Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a enviromentální techniky
Hodnocení vybrané moderní strojní techniky pro zemní práce Bakalářská práce
Vedoucí práce: Ing. Bc. Petr Junga, Ph.D.
Vypracoval: Martin Leţák
Brno 2012
Prohlášení Prohlašuji, ţe jsem bakalářskou práci na téma „Hodnocení vybrané moderní strojní techniky pro zemní práce“, vypracoval samostatně a pouţil jsem pramenů, které cituji a uvádím v přiloţeném seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a můţe být pouţita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně.
dne……………………………………… podpis bakaláře …………………………
PODĚKOVÁNÍ Tímto bych chtěl poděkovat vedoucímu své bakalářské práce panu Ing. Bc. Petru Jungovi Ph.D. za výborné vedení, odborné konzultace a další velmi cenné rady, které mi poskytnul v průběhu tvorby této práce, dále bych rád poděkoval zástupcům firem CATERPILLAR, KOMATSU a LIEBHERR za jejich čas a důleţité informace, díky kterým jsem mohl vytvořit svoji práci.
ABSTRAKT V bakalářské práci jsem se zabýval problematikou technicko-ekonomického hodnocení mnou vybraných typů strojní techniky pro zemní práce. Úvodem jsem si zvolil vhodnou modelovou stavbu. Na této stavbě by mohla být mnou vybraná strojní technika účelově vyuţita. Na modelovém výkrese stavby kompostárny jsem si spočítal objemy různých pracovních operací, které bude vybraná technika vykonávat. Po zjištění všech ekonomických ukazatelů (např. spotřeba pohonných hmot, mzda atd.) si budu schopen vypočítat také cenu jedné motohodiny, za kterou bude obsluha schopna tuto techniku provozovat. V závěru shrnu všechny hodnoty do tabulek a budu je prezentovat v grafech, ve kterých bude všechno lépe přehledné. Také vyberu dozer, který bude z mého pohledu nejvíce vyhovovat na této stavbě při pracích na stavbě kompostárny.
Klíčová slova: dozer, skrývka, motohodina, výkon, hodnocení.
ABSTRAKT In the Bachelor's work I am dealing with the issue of techno-economic evaluation of me selected types of machinery techniques for earthworks. By way of introduction I choose an appropriate model building. On this construction could be me selected machinery technician assigned used. On the modeling drawing works kompostárny I figured the volumes of various working operations, which will be selected to perform the technique. After finding all the economic indicators (e.g. fuel consumption, wages, etc.) will also be able to calculate the price of one motohodiny you will be able to engage in this technice.
Keywords: dozer, overburden, hours of operation, performance evaluation.
OBSAH
1 ÚVOD ...................................................................................................................................9 2 CÍL PRÁCE .........................................................................................................................9 3 METODIKA....................................................................................................................... 10 4 TERMINOLOGIE ............................................................................................................. 10 5 MATERIÁLY .................................................................................................................... 10 6 LITERÁRNÍ PŘEHLED ................................................................................................... 11 6.1 Kompostárna ................................................................................................................. 11
6.1.1 Technologie kompostáren ............................................................................ 11 6.1.2 Podmínky kompostování ............................................................................. 11 6.1.3 Příprava materiálu ....................................................................................... 12 6.1.4 Rozdělení dle skladby materiálu .................................................................. 12 6.1.5 Vyuţití kompostu ........................................................................................ 12 6.1.6 Vybrané legislativní poţadavky pro stavbu kompostárny ............................. 13 6.1.7 Struktura stavby a omezení stavby ............................................................... 14 6.2 Zemní práce .................................................................................................................. 14
6.2.1 Sledované vlastnosti zemin ..........................................................................15 6.2.2 Druhy zemin ................................................................................................ 15 6.2.3 Druhy zemních prací.................................................................................... 16 6.3 Technika pro zemní práce .............................................................................................. 17
6.3.1 Rozpojování a nakládka ............................................................................... 18 6.3.2 Rozpojování a přemisťování ........................................................................ 18
6.3.3 Doprava zeminy (výkopku) ......................................................................... 18 6.3.4 Nakládka ..................................................................................................... 19 6.3.5 Zhutňování .................................................................................................. 19 6.3.6 Dokončovací práce ...................................................................................... 19 6.3.7 Dozery......................................................................................................... 20 7 VLASTNÍ PRÁCE ............................................................................................................. 22 7.1 Výběr strojů .................................................................................................................. 22
7.1.1 Dozer CAT D8T .......................................................................................... 23 7.1.2 Dozer Komatsu D155AX-6 ......................................................................... 24 7.1.3 Dozer Liebherr PR754 ................................................................................. 26 7.2 Sledování technicko-ekonomických parametrů .............................................................. 27
7.2.1 Výkonnost ................................................................................................... 27 7.2.2 Doba pracovního cyklu stroje ......................................................................30 7.2.3 Cena za 1 motohodinu práce ........................................................................ 34 8 DISKUSE ........................................................................................................................... 35 9 ZÁVĚR ............................................................................................................................... 38 10 POUŽITÁ LITERATURA .............................................................................................. 40 11 SEZNAM TABULEK A OBRÁZKŮ .............................................................................. 42 14 PŘÍLOHY ........................................................................................................................ 43
1 ÚVOD Moderní strojní technika jistě neodmyslitelně patří k oboru odpadového hospodářství, jelikoţ technologie a pracovní postupy se stále modernizují, vyuţívají se nové stavby, ke kterým musí být strojní technika vyuţita (např. dozery k těţení a hrnutí zeminy, rypadla k provádění výkopových prací, atd.). Metod pro likvidaci odpadu známe jiţ v dnešním moderním světě hodně, avšak ne všechny jsou vyuţitelné i do budoucna. Myslím tím především ukládání odpadu na skládky. Tento způsob likvidace pravděpodobně neřeší otázku blízké budoucnosti. Proto se musíme zaměřit na nové technologie a způsoby likvidace. Podle mého názoru jednou z přijatelnějších a odpradávna známých metod likvidace alespoň co se biologicky rozloţitelného odpadu týče je zajisté kompostování. Z dosud známých technologií jsme schopni biologicky rozloţitelný odpad vyuţít a přeměnit na kompost, tj. vyuţitelný produkt. Který se můţe vyuţít pro jiné odvětví průmyslu.
2 CÍL PRÁCE Cílem mé práce bylo, dle dostupných informací zhodnotit a posoudit na modelovém situačním plánu kompostárny vybrané typy strojní techniky pro zemní práce. Hodnocení jsem provedl na základě parametrů, které se dají mezi vybranými typy strojů porovnávat, a především které jsou pro vybrané stroje důleţité. Následně vyberu nejvhodnější stroj, který by bylo optimální vyuţít při stavbě vybrané kompostárny. U vybraných strojů budu porovnávat jejich výhody a přednosti, ale také nezapomenu zmínit jejich nedostatky.
9
3 METODIKA Na počátku mojí práce se zaměřím na to, abych nashromáţdil co největší počet literárních pramenů, ze kterých bude vhodné později čerpat a něco se o této technice především dozvědět. Jakmile budu vědět o této technice alespoň zlomek nejdůleţitějších informací, vyberu nejvhodnější parametry k porovnání a budu se snaţit kontaktovat výrobce a prodejce od vybraných typů techniky. Od těchto lidí se musím snaţit získat co největší počet informací, které následně vyuţiji pro správné vyhodnocení. Všechny tyto informace uvedu do tabulek a grafů a vytvořím z nich závěr mojí práce.
4 TERMINOLOGIE Kompostování je biologická metoda vyuţívání biologicky rozloţitelného odpadu, kterou se za kontrolovaných podmínek aerobních procesů (za přístupu vzduchu) a činností mikroorganismů přeměňuje bioodpad na kompost. Dozery jsou traktorové stroje, slouţící k rozhrnování, hrnutí zeminy, popř. k demolici. Jejich pracovním nástrojem je radlice, někdy bývají opatřeny i rozrývačem. Vermikompostování je kompostování při kterém se vyuţívá schopnosti ţíţal přeměňovat rostlinné zbytky na velmi kvalitní organické hnojivo – vermikompost Motohodina je jedna hodina práce motoru při jmenovitých otáčkách. Je to veličina měřená u strojů a motorů, u kterých nelze měřit jinak mnoţství odvedené práce. Typická je pro stavební stroje.
5 MATERIÁLY Pro bakalářskou práci budu čerpat informace z několika zdrojů. Především se zaměřím na materiály výrobců a prodejců vybrané strojní techniky, osobní konzultace s těmito pracovníky, z odborné literatury, z článků na internetu zabývajících se touto problematikou a v neposlední řadě z informací od mého vedoucího bakalářské práce.
