Andrzej Więckowski

WYDAJNOŚCI MASZYNY BUDOWLANEJ

1. Wydajność maszyn budowlanych

W planowaniu realizacji robót do określenia czasu pracy maszyny jest niezbędna znajomość jej wydajności.

Wydajność charakteryzuje wartość liczbowa (ilość) jednostek miary produkcji, którą maszyna wykonuje w określonym przedziale czasu, w przyjętych warunkach realizacji i jakości.

Do określenia wydajności, jako jednostki przykładowo zostały zastosowane: kilogram - kg, godzina - h oraz dzień - d., zmiana - zm., rok - r. Alternatywnie po przeliczeniu i zastosowaniu mnożników mogą być wykorzystane: gram - g, tona - t, sekunda - s, tydzień - tyg., miesiąc - mies., kwartał - kw., metr sześcienny - m³, metr kwadratowy - m², metr - m oraz inne wg układu SI.

W przypadku maszyn wyróżnia się wydajność: teoretyczną -
, techniczną -
, eksploatacyjną -
, praktyczną -
, roczną -
, normową -
.

2. Wydajność teoretyczna

Wydajność teoretyczna
jest to:

• liczba jednostek miary produkcji, kg,

• wykonanej przy naśladowaniu realizacji procesu w skali naturalnej,

• osiągnięta przez maszynę w czasie jednej godziny, 1h,

• przy imitowaniu pracy rzeczywistej, tj:

- bez obciążenia, ale z wykonaniem w przestrzeni wszystkich przewidzianych ruchów, np. bez oporów od calizny gruntu i bez urobku w łyżce koparki,

- przy pełnym wykorzystaniu parametrów roboczych narzędzia, np. przy 100 % wypełnieniu pojemności geometrycznej,

- przy dopuszczalnej prędkości,

- przy obsłudze przez operatora o najwyższych kwalifikacjach,

- w warunkach klimatycznych nie wpływających ujemnie na pracę maszyny.

Wydajność teoretyczna
wyrażona w kilogramach na godzinę - kg/h dla maszyny o pracy cyklicznej:

,

gdzie:
- liczba jednostek produkcji dopuszczalna do wykonania w jednym cyklu, np. masa udźwigu wyciągu (największa dozwolona w zadanych warunkach), kg,

- czas trwania jednego cyklu roboczego przy imitowaniu pracy rzeczywistej mierzony w godzinach (* - inny niż przy pracy pod obciążeniem i wykonanej faktycznie), h.

Wydajność teoretyczna
w kg/h dla maszyny o pracy ciągłej:

,

gdzie:
- prędkość przesuwu narzędzia roboczego przy imitowaniu pracy rzeczywistej, np. prędkość taśmy przenośnika przy przemieszczaniu poziomym, bez uwzględnienia zmiany prędkości na skutek poślizgu przy obciążeniu, m/h,

- pole przekroju poprzecznego „teoretyczne” strumienia przemieszczanego materiału, np. dla taśmy płaskiej jest równe powierzchni trójkąta równoramiennego o podstawie odpowiadającej szerokości taśmy przenośnika, m²,

- gęstość przemieszczanego materiału, kg/m³.

Wydajność teoretyczna
w kg/h dla maszyny wielonaczyniowej o pracy ciągłej (produkcja realizowana porcjami):

,

gdzie:
- liczba jednostek produkcji dopuszczalna do zrealizowania w porcji, np. największa dozwolona masa materiału w jednym kubełku lub czerpaku przenośnika o pracy ciągłej, kg,

- prędkość dopuszczalna przesuwu naczynia jw., m/h,

- odległość między środkami objętości naczyń, m.

Wydajność teoretyczną oblicza się analitycznie, następnie sprawdza praktycznie w skali 1:1 w laboratorium. Wartość
jest wykorzystywana głównie w projektowaniu, do porównywania „możliwości” produkcyjnych z innymi maszynami oraz dla weryfikacji zastosowanych rozwiązań konstrukcyjnych.

3. Wydajność techniczna

Wydajność techniczna Q_tech jest to:

• liczba jednostek miary produkcji, kg,

• wykonanej zgodnie z wymaganą jakością,

• w czasie jednej godziny, 1h,

• osiągnięta w warunkach (technicznych) miejsca realizacji, tj.:

- przy uwzględnieniu stopnia wykorzystania narzędzia roboczego, z uwagi: na jego napełnienie, spulchnienie materiału, kształt oraz wymiary obszaru robót i sposób ich wykonania,

- przy dopuszczalnym obciążeniu i nieprzerwanej pracy,

- przy obsłudze wykwalifikowanej.

