Основные технико-экономические показатели строительных машин

А б в

Рис. 19. Схемы цилиндрического образца на различных стадиях растяжения:

а — образец до испытания (/₀ и d₀ — начальные расчетные длина и диаметр); б — образец, растянутый до максимальной нагрузки (/_р и d_р — расчетные длина и диаметр образца в области равномерной деформации); в — образец после разрыва (l_К — конечная расчетная длина; d_k — минимальный диаметр в месте

разрыва)

нагрузкой Р и абсолют­ным упругим удлинением образ­ца rl пропорциональна и извест­на под названием закона Гука:

P = k rl

где k — коэффициент, зависящий от геометрии образца (площади поперечного сечения F₀ и длины /₀) и свойств материа­ла.

Рис. 20. Схема испытательной машины: 1 — собственно машина; 2 — винт грузовой; 3 — нижний захват (активный); 4 — образец; 5 — верхний захват (пассивный); 6 — силоизмерительный датчик; 7 — пульт управления с электро­приводной аппаратурой; 8 — индикатор нагрузок; 9 — рукоятки управления; 10 — диаграммный механизм; 11 — кабель

Рис.21. Схема машинных (первичных) диаграмм растяжения пластичных материалов

Прочность при статических нагрузках оценивается временным сопротивлением s _в и пределом текучести s _т; s _в - это ус­ловное напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца (предел прочности на растяжение); s _т - напряжение, при котором начинается пластическое те­чение металла.

Прочность при динамических нагруз­ках определяют по данным испытаний:

а) на ударную вязкость (разрушение ударом стандартного образца на копре)

Основным динамическим испытанием является метод испытания на ударный изгиб (ГОСТ 9454-78) с определением ударной вязкости ме­талла. Метод основан на разрушении образца с надрезом одним ударом маятникового копра (рис. 22).

Образец устанавливают на опорах копра и наносят удар по стороне образца, противоположной надрезу. Ударная вяз­кость Дж/ м²:

КС = AIF,

где А - работа, затраченная на разрушение образца, Дж; F - площадь образца в месте надреза, м².

Рис.22. Схема испытаний ударной вязкости

б) на уста­лостную прочность (определение способ­ности материала выдерживать, не разру­шаясь, большое число повторно-перемен­ных нагрузок),

Большинство разрушений деталей и конструкций при эксплуатации происходит в результате циклического нагружения. Металл, подверженный такому нагружению, может разрушаться при более низких напряжениях, чем при однократном плавном нагружении.

Процесс постепенного накопления повреждений в материале при дейст­вии циклических нагрузок, приводящий к образованию трещин и разруше­нию, называют усталостью. Свойство материалов противостоять усталости называют выносливостью.

в) на ползучесть (определе­ние способности нагретого материала медленно и непрерывно деформироваться при постоянных нагрузках).

2) Пластичность - это способность ма­териала получать остаточное изменение формы и размера без разрушения. Пла­стичность характеризуется относительным удлинением d при разрыве, %:

d = (/_к - /₀) 100% / /_к,

где /_к - длина образца после разрыва, мм; /₀ - первоначальная длина образца, мм (рис.19).

3)Твердость - это способность мате­риала сопротивляться внедрению в него другого, не получающего остаточных де­формаций тела.

Рис. 23. Методы определения твердости: а — по Бринеллю; б — по Виккерсу; в —по Роквеллу;

Значение твердости и ее размерность для одного и того же мате­риала зависят от применяемого метода измерения. Значения твердости, опреде­ленные различными методами, пересчи­тывают по таблицам и эмпирическим формулам. Например, твердость по Бринеллю (НВ, МПа) (ГОСТ 9012-59) определяют из отноше­ния нагрузки Р, приложенной к шарику, к площади поверхности полученного отпе­чатка шарика F_отп (рис. 23, а)

HB=PI F_отп

По методу Роквелла (рис. 23,в) (ГОСТ 9013-59)в испытуемую поверхность вдавливают алмазный конус с углом при вершине 120° или стальной шарик малого диаметра. Число твердости HR обратно пропорциональ­но глубине внедрения алмазного конуса. В зависимости от шкалы прибора введены следующие обозначения чисел твердости: HRA, HRB и HRC. При нагрузках на алмазный конус по шкале С и шкале А проводят измерения просто твердых или очень твердых и тонких материалов. Шкала В предназначена для ис­пытания мягких материалов.

