Определение оптимальной грузоподъемности мусоровоза.

Сбор и вывоз твердых бытовых отходов является важной санитарно-технологической операцией, осуществляемой коммунальной службой города. Использо­вание мусоровозов с рациональными техническими параметрами в за­висимости от условий эксплуатации является одним из важных резер­вов сокращения энергетических, материальных и трудовых затрат.

Мусоровоз является циклично работающей машиной. Его назначе­ние — сбор твердых бытовых отходов, загрузка отходов в кузов и транс­портировка к месту перегрузки мусора в транспортный мусоровоз. За­тем рабочий цикл повторяется. Мусоровозы имеют один двигатель, мощ­ность которого должна эффективно использоваться при выполнении всех операций рабочего цикла.

При сборе мусора и при его транспортировке к месту утилизации скорость мусоровоза ограничивается из соображений безопасности дви­жения. Для повышения производительности на этом этапе целесообраз­но увеличивать грузоподъемность и, следовательно, массу машины. Об­ратное движение мусоровоз осуществляет без груза. При неизменной мощности установленного двигателя повышение производительности на этой операции требует снижения массы машины и движения с большей скоростью. Увеличение массы машины приводит к падению производи­тельности за счет увеличения времени холостого пробега тяжелой ма­шины при возвращении к месту сбора мусора.

Указанные противоречия необходимо учитывать в структуре целево­го критерия. Мусоровоз как санитарно-экологическая машина должен собирать и вывозить бытовые отходы в возможно короткие промежутки времени. В качестве критерия оптимизации для этого случая целесооб­разно использовать время рабочего цикла или производительность му­соровоза. Эти показатели позволят выбрать машину, которая обеспечит удаление мусора при максимальной производительности в возможно более короткий промежуток времени в соответствии с санитарно-экологическими требованиями. Время рабочего цикла мусоровоза опреде­ляется с учетом технологического процесса мусоровоза, как рассмотре­но ранее.

Выражая время на основные операции рабочего цикла через техни­ко-эксплуатационные параметры и приравнивая первую производную выражения по грузоподъемности нулю, получаем величину оптималь­ной грузоподъемности (кг) в виде следующего выражения:

где N — мощность установленного двигателя, Вт (Нм/с); g —ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с²; — скорость мусоровоза при пе­реезде от контейнера к контейнеру внутри квартала, м/с; — ско­рость мусоровоза при транспортировании груза, м/с; — среднее рас­стояние между контейнерами для мусора внутри квартала, м; — сред­нее расстояние от места сбора мусора до места выгрузки, м; — рас­стояние, которое проходит мусоровоз без груза (обратный ход), м; — безразмерный экспериментально-аналитический коэффициент, завися­щий от соотношения массы машины без кузова (шасси) к перемещае­мой массе (масса мусора и спецоборудования), = 2,3—5,8 (большая величина для более мощных и тяжелых машин); — безразмерный экспериментально-аналитический коэффициент, зависящий от тягово-сцепных параметров движителя, = 1,95—4,3 (большее значение для больших значений отношения коэффициента передвижения машины с грузом к аналогичному параметру без груза при обратном движении машины); — безразмерный коэффициент, учитывающий время на вспомогательные операции (позиционирование, разгон, торможение и др.), = 1,1-1,15.

Оптимальная грузоподъемность зависит от ряда технико-эксплуа­тационных факторов (N, , отношения других). При отно­шении , равном единице, оптимальная грузоподъемность от этих величин не зависит. При увеличении оптимальная грузоподъ­емность мусоровоза растет, и наоборот. Перемещение тяжелой маши­ны без груза приводит к падению производительности и росту транс­портных расходов.

Выражение, рассмотренное выше, позволяет определить оптималь­ную грузоподъемность мусоровоза в зависимости от условий эксплуата­ции (технических и эксплуатационных параметров системы). Отметим важное положение. Ряд технико-эксплуатационных параметров являют­ся случайными величинами ( и др.). Этот фактор необ­ходимо учитывать при определении оптимальной грузоподъемности ма­шины. Увеличение дальности транспортировки мусора к месту утилиза­ции, при неизменных других факторах, приводит к необходимости ис­пользовать для вывоза мусора тяжелую технику большой грузоподъем­ности. Это требует увеличения единовременных затрат на повышение эффективности коммунальной службы, особенно в условиях крупных ме­гаполисов. Важно оптимизировать сеть перегрузочных станций и их уда­ление от места сборов отходов.

Выбор машины из предлагаемых на рынке осуществляется путем определения оптимальной грузоподъемности на основании извест­ных величин мощности N и других параметров. По величинам , мощности N и другим факторам выбираем машину с параметрами, бли­жайшими к расчетным. Машина с выбранными параметрами будет ра­ботать и в других условиях эксплуатации, однако при этом снижается производительность и растет энергоемкость процесса.