10
6 LITERÁRNÍ PŘEHLED 6.1 Kompostárna Kompostování je zjednodušeně vzato řízená přeměna organické hmoty (listí, větve, chlévská mrva a jiné na humusové látky aerobním procesem, který převáţně zajišťují mikroorganismy. Ve srovnání s analogickým procesem probíhajícím v půdě, lze v kompostech vytvořit lepší podmínky pro jejich rozvoj a celý proces tak můţeme udělat produktivnější a rychlejší. LIBRA (2005)
6.1.1 Technologie kompostáren - dle LIBRA (2005) je rozdělení technologie kompostování následující: - kompostování v pásových hromadách - kompostování v plošných hromadách - kompostování v biofermentorech - kompostování v boxech nebo ţlabech - kompostování ve vacích - vermikompostování
6.1.2 Podmínky kompostování Podmínky pro správný vývoj kompostu jsou dle LIBRA (2005) uvedeny takovéto: -dostatečná výměna plynů mezi zrajícím kompostem a okolním prostředím -homogenita a promísení všech sloţek
11
-optimální teplota (45 - 55°C) -optimální vlhkost -úprava pH -úprava poměru uhlíku a dusíku Sestava technologické linky vychází především ze skladby a mnoţství zpracovávané suroviny a z poţadovaných vlastností výsledného produktu. 6.1.3 Příprava materiálu Předběţná úprava materiálu spočívá především v odstranění sloţek, které by bránily správnému průběhu kompostování a ovlivnily by výsledný produkt. Odstraní se umělé hmoty, kov, sklo a další. Poté musíme materiál kompostu dezintegrovat drcením. Cílové částice by měly být velikosti asi 15-25 mm. Poté následuje další krok, který nazýváme homogenizace- promísení a zaloţení kompostu. TESAŘOVÁ, FILIP, SZOSTKOVÁ, MORSCHECK (2010) 6.1.4 Rozdělení dle skladby materiálu
-
výroba kompostu z organických produktů a odpadů ze zemědělství (chlévská mrva, stará sláma, zkaţené krmivo atd. V tomto případě se uplatňuje plošné kompostování v krechtech bez předchozí úpravy.
-
výroba kompostu z organických odpadů komunálních (výsledek separovaného sběru). V tomto případě je potřebná předprava. Vhodná je biofermentace a následné dozrávání v krechtech.
-
výroba kompostu z organického podílu netříděného komunálního odpadu. V tomto případě je na kompostárně nezbytná kompletní linka. LIBRA (2005)
6.1.5 Využití kompostu Kompost vyrobený na kompostárně má široké spektrum vyuţití. Kompostárny se ho především snaţí prodávat a to jak soukromým osobám, tak i firmám zabývající se zahradnickou činností. Pokud má firma dohodnutou smlouvu např. městem můţe být kompost poskytnut na úpravu městských intravilánů a výsadbu městské zeleně. Kompost můţe být také vyuţit na zemědělské půdě jako přídavek humusové sloţky. 12
Jelikoţ pokud půda nemá optimální sloţení humusových látek nedosahuje poţadované úrodnosti. Uvádí se, ţe ročně bychom měli dodat na 1ha půdy asi 1,5t čisté organické hmotě coţ odpovídá 9t středně kvalitního hnoje. VÁŇA (1994)
Specifické požadavky ve fázi přípravy a návrhu stavby Stanovení základních provozních parametrů tj. mnoţství a skladbu zpracovávaných odpadů, technologickou koncepci výroby, koncepci úpravy a vyuţití kompostu. Výběr stanoviště ovlivňují především technické a přírodní podmínky a ochranná pásma. Uplatňují se obecné poţadavky na stavby, u kterých můţe docházet k průsaku škodlivých látek do podloţí a k emisnímu zatíţení. LIBRA (2005)
6.1.6 Vybrané legislativní požadavky pro stavbu kompostárny Zákon č. 183/2006 Sb., o územním plánování a stavebním řádu ve znění pozdějších předpisů Zákon 185/2001 Sb. O odpadech a o změně některých dalších zákonů ve znění pozdějších předpisů Zákon č. 76/2002 Sb. O integrované prevenci platí většinou pro všechny provozy s příjmem větším jak 10 t za den Zákon č. 100/2001 Sb. O posuzování vlivu na ţivotní prostředí a o změně některých dalších zákonů, ve znění některých pozdějších předpisů Zákon č. 86/2002 Sb. O ochraně ovzduší a o změně některých pozdějších zákonů Vyhláška 268/2009 Sb. O technických poţadavcích na výstavbu Příloha 2 vyhlášky č. 341/2008 Sb. O technických poţadavcích na vybavení zařízení kompostárny
13
Vyhláška č. 341/2008 Sb., o podrobnostech nakládání s biologicky rozloţitelnými odpady a o změně vyhlášky č. 294/2005 Sb., o podmínkách ukládání odpadů na skládky a jejich vyuţívání na povrchu terénu 6.1.7 Struktura stavby a omezení stavby Dle LIBRA (2005) je stavba kompostárny v porovnání s jinými druhy staveb v odpadovém hospodářství asi jedna z těch méně náročných na výstavbu. Samozřejmě i na přípravě projektové dokumentace stavby. Vychází se z toho, ţe kompostárna pracuje s méně nebezpečným odpadem neţli třeba skládka nebezpečných odpadů nebo čistírna odpadních vod. I z hlediska stavebních prací je kompostárna relativně snadnou záleţitostí. Při stavbě kompostárny stavebníkům většinou postačí jen zemní práce, jako např. přemisťování zeminy, násypové práce a zhutňování. Důraz musíme při výstavbě klást na podloţí kompostárny, ale také na emise, které na kompostárně vznikají. Jak jiţ bylo zmíněno výše, z kompostárny můţe docházet k emisním únikům a o jednom z řešení jak tomu problému zamezit pojednává (Borski, Rybář 2011) : „ Jedna z moţností jak efektivně eliminovat emise neţádoucích pachových látek do ovzduší je realizovat opláštění kompostárny. Variant řešení úprav tak i rozsahu opláštění je několik. Ţádná varianta není ideální a všechny stavební úpravy jsou spojeny s nutností instalace vzduchotechniky“. Nutné je i dbát na správné pracovní postupy při stavbě kompostovacích boxů a to zejména podloţí, aby nedocházelo k úniku škodlivých látek do půdy a podzemních vod.
