Как определить производительность экскаватора за час и смену?

Статья обновлена: 18.08.2025

Производительность экскаватора – ключевой показатель эффективности земляных работ. Точный расчет эксплуатационной производительности напрямую влияет на планирование сроков, оценку затрат и рентабельность строительных или горнодобывающих проектов.

Фактическая выработка машины измеряется объемом грунта или горной массы (в кубических метрах), разрабатываемой за единицу времени – час или рабочую смену. На этот показатель воздействует множество факторов: тип и мощность экскаватора, свойства разрабатываемого грунта, организация рабочего процесса, квалификация машиниста, а также применяемая технология копания.

Данная статья детально разберет методику расчета эксплуатационной (фактической) производительности экскаватора, учитывающую все основные переменные. Понимание этих принципов позволит точно прогнозировать выработку техники и оптимизировать ее использование на объекте.

Формулы для расчета производительности экскаватора в кубических метрах за цикл

Производительность экскаватора за один рабочий цикл (П_цикл) определяет объём грунта, извлекаемый за полную последовательность операций: копание, подъём ковша, поворот, выгрузка и возврат в исходное положение. Эта величина служит базой для расчёта часовой и сменной выработки.

Ключевая формула для производительности за цикл в плотном теле (без учёта разрыхления): П_цикл = q × k_н, где q – геометрическая вместимость ковша (м³), а k_н – коэффициент наполнения ковша. Значение k_н отражает эффективность заполнения ковша и зависит от типа грунта, навыков оператора и условий работы.

Компоненты формулы и пояснения

• q (вместимость ковша): Паспортная величина, указывается производителем техники (пример: 0.5 м³, 1.2 м³, 2.5 м³).
• k_н (коэффициент наполнения): Определяется опытным путём. Примерные значения:

  Тип грунта	kн
  Песок, гравий	0.95–1.05
  Суглинок	0.85–0.95
  Глина плотная	0.75–0.90
  Скальные породы (после взрыва)	0.60–0.75

Важно! Для перехода к объёму в разрыхлённом состоянии используется дополнительный коэффициент: П_{цикл(рыхл)} = П_цикл × k_р, где k_р – коэффициент разрыхления грунта (k_р > 1, например: песок – 1.1, глина – 1.3).

Факторы, влияющие на продолжительность рабочего цикла экскаватора

Продолжительность рабочего цикла экскаватора – ключевой параметр, напрямую определяющий его часовую и сменную эксплуатационную производительность. Цикл включает все операции от начала копания грунта до момента готовности копать снова: позиционирование ковша, заполнение, подъем с грузом, поворот к месту разгрузки, разгрузку, обратный поворт и установку ковша в новое положение.

На длительность каждой операции и цикла в целом воздействует комплекс взаимосвязанных технических, организационных и природных условий. Понимание этих факторов критически важно для точного расчета производительности и оптимизации работы машины.

Основные группы факторов

• Конструктивные особенности экскаватора:
  • Мощность силовой установки и гидросистемы
  • Скорости движения рабочих органов (подъем стрелы, поворот платформы, выдвижение рукояти)
  • Вместимость ковша и его тип (прямая/обратная лопата, грейфер и т.д.)
  • Углы поворота платформы при разгрузке
• Свойства разрабатываемого грунта или материала:
  • Категория грунта по трудности разработки (плотность, связность)
  • Наличие включений (камни, корни)
  • Влажность (переувлажнение увеличивает прилипание)
• Организация рабочего процесса:
  • Высота (глубина) забоя (оптимальная высота/глубина сокращает время набора ковша)
  • Удобство расположения транспорта под разгрузку (расстояние, высота борта)
  • Квалификация машиниста (опыт, навыки синхронизации движений)
  • Эффективность использования вспомогательных средств (бульдозера для чистки забоя)
• Внешние условия:
  • Видимость (работа в темное время суток, туман)
  • Температура окружающей среды (влияет на вязкость гидравлического масла)
  • Уклон рабочей площадки

Минимизация времени цикла достигается за счет выбора оптимального режима работы экскаватора, подготовки забоя, правильной расстановки транспорта и высокой квалификации оператора. Учет всех факторов позволяет максимально приблизить эксплуатационную производительность к паспортной.

Расчет средней продолжительности одного рабочего цикла

Средняя продолжительность одного рабочего цикла (t_ц) является фундаментальной величиной для определения эксплуатационной производительности экскаватора. Она представляет собой суммарное время, затрачиваемое машиной на выполнение всех операций, составляющих один полный цикл копания и выгрузки грунта.

Этот показатель измеряется в секундах (с) или минутах (мин) и напрямую влияет на количество циклов, которое экскаватор может выполнить за единицу времени (час, смена). Точное определение t_ц критически важно для объективной оценки производительности.

Компоненты рабочего цикла и факторы влияния

Рабочий цикл одноковшового экскаватора, независимо от типа рабочего оборудования (прямая или обратная лопата, драглайн, грейфер), как правило, включает следующие основные технологические операции:

• Заполнение ковша грунтом (копание): Начинается с заглубления ковша в забое и завершается его полным заполнением. Это самая длительная операция цикла.
• Подъем ковша с грунтом из забоя: Осуществляется одновременно с поворотом платформы экскаватора в сторону места выгрузки.
• Поворот платформы с груженым ковшом к месту разгрузки: Угол поворота является ключевым фактором, влияющим на время этой операции.
• Разгрузка (высыпание) грунта из ковша в транспортное средство или в отвал.
• Обратный поворот платформы с порожним ковшом к забою.
• Опускание и установка ковша в исходное положение для начала нового цикла копания.

