2.2.2Выбор и исследование технологической взаимосвязи машин для комплексной механизации работ и технико-экономическое обоснование вариантов

Земляные работы выполняются с использованием принципов комплексной механизации, в котором проектирую комплекс машин технологически связанных между собой, а именно: в качестве ведущей машины выбираю экскаватор, а ведомые - бульдозер, автомобильный транспорт, катки, ручные трамбовки. А именно: производительность бульдозера беру на10-20% больше, чем производительность экскаватора в отвал, для обеспечения непрерывности выполнения работ.

Выбор экскаватора

Ориентировочный подбор экскаватора производят по приложению 3 МУ. Для отрывки котлована глубиной до 5 м. и объемом до 12000 м³ принимаю экскаватор с ёмкостью ковша 0,8 м³

Для более рационального решения этого вопроса выбираю два типа экскаватора

Экскаватор ЭО – 4111Б с гибкой подвеской рабочего оборудования, объём ковша 0,8 м³ драглайн.

Экскаватор ЭО – 4321 с жесткой подвеской рабочего оборудования, объем ковша прямая лопата 1,0 м³.

Основные производственные характеристики (по прилож. 4 МУ) экскаваторов сводим в таблицу.

Индекс экскаватора	Объем ковша	Рабочее оборудование	Наибольший радиус резанья, R1, м	Наименьший радиус резанья, R2, м	Наибольший радиус выгрузки, R3, м	Высота, глубина копания H1, м	Высота, выгрузки H2, м	Сменная производительность
								ПТсм	Посм
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
ЭО-4321	1	Колёсный	7,45	4,0	6,0	-	6,4	533	615
ЭО–4111Б	0,8	Гусеничный	11,1	2,7	10,8	7,3	3,5	571,4	727,3

,где П^Т_см – производительность экскаватора при работе на транспорте

П^о_см - производительность экскаватора при работе в отвал

Сменная производительность экскаваторов определяется делением продолжительности смены на норму времени

, где П – сменная производительность экскаватора

Н_вр – норма времени по ЕНиР

Для ковша емкостью 0,8 м³

П^Т_см = 8 / 1,5 * 100 = 533 м³

П^о_см = 8 / 1,3 * 100 = 615 м³

Для ковша емкостью 1,0 м³

П^Т_см = 8 / 1,6 * 100 = 500 м³

П^о_см = 8 / 1,36 * 100 = 588 м³

Предварительно делаю вывод о целесообразности экскаватора ЭО – 4111Б.

Экономическая оценка работы, сравниваемых кранов

С_э = Е₀ + (Э_год * N_ф )/ N_год + Э_см*N_ф ,

где С_э – затраты на эксплуатацию экскаватора по отрывке котлована и въезда, руб.

Е₀ – единовременные затраты на доставку экскаватора, руб.

Э_год – годовые амортизационные отчисления экскаватора, а также затраты на содержание и ремонт вспомогательных устройств, руб.

N_год - нормативное число смен работы экскаватора, маш. смен

Э_см – стоимость сменных эксплуатационных затрат, руб.

N_ф - число смен работы экскаватора на объекте, маш. Смен

Число смен работы экскаватора определяется по формуле:

Для экскаватора ЭО- 4111Б

N_ф = (4366,17/500) + (7031,83/588) = 20,54 маш. смен

Для экскаватора ЭО – 4321

N_ф = (4366,17/533) + (7031,83/615) = 19,48 маш. смен

Значение Е₀ , Э_год , N_год ,Э_см принимаем по приложению 7 МУ.

Результаты работы сводим в таблицу 2.

Табл.2

Индекс экскаваторов	Е0	Эгод	Эсм	Nгод	Nф	Сэ , руб.
	руб			маш. смен
ЭО – 4111Б	17,75	5324,3	25,76	409	19,48	773,1
ЭО – 4321	17,75	4341,9	25,76	409	20,54	784,9

Для марки ЭО – 4111Б

С_э = 17,75+ (5324,3*20,54)/409 + 25,76*19,48 =773,1 руб.

Для марки ЭО – 4321

С_э = 17,75 + (4341,9*19,48)/409 + 25,76*20,54 =784,9 руб.

Вывод: для отрывки котлована использую экскаватор с минимальными затратами на эксплуатацию и большей производительностью, т.е. экскаватор ЭО–4111Б.

Рассчитываем объем разработки недобранного грунта в котловане

V_нг = F_дк* 0,25 = 3085,6 * 0,25 = 988,5 м³

,где 0,25 – величина недобора (прилож. 2)

F_дк- площадь дна котлована (3085, 6 м²)

Другие средства механизации

Перемещение разработанного грунта на поверхности земли от места выгрузки до места укладки в отвал бульдозером. Этой же машиной произвожу разработку недобора грунта на дне котлована, обратную засыпку фундаментов и разравнивание грунта.

Для разравнивания грунта использую самоходный каток ДУ – 36.

Таким образом, мой комплект машин состоит из бульдозера и грунтоуплотняющего механизма.