6.2 Zemní práce Dle PRUDKÝ, DUFKOVÁ (2006): „Zemní práce řadíme jako činnost spojenou s rozpojováním hornin, přemisťováním výkopku, nasypáváním sypaniny včetně jejich případného zhutňování nebo jiného zpevňování a jinými úpravami souvisejícími s těmito pracemi“. Zemními pracemi se vytváří zemní konstrukce, upravuje se povrch území atd. Pro úspěšné a ekonomické provádění zemních prací je nutné dokonale ovládat a provádět principy zemních prací. Na kvalitě a hospodárnosti prováděných zemních prací mají velký vliv vlastnosti zemin. Proto se často provádějí geologické průzkumy před začátkem stavby. 14
6.2.1 Sledované vlastnosti zemin - hlavní sledované vlastnosti zemin jsou dle PTÁČEK (2008) takovéto: Tvar zrn - určuje tvary částí horniny (např. kulovitý, jehlicový, oválný, šupinový,…) Zrnitost - zjišťuje velikost zrn a jejich poměrné zastoupení ve vzorku zeminy, pouţíváme dvou typů zkoušek: pro středně- a hrubo-zrnné zeminy - prosévací zkouška jemnozrnné zeminy - pyknometrická zkouška Objemová hmotnost - je vyjádřena podílem hmotnosti zeminy (pevné, kapalné i plynné fáze) a objemem, který právě zemina zaujímá Objemová hmotnost zeminy po vysušení - je vyjádřena jako podíl hmotnosti zeminy po vysušení při teplotě 110°C a původního objemu Měrná hmotnost - je hmotnost jen vlastních zrn zeminy (bez pórů a mezer) Pórovitost - ovlivňuje stlačitelnost zeminy (čím jsou póry větší, tím je větší stlačitelnost zeminy), je definována jako poměr celkového objemu pórů v zemině k celkovému objemu zeminy Vlhkost zeminy - určuje mnoţství vody v dané zemině
6.2.2 Druhy zemin Jíl- obsahuje jílovité minerály a další malé části křemene, ţivce atd. Konzistence jílu bývá od tekuté aţ po zcela tuhou. Slín- je vápenito-jílovitá zemina, která obsahuje různý poměr obou sloţek
15
Hlína- je směs jílu, prachu a písku. Podle poměru jednotlivých sloţek rozlišujeme jílovitý písek, atd. Spraš- je prachovitá zemina vzniklá působením větru a opětovným usazením. Vyznačuje se velkou stlačitelností Rašelina- je to sediment tvořený z velké části odumřelou organickou hmotou. Ornice- je to vrchní vrstva půdy sahající do hloubky 30cm , obsahuje bakterie a mnoho uţitečných mikroorganismů VARAUS (2005)
6.2.3 Druhy zemních prací - dle PRUDKÝ, DUFKOVÁ (2006) rozlišujeme zemní práce takto - Přípravné práce - Výkopové práce - Přemísťování zeminy - Násypové práce - Pomocné a zabezpečovací práce - Dokončovací práce
6.2.3.1 Přípravné práce Zahrnují práce, které je na stavbě potřeba provést před zahájením zemních prací aby vše mohlo probíhat plynule a nerušeně. Přípravné práce jsou vytýčení stavby, vybudování zařízení staveniště, odstranění starých objektů, očištění povrchu staveniště. PRUDKÝ, DUFKOVÁ (2006) 6.2.3.2 Výkopové práce Vykopávky se provádí za účelem rozpojení hornin ve výkopišti a jejím odstranění. Vykopávky na suchu odkopávky, prokopávky dále vykopávky pod vodou při úpravě dna a břehů vodotečí. PRUDKÝ, DUFKOVÁ (2006)
16
6.2.3.3 Přemístění zeminy Podle směru dopravy můţe jít o přemístění vodorovné, svislé, podélné Podle účelu dopravy rozvoz, dovoz, odvoz a rozprostření Podle způsobu dopravy přepravu zeminy, přesun zeminy, přehození zeminy PRUDKÝ, DUFKOVÁ (2006) 6.2.3.4 Násypové práce Účelem těchto prací je zřizování násypů a jiných zemních hrází. Ke zhutňování násypů můţeme pouţít zhutňování tlakem, hnětením, vibrací. PRUDKÝ, DUFKOVÁ (2006) 6.2.3.5 Pomocné a zabezpečovací práce Umoţňují bezpečné a plynulé vykonávání zemních prací. Především u výkopů musí být zabezpečeno odvodnění, aby nedošlo k sesuvu půdy. PRUDKÝ, DUFKOVÁ (2006) 6.2.3.6 Dokončovací práce Jde především o práce spojené se zabezpečením výkopu, ochranou násypu před povětrnostními podmínkami, úpravu svahů. PRUDKÝ, DUFKOVÁ (2006)
6.3 Technika pro zemní práce Mechanizací rozumíme strojní techniku, která v dnešní době šetří naše úsilí, ale samozřejmě na druhou stranu na její pořízení musíme vynaloţit velké finanční prostředky. To je také hlavním činitelem ovlivňujícím ekonomiku staveb. Podle různých typů zemních prací rozlišujeme také různé druhy strojů. Dle PRUDKÝ, DUFKOVÁ (2006) provádíme rozdělení následovně: -
na rozpojování hornin
-
na rozpojování a nakládku hornin
-
na rozpojování a současné přemisťování hornin
-
na dopravu výkopku
-
na zhutňování násypů
-
na dokončovací zemní práce 17
6.3.1 Rozpojování a nakládka Na rozpojování a nakládku hornin se pouţívají především různé druhy rypadel a nakladačů. Jsou to nejrozšířenější stroje ve stavební činnosti vyuţívané k hloubení kanálů, příkopů a jiné druhy práce. Rypadla mohou být jednoúčelová nebo víceúčelová. Pohon rypadel zajišťují hydrostatické mechanismy. Hlavní parametry rypadel jsou objem lopaty, hmotnost a výkon hnacích motorů. Dále jsou pouţívána minirypadla a známější skupinou jsou rypadla traktorového typu. Na přední části mají nakládací lopatu a na zadní části mají rypadlové zařízení. Také známe rypadla na automobilním podvozku korečková rypadla a příkopová rypadla. PRUDKÝ, DUFKOVÁ (2006)
6.3.2 Rozpojování a přemisťování Na rozpojování a současném přemisťování hornin jsou nejvíce vyuţívány Dozery, jsou to v podstatě silné traktory s kolovým nebo pásovým pojezdem vpředu opatřeny radlicí. Pohony u těchto strojů se vyuţívají mechanické, hydrodynamické, hydrostatické a kombinované. U traktorových strojů je hlavním parametrem výkon motoru a hmotnost. Dozery jsou stroje pro plošné těţení zeminy. Ovládání radlice je hydraulické. Buldozery mají radlici kolmou na podélnou osu stroje a jsou vhodné k plošnému těţení zeminy do vzdálenosti 60 m. Angledozery mají radlici otočnou příčně o 30 stup. na obě strany. Rozrývače tvoří přídavné zařízená k dozerům. Grejdry jsou stroje o velkém rozvoru nejčastěji se 3 nápravami uprostřed opatřeny radlicí. Nejčastěji vyuţívány ke shrnování ornice, rozprostírání materiálu atd. Skrejpry tvoří traktorovou soupravu tvořenou traktorovým tahačem a ocelovou zespodu otvíratelnou korbou, která je opatřena břitem. Při pojezdu traktorového tahače se korba otevře a zemina je odřezávána do hloubky aţ 40 cm. PRUDKÝ, DUFKOVÁ (2006) 6.3.3 Doprava zeminy (výkopku) Pro dopravu výkopku se nejčastěji pouţívají nákladní automobily podle účelu druhu a konstrukce rozdělujeme mnoho druhů nákladních automobilů, avšak u nás můţeme stále vidět automobily našich českých výrobců, jakými jsou Avia, Liaz, Tatra. U nákladních automobilů je nejdůleţitějším faktorem přípustné zatíţení vozidla. Hodnoty 18
se dnes jiţ upravily dle Evropské unie. Nákladní vozidla jsou vybavena vznětovými motory chlazenými vzduchem s přímým vstřikem paliva. Výkon motoru bývá většinou 230-270 kW. Speciálními nákladními vozidly jsou Dampry. Jsou to velmi robustní stroje s velkou kapacitou. Mají buď tuhý, nebo kloubový rám. A nejvíce se vyuţívají pro přepravu zeminy a skalních hornin. PRUDKÝ, DUFKOVÁ (2006) 6.3.4 Nakládka Samozřejmě další skupinou strojů pro zemní práce jsou nakladače u těchto strojů je stěţejním kritériem navršený objem lopaty, max. nosnost lopaty, zdvihová nabírací síla a posuvná síla ta je dána výkonem stroje. Čelní kolové mininakladače hmotnost od 1 do 6 t uplatnění v menších prostorech nevýhodou je velká spotřeba pneumatik. Čelní kolové nakladače určeny k nakládání sypkých i kusových materiálů jsou vyuţitelné v mnoha odvětvích průmyslu. Jsou to velice univerzální stroje. Při špatných terénních podmínkách lze vyuţít i pásové nakladače. PRUDKÝ, DUFKOVÁ (2006) 6.3.5 Zhutňování Při zemních pracích také často nutné zhutnit zeminu a na to nám slouţí zhutňovací stroje. Zhutňovací válce statické jsou vyuţívány pro soudrţné zeminy. Zhutňovací válce vibrační rázy běhounu na stykovou plochu vyvolají rozkmitání zeminy a její části vůči sobě vyplňují co nejmenší prostor. Na menších plochách lépe uplatníme vibrační desky nebo vibrační pěchy ty jsou opatřeny motorkem, který přes ojnici a pruţiny předá rázy zemině. PRUDKÝ, DUFKOVÁ (2006) 6.3.6 Dokončovací práce Stroje na dokončovací práce jsou umístěny na kolovém pásovém nebo automobilním podvozku. Na výloţník je moţno umístit několik různých pracovních nástrojů profilovací lopatu rozrývací trn atd. PRUDKÝ, DUFKOVÁ (2006)
19
6.3.7 Dozery - dle VANĚK (1999) je dozer, traktorový stroj s kolovým nebo pásovým podvozkem má po určité úpravě na přední části přimontovanou radlici na plošné těţení a přemisťování zeminy. Na zadní části bývají nejčastěji vybaveny rozrývačem. Rozdělení dozerů: dle podvozku: a) pásový b) kolový dle výkonu:
Tab. 1 Rozdělení dozerů dle výkonu a hmotnosti dle (Zdroj: CELJAK, 2004) kategorie
Výkon motoru
hmotnost
I.
do 60 kW
do 11 000 kg
II.
61-110 kW
do 18 000 kg
III.
111-180 kW
do 25 000 kg
IV.
181-350 kW
do 55 000 kg
V.