Средняя продолжительность цикла (t_ц) рассчитывается как суммарное время выполнения всех этих операций. На нее оказывают существенное влияние множество факторов:

• Тип экскаватора и его рабочие параметры: Модель, мощность, скорость рабочих движений (подъема стрелы, поворота платформы, хода), вместимость ковша.
• Тип и состояние грунта: Плотность, связность, влажность, наличие включений (камни, корни). Чем плотнее и труднее разрабатывается грунт, тем дольше длится копание.
• Глубина (или высота) копания и высота выгрузки: Влияют на время подъема/опускания ковша.
• Угол поворота платформы: Чем больше угол между положением ковша в забое и положением ковша над местом выгрузки, тем дольше длится операция поворота. Оптимальным считается угол 90°. Время поворота пропорционально углу поворота.
• Способ выгрузки: В транспорт (самосвал) требует большей точности и может занимать немного больше времени, чем выгрузка в отвал.
• Квалификация машиниста (оператора): Опытный машинист способен совмещать операции (например, подъем ковша с одновременным поворотом), сокращая общее время цикла.
• Организация рабочего места: Расположение забоя, места установки транспорта или отвала, состояние подъездных путей, освещенность.
• Техническое состояние экскаватора: Износ механизмов, неисправности гидравлики или привода поворота увеличивают время операций.

Определение t_ц и формула расчета

Наиболее точный способ определения средней продолжительности рабочего цикла – проведение хронометражных наблюдений непосредственно на объекте производства работ. Замеряется время выполнения 10-20 последовательных циклов экскаватором, работающим в конкретных условиях (определенный грунт, глубина, угол поворота, способ выгрузки). Затем вычисляется среднее арифметическое значение.

Для предварительных расчетов и составления проектов производства работ (ППР) используются нормативные (паспортные) данные или эмпирические формулы. Нормативные значения t_ц приводятся в справочниках (например, ЕНиР, ГЭСН) для разных моделей экскаваторов, типов грунтов и условий работы. Они являются усредненными.

Средняя продолжительность одного рабочего цикла (t_ц) в секундах рассчитывается по формуле:

t_ц = t_коп + t_{под+пов.гр} + t_выгр + t_{пов.пор} + t_уст

где:

tкоп	– время копания (набора грунта в ковш), с;
tпод+пов.гр	– время подъема груженого ковша из забоя и поворота платформы к месту выгрузки (эти операции часто совмещаются), с;
tвыгр	– время выгрузки грунта из ковша, с;
tпов.пор	– время обратного поворота платформы с порожним ковшом к забою, с;
tуст	– время опускания порожнего ковша и установки его в исходное положение для следующего копания, с.

Время поворота (t_пов) обычно рассчитывается отдельно для груженого и порожнего хода и зависит от угла поворота (α, в градусах) и скорости поворота платформы (n_пов, об/мин или град/с). Для груженого поворота: t_пов.гр = (α * k_п) / (6 * n_пов), где k_п - коэффициент, учитывающий совмещение подъема с поворотом (обычно ≈ 0.75-0.85). Аналогично для порожнего поворота (t_{пов.пор}), но без коэффициента совмещения или с меньшим его значением. Значения t_коп, t_выгр, t_уст принимаются по нормативным данным или данным хронометража.

Учет объема ковша экскаватора в расчетах

Объем ковша (q) – ключевой параметр при расчете эксплуатационной производительности экскаватора. Он определяет количество грунта или материала, перемещаемого за один рабочий цикл машины. Физический объем ковша указывается в технической документации (м³) и классифицируется как геометрический (номинальный) или "с шапкой" (с учетом увеличения за счет рыхлого состояния грунта).

В расчетах применяется эксплуатационная вместимость ковша (q_э), которая учитывает коэффициент наполнения (k_н). Этот коэффициент зависит от типа грунта, навыков оператора и условий работы, отражая степень заполнения ковша в реальных условиях. Формула для определения q_э: q_э = q × k_н. Значения k_н обычно находятся в диапазоне:

• 0,8–1,0 для легких грунтов (песок, супесь)
• 0,7–0,9 для средних грунтов (суглинок)
• 0,6–0,8 для тяжелых грунтов (глина, скальные породы)

Влияние объема ковша на итоговую производительность

Эксплуатационная вместимость ковша напрямую интегрируется в основную формулу производительности. Часовую выработку (П_ч, м³/ч) рассчитывают как: П_ч = 3600 × (q_э / t_ц) × k_в, где t_ц – длительность цикла в секундах, k_в – коэффициент использования времени (0,7–0,9). Для сменной производительности (П_см, м³/смену) формула преобразуется: П_см = П_ч × T × k_в, где T – продолжительность смены в часах.

