Выбор и исследование технологической взаимосвязи машин для комплексной механизации работ и

технико-экономическое обоснование вариантов

Земляные работы должны выполняться с разработкой и применением комплексной механизации всех процессов и рациональных способов производства работ.

Комплексная механизация земляных работ предусматривает выполнение основных и вспомогательных процессов с помощью звеньев машин, увязанных между собой по технологическому назначению, технологическому уровню и производительности. Отдельные машины комплекта работают как единый агрегат, выполняя операции в последовательном порядке непрерывным потоком.

В комплекте выделяются ведущая машина по разработке грунта и вспомогательные машины. В качестве ведущей машины выбираю экскаватор, который определяет производительность всего комплекса машин, его состав и организацию работ. В качестве ведомой машины выбираю бульдозер, автомобильный транспорт, катки, ручные трамбовки. А именно: производительность бульдозера беру на 10-20% больше, чем производительность экскаватора в отвал, для обеспечения непрерывности выполнения работ.

Рабочее место экскаватора, включая стоянки автотранспорта, называется забоем, а разрабатываемые по мере передвижения экскаватора участки грунта – проходками.

3.2. Выбор экскаватора. Выбор типа экскаватора зависит от типа грунта, рельефа местности, объема и глубины котлована, условий выполнения работы

(в отвал, в транспорт), транспортных средств и дальности перемещения грунта.

Подбор экскаватора для разработки грунта осуществляется в два этапа:

1) подбирают два - три варианта экскаваторов, способных выполнить поставленную задачу;

2) производится их экономическая оценка.

По приложению 3 МУ произвожу ориентировочный расчет двух емкостей ковша экскаватора. Для отрывки котлована глубиной до 5 м. и объемом до 15000 м³ в грунтах I группы (по ЕНиР Е2, вып. 1, гл. 1, табл. 1) принимаю ёмкость ковша 0, 8 м³ и 1, 0 м³ со сплошной режущей кромкой, т.к. примесей гальки в грунте составляет до 15 %.

Для сравнения выбираю 3 вида экскаватора:

1. Экскаватор прямая лопата ЭО – 4321 объемом ковша 0, 8 м³.

2. Экскаватор обратная лопата ЭО – 4322 объемом ковша 1, 0 м³.

3. Экскаватор драглайн ЭО – 5111Б объемом ковша 1, 0 м³.

Таблица 2. Производственные характеристики экскаваторов (по ЕНиР)

П^Т_см – производительность экскаватора при работе в транспорт;

П^о_см - производительность экскаватора при работе в отвал;

Сменная производительность экскаваторов определяется делением продолжительности смены на норму времени по формуле: %,

где П – сменная производительность экскаватора;

Н_вр – норма времени по ЕНиР (§ Е2-1-7, § Е2-1-8 и § Е2-1-9);

Т – продолжительность смены (Т = 8 час).

Для экскаватора прямая лопата с емкостью ковша 0, 8 м³ (по ЕНиР § Е2-1-8, табл. 7):

П^Т_см = 8/1, 1 · 100 = 727, 30 м³ – с погрузкой в транспортные средства;

П^о_см = 8/0, 87 · 100 = 919, 50 м³ – в отвал (навымет).

Для экскаватора обратная лопата с емкостью ковша 1, 0 м³ (по ЕНиР § Е2-1-9, табл. 3):

П^Т_см = 8/1, 3 · 100 = 615, 4 м³ – с погрузкой в транспортные средства;

П^о_см = 8/1, 09 · 100 = 734 м³ – в отвал (навымет).

Для экскаватора драглайн с емкостью ковша 1, 0 м³ (по ЕНиР § Е2-1-7, табл. 3):

П^Т_см = 8/1, 1 · 100 = 727, 30 м³ – с погрузкой в транспортные средства;

П^о_см = 8/0, 88 · 100 = 909 м³ – в отвал (навымет).

Вывод: предварительно делаем вывод о целесообразности применения экскаватора драглайн ЭО – 5111Б.

Принимаем окончательное решение о выбре экскаватора на основании экономической оценки результатов его работы.

Число смен работы экскаватора N_эф определяется по формуле:

,

Для экскаватора прямая лопата ЭО – 4321:

маш.-смен.

