Incarcatoare frontale - calcul productivitate

Incarcatoare Frontale

Calcul productivitati


Incarcatoarele frontale sunt echipamente de constructii utilizate pentru a manipula si transporta materialul aflat in stare afinata, cum ar fi pamintul sau rocile sparte, pentru a incarca camioane, pentru a sapa solurile moi sau pentru a transporta agregate, asfalt, unele piese din beton, etc.

Sunt echipamente foarte versatile care doteaza tractoarele pe roti sau senile iar sistemul hidraulic destinat rotirilor elementelor mecanismului realizeaza forte mari de taiere si ridicare ale cupei.


Date principale privind caracteristicile functionale: - înălţimea maximă de descărcare (E), - raza medie de viraj (5-8,5 m), - unghiul de poziţionare a cupei în situaţia deplasării cu cupa plină (circa 45-50 grade) - unghiul de basculare (circa 45 grade).


Cupa cu destinatie generala.

1. Cupa pentru operatii de taiere si manipulare a solului, destinata operatiilor dificile, cutitele de taiere fiind asemanatoare cu cele de pe lamele de buldozer. In cele mai multe cazuri, cupa permite montarea si a unor dinti de taiere peste cutitele speciale de taiere, dar in general este livrata fara aceste dotari fiind pregatita astfel si pentru operatii de nivelare a solului.


Cupa multi-operatii. (multirol) Este alcatuita din doua subansamble cuplate prin articulatii care permit folosirea ei atit ca si cupa normala, dar si pentru sapare, nivelare si prindere si ridicare. (graifer)


Cupa pentru roci Este o cupa formata dintr-o singura bucata, in constructie solida avind forma de V a suprafetei inferioare, ceea ce face mai usoara incarcarea cu sparturi.


Cupa speciala cu golire laterala. Permite lucrul in spatii inguste, dealungul drumurilor circulate si pentru umplerea camioanelor. Sunt variante care permit golirea prin basculare spre stinga sau spre dreapta.

Exista si alta tipuri de cupe si alte dispozitive atasabile cu destinatie speciala. Unele sunt folosite la demolari, inlaturarea zapezii (tip freza sau tip plug de zapada), cupe de tip grebla pentru curatarea tufisurilor, pentru curatirea spatiilor de lucru (maturare), dispozitiv fata destinate ridicarii, deplasarii si eliberarii greutatilor, etc.


Dispozitiv de tip stivuitor. Atunci cind mecanismul de ridicare permite, se poate utiliza si un dispozitiv specific stivuitoarelor.

Incarcatoare Frontale Incarcatoare Frontale

Factorul de umplere al cupei Conform SAE J742b Front End Loader Bucket Rating determinarea capacitatii cupei este diferita fata de standardele pentru excvavatoarele cu cupa directa sau inversa. Unghiul materialului ce umple cupa este de 2:1 in acest caz spre deosebire de cupa pentru excavatoare la care unghiul este de 1:1. Capacitatea normala pentru diversele cupe este data in cy pentru cupele de ¾ si peste aceasta capacitate a cupei rase si in cf pentru cele cu capacitatea sub ¾ cy. Capacitatea normala a cupei este tabelata din 1 ft in 1 ft pentru cupele de pina la ¾ cy , din 1/8 cy pentru cele intre ¾ si 3 cy si 1/8 cy pentru cele de peste 3 cy. Factorul de umplere pentru cupe normale se estimeaza utilizind tabelul:

Capacit.Cupeipline

DistInc.

statica,cupa transp

Viteza maxima inainte Viteza maxima inapoiUmplereRidicare

+Golire

U.M[m3](cy)

U.M[m](ft)

[daN] (lbs)

I[km/h](mph)

II[km/h](mph)

III[km/h](mph)

IV[km/h](mph)

I[km/h](mph)

II[km/h](mph)

III[km/h](mph)

IV[km/h](mph)

Ciclu[sec]

0.965(1.25)

2.56(8.4)

4354(9600 )

6.598(4.1)

12.392(7.7)

22.37(13.9)

33.795(21)

6.598(4.1)

12.392(7.7)

22.369(13.9) --- 9.8

1.529(2.0)