Пример расчета: Для экскаватора с q=1,2 м³, работающего в суглинке (k_н=0,8), t_ц=25 сек и k_в=0,85:

qэ	= 1,2 × 0,8 = 0,96 м³
Пч	= 3600 × (0,96 / 25) × 0,85 ≈ 118 м³/ч
Псм (8 часов)	= 118 × 8 × 0,85 ≈ 802 м³/смену

Определение коэффициента наполнения ковша для разных грунтов

Коэффициент наполнения ковша (К_н) – ключевой параметр при расчете производительности экскаватора, отражающий соотношение фактического объема грунта в ковше к его геометрической вместимости. Эта величина напрямую зависит от физико-механических свойств разрабатываемого грунта и оказывает существенное влияние на эффективность работы.

Значение К_н определяется экспериментально для каждого типа грунта и варьируется в широких пределах. На него влияют плотность, влажность, сцепление частиц, угол естественного откоса, а также тип ковша (прямая или обратная лопата, драглайн) и квалификация машиниста. Точное определение коэффициента критически важно для объективной оценки эксплуатационной производительности.

Типовые значения коэффициента наполнения

В строительной практике используются усредненные нормативные значения К_н для основных категорий грунтов:

Тип грунта	Коэффициент наполнения (Кн)
Песок сухой	0,95 - 1,05
Песок влажный	0,92 - 0,98
Суглинок легкий	0,85 - 0,95
Глина пластичная	0,80 - 0,90
Глина плотная / мерзлая	0,65 - 0,75
Скальные породы (разрыхленные)	0,45 - 0,65

Факторы, снижающие наполнение:

• Наличие крупных включений (валуны, корни)
• Высокая липкость (для глин в дождливую погоду)
• Недостаточное заглубление ковша при копании
• Износ режущей кромки ковша

Важно: При работе в плотных или обводненных грунтах фактический К_н может быть ниже табличного. Для точных расчетов в специфических условиях рекомендуется проводить хронометражные замеры объема вынимаемого грунта за цикл.

Влияние угла поворота экскаватора на производительность

Угол поворота стрелы экскаватора напрямую определяет продолжительность рабочего цикла. При увеличении угла поворота от 30° до 180° время цикла возрастает на 30-70% из-за необходимости замедления и ускорения платформы, что пропорционально снижает часовую выработку. Например, поворот на 90° требует на 20-30% больше времени по сравнению с работой при минимальном угле (30-45°).

Оптимальная организация рабочей зоны с минимальным углом поворота (желательно ≤ 90°) повышает эффективность на 15-25%. Для этого требуется корректная планировка забоя, размещение транспорта параллельно оси копания и использование челночной схемы работы. При угле свыше 120° производительность резко падает, делая работу нерентабельной.

Факторы влияния и расчетные зависимости

• Коэффициент поворота (K_пов): Рассчитывается по формуле: K_пов = T_ц / T_ц.мин, где T_ц – время цикла при заданном угле, T_ц.мин – время цикла при минимальном угле поворота.
• Нормативные данные:

  Угол поворота	Коэффициент Kпов	Потери времени
  30-45°	1.0	0%
  60-70°	1.1-1.2	10-20%
  90°	1.2-1.3	20-30%
  120°	1.4-1.6	40-60%
  180°	1.7-2.0	70-100%

• Корректировка производительности: Эксплуатационная производительность (П_э) умножается на K_пов: П_э.факт = П_э / K_пов.

Значение коэффициента использования рабочего времени

Коэффициент использования рабочего времени (К_вр) является критическим параметром при расчете эксплуатационной производительности экскаватора. Он отражает долю времени в смене, непосредственно затраченную на выполнение основной работы (копание грунта, погрузка). Этот коэффициент всегда меньше 1, так как учитывает неизбежные перерывы и организационные потери.

Величина К_вр напрямую влияет на сменную и часовую выработку техники. Чем выше значение коэффициента, тем эффективнее используется машина, тем ближе ее фактическая производительность к теоретической. На практике К_вр зависит от множества факторов, которые можно разделить на две основные группы.

Факторы, влияющие на величину коэффициента

• Технологические и организационные:
  • Качество планировки забоя и подготовки фронта работ
  • Эффективность организации подачи транспортных средств под погрузку
  • Своевременность технического обслуживания и ремонтов
  • Квалификация машиниста и согласованность действий с обслуживающим персоналом
• Внешние и объективные:
  • Климатические условия (дождь, мороз, туман)
  • Сложность разрабатываемого грунта (наличие валунов, скальных включений)
  • Режим работы (количество смен, график перерывов)

Типовые значения К_вр для экскаваторов:

Условия работы	Диапазон Квр
Оптимальные (хорошая организация, легкие грунты)	0.80 - 0.90
Средние (стандартные условия)	0.70 - 0.80
Сложные (тяжелые грунты, плохая организация, неблагоприятная погода)	0.50 - 0.70

Для точного расчета производительности экскаватора в смену теоретическую сменную производительность (рассчитанную исходя из паспортных данных машины и геометрического объема ковша) обязательно умножают на К_вр. Например, если теоретическая производительность составляет 200 м³/смену, а К_вр = 0.75, то реальная выработка будет равна 150 м³/смену. Игнорирование этого коэффициента приводит к значительному завышению плановых показателей и срыву сроков выполнения работ.

Учет коэффициента разрыхления грунта при расчетах

Коэффициент разрыхления (К_р) отражает увеличение объема грунта после разработки по сравнению с естественным состоянием. Он определяется как отношение объема разрыхленной массы к объему в плотном теле. Для разных типов грунтов этот показатель варьируется, что напрямую влияет на точность расчетов производительности.

