В данной статье рассмотрен процесс оптимизации подбора башенного крана путем построения номограммы производительности. Произведен анализ параметров, влияющих на производительность башенного крана, исследуются основные параметры, формирующие продолжительность времени цикла производственного процесса.
Ключевые слова: подбор башенного крана, производительность, время цикла, производственный процесс, номограмма производительности.
Определение потребности в строительных машинах для выполнения объема строительно-монтажных работ в установленные сроки является одной из первостепенных задач для качественного, своевременного и безопасного производства работ.
При разработке проекта организации строительства (ПОС) и проекта производства работ (ППР) выбор оптимального варианта строительно-монтажных машин в значительной степени определяет эффективность технологии и организации строительства в целом. [1, с. 52]
Алгоритм расчета потребности в строительной технике произведем на примере подачи пачки арматуры башенным краном в ходе устройства монолитного каркаса сооружения.
Башенный кран — один из ведущих средств механизации в парке строительных машин.
Подбор средств механизации осуществляется путем сравнения эксплуатационной производительности строительной машины с требуемой производительностью строительной машины (1).
, (1)
где Пэ — эксплуатационная производительность строительной машины [м/час, т/час];
Птр — требуемая эксплуатационная производительность строительной машины для выполнения объема работ в заданные сроки.
Эксплуатационная производительность строительной машины определяется по формуле (2) с учетом коэффициента использования строительной машины по времени (Кв), отражающим в совокупности степень надежности машины и организацию работ при ее эксплуатации, и коэффициента управления (Ку), отражающего степень квалификации оператора по управлению машиной. Расчет производится для различной продолжительности эксплуатации: час, смена, месяц, год. [2, с 11]
, (2)
где Пэ — эксплуатационная производительность строительной машины [м/час, т/час];
Q — выработка продукции [м, м2, м3, т, шт];
Tц — время цикла [час];
Kу — коэффициент управления;
Кв — коэффициент использования машины по времени.
Наибольшая эффективность строительной машины будет достигаться в случае максимального сокращения продолжительности цикла выполнения операции Tц.
Время цикла Tц — одна из основных переменных, влияющий на производительность башенного крана.
Продолжительность времени цикла Tц при работе башенного крана включает в себя:
– Время, затраченное на строповку груза;
– Время, затраченное на подъем груза до уровня монтажа;
– Время, затраченное на поворот стрелы крана на заданный угол;
– Время, затраченное на перемещение груза по стреле;
– Время, затраченное на монтаж конструкции и ее крепление;
– Время, затраченное на расстроповку конструкции после монтажа;
– Время, затраченное на возврещение крюка крана в исходное положение.
Проанализируем данные составляющие продолжительности времени цикла Tц, разделим их на переменные (изменяется в ходе выполнения работы) и постоянные (не изменяются в ходе производственного процесса) и выведем в таблицу 1.
Таблица 1
Распределение составляющих времени цикла Tц
|
Постоянные |
Переменные |
|
Время, затраченное на строповку груза (зависит от типа операции — не изменяется) |
Время, затраченное на подъем груза до уровня монтаж (зависит от высоты подъема груза — изменяется в ходе выполнения работ) |
|
Время, затраченное на монтаж конструкции и ее крепление (зависит от типа операции — не изменяется) |
Время, затраченное на перемещение груза по стреле (зависит от рабочего радиуса производства работ — изменяется в ходе выполнения работ) |
|
Время, затраченное на поворот стрелы крана на заданный угол (зависит от расположения крана и места производства работ — изменяется в ходе выполнения работ) |
|
|
Время, затраченное на расстроповку груза (зависит от типа операции — не изменяется) |
Время, затраченное на возвращение крюка крана в исходное положение (зависит от высоты подъема, угла поворота и рабочего радиуса крана — изменяется в ходе выполнения работ) |
Делаем вывод, что в ходе одного производственного процесса (подача арматурного каркаса) производительность башенного крана зависит от:
– Высоты подъема груза, H [м];
– Рабочего радиуса производства работ, R [м];
– Поворот груза на заданный угол, α [град].
Учтем возможность совмещения операций в ходе подъема груза и зададимся условием, что поворот стрелы крана на заданный угол α будет осуществляться в полном совмещении с процессом подъема груза на заданную высоту H.
Исходя из производственного анализа делаем вывод, что основная техническая характеристика, влияющая на производительность башенного крана — скорость подъема крюка и скорость движения каретки по стреле.
Для ускорения расчета по определению производительности, снижения ошибок в ходе расчета построим номограмму производительности.
Произведем выборку технических характеристик башенных кранов наиболее распространенных марок (Liebherr, Potain, Terex).
В результате выборки получили следующие значения:
– скорость подъема груза — 0,8 м/сек;
– скорость перемещения груза по стреле — 1,6 м/сек.
Полученные значения удовлетворяют требованиям безопасности по скорость перемещения грузов подъемными сооружениями, при которых скорость перемещения груза не должна превышать 2 м/сек.
На основании полученных значений скоростей подъема/перемещения груза по формуле (2) произведем расчет производительностей башенного крана для различных вылетов и высот подъема груза. Полученные значения сведем в таблицу 2, на основании которой построим номограмму производительности (рисунок 1).
Таблица 2
Сводная таблица производительностей
|
Вылет, м |
|||||||
|
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
||
|
Производительность, т/сут |
|||||||
|
Высота подъема, м |
10 |
937,65 |
851,06 |
779,11 |
718,38 |
666,43 |
621,49 |
|
20 |
773,66 |
713,74 |
662,44 |
618,02 |
579,18 |
544,93 |
|
|
30 |
658,5 |
614,58 |
576,16 |
542,26 |
512,13 |
485,17 |
|
|
40 |
573,17 |
539,61 |
509,77 |
483,05 |
458,99 |
437,22 |
|
|
50 |
507,43 |
480,95 |
457,09 |
435,49 |
415,84 |
397,89 |
|
|
60 |
455,21 |
433,79 |
414,29 |
396,46 |
380,11 |
365,05 |
|
|
70 |
412,74 |
395,05 |
378,81 |
363,85 |
350,03 |
337,23 |
|
Рис. 1. Номограмма производительности башенного крана
Номограмма построена на основании выборки технических характеристик, что позволяет применять ее для различных марок башенных кранов.
На основании полученных значений эксплуатационной производительности осуществляется подбор башенного крана по формуле (1).
Выводы:
В ходе произведенного анализа построена номограмма производительности, применение которой позволит отказаться от типового расчета в пользу работы с графической зависимостью. Это позволит снизить операционные ошибки и ускорить процесс определения производительности при формировании парка машин в ходе разработки ПОС (проекта организации строительства).
Литература:
- Юдина, А. Ф. Критерии выбора оптимального комплекта строительно-монтажных машин для возведения объекта в зависимости от заданных сроков строительства / А. Ф. Юдина, О. Н. Дьячкова // Вестник гражданских инженеров. — 2008. — № 1 (14). — С.52–55.
- Дроздов, А. Н. Строительные машины и оборудование / А. Н. Дроздов. — М.: Издательский центр «Академия», 2012. — 448 с.