Метод Виккерса (рис. 23, б) (ГОСТ 2999-75) позволяет измерять твердость как мягких, так и очень твердых материалов и сплавов. Твердость HV определяется по диагонали от­печатка d₁ от вдавливаемой алмазной пирамиды.

К физическим с войствам металлов и сплавов относятся температура плавления, плотность, температурные коэффициенты линейного и объемного расширения, электросопротивление и электропроводи­мость.

Физические свойства сплавов обуслов­лены их составом и структурой.

К химическим свойствам относятся способность к химическому взаимодейст­вию с агрессивными средами, а также ан­тикоррозионные свойства. Способность материала подвергаться различным методам горячей и холодной обработки определяют по его технологи­ческим свойствам.

К технологическим свойствам металлов и сплавов относятся литейные свойства, деформируемость (ковкость), свариваемость и обрабатываемость режу­щим инструментом. Эти свойства позво­ляют производить формоизменяющую обработку и получать заготовки и детали машин.

Литейные свойства определяются способностью расплавленного металла или сплава к заполнению литейной фор­мы, степенью химической неоднородно­сти по сечению полученной отливки, а также величиной усадки - сокращением размеров при кристаллизации и дальней­шем охлаждении.

Деформируемость - это способ­ность принимать необходимую форму под влиянием внешней нагрузки без разруше­ния и при наименьшем сопротивлении нагрузке.

Свариваемость - это способность металлов и сплавов образовывать неразъ­емные соединения требуемого качества.

Обрабатываемостью называют свойства металла поддаваться обработке резанием. Критериями обрабатываемости являются режимы резания и качество по­верхностного слоя.

Технологические свойства часто опре­деляют выбор материала для конструкции. Разрабатываемые материалы могут быть внедрены в производство только в том случае, если их технологические свойства удовлетворяют необходимым требованиям.

К эксплуатационным свойствам в за­висимости от условия работы машины или конструкции относят износостойкость, коррозионную стойкость, хладостойкость, жаропрочность, жаростойкость, антифрикционность материала и др.

Износостойкость - способность ма­териала сопротивляться поверхностному разрушению под действием внешнего тре­ния. Коррозионная стойкость - сопро­тивление сплава действию агрессивных кислотных и щелочных сред. Хладостойкость - способность сплава сохранять пластические свойства при температурах ниже О °С. Жаропрочность - способность спла­ва сохранять механические свойства при высоких температурах. Жаростойкость - способность спла­ва сопротивляться окислению в газовой среде при высоких температурах. Антифрикционность - способность сплава прирабатываться к другому сплаву. Эти свойства определяются в зависи­мости от условия работы машин или кон­струкций специальными испытаниями.

При выборе материала для создания технологической конструкции необходи­мо комплексно учитывать его прочност­ные, технологические и эксплуатационные характеристики.

СХЕМА ПРЕВРАЩЕНИЙ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В ИЗДЕЛИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ

Технико-экономические показатели строительных машин определяются их конструктивно-эксплуатационными характеристиками, зависящими от основных параметров машин и от условий их эксплуатации, которые могут быть случайными. Наиболее важными из них являются:

· производительность,

· маневренность,

· проходимость,

· устойчивость,

· надежность,

Производительность машин измеряется количеством строительной продукции, вырабатываемой в единицу времени. Принято различать три вида производительности строительных машин: теоретическую, техническую и эксплуатационную.