351-500 kW
do 70 000 kg
VI.
nad 500 kW
nad 70 000 kg
Pracovní zařízení dozerů tvoří radlice, rozrývač a naviják. Technické poţadavky na dozery jsou především v jejich bezproblémovém provozu při různých klimatických podmínkách teploty -20 ºC do +37ºC. Odolnosti vůči abrazivním materiálům. A dokonalé stoupavosti a stabilitě v různých pracovních prostředích. CELJAK (2004)
20
Obecně sledované parametry: - CELJAK (2009) uvádí obecné parametry dozerů Výkon motoru P (kW) Maximální rychlost pojezdu v (m*s-1) Hmotnost Gp (kg) Taţná síla F (kN) Objemová kapacita radlice Vr (m3) Doplňkové parametry: Stoupavost s (º) Počet článků pásu n (ks) Objem palivové nádrţe Vpn (l) Rozměry základního stroje s pásovým podvozkem Hlavní části stroje: Hlavní rám- je obdélníkového průřezu, mohutné tuhé sedlo zvyšuje stabilitu celého stroje. Motor- přeplňovaný dieselový motor s mezichladičem vzduchu a přímím vstřikem paliva Pásy- vyrobeny z vysoce pevnostních ocelí, jsou dokonale utěsněny a čepy pásů musím být neustále mazány olejem Systém řízení- u systému řízení se vyuţívá hydraulických mechanismů a dosahujeme toho, ţe při zatáčení neztrácí výkon (diferenciální řízení). CELJAK (2009)
21
7 VLASTNÍ PRÁCE Vlastní hodnocení provedu na situační modelové stavbě kompostárny, jejíţ půdorys přikládám pro ilustraci do příloh. Vybraná stavba je především pro mnou vybranou techniku-dozery ideální jelikoţ při výstavbě kompostárny potřebujeme značné zpevněné plochy. A pro tuhle práci je nejvhodnější vyuţít právě dozerů. Na modelovém příkladu jsem si propočítal, ţe by bylo potřeba provést skrývka ornice do hloubky 30 cm a plocha kompostárny určená ke skrývce má plochu 4244 m2. Obsluha dozeru by si musela tuto plochu rozdělit na několik jednotlivých částí a postupně provádět těţení a hrnutí. Délka pro těţení by neměla bát větší jak 10 m a délka pru hrnutí by neměla přesáhnout 60 m. V případě nedodrţení těchto délek by docházelo k nadměrným ztrátám materiálu i výkonu. Dle daných vzorců jsem vypočítal: -
celková délka dráhy těţení l = 1064 m
-
celková délka dráhy hrnutí l = 4775 m
-
celková délka dráhy jízdy zpět l = 5839 m
7.1 Výběr strojů K hodnocení jsem si po delší úvaze a procházení různých typů strojů od největších světových výrobců vybral 3 dozery: Tab. 2 Dozery vybrané k hodnocení (Zdroj: autor, 2011) dozer
typ
hmotnost
výkon
objem radlice
Cat
D8T
38 488 kg
259 kW
11,7 m3
Komatsu
D155 AX-6
39 500 kg
268 kW
11,9 m3
Liebherr
PR 754
38 000 kg
250 kW
11,7 m3
22
7.1.1 Dozer CAT D8T Dozer robustní konstrukce uzpůsobený pro náročné podmínky. Motor dozeru C15 s technikou Acert. Technika Acert je spojena s optimalizací spalování a výkonu motoru podle EU tento motor splňuje emisní předpisy 3a pro motory pracovních strojů. Motor tohoto dozeru má výkon 231 kW s velkým zdvihovým objemem. Motor je sladěn s děličem točivého momentu a el. Řízenou převodovkou. Konstantní čistý výkon umoţní obsluze dodrţovat vysoké standardy výkonnosti. Řídící jednotka ADEM A4 řídí dodávku paliva tak aby na kaţdý litr paliva byv vyuţit maximální výkon. Modul pruţně sleduje dodávku paliva a můţe tak rychle reagovat na průběţnou měnící se spotřebu. Motor má také funkci ATAAC chlazení dodávaného plnícího vzduchu coţ je potřebné během dlouhých hodin práce. Údrţba se zjišťuje elektronickou diagnostikou nazývanou elektronický technik Cat ET. Řízení je zajištěno jednou řídicí pákou, která umoţňuje jak pohyb stroje tak řazení rychlostních stupňů. Sedačka řady komfort je plně nastavitelná opatřená bezpečnostním pásem. Stroj má elektronicky programovatelné ovládání radlice. Samozřejmostí je ve stroji zabudované topení a klimatizace. Ovládání radlice je velmi jednoduché jednou pákou a tlačítky na ní umístěných. Systém CAES kterým je dozer vybaven informuje obsluhu stroje kde je ještě potřeba materiál odebrat a kam jej nahrnou. Tento vysoce kvalitní systém v sobě spojuje podporu GPS s přesností na cm a dále formace o výškách a sklonech na pracovišti. Stroj je vybaven systémem diferenciálního řízení kdy při průjezdu zatáčkou zpomalí jeden a urychlí druhý pás. Planetová převodovka stroje umoţňuje řadit 3 rychlostní stupně dopředu a 3 dozadu přes olejem chlazenou spojku. Při vzrůstajícím zatíţení stroje se teprve projeví jeho bezkonkurenčnost plynule řadit při plném zatíţení. Převody jsou zde řešeny Ševingovanými ozubenými koly, které běţí tiše a nevyţadují velkou údrţbu. Odpruţená konstrukce podvozku tlumí rázová zatíţení na podvozek na nerovném terénu a také zajišťuje lepší styk pásu se zemí. Něco málo o systému AccuGrade tento systém napomáhá zvýšit efektivitu práce a posádce stroje v podstatě říká jak má ovládat radlici zdali je potřeba více či méně odebrat atd. Systém je propojený s počítačem a má informace o plánech staveniště. Systém dokáţe zvýšit produktivitu o 50% a sníţit náklady na zeměměřičské práce. Stroj je sestaven z mnoha robustních konstrukčních prvků hlavního rámu, který absorbuje vysoká zatíţení hlavní čep podvozku ten 23
napomáhá spojení rámu kladek pásů a příčná vzpěra radlice drţí radlici blíţe ke stroji aby, se dalo hrnutí lépe ovládat. Pracovní nástroje: Rozrývače dokonale vnikají do tuhých materiálů a rozrývají je. Údrţba stroje je velmi jednoduchá a minimální. Předchází se tomu uţ při výrobě, kdy se na stroj lépe umístí filtry, světlo a to napomáhá lepšímu servisu. (Caterpillar-produktový list, 2007) Radlice stroje se vyznačuje velkou pevností, která odolá kroucení a vzniku prasklin. Radlice jsou vyrobeny z oceli Cat DH-2. Polo univerzální radlice SU je určena pro velmi náročné vyuţití boky radlice dokáţe skvěle udrţet materiál. Velkoobjemová univerzální radlice je ideální pro přemisťování velkého mnoţství zeminy na dlouhé vzdálenosti. Zadní protizávaţí zlepšuje výkon přenášený na podloţku. Výbavou dozeru je systémem Cat Grade Control s funkcí Integrated AutoCarry pro zajištění konzistentního zatíţení radlice a omezení prokluzu pásu. Systém spočítá tlak na radlici a upraví její výšku, a tak optimalizuje její konzistentní a efektivní zatíţení. Grade Control můţe být pouţit také v kombinaci se systémem Automatic Ripper Control, který nastavením správné hloubky při pouţití rozrývacího zubu redukuje nebezpečí prokluzu pásu a zajišťuje kvalitní rozrývání. (kolektiv autorů, 2011) 7.1.2 Dozer Komatsu D155AX-6 Motor tohoto dozeru je vybaven řídící jednotkou, která automaticky sepne měnič točivého momentu při náhlé potřebě velkého krouticího momentu. Pokud není třeba velký kroutící moment jde výkon od motoru přímo na převodovku. Touto cestou stroj maximalizuje efektivitu práce a výkonu. Spotřeba paliva se udává niţší aţ o 10%. Vysoce účinná převodovka automaticky volí nejvhodnější reţim a díky systému Komatsu přesně a plynule mění převodové stupně. Výkonný a úsporný motor splňuje emisní poţadavky EU Stage 3a proto je tento motor velkou spojnicí mezi výkonem a ochranou ţivotního prostředí. Čistý výkon motoru je 264 kW, motor je se vstřikováním common rail. Motor má také hydraulický pohon ventilátoru chladiče, který se reguluje rovněţ automaticky dle teploty chladicí kapaliny motoru. Motor také umoţňuje několik volitelných reţimů Power, které zajistí maximální výkon, Economy se pouţívá pro méně náročné práce. Funkce automatického podřazení sleduje výkon motoru a rychlost stroje jakmile stroj přejde do zvýšeného zatíţení a rychlost klesne řídící jednotka automaticky zvolí niţší rychlostní stupeň. Model D 155 je vybaven odhlučněnou kabinou, klimatizací a topením. Plně nastavitelné pneumaticky odpruţené sedadlo se 24