2.652(8.7t)

5761(12700)

6.759(4.2 )

13.035(8.1)

24.78(15.4 ) --- 6.759

(4.2 )13.357(8.3)

24.944(15.5) --- 10.7

1.72(2.25)

2.743(9t)

5897(13000)

6.598(4.1)

12.07(7.5)

21.4(13.3)

33.796(21)

7.08(4.4)

13.035(8.1)

23.013(14.3)

37.014(23) 11.3

2.214(3)

2.835(9.3)

7711(17000)

8.046(5.0)

14.484(9.0)

25.26(15.7)

41.842(26)

9.012(5.6)

16.093(10)

28.002(17.4)

46.67(29) 11.6

2.867(3.75)

2.835(9.3)

9525(21000)

7.403(4.6)

13.358(8.3)

23.17(14.4)

38.623(24)

8.046(5.0)

14.484(10.0)

25.427(15.8)

41.824(26) 11.8

3.058(4)

2.926(9.6)

11340(25000)

6.92(4.3)

12.392(7.7)

21.40(13.3)

33.795(21)

7.886(4.90)

13.84(8.6)

23.979(14.9)

38.623(24) 11.6

3.632(4.75)

2.957(9.7)

12250(27000)

7.081(4.4)

12.553(7.8)

21.886(13.6)

37.014(23)

8.046(5.0)

14.323(8.9)

24.783(15.4)

41.842(26) 11.5

4.205(5.5)

3.261(10.7)

16780(37000)

6.437(4.0)

11.426(7.1)

19.955(12.4)

33.795(21)

7.403(4.6)

13.035(8.1)

22.852(14.2)

38.623(24) 12.7

5.352(7.0)

13.7(10.4)

22680(50000)

6.437(4.0)

11.426(7.1)

20.438(12.7)

35.405(22)

7.403(4.6)

13.196(8.2)

23.335(14.5)

40.233(25) 16.9

10.704(14)

4.145(13.6)

44500(98000)

6.92(4.3)

12.231(7.6)

20.921(13.0) ---- 7.564

(4.7)13.357(8.3)

22.852(14.2) --- 18.5

17.585(23)

5.822(19.1)

100700(222000)

6.92(4.3)

12.713(7.9)

20.921(13.0) --- 7.725

(4.8)14.001(8.7)

24.462(15.2) 20.1


Material Factor de umplere (%)

Soluri afinate 100-110Agregate umede amestecate 95-100

Agregate uniforme Pina la 3,175 mm (1/8 in)

95 – 100

3,175...9.525 mm (1/8 ... 3/8 in) 90-95

17,25...19,05 mm (1/2.....3/4 in) 85-90

25,4 mm (1 in) si peste 85-90

Roci farimitate prin explozieDimensiuni uniformeDimensiuni medii Dimensiuni mari

80-9575-9060-75

Roci amestecate si praf 100-120

Argila umeda Soluri normaleMateriale cu coezivitate mare (cementate)

100-11080-10085-95

Incarcatoare FrontaleTractor pe roti, 119 cp

Vitezele inainte/inapoi Valori (SI) Valori (Se)

Reduse (treapta I-a si a II-a)Intermediare (treapta III-a)Mari (treapta a IV-a)

0...6.276 km/h0...17.863 km/h0...47.474 km/h

0...3.9 mph0...11.1 mph0...29.5 mph

Incarcarea utila de operare (SAE)Incarcarea basculabila, pe fataIncarcarea basculabila, cazul virare completaCapacitatea de ridicareForta de rupere (forta de forfecare a taluzului)

3,084*103 daN7,893*103 daN7,62*103 daN8,437*103 daN13,61*103 daN

6.800 lb17.400 lb16.800 lb18.600 lb30.000 lb


Incarcatoarele pe roti, au limitata incarcarea de operare pina la 50% din incarcarea de lucru cu care acesta vireaza complet, considerata ca o combinatie intre greutatea cupei pline in pozitia cea mai ridicata si tractorul dotat cu contragreutatile standard si fara lestarea rotilor. Solul utilizat pentru incarcarea cupei are densitatea de 3000 lb/Lcy (1.78*103 kg/Am3).


