CC BY
54
УДК 621.828
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТРЕБНОСТИ И СТОИМОСТИ ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ПОГРУЗОЧНО-ТРАНСПОРТНЫХ РАБОТ В КАРЬЕРЕ
В. В. Бирюков, В. Н. Тарасов, И. В. Бояркина
Аннотация. Разработана методика определения потребности и стоимости дизельного топлива фронтального погрузчика для переработки заданного объема материала при работе в карьере.
Ключевые слова: энергозатраты, энергонасыщенность, расход топлива, производительность, стоимость, затраты, окупаемость.
Введение
Эффективность применения погрузчиков зависит от условий работы, которые характеризуются временем выполнения полезной работы, простоями, вызванными технологическими и организационными факторами. Число рабочих дней в году получают исключая из общего числа дней праздничные и выходные дни, а также дни, затраченные на техническое обслуживание и ремонт, кроме того нерабочими могут быть дни по метеорологическим и другим причинам.
Фонд рабочего времени фронтальных погрузчиков для разных климатических зон составляет 182 ^ 209 дней [1]. Общее время работы в часах зависит от времени работы погрузчика в смену (tСМ = 8 ч). Общее число
часов работы погрузчика в году при работе в одну смену колеблется в пределах
ТГ = 1456 ^ 1672 ч [2].
Методика расчета топлива, необходимого для выполнения погрузочно-
транспортных работ в карьере
Пусть требуется переработать в карьере ОГ = 600 тыс. т материала за год.
Используя заданный годовой объем работы и фонд времени в часах можно вычислить среднюю часовую производительность карьера Пк <м3 /ч)
ОГ
Пк = VІГ, <1)
ТГ Р м
где ОГ - общий годовой объем работы, кг; ТГ - годовой фонд рабочего времени, ч; рм
- плотность насыпного материала, р м =1800
3
кг/ м3.
Пк = —6^108— = 228,93 м3 /ч. к 1456-1800 Погрузочно-транспортные работы выполняют фронтальные погрузчики, поэтому рассмотрим удельный показатель Эу(ПТ) -удельная энергонасыщенность технической
3
производительности погрузчика Дж/( м' /ч), определяемый по формуле из работы [2]
N
Эу (Пт ) = пГ 3600 , (2)
где Ne - номинальная мощность двигателя,
кВт; ПТ - техническая производительность погрузчика, м3/ ч.
В формуле (2) размерный коэффициент 3600 (с) позволяет определить условную работу двигателя за 1 ч.
Физическая сущность удельного показателя Эу(ПТ) состоит в определении отношения работы двигателя за 1 ч (кДж), к часовой
3
технической производительности ( М /ч).
При дальности транспортирования LТ =40
м для материала, прочность которого характеризуется удельным сопротивлением копанию Ко =0,12 МПа, приведены значения
удельной энергонасыщенности производительности для размерного ряда фронтальных
погрузчиков [2]. При изменении грузоподъемности с 2,2 до 75 т происходит увеличение показателя Эу(ПТ) удельной энергонасыщенности технической производительности с
3
3650 до 6728 кДж/(м /ч). Для погрузчика ПК-4 Эу (ПТ ) =4014 кДж/< М3 /ч) [2].
Используя формулу (1) и показатель удельной энергонасыщености (2) определим мощность погрузочных средств, необходимых для выполнения заданного годового объема работы,
Пк -Эу (Пт )
= к т). (3)
3600
Подставляя в (3) исходные данные, найдем
Хе.к =
228,93 • 4014
=255 кВт.
3600
Для разработки карьера с заданной интенсивностью можно использовать два погрузчика мощностью 132 кВт.
На рис.1. представлены характеристики двигателя ЯМЗ-236М2, где показаны внешние и частичные характеристики эффективного крутящего момента Ме(п) , часового расхода топлива GT (п) и мощности двигателя Ые (п) [5]. Работа двигателя на внешних характеристиках Ме, Ые и GT в условиях эксплуатации маловероятна. Обычные условия работы и квалификация оператора заставляют его использовать частичные режимы, заполняющие внутреннее поле характеристики (см. рис.1.)