zde jeví jako samozřejmost. Přepracovaná kabina s ochrannými prvky umoţní ideální výhled na radlici a rozrývač. Ovládání zajišťuje hydrostatickým systém, který poskytne rychlou odezvu, přesné otáčení a to dokonce i na měkkých površích. Ovládací joystick zajistí přesnou a jednoduchou práci. Vše je doplněno o moderní velký barevný monitor, který se téţ dobře ovládá. Podvozek je vysoce odolný s nízko umístěným těţištěm to dělá stroj velice stabilní při práci na svazích. Systém K-Bogie je systém nesení pojezdových kladek který taký zvyšuje odolnost podvozku. Vysoce pevná a robustní konstrukce hlavního rámu také zvyšuje odolnost v kritických bodech konstrukce, rámy pásů vyuţívají uloţení na otočném čepu a hydraulická vedení jsou maximálně chráněna. Dozery Komatsu mají nově zesílenou elektrickou kabeláţ chráněnou tepelně odolnými materiály a byly zde pouţity DT konektory. Radlice Komatsu vyuţívá skříňovou konstrukci a i při nízké hmotnosti je velmi odolná. Vyrobena je z vysokopevnostní ocely Komatsu. Radlice Sigma dozer vypadá, jako lopata tvaru V s dobrými vlastnostmi vnikání do materiálu kde boční hrany skvěle pomáhají tlačit materiál do středu oproti běţné radlici má radlice sigmadozer o 15 % lepší účinnost. Rozrývače komatsu mohou být vybaveny hydraulickými válci které umoţňují maximální vylamovací sílu. Noţe rozrývače mají schopnost penetrace do různých materiálů. Rovněţ by mohl být rozrývač potaţen otěrovými součástkami, které prodluţují jeho ţivotnost. U tohoto modelu byly však pouţity jen 2 hydraulické válce na rozrývač z důvodu lepšího výhledu na rozrývač. Nivelace komatsu-topcon umoţňuje díky informacím z GPS i nezkušené obsluze udávat informace o sklonu a výšce terénu. To značně usnadní a podstatně urychlí vykonávanou práci. Satelitní sledovací systém Komatsu Komtrax je revoluční systém sledování strojů který umoţňuje: monitoring stroje kdy se stroj pouţíván jaká je jeho produktivita, řízení celého strojního parku neustálé sledujete polohu, kde se stroj nachází a zabraňuje taktéţ krádeţi. Stroj Komatsu je vybaven také centrálně umístěnými servisních body to znamená, ţe doby kontroly a diagnostiky jsou umístěny tak aby údrţba a prohlídka byla co nejjednodušší a nejrychlejší. Chladič motoru se čistí reverzním chodem ventilátoru a převodová ústrojí jsou konstruována pro snadnou demontáţ. Do motoru je taktéţ dobrý přístup zajištěný křídlovými kryty motoru. (Komatsu-prospekt 2010)
25
7.1.3 Dozer Liebherr PR754 Síla a moderní technologie to jsou hlavní znaky dozerů Liebherr 4. generace. Vysoký výkon a nízká provozní hmotnost spojují tu nejlepší efektivitu a produktivitu při jakýchkoli pracích. Stroje Liebherr jsou konstruovány pro dlouhou ţivotnost a snadnou obsluhu. Vznětové motory zajišťují nejlepší výkon a úsporu a spolu s kombinací efektivního pohonu garantují vysoký tlačný výkon při nízké spotřebě. Výkon motoru je 250 kW. Konstrukce a kvalita materiálu odpovídají zatíţení. Součásti zaručují dlouhou ţivotnost spolu s ochranou proti opotřebení. Většina dílů je vyrobena z vysokopevnostních ocelí. Extra hluboká olejová vana umoţňuje jízdu aţ do sklonu 45°. Stanoviště pro obsluhu zajišťuje velmi pohodné pracovní podmínky ergonomicky vytvořeny a spolu s ovládacím joystickem umoţňuje snadné řízení. Motor spolu s konstrukcí poskytuje dostatek výkonu v kaţdé situaci a díky plynulému průběhu výkonu je i minimální prokluz. Výkyvný podvozek také zajistí lepší styk pásů s podloţkou. Stroj má velice promyšlené uspořádání podvozku a tím dosahuje výborné světlé výšky, která zlepšuje jeho průchodnost terénem. Manévrování se strojem je velice jednoduché i ve ztíţených podmínkách. Stroje Liebherr jsou konstruovány s důrazem na nízkou spotřebu. Motor pracuje s konstantními otáčkami při jakékoli rychlosti, proto je dosaţeno malé spotřeby, ale také proto ţe při nízkých otáčkách dochází k lepšímu plnění spalovacího prostoru a tedy lepšímu hoření paliva. Pracovní hydraulika Load sensing pracuje jen s takovým mnoţstvím energie, kterou právě k práci vyuţije. Vysoká ţivotnost podvozku je zaručena pouţitím kvalitních robustních komponentů. Sklopná kabina umoţňuje rychlý přístup ke všem prvkům. Prvky pro údrţbu stroje jsou umístěny na jedné straně stroje. Správně volené materiály nabízí odolnost pro práci v dolech, na skládkách odpadu i v extremních mrazech. Hydrostatický pohon pojezdu nemá mechanické komponenty jako např. měnič točivého momentu, mechanickou převodovku atd. Pouţitá hydraulická čerpadla a hydromotory pracují spolehlivě a neopotřebovávají se. Ovládání a pohon pracovních mechanismů zajišťuje otevřený hydraulický obvod. Jeho součástí pístové axiální regulační čerpadlo s regulátorem LS (load sensing). Toto čerpadlo s regulátorem umoţňuje regulovat průtok a tlak v hydraulickém obvodu podle zatíţení pracovních mechanismů a sniţovat tak příkon hydraulické soustavy. To vede i ke sníţení spotřeby paliva. Součástí obvodu je blok rozvaděčů, který bývá mechanicky, hydraulicky nebo elektromagneticky ovládaný. Tlak v obvodu pro ovládání a pohon pracovních mechanismů se pohybuje podle jednotlivých 26
výrobců v rozmezí 15 aţ 20 MPa. Převodovka je dvojitě utěsněná s vlastní kontrolou těsnosti. Hlavní rám tvoří skříňová konstrukce. Ventilátory pohánějí hydrostatické motory a chladiče se širokými ţebry zajišťují optimální chlazení. Komfort pro obsluhu je té nejvyšší kvality všechny ovládací prvky jsou uspořádány tak aby zajišťovali pohodlí, kabina stroje je konstruována aby co nejlépe odhlučnila prostor obsluhy. Vynikající výhled zlepšuje pracovní podmínky a efektivitu práce. (Liebherr-prospekt 2012)
7.2 Sledování technicko-ekonomických parametrů
7.2.1 Výkonnost - dá definovat jako mnoţství předepsané práce určité jakosti za jednotku času. Máme několik sledovaných výkonností stroje, které se dle CELJAK, (2004) spočítají následovně: Teoretickou výkonnost – bere v úvahu tyto předpoklady: -
stroj pracuje nepřetrţitě celou hodinu
-
dozer těţí zeminu o hustotě 1370 kg*m-3
-
součástí poháněcí soustavy je převodovka Power shift, která umoţňuje řazení pod zatíţením
-
součinitel adheze má minimální hodnotu 0,5 (kaţdé zmenšení součinitele adheze o 0,01 pod uvedenou hranici znamená sníţení výkonnosti o 2-3 %
Technickou výkonnost- bere v úvahu skutečné pracovní podmínky a je dána vztahem
kde: kz - je součinitel zahrnující ztráty zeminy únikem do stran radlice ( kz = 1-0,005xLz, kde Lz je dráha hrnutí zeminy) kt – je součinitel vlivu zeminy pro horniny a pásový dozer: 27
Tab. 3 Rozdělení hornin podle tříd zpracovatelnosti (Zdroj: CELJAK, 2004) Třída 1,2
1,2
Třída 3,4
0,75
Přilnavá, lepivá
0,85
Rozrývaná kámen
0,70
Pracovní výkonnost- zahrnuje skutečné podmínky a také časové vyuţití stroje je dána vztahem:
kde: kč – součinitel časového vytíţení dozeru (je dán podílen skutečně odpracovaných minut a 60 minut, tím se rozumí skutečně odpracovaný čas za 1 hodinu) pohybuje se 0,67-1,0 Časové vyuţití dozeru:
Tab. 4 Časová vyuţití dozeru ( Zdroj: CELJAK, 2009) 60 minut
1
50 minut
0,83
40 minut
0,67
28
Tab. 5 Výkonnost vybraných dozerů (Zdroj: autor, 2012) Technická výkonnost
Dozer
Pracovní výkonnost
Skutečný výkon motoru
CAT
189 m3*hod-1
151,6 m3*hod-1
259 kW
Komatsu
196 m3*hod-1
156,8 m3*hod-1
268 kW
Liebherr
183 m3*hod-1
146 m3*hod-1
250 kW
technická vykonnost [m-3*hod-1] 196 194 192 190 188 186 184 182 180 178 176 CAT
Komatsu
Obr. 1 Technická výkonnost dozerů
29
Liebherr
Obr. 2 Pracovní výkonnost dozerů
Dále můţeme sledovat 7.2.2 Dobu pracovního cyklu stroje - dle CELJAK (2004) se doby pracovních cyklů stanoví následovně:
kde: t1 = doba těžení
-
nejvýhodnější hrnutí probíhá při rychlostech 2 aţ 3 km*h -1 , dráha těţení horniny závisí na rypných odporech horniny a dosahuje přibliţně 10 metrů
kde: l- dráha těţení (m) v- rychlost jízdy při těţení 30
t2= doba hrnutí
-
představuje v pracovním cyklu vţdy nejdelší úsek. Do doby hrnutí se započítává i případné rozprostírání zeminy na místě uloţení. Pracuje se ve stejných rychlostech jako při těţení.