Для экскаватора обратная лопата ЭО – 4322:

маш.-смен.

Для экскаватора драглайн ЭО – 5111Б:

маш.-смен

Определяем эксплуатационные расходы вариантов экскаваторов по формуле:

С_е = С_ед · 8 · N_эф,

где С_ед – стоимость маш-ч., руб;

Для экскаватора прямая лопата ЭО – 4321:

С_е = 358 · 8 · 13, 63 = 39036, 32 руб.

Для экскаватора обратная лопата ЭО – 4322:

С_е = 358 · 8 · 16, 53 = 47341, 92 руб.

Для экскаватора драглайн ЭО – 5111Б:

С_е = 358 · 8 · 13, 70 = 39236, 8 руб.

Таблица № 3. Экономическая эффективность работы экскаваторов

Вывод: на основании приведенных расчетов производительности и эксплуатационных затрат принимаем для земляных работ экскаватор драглайн ЭО-5111Б, т.к. у него большая производительность и меньшие эксплуатационные затраты.

Рассчитываем объем разработки недобранного грунта в котловане V_нг:

V_нг = S_{котл. понизу} · 0, 25 = 3147, 12 · 0, 25 = 786, 78 м³,

где 0, 25 – величина недобора для экскаватора ЭО-5111Б (по прил. 2 МУ)

S_{котл. понизу} - площадь дна котлована:

S_{котл. понизу} = S · Z = 28, 2 · 111, 6 = 3147, 12 м²

Другие средства механизации

Земляные работы ведутся с применением комплекса механизации работ.

Для перемещения разработанного грунта на поверхности земли от места выгрузки до места укладки в отвал используем бульдозер. Этой же машиной производим разработку недобора грунта на дне котлована, обратную засыпку

фундаментов и разравнивание грунта. Таким образом, увязывая производительности комплекса машин, применяю производительность бульдозера на 10 – 15 % больше производительности экскаватора, т.е.:

П_б = П_э × 15 % = 909 % × 15 % = 1045, 35 м³/см

Грунт – лёсс с примесью гальки. Для данного грунта по ЕНиР:

- средняя плотность в естественном залегании – 1, 80 т/ м ³;

- группа грунта (немерзлого) – I.

По ЕНиР (§Е2-1-22) для грунта I группы и расстоянием для перемещения грунта L = 36, 3 м ≈ 40 м подбираю бульдозер со сменной производительностью:

, где

Н_вр – норма времени по ЕНиР (§Е2-1-22, табл.2):

Н_вр = ((0, 22 ∙ 3) + 0, 25) ∙ 0, 85 = 0, 91 ∙ 0, 85 = 0, 77

0, 85 – коэффициент, учитывающий первоначальное разрыхление грунта;

Тогда производительность бульдозера составит:

Что составляет: .

Принимаю бульдозер марки Д – 385 на базе трактора ДЭТ – 250.

Таблица № 4. Технические характеристики принятого бульдозера Д - 385

Определение расстояния перемещения разработанного грунта

бульдозером

Для составления калькуляции затрат труда и машинного времени на производство работ таких, как перемещение грунта от места выгрузки до места укладки в отвал на поверхности земли, разработка недобора грунта на дне котлована и обратная засыпка, составляем схему.

Рис. 3. Схема перемещения грунта

L₁ - расстояние от места разработки до места выгрузки, L₂ - расстояние от места выгрузки до места укладки в отвал, L₃ – из отвала в пазухи фундамента, 1 – котлован, 2 - временный отвал, 3 – кавальер, Н – высота треугольного отвала, h – высота трапециидального отвала

Площадь сечения треугольного отвала:

, где

2L – длина котлована по верху плюс по 3 м с каждой стороны, т.е (2 ∙ 114, 7) + 6 = 235, 4 м;

Высота треугольного отвала: , где

tg α - берем по прил. № 1 М.У. для лёссового грунта.

Ширина треугольного отвала d:

Пусть высота трапеции h = 2 м, а нижнее основание больше верхнего на 4 м. Тогда b = c + 4.

=> 22, 6 = 2с + 4 => с = 9, 3 м.

b = 9, 3 + 4 = 13, 3 м

Определим расстояние L₁ – перемещение от места разработки до места выгрузки грунта: м.