При определении эксплуатационной производительности экскаватора объем вынутого грунта всегда приводится к объему в плотном теле. Это позволяет корректно сопоставлять проектную документацию (где указаны объемы в естественном залегании) с фактическими результатами работ. Без учета коэффициента разрыхления расчеты будут завышены.

Применение коэффициента в формулах

Производительность в плотном теле (П_пл) пересчитывается в производительность по разрыхленному грунту (П_рых) по формуле:

П_рых = П_пл × К_р

Где:

• П_пл – производительность в м³/час (или м³/смену) в плотном состоянии
• К_р – коэффициент разрыхления для конкретного грунта
• П_рых – производительность по разрыхленной массе

Типовые значения коэффициента разрыхления:

Тип грунта	Кр
Песок	1.05–1.15
Супесь	1.12–1.25
Суглинок	1.20–1.35
Глина	1.25–1.45
Скальные породы	1.45–1.65

Для расчета потребности в транспорте используется именно П_рых, так как самосвалы перевозят разрыхленный грунт. Ошибка в определении К_р приводит к несоответствию между объемами разработки и вывозки, что вызывает простои техники.

Исходная формула для расчета часовой производительности

Основой для определения эксплуатационной производительности экскаватора служит расчет его часовой выработки. Этот показатель отражает теоретический объем грунта или горной массы (в м³), который машина способна разработать за 60 минут непрерывной работы в идеальных условиях.

Формула часовой производительности (П_ч) учитывает три ключевых параметра: геометрическую вместимость ковша (q), количество рабочих циклов за один час (n), и коэффициент заполнения ковша (k_з). Математически она выражается как:

П_ч = 3600 × (q × k_з) / t_ц × k_р

где:

• q – геометрическая вместимость ковша, м³
• k_з – коэффициент заполнения ковша (0.6–1.1 в зависимости от типа грунта и навыков оператора)
• t_ц – продолжительность одного рабочего цикла (копка-подъем-разгрузка-возврат) в секундах
• k_р – коэффициент разрыхления грунта (1.1–1.4 для плотных пород)

Для перехода к сменной производительности (П_см) используется дополнительный коэффициент использования времени (k_в ≈ 0.75–0.85) и продолжительность смены (T_см = 8 часов):

П_см = П_ч × T_см × k_в

Пример расчета производительности экскаватора за час работы

Рассчитаем эксплуатационную производительность экскаватора с объемом ковша 1,5 м³, разрабатывающего суглинок при средней глубине копания 2,5 м. Коэффициент наполнения ковша для данного грунта – 0,9, коэффициент разрыхления – 1,25. Цикл работы (подъем, поворот, выгрузка, обратный поворот, опускание) составляет 25 секунд. Коэффициент использования рабочего времени – 0,85 (учет организационных простоев).

Определяем объем грунта в плотном теле за один цикл: V = V_ковша × K_нап / K_разр. Подставляем значения: V = 1,5 × 0,9 / 1,25 = 1,08 м³.

Расчет количества циклов в час:

1. Теоретическое число циклов: 3600 секунд / 25 секунд = 144 цикла/час
2. С учетом коэффициента использования времени: 144 × 0,85 = 122,4 цикла/час

Итоговая часовая производительность:

• P_час = V × Количество циклов = 1,08 м³ × 122,4 ≈ 132 м³/час (в плотном теле)

Для пересчета в сменную производительность (8 часов): P_смена = 132 × 8 = 1056 м³/смену.

Определение продолжительности рабочей смены в часах

Нормативная продолжительность рабочей смены для экскаватора устанавливается в соответствии с трудовым законодательством и отраслевыми нормативами. Типовая длительность составляет 8 часов при пятидневной рабочей неделе, однако на непрерывных производствах или вахтовых работах она может достигать 10-12 часов с учетом законодательных ограничений.

Фактическое время эффективной работы за смену всегда меньше нормативного из-за регламентированных перерывов и организационных простоев. Для точных расчетов производительности учитывают только период непосредственной эксплуатации техники без учета вспомогательных операций.

Ключевые факторы сокращения полезного времени

• Регламентированные перерывы: обед (0.5-1 ч), технические паузы (0.25-0.5 ч)
• Подготовительно-заключительные операции: получение задания, осмотр, прогрев (15-25 мин)
• Техническое обслуживание: заправка ГСМ, смазка, очистка (20-40 мин)
• Организационные простои: ожидание транспорта, передислокация (до 10% смены)

Коэффициент использования сменного времени (К_см) рассчитывается по формуле:

К_см = Т_раб / Т_см

где Т_раб – чистое время работы, Т_см – нормативная длительность смены.

Типовая структура смены (8 часов)	Часы	Доля, %
Непосредственная работа ковшом	6.0-6.5	75-82
Техническое обслуживание	0.3-0.5	4-6
Перерывы и простои	1.0-1.7	12-21

Для промышленных расчетов принимают К_см = 0.75-0.85. При 8-часовой смене эффективное время эксплуатации составляет 6-6.8 часа. Эта величина используется при определении сменной производительности путем умножения часовой выработки на продолжительность полезной работы.