-
kde:
l2 – dráha hrnutí (m) v2 – rychlost hrnutí t3 = doba zpáteční jízdy
-
je dána součtem drah těţení a hrnutí a obvykle nepřesahuje délku 60 metrů, je vţdy výhodné s ohledem na ţivotnost stroje provádět zpětný pojezd couvání.
kde: l3 = l1+l2 – dráha zpáteční jízdy (m) v3- rychlost zpáteční jízdy
Tab. 6 Doba pracovního cyklu stroje (Zdroj: autor, 2012) doba těţení
doba hrnutí
doba zpáteční jízdy
převedeno na min a s
převedeno na min a s
převedeno na min a s
CAT
18min 42 s
84min 6s
43min 48s
2hod 26min
Komatsu
16 min 48s
75min 18s
51min
2hod 22min
Liebherr
15min 54s
71min 30s
44min 54s
2hod 12min
Dozer
31
∑
doba těžení [min] 19 18,5 18 17,5 17 16,5 16
15,5 15 14,5 CAT
Komatsu
Obr. 3 Celková doba těţení
Obr. 4 Celková doba hrnutí
32
Liebherr
Obr. 5 Celková doba zpáteční jízdy
Obr. 6 Celková doba pracovního cyklu stroje
33
7.2.3 Cena za 1 motohodinu práce Na základě získaných informací od prodejců této techniky jsem vypracoval tabulku se základními cenami za 1 motohodinu práce těchto strojů. Bylo velice sloţité stanovit tyto hodnoty protoţe, jak jsem zjistil od prodejců většinou tyhle náklady bývají velice individuální a záleţí na jakou práci je stroj nasazen. Jelikoţ při práci v abrazivním prostředí se můţe stát, ţe při odpracovaných 2000 motohodinách je třeba servis výměna pásů a opravy podvozku, které se mohou vyšplhat aţ na 1 000 000 Kč. Výsledné náklady ovlivňuje mnoho dalších faktorů, se kterými jsem musel počítat: -
cena pohonných hmot, které jsou aktuální k době prováděné analýzy. U nafty jsem zjistil průměrnou cenu 37,30 Kč
-
pořizovací cena (pracoval jsem s cenami bez DPH)
-
náklady na servis strojů
-
mzdové náklady (stanovené mzdové náklady jsou 200 Kč/hod)
-
dobu odepisování (dle odpisové tabulky doba odepisování 5 let)
Cena 1 motohodiny = [pořizovací cena/odpracované hodiny (5let)] + [náklady na servis/počet motohodiny (10 000)] + spotřeba paliva + mzda pracovníka -dle tohoto vzorce jsem spočítal cenu jedné motohodiny, které jsem uvedl v tabulce: Tab. 7 Kalkulace nákladů na 1 motohodinu práce (Zdroj: autor, 2012) náklady na
náklady na
pohonné
servis dozeru
hmoty [Kč za
[Kč za
motohodinu]
motohodinu]
CAT
1 119
190
200
12 000 000
2 662,8
Komatsu
1 678,5
199
200
9 200 000
2961,6
Liebherr
1 193,6
193.5
200
9 800 000
2 529
dozer
mzda obsluhy [Kč za hodinu]
základní
náklady
pořizovací
celkem na Mth
cena
[Kč]
[Kč]
34
8 DISKUSE Pro své porovnávání jsem si vybral 3 stroje pro zemní práce a to dozery. Moderní dozery jsou si svou výbavou velice podobné. Nejmodernější technika s GPS navigací automatickou nivelací, klimatizací a nejrůznějšími detaily je u dnešních dozerů samozřejmostí. Pracovní zařízení se od sebe také nijak zásadně neliší. Na první pohled by se mohlo zdát, ţe všechny stroje jsou naprosto stejné. Ale pokud se někdo těmito stroji začne zabývat do větší hloubky zjistí, ţe ty největší rozdíly se mohou skrývat i v nejmenších detailech. Při výběru vhodných strojů k porovnávání jsem si vybral produkty největších světových výrobců této techniky a to firmy: CATERPILLAR, KOMATSU a LIEBHERR. Všechny 3 dozery byly hodnoceny na modelové situační stavbě kompostárny. Jako první jsem vybral dozer CAT D8T u dozerů byl jeden z vybraných sledovaných parametrů výkonnost kde tento stroj skončil na druhém místě viz. Obr. 1 Technická výkonnost dozerů, Obr. 2 Pracovní výkonnost dozerů. Jistě to bylo zapříčiněno tím, ţe ze sledovaných strojů měl i druhý největší výkon a to 259 kW viz. Tab. 2 Dozery vybrané k hodnocení (Zdroj: autor, 2011). Dalším hodnoceným parametrem byla doba pracovního cyklu stroje. Tady vybraný dozer zcela zjevně nevyhověl ve všech testech kromě doby zpáteční jízdy dosáhl nejdelšího čas. A to by znamenalo prodraţení pracovní operace. Jedinou výhodou byla krátká doba zpáteční jízdy, najdeme na Obr. 5 Celková doba zpáteční jízdy, v té ho nepřekonal ţádný z porovnávaných strojů. Na celkovém hodnocení doby pracovního cyklu však skončil i přesto nejhůř. Doba pracovního cyklu by trvala 2hod 26min viz Tab. 6 Doba pracovního cyklu stroje (Zdroj: autor, 2012), Obr. 6 Celková doba pracovního cyklu stroje. Sledována byla také cena jedné pracovní motohodiny, za kterou by mohl být dozer provozován. V tomto testu skončil dozer CAT opět na druhém místě. Dle mých výpočtů cena jedné motohodiny je 2 662,8 Kč viz Tab. 7 Kalkulace nákladů na 1 motohodinu práce (Zdroj: autor, 2012). Do ceny jedné motohodiny se negativně projevila podle mého názoru vysoká pořizovací cena. Cena tohoto typu byla nejvyšší a to12 000 000 Kč Pozitivum bych mohl zmínit, ţe dozer CAT má v porovnání s ostatními nejniţší cenu servisu zahrnutou do nákladů jedné motohodiny. A také jeho spotřeba pohonných hmot je uváděna jako nejniţší ze všech sledovaných strojů. Můţeme vidět v Tab. 8 Srovnatelné parametry vybraných dozerů (Zdroj: autor, 2011). Řídící jednotka ADEM 35
A4 spolu se vstřikovacím systémem Common rail stojí zajisté za nízkou spotřebou. Menší nevýhodou by mohla být světlá výška, která je u tohoto dozeru nejmenší. A proto bude znesnadněna průchodnost terénem. Druhý ze sledovaných dozerů, dozer KOMATSU ten v testu výkonnosti uspěl nejlépe, ale nesmíme zapomenout, ţe ze všech strojů měl největší výkon 268 kW uvedeno v Tab. 2 Dozery vybrané k hodnocení (Zdroj: autor, 2011). V následujícím testu doby pracovního cyklu stroje je na druhém místě. Doba zpáteční jízdy však byla pro tento stroj nejhorší, zde bylo vidět, ţe výkon motoru nerozhoduje o všem. Důleţitá je také správná převodovka. Dobu pracovního cyklu dozeru KOMATSU jsem vypočítal na 2hod 22min. můţeme vidět v Tab. 6 Doba pracovního cyklu stroje (Zdroj: autor, 2012), Obr. 6 Celková doba pracovního cyklu stroje. V porovnání s dozerem CAT jsem mohl vidět jen nepatrný rozdíl v čase. Cenu jedné motohodiny práce jsem spočítal u tohoto stroje na 2 961,6 Kč viz Tab. 7 Kalkulace nákladů na 1 motohodinu práce (Zdroj: autor, 2012). Tato cena byla nejvyšší ze všech třech sledovaných dozerů. Do vysoké ceny se jistě promítla vysoká spotřeba pohonných hmot, kde výrobce udává 45 l na motohodinu najdeme v Tab. 8 Srovnatelné parametry vybraných dozerů (Zdroj: autor, 2011). A nadále cena za servis stroje. Jako