Volumul ciupei rase Reprezinta volumul continut in cupa in urma umplerii sale si nivelarii acesteia la elevatia cutitelor.

Volumul supraplinului

Reprezinta totalitatea materialului aflat peste capacitatea cupei pline. Panta geometrica pentru ipoteza utilizarii normelor SAE este 2:1 in conformitate cu figura

Capacitatea teoretica a cupei

reprezinta suma celor doua volume, fiind una dintre caracteristicile cupelor incarcatoarelor frontale


ALEGEREA MASINIIEtapele recomandate:

1. Stabilirea cantitatii totale care trebuie operata2. Stabilirea timpului unui ciclu si numarul de

cicluri/ora. Date specificate de producator sau cu caracter general

3. Determinarea volumului si a masei necesare pe ciclu4. Stabilirea marimii cupei necesare5. Stabileste masina necesara utilizind volumul cupei

respectiv greutatea necesara pentru un ciclu6. Verificarea ciclului de incarcare specificat de

producator cu cel folosit la pasul 2. Daca sunt diferente se reia procesul de alegere a masinii de la pasul 2

Incarcatoare Frontale 1. Productia Necesara Productivitatea estimata pentru un incarcator articulat pe roti

trebuie sa fie superioara valorii de 300 tone/h pentru ca aceste masini sa fie loate in consideratie. Daca avem de incarcat o cantitate mai mare de 300 t/h putem lua in considerare un incarcator frontal si putem alege masina si volumul cupei necesare

2. Timpul unui ciclu Atunci cind suprafata de lucru nu este suficient de neteda se

poate considera un ciclu de baza cuprins intre 0,45…0,55 minute pentru masinile performante. Acesta include, incarcarea, descarcarea, patru operatii de schimbare a vitezelor, un ciclu complet hidraulic si distanta minima de operatie. Tipul de material, inaltimea de ridicare si alti factori pot micsora sau mari acest timp. Atunci cind materialul trebuie transportat in cupa se va adauga la ciclu de lucru timpul de transport si revenire a masinii pentru a se estima durata corectata a unui ciclu de lucru


Factorii care influenteaza durata unui ciclu de timp.


Utilizarea nomogramelor1. Se introduce nr. de cicluri dintr-o ora(60/0.6*45/60)=75 cicluri/h2. Se introduce productivitatea dorita (230mc/h sau 300 cy/h)4. Se prelungeste dreapta si se obtine volumul necesar al cupei (3 mc sau 4cyd)5. Se uneste cu factorul de umplere (0,95)6. Se citeste volumul adoptat al cupei

Incarcatoare Frontale7. Se introduce densitatea materialului pe Scara F 1780 kg/m3 (3000 lb/yd3).8. Se traseaza linia C la F si se prelungeste la Scara G pentru greutatea unei cupe 5300 kg (11,500 lb).9. Se compara valoarea 5300 kg (11,500 lb) cu cea recomandata pentru masina. Pentru incarcatorul CAT 950G cu calacitatea cupei de 3.1 m3

(4 yd3) greutatea de operare este indeplinita si pentru stabilitatea la viraj.10. Din Scara I rezulta o productivitate de 400 t SI sau respectiv 450US_tone


Incarcatoarele frontale sunt masini excelente pentru cazul lucrului in in conditiile specifice solurilor moi pina la soluri medii si chiar in soluri cu considerate relativ grele.

Trebuie tinut cont de faptul ca productivitatea incarcatoarelor scade foarte repede in cazul utilizarii la lucrari specifice solurilor medii si mai ales grele.


Specificatii necesare determinarii productivitatii

La alegerea tipului de incarcator cei mai importanti factori sunt:

tipul materialului care trebuie transportat cantitatea de material ce se manipuleaza inaltimea pina la care materialul trebuie ridicat, mai

ales atunci cind se urmareste incarcarea camionelor spatuil disponibil pentru manevrele de incarcare a

cupei, respectiv cel de descarcare ca si pozitia in care camioanele pot sa stationeze pentru incarcare


Productivitatile ridicate se obtin atunci cind exista suficient spatiu de manevra, suprafata este neteda si daca este posibil, orizontala.