Расчет сменной производительности экскаватора

Сменная производительность определяется через часовую с учетом реальных условий работы. Основной фактор пересчета – коэффициент использования времени (КИВ), отражающий эффективность эксплуатации техники в течение смены.

Продолжительность смены (Т_см) является фиксированной величиной, обычно составляющей 8 часов. Однако фактическое время непосредственной работы экскаватора всегда меньше из-за организационных и технологических простоев.

Формула пересчета

П_см = П_ч × Т_см × КИВ

где:

• П_см – сменная производительность (м³/смену)
• П_ч – часовая производительность (м³/час)
• Т_см – продолжительность смены в часах
• КИВ – коэффициент использования времени (безразмерная величина)

Коэффициент КИВ учитывает:

• Время на подготовительно-заключительные операции
• Техническое обслуживание и заправку
• Ожидание транспорта или погодные простои
• Регламентированные перерывы

Типовые значения КИВ:

Условия работы	Диапазон КИВ
Идеальные (отлаженная логистика, качественный грунт)	0.85-0.90
Стандартные (типовые строительные площадки)	0.75-0.85
Сложные (тяжелые грунты, плохая организация)	0.60-0.75

Пример расчета: При часовой производительности 60 м³/час, длительности смены 8 часов и КИВ=0.82: П_см = 60 × 8 × 0.82 = 393.6 м³/смену. Фактический результат округляют до целых значений согласно нормативам.

Как время на переезды и обслуживание влияет на выработку за смену

Время, затрачиваемое на переезды экскаватора между участками работы и на плановое техническое обслуживание (смазка, заправка, мелкий ремонт), напрямую сокращает продолжительность чистой эксплуатации машины. Эти операции являются неотъемлемой частью рабочего цикла, но не относятся к непосредственной разработке грунта или погрузке материала. Чем чаще происходят перемещения и чем дольше длится обслуживание, тем меньше времени остается на основную работу.

Производительность за смену рассчитывается исходя из чистого времени работы, которое определяется как общая продолжительность смены за вычетом всех простоев. Ключевые факторы влияния:

Факторы снижения производительности

• Частота переездов: Зависит от организации работ (количество забоев, расстояние между ними). Каждый переезд требует времени на подъем/опускание стрелы, перемещение, установку в новом положении.
• Длительность переездов: Определяется расстоянием, рельефом, состоянием грунта и мощностью ходовой части экскаватора. Гусеничные модели медленнее колесных.
• Регламент обслуживания: Необходимость смазки, дозаправки топливом и гидравликой, удаления налипшего грунта, проверки систем. Частота и длительность регламентных работ указаны в инструкции завода-изготовителя.
• Непредвиденные простои: Устранение мелких неисправностей, ожидание транспорта для погрузки, погодные условия (например, сильный дождь), организационные задержки.

Формула для расчета сменной производительности (П_см) с учетом потерь времени:

П_см = П_ч × Т_ч

где:

П_ч – часовая эксплуатационная производительность (м³/ч),

Т_ч – чистое время работы в смену (ч).

Чистое время работы (Т_ч) находят по формуле:

Т_ч = Т_см - (Т_пер + Т_обс + Т_пр)

где:

Т_см – общая продолжительность смены (ч),

Т_пер – суммарное время переездов за смену (ч),

Т_обс – время на техническое обслуживание и заправки (ч),

Т_пр – время прочих простоев (ч).

Фактор потерь	Влияние на Тч	Способы минимизации
Переезды (Тпер)	Уменьшает время ковша в грунте	Оптимизация маршрутов, сокращение числа переездов
Обслуживание (Тобс)	Снижает доступное рабочее время	Четлевая заправка, подготовка материалов заранее
Прочие простои (Тпр)	Непрогнозируемое сокращение выработки	Качественный ремонт, согласованность с транспортом

Для повышения сменной выработки критически важно сокращать непроизводительные затраты времени. Например, увеличение Т_пер на 30 минут при 8-часовой смене снижает П_см на ~6-7%, а частые простои из-за плохой организации могут уменьшить итоговый объем работ на 20-30%. Учет этих факторов при планировании позволяет точнее прогнозировать реальную производительность парка техники.

Пример расчета сменной производительности экскаватора

Рассчитываем сменную производительность экскаватора ЭО-5124 с вместимостью ковша 1,6 м³. Условия: разработка плотного суглинка, высота забоя 2,8 м. Коэффициент наполнения ковша – 0,9, коэффициент разрыхления грунта – 1,25. Продолжительность смены – 8 часов.

Используем формулу эксплуатационной производительности: П_см = (3600 / t_ц) × V_ковша × K_н × K_в × T_см / K_р, где t_ц – длительность рабочего цикла, K_в – коэффициент использования времени (0,85), T_см – время смены.

Детали расчета

Параметр	Значение
Длительность цикла (tц)	24 секунды
Количество циклов в час	3600 / 24 = 150
Объем грунта за цикл	1,6 м³ × 0,9 / 1,25 = 1,152 м³
Часовая производительность	150 × 1,152 × 0,85 = 146,88 м³/час

Сменная производительность: П_см = 146,88 м³/час × 8 часов = 1175 м³/смену.