přednost bych chtěl zmínit hmotnost stroje, která zaručuje přenesení maximálního výkonu na pásy a nadále na podloţku. Problém by mohl nastat při přepravě tohoto stroje na stavbu. Další předností je jistě i nízká pořizovací cena. Nevýhodou stroje je ve srovnání s ostatními dozery malá palivová nádrţ, která je schopna pojmout jen 625 l. A další nevýhodou stroje by mohli být malé pracovní rychlosti, které jsou u jeho konkurentů vyšší. Třetí hodnocený dozer byl LIEBHERR ten jelikoţ měl nejmenší výkon a to 250 kW viz Tab. 2 Dozery vybrané k hodnocení (Zdroj: autor, 2011) obstál v testu výkonnosti nejhůře. Nicméně díky dobrým pracovním rychlostem ho nepřekonal ţádný z jeho konkurentů v časech pracovních cyklů doby hrnutí a doby těţení. Oba sledované časy pro tento dozer vyšly nejlépe viz Obr. 3 Celková doba těţení, Obr. 4 Celková doba hrnutí. A tak jsem celkový čas pracovních cyklů spočítal na 2hod 12min. to je patrné z Tab. 6 Doba pracovního cyklu stroje (Zdroj: autor, 2012), Obr. 6 Celková doba pracovního cyklu stroje. Zde jiţ můţeme vidět rozdíl oproti ostatním sledovaným strojům. Cenu jedné motohodiny práce jsem tomuto dozeru spočítal na 2 529 Kč uvedena v tabulce Tab. 7 Kalkulace nákladů na 1 motohodinu práce (Zdroj: autor, 36
2012). Vypočítaná cena byla nejniţší. Pořizovací cena, servis i spotřeba pohonných hmot měly u tohoto dozeru optimální poměr. A celkově se mi tento dozer jevil jako nejlepší ze všech sledovaných. Jedinou nevýhodou byla cena servisu, která vycházela při 10 000 odpracovaných motohodinách na 1 200 000 Kč uvedeno v Tab. 8 Srovnatelné parametry vybraných dozerů (Zdroj: autor, 2011). Konstruktéři se také důmyslně snaţily při navrhování systému řízení vyhnout mechanickým komponentům jako měnič točivého momentu a další prvky, které by se mohli rychleji opotřebit. Předností tohoto dozeru pravděpodobně bude i hydraulický systém vyuţívající regulační čerpadlo. Zde se projeví niţší spotřeba a menší opotřebení pracovního oleje. U obou typů konkurenčních strojů se nachází pístová čerpadla s proměnným průtočným mnoţstvím viz Tab. 8 Srovnatelné parametry vybraných dozerů (Zdroj: autor, 2011). Rozdílný měl také tento dozer systém vstřikování paliva. Zde byl vyuţit PD systém kdy kaţdý vstřikovač má své vysokotlaké čerpadlo. Řešení poruchy by zde bylo zajisté snadnější neţ u systému Common rail. Dle hodnocených parametrů a celkového dojmu z poznatků o těchto strojích se mi jako nejlepší variantou jeví dozer Liebherr. Při niţším výkonu zvládá stejné pracovní operace v rychlejších časech. Jeho spotřebu, náklady na provoz a pořizovací cenu jistě ocení i budoucí majitelé tohoto stroje.
37
9 ZÁVĚR V bakalářské práci jsem se zaměřil na technicko-ekonomické hodnocení vybrané moderní strojní techniky pro zemní práce. Bez této techniky se dnes neobejdeme na ţádné větší stavbě. A proto jsem se chtěl o těchto strojích dozvědět něco více. Pro vlastní hodnocení jsem si vybral tři typy dozerů ve srovnatelné výkonové třídě od výrobců CATERPILLAR, KOMATSU a LIEBHERR. Tyto dozery jsem porovnával na modelovém situačním plánu kompostárny, protoţe pro stavbu kompostárny je tento typ techniky nejvhodnější. Po podrobnější analýze trhu v ČR mohu konstatovat, ţe strojní techniky pro zemní práce je na trhu nepřeberná škála. Záleţí na zákazníkovi, jaký druh pracovní operace potřebuje vykonávat. Samozřejmě je na trhu mnoho stálých a osvědčených firem, které se výrobou této techniky zabývají jiţ řadu let, a máme zde i takové firmy které se snaţí prosadit. Při pořizování této techniky není jednoduché vybrat správný poměr mezi cenou, kvalitou a výkonem. To mohu z vlastní zkušenosti potvrdit jelikoţ některé informace výrobců popř. prodejců bývají dosti strohé. A je velmi sloţité podle nich správně vybrat. Z výsledků které z mojí práce mohu vyvodit je zřejmé jak si je tato technika podobná. Pokud je prováděna kvalitní údrţba a pravidelný servis tyto stroje jsou jen minimálně poruchové. Především proto, ţe jsou konstruovány do těch nejtěţších podmínek. Hlavní servis spočívá především ve výměně pásů, jelikoţ v abrazivním prostředí pásy velice trpí a nadále ve výměně olejů. Jsou zde však některé parametry, které se od výrobců nebo prodejců nedozvíme a bylo mým cílem se na tyto věci zaměřit. U hodnocení výkonnosti jsem zjistil, ţe stroj s největším výkonem motoru má i největší výkonnost. Jiné to ovšem bylo u sledování doby pracovního cyklu a spočítání ceny práce za 1 motohodinu. V tomto testu jiţ šla výkonnost stranou a rozhodovala zde především pojezdová rychlost, spotřeba paliva a ceny servisu stroje. Také pořizovací cena nemůţe zůstat opomenuta, protoţe jak je výše uvedeno je to jeden z hlavních faktorů při počítání ceny jedné motohodiny práce. Ekonomika i doby pracovních cyklů stroje vyšly nejlépe pro stroj Liebherr který je v porovnání s ostatními typy sice nejméně výkonný, ale je schopen provozu za nejniţší cenu. A také jeho pracovní rychlosti byly pro jeho konkurenty nepřekonatelné. Velice se mi u tohoto stroje líbila konstrukce řízení, kdy bylo vyuţito co nejméně mechanických dílů (např. měnič 38
točivého momentu) dílů, které byly nahrazeny hydraulickými z důvodu niţší opotřebitelnosti. Nadále má tento stroj jako jediný ze sledovaných hydraulický je pístové axiální regulační čerpadlo s regulátorem LS (load sensing). Toto čerpadlo s regulátorem umoţňuje regulovat průtok a tlak v hydraulickém obvodu podle zatíţení pracovních mechanismů a sniţovat tak příkon hydraulické soustavy. To vede i ke sníţení spotřeby paliva. Součástí obvodu je blok rozvaděčů, který bývá mechanicky, hydraulicky nebo elektromagneticky ovládaný. Tlak v obvodu pro ovládání a pohon pracovních mechanismů se pohybuje podle jednotlivých výrobců v rozmezí 15 aţ 20 MPa. Tento systém s regulačním čerpadlem Ovládání a pohon pracovních mechanismů zajišťuje otevřený hydraulický obvod. Jeho součástí stroj se mi podle mých výsledů jeví jako nejlépe propracovaný a z hlediska univerzálnosti jako nejlepší varianta mezi třemi hodnocenými stroji. Celkově hodnotím stroj Liebherr jako nejlepší ze všech sledovaných. Myslím si, ţe se zde povedla skloubit příznivá cena, kvalita a výkon.