Atunci cind aceste deziderate nu sunt posibile, trebuie luata in calcul utilizarea altui tip de masina pentru constructii.

Incarcatoare Frontale Incarcatoarele frontale lucreaza in cicluri repetitive,

schimbari de viteze si directie relativ constante, incarcare, viraje si depozitare. Astfel, un ciclu de lucru poate fi impartit in urmatoarele faze

1 Manevrele necesare incarcarii cupei, actionarea cilindrilor mecanismului, miscari fata spate ale masinii si procesul de umplere si golire a cupei. Durata acestui ciclu se considera fixa.

2 Timpul necesar pentru transportul incarcaturii din punctul de umplere in cel de golire a cupei.

3 Timpul necesar revenirii la pozitia de incarcare a cupei.4 Volumul de material transportat intr-un ciclu.


Marimea cupei pline Incarcatore pe roti Incarcatoare pe senile

[m3] (cy) Ciclul (sec) Ciclul (sec)

0.765 ...2.865(1.00-3.75)

27 ... 30 15 ... 21

3.058 ... 4.205(4.0-5.5)

30 ... 33

4.587...5.352(6.0-7.0)

33 ... 36

10.704 ... 17.585(14.0-23.0)

36 ... 42

Timpii fixati pentru incarcatoare ( punctul 1) pot fi considerati din tabelul de mai jos:

Incarcatoare Frontale Atunci cind distanta de transport este mai mare

decit cea minima, se adauga timpul de transport la calculul timpului unui ciclu de lucru.

Pentru cazul in care distanta de transport este mai mica decit 30.48 m (100 ft), masina trebuie sa fie capabila sa se deplaseze cu aproximativ 80% din viteza pe care o atinge in treapta I-a .Faza de intoarcere cu cupa goala, trebuie realizata cu cel putin 60% din viteza pentru treapta a II-a a cutiei de viteze

transportul se face pe distante mai mari de 30.48 m (peste 100 ft), viteza de intoarcere trebuie sa fie de minimum 80% din viteza maxima posibila in treapta a II a cutiei de viteze

Daca suprafata de lucru nu este neteda si orizontala, aceste viteze trebuie saczute in consecinta.


Exemplul 1. Se considera un incarcator frontal avind

caracteristicile din tabelul 9.7 dotat cu o cupa cu capacitatea de 1,9114 m3 (2,5 cy), lucrind cu roci bine maruntite, cu greutatea de 1601 kg/m3 (2.700 lb/cy), pentru care sarcina suplimentara este de 25%. Tractorul este dotat cu convertizor hidraulic si cutie de viteze power-shtift.

Incarcatoare Frontale Varianta m/min Transport pe orice distanta 0.8 x 3.9 mph x 88 (ft/min)/mph

= 274 ft/min = 30,48 x 274 = 88,512 m/min Intoarcere; 0...100 ft 0.6 x 11.1 mph x 88 ((ft/min)/mph) = 586 ft/min = 178,6

m/min Intoarcere; peste 100 ft 0.8 x 11.1 mph x 88 ((ft/min)/mph) = 781 ft/min

=238,0488 m/min


Varianta m/min Transport pe orice distanta 0.8 x 3.9 mph

x 88 (ft/min)/mph = 274 ft/min Intoarcere; 0...100 ft 0.6 x 11.1

mph x 88 ((ft/min)/mph) = 586 ft/min Intoarcere; peste 100 ft 0.8 x 11.1

mph x 88 ((ft/min)/mph) = 781 ft/min


Distanta de transport [m] (ft) 0 7,62 m(25 ft)

15,24 m(50 ft)

30,48 m(100 ft)

45,72 m(150 ft)

60,96 m(200 ft)

Timpul fix (min) 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45

Timpul incarcat (min) 0,0 0,09 0,18 0,36 0,55 0,73

Timpul revenire (min) 0,0 0,045 0,9 0,13 0,19 0,26

Ciclul total (min) 0,45 0,58 0,72 0,94 1,19 1,44

Nr. Cicluri teoretice pe ora 133,3 103,45 83,33 63,83 50,42 41,66

Corectia 50 min lucrate/ora 111,1 86,2 69,4 53,19 42,02 34,7

Productivitatea orara [m3/h] (cy/h)

191,14(250)

148,3(193,9)

119.5(156,25)

91,5(119,7)

72,27(94,53)

59,73(78,13)

Product. In tone/h [EU] 306,2 237,6 191,6 146,6 115,8 95,7

Efectul cresterii distantei de transport asupra productivitatii pentru acest incarcator este dat in tabel

7.627.62


Exemplul 2. Calculul productivitatii incarcatorului pe roti.