Факторы снижения производительности:

• Технические простои (5% времени)
• Перемещение экскаватора между участками
• Временные остановки для обслуживания

Учет квалификации оператора в производительности

Квалификация оператора напрямую влияет на эксплуатационную производительность экскаватора, так как опытный машинист оптимизирует рабочие циклы, сокращает время на выполнение операций и минимизирует простои. Низкая квалификация приводит к нерациональному использованию техники, увеличению длительности копания, перемещения и разгрузки ковша, а также к повышенному расходу топлива и ускоренному износу узлов.

Профессионализм оператора проявляется в умении адаптироваться к условиям грунта, точности позиционирования ковша, плавности движений и предупреждении аварийных ситуаций. Эти факторы напрямую коррелируют с коэффициентом использования рабочего времени (К_вр) и общим коэффициентом снижения производительности (К_кв), которые используются в расчетных формулах.

Факторы влияния квалификации на показатели

• Сокращение длительности цикла: Опытный оператор уменьшает время цикла на 15-25% за счет оптимизации траекторий движения ковша
• Точность выемки грунта: Минимизация повторных проходов и обработки дна котлована
• Снижение непроизводительных операций: Эффективное маневрирование на площадке, сокращение холостых перемещений

Уровень квалификации	Влияние на сменную норму	Коэффициент Ккв
Высокий (стаж 5+ лет)	+15-20% к базовой производительности	0.85-0.90
Средний (стаж 1-3 года)	Соответствие паспортным нормам	1.00
Низкий (стаж до 1 года)	-25-30% к паспортным показателям	1.25-1.35

1. Формула корректировки: П_факт = П_пасп × К_вр × К_кв
2. Обучение персонала: Регулярные тренинги повышают производительность на 8-12% за 6 месяцев
3. Мониторинг эффективности: Внедрение систем телеметрии для анализа времени цикла и простоев

Влияние погодных условий на фактическую выработку

Погодные факторы напрямую корректируют эксплуатационную производительность экскаватора, снижая её относительно теоретических расчётов. Интенсивность осадков, температурный режим, скорость ветра и видимость создают технологические ограничения, увеличивают простои и влияют на физико-механические свойства разрабатываемого грунта.

Например, при ливнях или снегопадах коэффициент использования времени смены падает на 15-40% из-за ухудшения условий труда, необходимости очистки ковша от налипающих материалов, снижения безопасности работ. Глубокое промерзание грунта требует предварительного рыхления, что сокращает чистую продолжительность выемки и увеличивает цикл копания.

Ключевые факторы влияния

• Осадки: Дождь разжижает грунт, увеличивая его налипание на ковш и требующее частой очистки. Снегопад снижает видимость оператору.
• Температура: Минус 20°C и ниже сокращает время работы из-за обогрева кабины, риска замерзания гидравлики. Жара +35°C ведёт к перегреву двигателя.
• Ветер: Порывы свыше 15 м/с останавливают работы по технике безопасности.
• Туман/пыль: Ухудшают видимость до неприемлемого уровня, особенно при работе вблизи откосов.

Для учёта влияния погоды в сменных нормах выработки применяют поправочные коэффициенты (К_пог), которые умножают на теоретическую производительность:

Условия	Коэффициент Кпог
Лёгкий дождь/снег	0,85–0,95
Сильный дождь, метель	0,65–0,75
Мороз ниже –25°C	0,5–0,6
Туман (видимость <100 м)	0,7–0,8

Важно: Фактический объём выработки всегда определяется по натурным замерам с фиксацией метеоусловий в журнале работ. Без корректировок на погоду сметные расчёты и графики выполнения работ будут содержать значительные погрешности.

Расчет производительности экскаватора при работе с самосвалами

Эксплуатационная производительность экскаватора при погрузке в самосвалы (П_э, м³/ч) определяется по формуле:

П_э = 3600 × V_ковша × К_н × К_зап × К_в / t_ц

где:

- V_ковша – геометрическая ёмкость ковша (м³);

- К_н – коэффициент наполнения ковша (0.8-1.2 в зависимости от грунта);

- К_зап – коэффициент запасной вместимости ковша (0.7-0.9);

- К_в – коэффициент использования рабочего времени (0.7-0.9);

- t_ц – длительность рабочего цикла экскаватора (сек).

Для расчета сменной производительности (П_см, м³/смена) используется выражение:

П_см = П_э × T_см

где T_см – продолжительность смены в часах (обычно 8 часов).

Факторы, влияющие на производительность

• Технические параметры: мощность экскаватора, скорость поворота стрелы, объём ковша.
• Организационные условия:
  • Число самосвалов в звене (оптимальное N = t_погр / t_под)
  • Качество планировки забоя и подъездных путей.
• Природные факторы: плотность грунта, уровень грунтовых вод.

Показатель	Значение для расчета	Пример (экскаватор 1 м³)
Средний цикл (tц)	15-30 сек	25 сек
Коэффициент наполнения (Кн)	Песок: 0.95; Глина: 1.1	1.0
Часовая производительность (Пэ)	Расчетная	≈ 80 м³/ч
Сменная выработка (Псм)	Пэ × 8	≈ 640 м³

Важно! Фактическая производительность снижается из-за:

- Простоев при смене самосвалов;

- Несовпадения объёмов ковша и кузова;

- Технических простоев и перерывов.