Определим расстояние L₂ – перемещение от места выгрузки грунта до места укладки в отвал: м.

Определим расстояние L₃ – перемещение грунта из отвала в пазухи фундамента: м.

Рис. 4. Схема перемещения грунта с расчитанными параметрами

Уплотнение насыпного грунта

Искусственное уплотнение грунтов производят для повышения устойчивости, уменьшения осадки грунтов. Плотность грунта выражается коэффицие-

нтом уплотнения, величина которого устанавливается в зависимости от назначения сооружения и свойств грунтов. Уплотнять грунт следует при оптимальной влажности. Производительность грунтоуплотняющих машин должна

Принимаю машины для уплотнения грунта:

1. Каток марки ДУ – 10А (по прил. № 6 М.У.) со схемой движения по замкнутому кругу.

2. Ручную пневматическую трамбовку ИЭ – 4505 для работы в стесненных условиях и по периметру (0, 8 м) фундаментов.

Верхняя часть обратной засыпки может уплотняться катками.

Таблица № 5.Технические характеристики катка ДУ – 10А

Таблица № 6.Технические характеристики ручной трамбовки ИЭ – 4505

В качестве комплектующих машин по выполнению комплексно-механизированного процесса земляных работ (для вывозки лишнего грунта из котлована и обеспечения совместной работы с экскаватором) выбраю автотранспортное средство с назначением марки автосамосвала и его грузоподъемности.

На основании приложения 8 М.У. и задания на проектирование при ёмкости ковша 1 м³ и дальности транспортирования 4 км принимаю грузоподъемность автомобиля 12 т., а в соответствии с приложением 19 М.У. принимаю марку автомобиля КРАЗ – 256Б.

Согласно приложению 20 М.У. расчет скорости движения самосвала до 5 км, грузоподъемности 12 т, составит:

- в гружёном состоянии – 19 т.;

- в порожнем состоянии – 23 т.

Таблица № 7. Технические характеристики автосамосвала КРАЗ – 256Б

Определяем количество транспортных единиц из условия обеспечения непрерывной работой экскаватора:

где t_n - продолжительность погрузки, мин;

z₁ -дальность возки грунта (по заданию), 4 км;

V_ср - средняя скорость пробега транспортных средств в груженом и порожнем состоянии, принимаем ;

t_р - продолжительность разгрузки, мин. (прилож. 10 М.У.): t_р = 1, 4 мин;

t_м - продолжительность маневрирования транспортных средств, t_м = 1, 0 мин.

Отсода продолжительность погрузки составит:

, где

М – количество ковшей, загружаемых в кузов автосамосвала;

n_m - техническое число циклов ковшей в минуту (по ЕНиР Е2), n_m = 1, 1

k_m – коэффициент, зависящий от условий подачи транспортных средств в забой и ёмкости ковша, принимаем k_m = 0, 95;

Количество ковшей, загружаемых в кузов автосамосвала, определяется по формуле: , где

Q – грузоподъемность самосвала, 12 т;

q - емкость ковша экскаватора, 0, 8 м³;

γ - плотность грунта, 1, 80 т/ м³;

k_н - коэффициент наполнения ковша, К_н = 1

k_р - коэффициент первоначального разрыхления (по ЕниР Е2 вып.1, прил.2), k _р=1, 18;

ковшей;

Тогда мин.

Проверка принятого количества ковшей:

Масса грунта в кузове автомобиля: Q = q ∙ γ ∙ n = 1∙ 1800 ∙ 8 = 14400 кг, где

q – ёмкость ковша, 1 м³;

γ – плотность лессового грунта, 1800 кг/м³;

n – количество ковшей, 8.

Перегруз грунта допускается 2 %.

В связи с тем, что получился перегруз более 2 %, уменьшаю количество ковшей до 7, что является допустимым при грузоподъёмности автомобиля 12 т.

Q = q ∙ γ ∙ n = 1∙ 1800 ∙ 7 = 12600 кг = 12, 6 т.

Тогда мин.

машин

Проверка принятого количества автосамосвалов из условия непрерывной работы экскаватора:

- при цикле работы 5 машин.

Цикл работы одной машины: 25/5 = 5 мин.

Вывод: расчет количества автомобилей выполнен, верно.