Для перемещения разработанного грунта от места выгрузки до места укладки в отвал на поверхности земли использую бульдозер с производительностью не меньше, чем у экскаватора, разрабатывающего грунта в отвал, т.е. не меньше П^о_см = 615 м³.

Грунт – суглинок лёгкий с примесью гальки до 10%.

Для данного грунта по ЕНиР

- средняя плотность в естественном залегании – 1,75 т/ м³

- группа грунта – II

По ЕНиР [11] с. 86 для грунта II группы и дальностью перемещения ранее разработанного грунта 12 м подбираем бульдозер ДЗ – 8 со сменной производительностью

,где Н_вр – норма времени по ЕНиР ({Е2-1-22 Т.2)

Н_вр = 0,55 + 0,28*38,1 = 11,22

П_см = 8 / 11,22 * 100 = 776 м³ в смену

По своей производительности бульдозер ДЗ – 8 удовлетворяет требованиям: 776 м³ /615 м³, т.к. он на 20% процентов производительнее, чем экскаватор.

Параметры бульдозера

- мощность 79 кВт;

- длина отвала 3,03 м;

- высота отвала 1,1 м;

- тип отвала- неповоротный;

- марка трактора – Т-100;

- масса бульдозерного оборудования – 1,58т.

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, составляю схему перемещения грунта.

L₁ = 32.3/+11,04/2=22,67 м – перемещение из одного отвала в другой

L₂ = 15/2+17,15/2=16,08 м – засыпка пазух

L₃ = L₁ + L₂ =38,75м – доработка грунта

S – площадь сечения

S = V_эо* К_р /(2*L¹)

,где К_р = 1,24 – коэффициент разрыхления

S = 7031,83 * 1,24/(2*109,7) =30,3 м²

L¹ - длина котлована поверху (109,7 м)

«b» и «c» - определяем из площади трапеции

Fтр = h * (с + b)/2

с + b = (Fтр/h) * 2 = (30,3 / 2) * 2 = 30,9 м

b = с + 4

с + ( с+4 ) = 30,9; с = 13, 17 м; b = 17, 15м;

Уплотнение грунта осуществляем самоходными катками на пневматических шинах марки ДУ – 36 (Е 2-1-31 стр. 102)

Параметры катка

• Ширина уплотняемой массы – 1,19 м

• Толщина уплотняемого слоя – до 0,35 м

• Мощность двигателя – 90 КВт

• Масса катка – 16т

В непосредственной близости от фундамента на расстоянии 0,8м уплотнение производим ручными трамбовками 4502 (Е2-1-59), толщина уплотняемого слоя 0,3м.

Выбор транспортного средства

Выбор транспортного средства осуществляется путём расчёта его грузоподъёмности, количества и марки.

Грузоподъемность устанавливаем на основании емкости ковша и дальности возки грунта (прил. 8), соответствующего 0,8 м³ и дальность возки грунта 10 км. Принимаем марку автосамосвала КрАЗ – 256 Б.

По прилож. 9 принимаем технические характеристики автосамосвала

• Грузоподъемность 12 т.

• Максимальная скорость 65 км/ч

• Погрузочная высота 2640 мм

• Габаритные размеры

- длина 8190 мм

- ширина 2650 мм

- высота 2790 мм

Определяем количество транспортных единиц из условия обеспечения непрерывной работой экскаватора.

N = (t_n + 2* (L₁/V_ср) + t_р + t_м) / t_n

где t_n - продолжительность погрузки, мин.

L₁ -дальность возки грунта (по заданию), 10 км.

V_ср - средняя скорость пробега транспортных средств в груженом и порожном состоянии, принимаем V_ср = 50 км/ч

t_р - продолжительность разгрузки, мин. (прилож. 10 МУ) t_р = 1,4 мин.

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

Продолжительность погрузки

t_n = М/(n_m-K_m), где

М – количество ковшей, загружаемых в кузов автосамосвала

n_m - техническое число циклов ковшей в минуту [11], n_m = 1,1

K_m - коэффициент, зависящий от условия подачи транспортных средств в забой и емкости ковша, принимаем K_m = 0,95

Количество ковшей, загружаемых в кузов автосамосвала, определяется по формуле.

М = Q/[q * γ*(К_н/К_р)], где

Q – грузоподъемность самосвала – (11т)

q - емкость ковша экскаватора (0,8 м³)

γ -плотность грунта (1,75 т/ м³)

К_н -коэффициент наполнения ковша, К_н = 1

К_р -коэффициент первоначального разрыхления (определен ранее) К_р=1,21

М = 12/[0,8*1,75*(1/1,2)] = 10,28= 11ковшей

Проверка по грузоподъёмности:

Q= γ* q*N

Q=1.75*0.8*10.28=14.39

В результате расчета получился перегруз на 2,35, поэтому принимаю 9 ковшей.

Q=1.75*0.8*9=12.6

Тогда t_n = 9 / (1,1 * 1) = 8,18 мин.

Определяем количество автосамосвалов.

N = (8,18 + 2*60*6/ 30 + 1,4 + 1)/8,18 = 4,2 маш.

Принимаем для транспортирования грунта 4 автосамосвала КрАЗ – 256Б грузоподъемностью 12 т.