При расчете эксплуатационной производительности экскаватора базовые нормативы предполагают работу в грунтах оптимальной плотности и влажности. Однако реальные условия часто требуют корректировки из-за физико-механических свойств пород. Особо твердые или переувлажненные грунты существенно снижают скорость выполнения операций.Для точного определения выработки в нестандартных условиях применяются поправочные коэффициенты. Эти множители учитывают увеличение сопротивления копанию, необходимость дополнительных проходов, снижение заполнения ковша или риск залипания грунта. Коэффициенты умножаются на теоретическую производительность, обеспечивая объективную оценку.

Поправочные коэффициенты для грунтов

Значения коэффициентов определяются типом грунта и степенью отклонения от нормальных условий:

Примеры поправочных коэффициентов

• Твердые глинистые грунты и сланцы: 0.6–0.7
• Мерзлые песчано-гравийные смеси: 0.5–0.6
• Переувлажненные суглинки: 0.75–0.85
• Заболоченные грунты с высоким УГВ: 0.65–0.8

Фактор влияния	Диапазон коэффициента	Причина снижения производительности
Повышенная твердость	0.5–0.8	Увеличение усилия резания, вибрация, износ зубьев
Избыточная влажность	0.6–0.9	Просадка техники, налипание грунта, снижение наполнения ковша

Важно! При одновременном воздействии нескольких факторов (например, твердость + обводненность) коэффициенты перемножаются. Для скальных грунтов с предварительным рыхлением взрывом применяется дополнительный коэффициент 0.7–0.8.

Сравнение производительности моделей с разным объемом ковша

Объем ковша является ключевым фактором при расчете производительности экскаватора. Чем больше геометрическая вместимость ковша, тем выше потенциальная выработка за цикл работы. Однако прямая пропорциональность нарушается из-за увеличения времени цикла у крупногабаритных моделей: подъем тяжелого груза, поворот платформы и выгрузка занимают больше времени по сравнению с компактными экскаваторами.

Сравнительная оценка требует учета идентичных условий: типа грунта (коэффициент наполнения 0.8–1.1), квалификации оператора, организации рабочего процесса (коэффициент использования времени 0.7–0.9) и продолжительности смены (обычно 8 часов). При равных параметрах производительность растет непропорционально объему ковша из-за роста длительности операций.

Пример расчета для суглинка (К_н=0.9, К_в=0.85, К_р=1.2)

Объем ковша, м³	Время цикла, сек	Производительность	Выработка за смену
0.5	18	76.5 м³/час	612 м³
1.0	22	125.5 м³/час	1004 м³
1.8	28	198.0 м³/час	1584 м³

Закономерности:

• Увеличение ковша с 0.5 до 1.0 м³ (в 2 раза) дает прирост производительности в 1.64 раза из-за возросшего времени цикла
• Рост объема с 1.0 до 1.8 м³ (в 1.8 раза) повышает выработку лишь в 1.58 раза
• Крупные модели эффективны при больших объемах работ, но требуют оптимальной логистики вывоза грунта

Методы увеличения производительности при разработке траншей

Эффективность разработки траншей напрямую влияет на общие сроки и стоимость строительных работ. Повышение производительности достигается за счет оптимизации технологических процессов и минимизации простоев оборудования.

Ключевые факторы включают выбор рациональной схемы работы, подготовку фронта работ и сокращение непродуктивных операций. Реализация комплексного подхода позволяет существенно увеличить объемы выемки грунта за единицу времени.

Основные направления оптимизации

Для максимизации выработки экскаватора при рытье траншей применяются следующие методы:

1. Оптимизация параметров копания
   • Использование ковшей с увеличенной вместимостью при сохранении устойчивости машины
   • Уменьшение угла поворота стрелы за счет правильной установки экскаватора относительно оси траншеи
   • Применение оптимальной глубины резания для конкретного типа грунта
2. Совершенствование организации работ
   • Обеспечение бесперебойной подачи транспорта для вывоза грунта
   • Предварительная планировка площадки для устойчивого позиционирования техники
   • Своевременное перемещение экскаватора "ход в ход" без разворотов на месте
3. Технико-технологические мероприятия
   • Применение специализированного оборудования (цепные или роторные траншейные экскаваторы)
   • Использование систем позиционирования (GPS-контроль глубины и направления копания)
   • Предварительное рыхление плотных грунтов гидромолотом или бульдозером-рыхлителем
4. Сокращение вспомогательных операций
   • Минимизация времени на установку/снятие дополнительного оборудования
   • Автоматизация процессов измерения глубины и ширины траншеи
   • Организация параллельной работы с бригадой трубопроводчиков

Дополнительный эффект достигается при синхронизации работы экскаватора с сопутствующими процессами:

Операция	Метод синхронизации	Эффект
Вывоз грунта	Использование самосвалов с расчетной вместимостью под 4-8 ковшей	Сокращение ожидания транспорта на 15-25%
Обратная засыпка	Параллельная работа бульдозера в отстающей зоне	Освобождение рабочей зоны для экскаватора
Укладка труб	Поточный метод с опережением монтажа на 20-30 м	Исключение простоев из-за занятого траншеей фронта работ

Реализация перечисленных мер позволяет повысить эксплуатационную производительность экскаватора при разработке траншей на 25-40% по сравнению с базовыми показателями. Критически важным остается постоянный мониторинг фактической выработки и оперативная корректировка технологических решений.