Wydajność techniczna Q_tech w kg/h dla maszyny o pracy cyklicznej:

,

gdzie: q - liczba jednostek produkcji dopuszczalna do wykonana w jednym cyklu roboczym, np. dopuszczalna masa materiału w łyżce ładowarki, kg,

t - czas trwania cyklu roboczego, h,

s_tech - współczynnik (stopnia) wykorzystania parametrów technicznych narzędzia roboczego, wielkość niemianowana, na ogół s_tech<1.

Zależnie od rodzaju maszyny wielkość q może być wyrażana w różnych jednostkach, np. w kilogramach (tonach) dla ładowarek, a w metrach sześciennych dla koparek.

W przypadku koparek, wielkość q - oznacza pojemność geometryczną naczynia roboczego, która jest mierzona w metrach sześciennych w m³ i odpowiada objętości wnętrza zamkniętej łyżki koparki, przy równoczesnym zamknięciu części konstrukcyjnie otwartych - płaszczyznami prostokreślnymi wyznaczonymi przez zewnętrzne krawędzie otwartych części łyżki.

Wówczas współczynnik wykorzystania parametrów narzędzia roboczego z uwagi na warunki techniczne miejsca realizacji, tzw. współczynnik ośrodka realizacji:

s_tech = s_n s_s s_k,

gdzie: s_n - współczynnik napełnienia, wyraża proporcję między: objętością gruntu w naczyniu roboczym i objętością geometryczną tego naczynia; zależy od kategorii, wilgotności, jednorodności gruntu, m.in. objętość piasku wypełniającego z naddatkiem (czubem) łyżkę koparki jest większa od objętości geometrycznej łyżki - wówczas współczynnik napełnienia posiada wartość s_n > 1, zaś przy piasku zawierającym długie lub duże kawałki innego materiału, ich zsuwanie się i wypadanie podczas skrawania - nabierania oraz przemieszczania powoduje niepełne wykorzystanie pojemności łyżki, wówczas s_n < 1,

s_s - współczynnik spoistości gruntu, wyraża proporcję między: objętością gruntu w stanie rodzimym i jego objętością w stanie spulchnionym w analizowanej chwili wykonywania pracy, jest zastosowany w celu wyrażenia wydajności w odniesieniu do gruntu w stanie rodzimym, s_s < 1,

s_k - współczynnik kształtu i wymiarów obszaru wykonywania robót, wyraża zmniejszenie wydajności z powodu ograniczonej przestrzeni wykonywania robót, np. w wykopie o małym rzucie jest zbyt krótki odcinek skrawania aby łyżkę napełnić w jednym cyklu, wówczas s_k < 1.

Wydajność techniczna Q_tech w kg/h dla maszyny o pracy ciągłej:

Q_tech = vAρs_tech,

gdzie: v - prędkość przesuwu narzędzia roboczego, np. taśmy przenośnika o pracy ciągłej, m/h,

A - pole przekroju poprzecznego strumienia przemieszczanego materiału (charakterystyczne dla konstrukcji przenośnika i własności transportowych danego materiału), m²,

ρ - gęstość przemieszczanego materiału, kg/m³,

s_tech - współczynnik wykorzystania parametrów technicznych narzędzia roboczego, wyraża zmniejszenie wydajności z powodu: nieciągłości i niepełnego przekroju strumienia przemieszczanego materiału (głównie w wyniku nierównomiernego podawania) oraz poślizgu po taśmie i zsuwania się materiału transportowanego pod kątem ostrym do poziomu (w dopuszczalnym zakresie), na ogół s_tech < 1.

Wydajność techniczna Q_tech w kg/h dla maszyny wielonaczyniowej o pracy ciągłej (produkcja realizowana porcjami jw.):

,

gdzie: s_tech - współczynnik wykorzystania parametrów technicznych narzędzia roboczego, wyraża zmniejszenie wydajności z powodu: występowania porcji niepełnych i braku materiału w przemieszczających się naczyniach oraz zsuwania się materiału w transporcie, na ogół s_tech < 1,

- oznaczenia pozostałe jw.

4. Wydajność eksploatacyjna

Wydajność eksploatacyjna Q_e jest to:

• liczba średnia jednostek miary produkcji, kg,

• wykonanej zgodnie z wymaganą jakością,

• w czasie jednej godziny, 1h,

• osiągnięta w warunkach:

- technicznych miejsca realizacji robót (jak przy wydajności technicznej) i

- wykorzystania czasu roboczego na zorganizowanej budowie.

Na zorganizowanej budowie są spełnione następujące warunki:

• organizacja, technologia, stanowisko pracy oraz zarządzanie są prawidłowe,

• maszyna w dobrym stanie technicznym, obsługiwana przez wykwalifikowanego
  (-nych) operatora (-ów) jest zastosowana zgodnie z przeznaczeniem.