39
10 POUŽITÁ LITERATURA CELJAK I., 2004: Stroje pro zemní a lesní práce. Jihočeská univerzita, České Budějovice, 87 s. CELJAK I., 2009: Strojní zařízení pro realizaci stavebních prací. Jihočeská univerzita, České Budějovice, 131 s. LIBRA J., 2005: Stavby pro odpadové hospodářství. 1. vyd. Mendlova zemědělská a lesnická univerzita, Brno, 102 s. PRUDKÝ J., Dufková J., 2006: Terénní úpravy: teoretické základy a praktická cvičení. 1. vyd. Mendlova zemědělská a lesnická univerzita, Brno, 112 s. TESAŘOVÁ M., FILIP Z., SZOSTKOVÁ M., MORSCHECK G., 2010: Biologické zpracování odpadů. 1. vyd. Mendlova zemědělská a lesnická univerzita, Brno, 129 s. VANĚK A., 1999: Strojní zařízení pro stavební práce. Sobotáles, Praha, 301 s. VÁŇA J., 1994: Výroba a vyuţití kompostu v zemědělství. Mze ČR, Praha, 38 s. VARAUS M., 2005: Pozemní komunikace II. - zeminy, zemní práce. Vysoké učení technické, Brno, 31s Internetové zdroje: BORSKI D., RYBÁŘ R., 2011: Pachové látky v ovzduší z pohledu provozování kompostárny. Biom.cz online [cit. 2012-02-06 ]. Dostupné na: WWW:
. ISSN: 1801-2655. CATERPILLAR-produktový list, 2007:Dozer CAT D8T. CAT.com [ cit. 2011-09-25 ]. Dostupné na: http://www.p-z.cz/cs/site/pz-stroje-caterpillar/pz-cat-detailproduktu.htm?idCategory=13067483&idSubCategory=13073966&idProduct=284142
KOLEKTIV AUTORŮ, 2011: Systém CAT Grade Control- neocenitelný pomocník strojů Caterpillar. Stavební technika.cz online [ cit. 2011-10-03 ]. Dostupné na:
40
http://stavebni-technika.cz/clanky/systemy-cat-grade-control-neocenitelny-pomocnikstroju-caterpillar/ KOMATSU-prospekt, 2010: Dozer Komatsu D155AX-6. Kuhn-mt.cz [ cit. 2011-09-28 ]. Dostupné na: http://www.kuhnmt.cz/fileadmin/kuhn_cz/Construction_Machines/Brochures/Dozers/D155AX6_EKSS018005_1009_74921_CZ.pdf LIEBHERR-prospekt, 2012: Dozer Liebherr PR754 Litronic. Liebherr.com [ cit. 201110-05 ]. Dostupné na: http://www.liebherr.com/EM/de-DE/region(europe)/products_em.wfw/id-8605-0/measure-metric?externalReferrer=www.firmy.cz PTÁČEK P., 2008: Základní vlastnosti zemin. Pozemní stavitelství.cz online [ cit. 2012-01-23 ]. Dostupné na: http://www.pozemni-stavitelstvi.wz.cz/pos30.php Technické sluţby města Slavkov u Brna, 2008: Fotodokumentace prováděné stavby kompostárny [ cit. 2012-03-05 ]. Dostupné na: http://www.tsslavkov.cz/KompostarnaStavba.aspx
41
11 SEZNAM TABULEK A OBRÁZKŮ
Tab. 1 Rozdělení dozerů dle výkonu a hmotnosti dle (Zdroj: CELJAK, 2004) Tab. 2 Dozery vybrané k hodnocení (Zdroj: autor, 2011) Tab. 3 Rozdělení hornin podle tříd zpracovatelnosti (Zdroj: CELJAK, 2004) Tab. 4 Časová vyuţití dozeru (Zdroj: CELJAK, 2009) Tab. 5 Výkonnost vybraných dozerů (Zdroj: autor, 2012) Tab. 6 Doba pracovního cyklu stroje (Zdroj: autor, 2012) Tab. 7 Kalkulace nákladů na 1 motohodinu práce (Zdroj: autor, 2012) Obr. 1 Technická výkonnost dozerů Obr. 2 Pracovní výkonnost dozerů Obr. 3 Celková doba těţení Obr. 4 Celková doba hrnutí Obr. 5 Celková doba zpáteční jízdy Obr. 6 Celková doba pracovního cyklu stroje
42
14 PŘÍLOHY
43
Seznam příloh
Tab. 1 Srovnatelné parametry vybraných dozerů (Zdroj: autor, 2011) Obr. 1 Situační model kompostárny (Zdroj: autor, 2011) Obr. 2 Dozer CAT při přemisťování zeminy (Zdroj: Caterpillar, produktový list 2007) Obr. 3 Dozer KOMATSU D155-AX (Zdroj: Komatsu, prospekt 2010) Obr. 4 Dozer LIEBHERR (Zdroj: Liebherr, prospekt 2012) Obr. 5 Výstavba kompostárny ve Slavkově u Brna (Zdroj: Technické sluţby města Slavkov u Brna 2008) Obr. 6 Skrývka zeminy na stavbě kompostárny (Zdroj: Technické sluţby města Slavkov u Brna 2008)
44
Tab. 1 Srovnatelné parametry vybraných dozerů (Zdroj: autor, 2011) Cat
Komatsu
Liebherr
Cat C15 Acert
Komatsu SAA6D140E-
Liebherr D 946 LA6
Motor Model
5 Výkon motoru
259 kW
268 kW
250 kW
Počet válců
6
6
6
Zdvihový objem
15,2 l
15,24 l
12 l
Vstřikovací systém
Přímí vstřikovací
Přímí vstřikovací
Přímé vstřikování,
systém, Common rail
systém, Common rail
systém čerpadlopotrubí-tryska, el. řízení
Objemy provozních náplní Nádrţ paliva
643 l
625 l
650 l
Chladicí soustava
77 l
82 l
74 l
Motorový olej
38 l
37 l
43 l
Koncové převody
12,5 l
31 l
18,5 l
38 488 kg
39 500 kg
38 000 kg
44
42
44
Pístové s proměnným
Pístové s proměnným
Regulační čerpadlo
průtokem
průtokem
276 l/min
325 l/min
261 l/min
Stupeň 1
3,4 km/hod
3,8 km/hod
4 km/hod
Stupeň 2
6,1 km/hod
5,6 km/hod
6,5 km/hod
Stupeň 3
10,6 km/hod
11,6 km/hod
11 km/hod
Vzad 1
4,5 km/hod
4,6 km/hod
4,8 km/hod
Vzad 2
8 km/hod
6,8 km/hod
7,8 km/hod
Vzad 3
10,6 km/hod
14 km/hod
11 km/hod
Taţná síla
618,5 kN
640 kN
520 kN
3456 mm
3395 mm
3630 mm
Hmotnosti Provozní hmotnost Podvozek Počet desek pásů na kaţdé straně Hydraulický systém Čerpadlo Maximální průtok čerpadla
Rozměry Výška s kabinou
45
Délka bez pracovního
4641 mm
4482 mm
4 875 mm
2080 mm
2140 mm
2160 mm
618 mm
641 mm
630 mm
Typ radlice
8U
Naklápěcí U radlice
U radlice
Objem
11,7 m3
11,9 m3
11,7 m3
Výška
1740 mm
1790 mm
1650 m
Šířka
4267 mm
4225 mm
4325 mm
Rypná hloubka
575 mm
593 mm
570 mm
Počet noţů
3
3
3
Hmotnost
4877 kg
3760 kg
4725 kg
Max. hloubka rozrývání
780 mm
900 mm
791 mm
Max. výška zdvihu
593 mm
950 mm
985 mm
Spotřeba paliva
30 l na motohodinu
45 l na motohodinu
32 l na motohodinu
Hlavní servis
při 8 000
při 8 000
při 10 000
Cena hlavního servisu
1 000 000 Kč
9 00 000 Kč
1 200 000 Kč
Pořizovací cena
12 000 000 Kč
9 200 000 Kč
9 800 000 Kč
vybavení Rozchod pásů Šířka podvozku Světlá výška Přední pracovní vybavení
Zadní pracovní vybavení
Ekonomické ukazatele
46
Obr. 1 Situační model kompostárny (Zdroj: autor, 2011)
47
Obr. 2 Dozer CAT při přemisťování zeminy (Zdroj: Caterpillar, produktový list 2007)
Obr. 3 Dozer KOMATSU D155-AX (Zdroj: Komatsu, prospekt 2010) 48
Obr. 4 Dozer LIEBHERR (Zdroj: Liebherr, prospekt 2012)
Obr. 5 Výstavba kompostárny ve Slavkově u Brna (Zdroj: Technické sluţby města Slavkov u Brna 2008)
49
Obr. 6 Skrývka zeminy na stavbě kompostárny (Zdroj: Technické sluţby města Slavkov u Brna 2008)
50