Рис. 1. Методика определения потребности и стоимости дизельного топлива при выполнении погрузочно-транспортных работ в карьере
Часовая потребность расхода дизельного топлива погрузчика GTЧ (кг/ч) зависит от мощности двигателя и удельного расхода топлива ge . Причем ge для дизельных двигателей изменяется в пределах 235^ 188 г/(кВт ч) [3]
10
3
(4)
где NeH - номинальная мощность двигателя, кВт; ge - удельный расход топлива, г/(кВтч); KN е - коэффициент использования
максимальной мощности двигателя, KN.е =0,5 - 1,0
Наиболее вероятное значение KN е для фронтального погрузчика находиятся в диапазоне KN е =0,5 - 0,8.
По формуле (4) получим расход топлива за час
„ 130 -188 - 0,6
&т .П =----------------------^-= 14,7 кг/ч.
10
3
Расход топлива в смену 14,7-8= 117,3 кг/смену.
Годовое количество топлива, требуемое для работы одного погрузчика,
&Т.П.Г = &ТлТГ. (5)
От П Г =14,7-1672=24578,4 кг.
Стоимость топлива, израсходованного за год работы, при стоимости топлива Цт =28 руб. за 1 кг для погрузчика ПК-4 составляет Ст Г = От П Г - Цт =688195 руб.
В настоящее время одним из направлений дальнейшего совершенствования одноковшовых фронтальных погрузчиков является реализация энергосберегающих приводов рабочего оборудования.
Применение энергосберегающего рабочего оборудования, использующего простое техническое решение в виде пневмогидроцилиндра, соединенного с газовым баллоном, заряженным сжатым воздухом при давлении порядка 10 МПа, дает эффект повышения производительности, повышения ресурсосбережения гидросистемы и двигателя погрузчика.
Время тц рабочего цикла энергосберегающего погрузчика уменьшается на 5,8 - 9,9 %.
В среднем увеличение производительности энергосберегающего погрузчика за счет уменьшения времени цикла тц составляет
7,5 %. Одновременно погрузчик с энергосберегающей гидросистемой обеспечивает увеличение коэффициента наполнения ковша KН > 1,1 вследствие реализации дополнительной мощности энергосберегающего пневмогидроцилиндра при черпании материала. В результате сочетания этих факторов общее повышение производительности энергосберегающего погрузчика составляет 17,5 % в средних условиях работы.
Затраты на создание энергосберегающего гидропривода погрузчика, состоящие из стоимости мобильного компрессора, стоимости пневмогидроцилиндра и стоимости газового баллона, соответственно имеют вид:
С = С + С + С =
СЭСГП СК + СП. Г .Ц + СГ .Б
=70+20+15=105 тыс. руб.
Повышение производительности фронтального погрузчика на 5Т =17,5 % дает годовую экономию топлива в размере ЭГ (т) = Ст Г 5Т =120434 руб. Следовательно
затраты на внедрение энергосберегающей системы на погрузчике окупаются менее чем за год эксплуатации.
Дальнейшая эксплуатация погрузчика с ЭСГП дает чистую прибыль за счет экономии дизельного топлива. При этом возникают другие сопутствующие источники повышения
эффективности погрузчика за счет повышения надежности двигателя, гидронасосов и др., которые в данной статье не рассматриваются.
Выполним расчет стоимости топлива при работе погрузчика ПК-75 (грузоподъемностью 75 т).
При числе рабочих дней в году 182 дня, годовой фонд при односменной работе составит тГ = 1456 ч.
Пусть требуется переработать за год OГ = 5 млн. т материала.
Производительность карьера по формуле
(1)
Пк =
5 • 10
9
= 1908 м3/ч,
1456•1800
Мощность погрузочных средств, необходимая для выполнения заданного годового объема работы, определяется по формуле (3)
1908 • 6728 Ме к =------------=3565,5 кВт.
3600
В данном случае можно использовать один большегрузный погрузчик при двухсменной работе. Погрузчик ПК-75 имеет мощность двигателя Ые =1693 кВт.
Часовая потребность расхода дизельного топлива одного погрузчика определяется по формуле (4)
^ 1693 • 188 • 0,5
GTП =--------- -----= 159,1 кг/ч.
10
3
Расход топлива при работе в две смены равен 159,1-16=2545,6 кг.
