора, учитывая только его паспортные характеристики: объём ковша и рабочие циклы.
3. Техническая производительность помогает планировать работы, в которых задействован экскаватор. Учитывает конкретный тип грунта. К простой формуле добавляются поправочные коэффициенты наполнения ковша и разрыхления грунта.
4. Нормативная производительность служить показателем эффективности организации процессов работы на предприятии, помогает анализировать и вносить поправки в процессы. Учитывает конкретный тип грунта и неизбежные потери времени при работе.
5. Если сравнить три показателя, которые мы получили в нашем примере, то будет заметно, что нормативная производительность — самая низкая (если считать за час), потому что больше других учитывает реальные условия работы.