Wydajność eksploatacyjna Q_e w kg/h dla maszyny:

Q_e = Q_tech s_e
,

gdzie: Q_tech - wydajność techniczna, kg/h, jw.,

s_e - współczynnik wykorzystania czasu roboczego, wyraża proporcję: czasu pracy efektywnej na zmianie roboczej do czasu trwania zmiany, wielkość niemianowana, s_e < 1.

Czas trwania zmiany roboczej oznaczony przez zm. - na ogół jest równy 8 h. Zatem wydajność eksploatacyjna
dla maszyny wyrażona w kilogramach na zmianę - kg/zm. wynosi:

Q_e = 8Q_tech s_e.

Współczynnik wykorzystania czasu roboczego s_e dla zmiany 8. godzinnej:

,

gdzie (czasy trwania podczas 8. godzinnej zmiany roboczej):

t_oc - wykonanie obsługi technicznej codziennej, której czas zależy od stanu maszyny i w przypadku maszyn starszych oraz wyeksploatowanych jest odpowiednio dłuższy, h,

t_st - przygotowanie stanowiska pracy, np. czas ewentualnego zeskrawania nierówności terenu dla właściwego ustawienia koparki i jej przemieszczenia na kolejne stanowisko pracy, h,

t_pn - przerwy (normowe): śniadaniowa, na odpoczynek oraz na potrzeby naturalne, h.

5. Wydajność praktyczna

Wydajność praktyczna Q_p w kg/zm. dla maszyny:

Q_p = Q_e s_l,

gdzie: Q_e - wydajność eksploatacyjna, kg/zm., jw.,

s_l - współczynnik wpływów losowych, wyraża zmniejszenie wydajności z powodu: oddziaływania warunków atmosferycznych zależnych od pór roku i miesięcy (opady, temperatura, wiatr) oraz występowania awarii i okresów ich usuwania zależnych od stanu technicznego maszyny oraz rodzaju wykonywanej pracy, wielkość niemianowana, s_l < 1.

6. Wydajność roczna

Wydajność roczna Q_r wyrażona w kilogramach na rok - kg/r. dla maszyny:

Q_r = Q_p (N_r - n_or ) s_zm,

gdzie: Q_p - wydajność praktyczna maszyny, kg/zm., jw.,

N_r - liczba dni roboczych w roku, d./r.,

n_or - liczba dni średnia wykonywania obsługi i napraw w roku, d./r.,

s_zm - współczynnik zmianowości, wyraża średnią liczbę zmian w dniu roboczym, na ogół s_zm ≥ 1, zm./d.

7. Wydajność normowa

Znajomość parametru wydajności maszyn jest niezbędna do określenia czasu jej pracy przy realizacji planowanego zadania. W analizach wewnętrznych firmy parametr wydajności służy również do wnioskowania o wykorzystaniu zdolności produkcyjnych maszyny.

Normy techniczne stanowią wzorce regulujące zasady realizacji produktów materialnych w zakresie:

• jakości wyrobów,

• wielkości (ilości) nakładów.

Wielkości nakładów materiałów i czasu pracy ujmują tzw. normy nakładów rzeczowych.

Norma czasu N_cz jest to niezbędny nakład:

• liczba (ilość) jednostek czasu pracy maszyny lub poszczególnych uczestników tworzących zespół, h,

• do wykonania właściwej jakościowo jednostki produkcji, 1kg,

• określony w warunkach budowy zorganizowanej:

- dla danego rodzaju i wielkości robót,

- przy zastosowanym poziomie technicznym wykonania w miejscu realizacji.

Wydajność normowa Q_n dla maszyny wyrażona w kilogramach na godzinę - kg/h jest określona dla takich samych warunków realizacji pracy jak norma czasu, stąd zależności:

.

Normy nakładów są zestawione w katalogach nakładów rzeczowych. Są wykorzystywane do określenia nakładów i do rozliczeń na ogół zewnętrznych firmy.

Przez wielkość dopuszczalną rozumie się największą dozwoloną mierzalną cechę zjawiska lub ciała, która może być zastosowana przy wykorzystaniu danej maszyny.

Norma, łac: wzór, reguła, zasada, przepis; wg „Słownika języka polskiego”: 1) ustalona, ogólnie przyjęta zasada; reguła przepis, wzór, 2) ilość, miara, granica ustalona, obliczona, przewidziana jako wymagana lub obowiązująca w określonym zakresie.

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(12)

(11)

(8)

(9)

(10)

(7)

(6)

---