Ошибки при оценке эксплуатационной производительности

Неточный расчет эксплуатационной производительности экскаватора приводит к срыву графиков работ, дисбалансу техники и необоснованным затратам. Распространенной причиной является использование теоретических или паспортных значений без корректировки на реальные условия.

Ошибки часто возникают из-за пренебрежения переменными факторами, которые невозможно стандартизировать, но критично влияют на результат. Неверная оценка даже одного параметра искажает итоговые показатели часовой и сменной выработки.

Типичные ошибки в расчетах

• Некорректный коэффициент наполнения ковша: Принятие максимального значения без учета типа грунта, влажности и навыков оператора.
• Игнорирование коэффициента разрыхления: Использование объема грунта в плотном теле вместо разрыхленного состояния при планировании транспортировки.
• Упрощенный расчет времени цикла: Учет только основных операций (набор/подъем/разгрузка) без учета поворотов, перемещений и условий позиционирования.
• Нереалистичный коэффициент использования времени (Ки): Применение нормативного Ки (0.7-0.9) без анализа конкретных простоев (ожидание транспорта, погода, ремонт).
• Пренебрежение организационными факторами: Неучет потерь на перебазирование, обучение персонала или несогласованность с работой грузового транспорта.
• Ошибки в оценке грунтов: Отнесение грунта к неправильной категории твердости или игнорирование сезонных изменений его свойств.
• Усреднение производительности: Использование единого значения для разных типов операций (котлован/траншея/погрузка) без дифференциации.

Использование нормативных таблиц для быстрых расчетов

Нормативные таблицы предоставляют предварительно рассчитанные значения эксплуатационной производительности экскаваторов для типовых условий. Они основаны на отраслевых стандартах (например, ЕНиР, ГЭСН) и учитывают взаимосвязь ключевых параметров: тип рабочего оборудования, емкость ковша, категорию грунта, высоту или глубину разработки, угол поворота стрелы и среднюю дальность перемещения грунта.

Таблицы структурированы по моделям техники и условиям работы, что позволяет оперативно определить выработку без выполнения математических вычислений. Значения представлены в двух форматах – часовая норма выработки (м³/ч) и сменная норма (м³/смену), где продолжительность смены условно принимается за 8 часов. Для корректного применения необходимо точно идентифицировать условия работ в соответствии с классификаторами таблиц.

Порядок применения нормативных таблиц

1. Определите модель экскаватора и вместимость ковша
2. Выявите категорию разрабатываемого грунта (I-IV по трудности копания)
3. Зафиксируйте ключевые параметры цикла:
   • Средний угол поворота стрелы (например, 90° или 135°)
   • Высоту забоя (для прямой лопаты) или глубину копания (для обратной лопаты)
   • Дальность перемещения грунта к месту разгрузки
4. Найдите в таблице раздел, соответствующий вашим параметрам
5. Считайте готовое значение производительности для заданных условий

Модель экскаватора	Вместимость ковша, м³	Грунт (категория)	Угол поворота	Производительность, м³/час
ЭО-4121А	1.0	Песок (I)	90°	80
ЭО-4121А	1.0	Суглинок (II)	90°	65
CAT 320	1.2	Глина (III)	135°	48

Корректировка нормативов: При отклонении условий от табличных применяются поправочные коэффициенты (К_п), которые перемножаются с базовым значением из таблицы. Основные корректирующие факторы включают: увеличение угла поворота (К_п=0.7-1.0), неоптимальную высоту забоя (К_п=0.8-1.1), повышенную влажность грунта (К_п=0.9-1.15). Итоговая производительность определяется по формуле: П_факт = П_табл × К_п1 × К_п2 × ...

Список источников

Приведенные ниже источники содержат методики расчета, нормативные коэффициенты и практические данные для определения производительности одноковшовых экскаваторов. Они включают технические стандарты, учебные пособия и отраслевые руководства, регламентирующие учет факторов влияния на выработку техники.

В перечне представлены ключевые документы, описывающие алгоритмы вычисления эксплуатационной производительности за час и смену с учетом типа грунта, конструкции ковша, продолжительности цикла и организационных условий работы.

Нормативно-техническая и учебная литература

• ГОСТ Р ИСО 6016-2012 "Экскаваторы. Методы определения производительности"
• СНиП IV-2-82. Сборник Е4 "Земляные работы" (разделы о нормировании выработки землеройной техники)
• Добронравов С.С. "Строительные машины и основы автоматизации" (главы по расчету эксплуатационных показателей)
• Велихов В.А. "Строительные машины: учебное пособие" (методики определения сменной производительности)
• Руководства по эксплуатации экскаваторов от ведущих производителей (Komatsu, Caterpillar, Hitachi)
• ЕНиР Е2-1 "Земляные работы" (нормы времени и выработки для экскаваторных работ)
• Справочник "Проектирование технологических карт в строительстве" (разделы по расчету потребности в технике)
• Пособие к СНиП 3.02.01-87 "Производство земляных работ" (корректировочные коэффициенты для разных грунтов)

Видео: Работа на экскаваторе.

  
• Шины Pirelli Formula Ice 91t - тесты и отзывы
  
• Какие колесные гайки ставить на литые диски, чтобы не повредить их
  
• Сравнение автомобильных масел - виды, характеристики, отзывы