Годовая потребность в топливе при двухсменной работе определяется по формуле (5) От П Г = 159,1 2912=463299 кг.
Стоимость топлива при цене 28 руб. за 1 кг, израсходованного одним погрузчиком при двухсменной работе за год определяется по формуле
Ст Г = От П Г 28=12,972 млн. руб.
Стоимость погрузчика Le Тогпеаи L-2350 составляет 7,9 млн. $. Объем топливного бака 4000 л, который расходуется в течение трехсменной работы за 1 сутки при непрерывной работе в карьере. Одна заправка бака дизельным топливом составляет 95200 руб.
Разработанный метод обеспечивает адекватность выполняемых расчетов с погрешностью не более 9% в заданных эксплуатационных условиях.
Выводы
Разработанная методика, позволяет определять мощность двигателя погрузчика, число погрузчиков и потребность топлива, необходимые для выполнения заданного объема работ в карьере.
Расход топлива фронтального погрузчика зависит от коэффициента использования мощности двигателя, организационных, технологических и других эксплуатационных факторов.
Затраты на внедрение энергосберегающего привода рабочего оборудования погрузчика ПК-4 окупаются менее чем за один год эксплуатации погрузчика за счет стоимости сэкономленного дизельного топлива.
Библиографический список
1. Чебанов Л. С. Эффективность применения погрузчиков в строительстве /Л.С. Чебанов. - Киев: Будивельник, 1987. - 80 с.
2. Бояркина И. В. Технологическая механика одноковшовых фронтальных погрузчиков: монография /И.В. Бояркина. - Омск: СибАДИ, 2011. -336 с.
3. Стуканов В. А. Основы теории автомобильных двигателей и автомобиля /В.А. Стуканов. - М.: ИД «Форум»; Инфра-М, 2007.-368 с.
4. Шафранский В. Н. Определение потребности в строительных машинах/ В. Н. Шафранский, А. Е. Чистяков. -3-е изд., перераб. и доп. -М.: Стройиз-дат, 1983.-144 с.
5. Бояркина И. В. Методика аналитического расчета частичных скоростных характеристик крутящего момента и часового расхода топлива двигателей внутреннего сгорания /И. В. Бояркина //Материалы Всероссийской научно-технической конференции (с международным участием).-Омск:
СибАДИ.- 2011. Кн. 2. -С. 481-485.
METHOD OF DETERMINING THE NEEDS AND COST OF DIESEL FUEL IN LOADING AND TRANSPORT OPERATIONS IN A CAREER
V. V. Biryukov, V. N. Tarasov, I. V. Boyarkina
A method for determining the need and cost of diesel fuel front-end loader to process a given volume of the material while working in the quarry.
Бирюков Виталий Васильевич - д.э.н., профессор Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований - экономика строительства, технология строительства. Имеет 182 опубликованных работ.
Тарасов Владимир Никитич - д.т.н., профессор Сибирской государственной автомобильнодорожной академии. Основное направление научных исследований - теоретическая механика, механика строительных машин. Общее количество опубликованных работ: 218 . e-mail: Tara-sov_vladimir@list. ru
Бояркина Ирина Владимировна - к.т.н., доцент Сибирской государственной автомобильнодорожной академии. Основное направление научных исследований - аналитическое проектирование энергосберегающего рабочего оборудования стреловых погрузочно-транспортных машин. Общее количество опубликованных работ: 62. е-таИ: [email protected].
УДК 330.342.3:005.591.6:(571.13)
РЕАЛЬНОСТЬ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИННОВАЦИОННОГО РАЗВИТИЯ ОМСКОЙ ОБЛАСТИ
З. В. Глухова, А. И. Фомина
Аннотация. В статье определены основные инновационные факторы, характерные для отечественной экономики; выявлены основные проблемы, препятствующие инновационной направленности развития экономики; уточнена система оценочных показателей инновационного развития; проработаны вопросы, связанные с созданием кластерной модели экономики в Омской области и ее преимуществами для региона.
Ключевые слова: инновационные факторы, индикаторы инновационной стратегии, инновационо - активные предприятия, кластерная модель экономики.
Введение оборот результатов научных исследований,
Инновационная деятельность направлена опытных конструкторских работ, новых или
на создание и вовлечение в экономический усовершенствованных видов продукции и тех-