Теоретическая производительность определяется в условиях непрерывного режима работы при расчетных скоростях рабочих движений и нагрузках:

· для машин циклического действия - П_о=Q/t_ц

где Q — количество продукции за цикл; t_ц — время цикла;

· для машин непрерывного действия - П_о=vF

где v — скорость перемещения рабочего органа (или машины);

F — расчетное количество материала, перемещаемого единицей длины его потока.

Техническая производительность машины определяется максимальным количеством продукции, получаемой в данных конкретных условиях при непрерывной работе. При ее определении учитываются лишь минимальные перерывы (для заправки горючим, технического обслуживания, передвижения в забое и т. п.). Эту характеристику применяют в основном для комплектования комплексов машин и для оценки максимальных их возможностей.

Эксплуатационная производительность машины определяется объемом продукции в час, смену, год, получаемым реально при правильной эксплуатации машины работниками средней квалификации. При этом учитываются перерывы в работе. По эксплуатационной производительности определяют годовые директивные нормы выработки на машину и определяют плановые задания для строительных организаций.

Показатели маневренности и проходимости, имеют самостоятельное значение для строительных машин, и часто влияют на производительность непосредственно.

Устойчивость машины является важным показателем социальной приспособленности машин и основных характеристик, влияющих на ее производительность и материалоемкость.

Значительное влияние на эксплуатационную производительность машин оказывают показатели надежности, которые характеризуются безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью, сохраняемостью и транспортабельностью. Чем лучше показатели надежности, тем меньше времени затрачивается в процессе эксплуатации на внеплановые ремонты, связанные с устранением внезапных отказов и отказов, связанных с недостаточной долговечностью узлов и деталей. Чем выше показатели ремонтопригодности у машины, тем меньше времени затрачивается на ее ремонт и техобслуживание. Высокие показатели по сохраняемости машины способствуют уменьшению затрат времени на их подготовку к работе после значительных перерывов и перебазировок, а следовательно, увеличивают время их полезной работы.

Приспособленность машин к транспортированию между объектами работы характеризуется показателем транспортабельности, который также способствует снижению непроизводительного времени машины и повышению ее эксплуатационной производительности. Показатели надежности зависят не только от основных свойств машины, заложенных в нее при создании, но и в значительной мере от условий ее эксплуатации. Качественная эксплуатация строительных машин способствует получению высоких показателей их надежности и существенному росту эксплуатационной производительности (до 30...40%).

При оценке технического уровня и качества строительных машин используют также такой показатель, как экономическая эффективность использования машин.

Оценка экономической эффективности производится по обобщенному показателю суммарных приведенных затрат.

Приведенные затраты: 3=С+Е_нК,

где С — текущие затраты (себестоимость годового объема продукции машины); К — единовременные капитальные вложения на создание машины; Е_н —нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, устанавливаемый соответствующими методиками.

Для сравнения вариантов машин, используемых на одних и тех же работах, обычно пользуются не суммарной годовой величиной приведенных затрат, а их удельной величиной, принимаемой как отношение приведенных затрат к годовой эксплуатационной производительности. Эффективная работа машины будет соответствовать минимуму приведенных затрат. Для обеспечения этого положения необходимо добиваться, чтобы производительность машины была максимальной, затраты времени и других ресурсов на перемещение машины между объектами должны быть минимальными, расход энергии, эксплуатационных материалов, а также затраты времени и других ресурсов на ремонты, техническое обслуживание и управление — минимальными.

Эффективность новой машины оценивается также по сроку ее окупаемости t_ок = К/Э_н,

где К — капиталовложения, необходимые для создания новой машины и пуска ее в производство; Э_н — годовая экономия от внедрения новой машины.

Важным показателем является выработка продукции на одного рабочего В_уд = П_э/n,

где П_э — эксплуатационная производительность машины; п — количество рабочих, обслуживающих машину.

Дата добавления: 2014-01-05