Un incarcator dotat cu o cupa cu volumul total de 4 cy va fi utilizat la transportul unor agregate cu marimea 11/4 in. Distanta de transport este neglijabila. Agregatele au densitatea de 1839 kg/ mc (3100 lb/cy). Se cere estimarea productivitatii incarcatorului in tone pentru timpul de operare de 50-min efective dintr-o ora. Se utilizeaza acelasi factor de umplere a cupei.

Incarcatoare Frontale Pasul 1. Marimea cupei 3,02854 m3 (4 cy) Pasul 2. Factorul de umplere a cupei pentru agregate peste 1 in, 85-90% (Tabelul Fu). Se

adopta valoarea 85% Verificarea bascularii: Greutatea sarcinii: volumul corectat al cupei 4 lcy x 0.85 = 3.4 lcy greutatea de operare 3.4 lcy x 3100 lb/lcy = 10540 lbpentru 4 cy incarcarea statica in viraj maxim este 25000 lb (date masina)Se determina incarcarea de operare (50% din sarcina statica in viraj maxim) 0.5 x 25000 =

12500 lb Se verifica conditia de stabilitate operationala:10540 (incarcarea de operare) < 12500 (incarcarea admisa de operare) Concluzie pasul 2. Cupa poate fi folosita Pasul 3. Calculul timpului necesar unui ciclu. Din Tabelul timpi ficsi, pentru cupa cu capacitatea de 4 cy si incarcator pe roti: timpul fix

30-33 sec Se adopta 30 sec

Pasul 4. Factorul de utilizare a timpului de lucru; 50 min dintr-o ora Pasul 5. Calculul productivitatii

(3600 sec/h x 4 cy x 0.85)/ 30sec/ciclu x 50/60 x (3100 lb/lcy)/(2000 lb/ton) = 527 ton/h


Exemplul 3.Incarcatorul din exemplul 2 este utilizat

pentru incarcarea agregatelor de cariera pentru prepararea mixturii asfaltice. Cursa pe care se face transportul este de 220 ft iar marimea agregatelor de 11/4 in. Consumul de aggregate cu dimensiunea impusa este de 105 tone. Poate incarcatorul sa faca fata cerintelor ?


Pasul 3. Timpul de operatiilor fixe este de 30 sec (Tab. 9.10 – pentru 4 cy timpul 30...33 sec)

Craracteristicile masinii:mers inainte: I v = 4.3 mph II v = 7.7 mph III v = 13.3 mphmers inapoi : I v = 4.9 mph II v = 8.6 mph III v = 14.9 mphviteza de transport, lungimea 220 ft, se adopta 80% din viteza treptei

I-a(4.3 mph x 0.8 x 88 ft/min/mph)/ (60 sec/min) = 5.0 ft/sec

Viteza de intoarcere, lungimea 220 ft se adopta 80% din viteza maxima dezvoltata in treapta a II a cutiei de viteza

(7.7 mph x 0.8 x 88 ft/min/mph) / (60 sec/min) = 9.0 ft/sec


1. Timpul de incarcare/descarcare 30 sec 4 cy volum2. Deplasarea incarcata 44 sec (220/5) 80%

treapta I3. Timpul de intoarcere 24 sec (220/9) 80%

treapta II Timpul unui ciclu 98 sec


Pasul 6.Productivitatea probabila(3600 sec/h x 4 cy x 0.85)/(98 sec/ciclu) x

50/60 x 3100 (lb/lcy)/2000 (lb/ton) = 161 ton_A/h

ConcluzieCum 161 ton_A/h > 105 ton_A/h Incarcatorul

poate face fata solicitarii

Incarcatoare frontale - calcul productivitate

Documents

Transcript of Incarcatoare frontale - calcul productivitate