3.2.2. 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, в которой предусматривается выполнение основных и вспомогательных процессов с помощью звеньев машин, увязанных между собой по технологическому назначению, технологическому уровню и производительности.
В качестве ведущей машины по разработке грунта выбираю экскаватор, а ведомые – бульдозер, автосамосвалы, катки и ручные трамбовки.
Для перемещения разработанного грунта от места выгрузки до места укладки в отвал на поверхности земли должен использоваться бульдозер производительностью, большей на 20%, чем производительность экскаватора, разрабатывающего грунт в отвал для обеспечения технологической непрерывности работ.
Подбор экскаватора для разработки котлована осуществляется в 2 этапа:
1) подбираем 2 варианта экскаватора: различных по емкости ковшей и рабочему оборудованию;
2) производим их экономическую оценку.
Ориентировочный подбор экскаватора производят по приложению 4 МУ. Для отрывки котлована глубиной 2.9 м. и объемом 12761,89 м³ в грунтах I группы принимаем экскаватор с ёмкостью ковша 0,8-1 м³.
Выбираем два типа экскаватора:
1) Экскаватор ЭО-4321 колесный гидравлический, объем ковша обратной лопатой 1 м³. ( ЕНиР § Е2-1-9)
2) Экскаватор ЭО-4121 гидравлический гусеничный, объемом ковша прямой лопаты 0,8 м³. (ЕНиР § Е2-1-7)
Таблица 1. Производственные характеристики экскаваторов (по ЕНиР).
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 |
Обратная лопата с жесткой подвеской рабочего оборудования |
10,2 |
2,3 |
6,4 |
5,5 |
6,2 |
421,1 |
533,3 |
ЭО–4121 |
0,8 |
Прямая лопата с жесткой подвеской рабочего оборудования |
7,25 |
4,2 |
5,0 |
7,5 |
5,0 |
380,95 |
444,4 |
ПТсм – производительность экскаватора при работе на транспорте
Посм - производительность экскаватора при работе в отвал
Сменная производительность экскаваторов определяется делением продолжительности смены на норму времени по формуле:
где П – сменная производительность экскаватора
Нвр – норма времени по ЕНиР (§ Е2-1-7 и § Е2-1-9).
Т=8 час.
Для ковша емкостью 1 м³ – обратная лопата
ПТсм = (8 / 1,9) * 100 = 421,1 м³ – в транспортные средства;
Посм = (8 / 1,6) * 100 = 533,3 м³ – в отвал.
Для ковша емкостью 0,8 м3 – прямая лопата
ПТсм = (8 / 2,1) * 100 = 380,95 м³ – в транспортные средства;
Посм = (8 / 1,8) * 100 = 444,4 м³ – в отвал.
Предварительно делаем вывод о целесообразности экскаватора ЭО-4321.
3) Принимаем окончательное решение на основании экономической оценки результатов работы экскаватора:
Сэ = Ео + (Эгод * Nф )/ Nгод + Эсм*Nф ,
где Сэ – затраты на эксплуатацию экскаватора по отрывке котлована и въезда, руб.
Ео – единовременные затраты на доставку экскаватора, руб.
Эгод – годовые амортизационные отчисления экскаватора, а также затраты на содержание и ремонт вспомогательных устройств, руб.
Nгод - нормативное число смен работы экскаватора, маш. смен
Эсм – стоимость сменных эксплуатационных затрат, руб.
Nф - число смен работы экскаватора на объекте, маш. смен
Число смен работы экскаватора определяется по формуле:
Для экскаватора ЭО-4321
Nф = (6876,42/421,1) + (7905,76 /533,9) = 31,13 маш.-смен
Для экскаватора ЭО-4121
Nф = (6876,42/380,95) + (7905,76 /533,3) = 32,87 маш.-смен
Значение Ео , Эгод , Nгод ,Эсм принимаем по приложению 7 МУ.
Результаты работы сводим в таблицу 2.
Индекс экскаваторов |
Е0 |
Эгод |
Эсм |
Nгод |
Nф |
Сэ , руб. |
руб |
маш.-смен |
|||||
Э-4321 |
17,75 |
5324,3 |
25,76 |
409 |
31,13 |
908,9 |
ЭО-4121 |
17,75 |
4341,9 |
25,76 |
409 |
32,87 |
606,2 |
Таблица 2. Экономическая эффективность работы экскаваторов
Для марки ЭО-4321:
Сэ = 17,75 + (5324,3*31,13)/409 + 25,76*31,13= 1224,9 руб.
Для марки ЭО-4121:
Сэ = 17,75 + (4341,9*32,87)/409 + 25,76*32,87= 1213,4 руб.
Вывод: На основании анализа и расчета производительности экскаваторов и эксплуатационных затрат на их обслуживание принимаем для дальнейшего использования ЭО-4321, т.к. он имеет большую производительность и меньшие эксплуатационные затраты.
C учетом коэффициента при переходе с 1984 на 2006 год получим:
1224,9x58,62=71803,64 (руб.)
Другие средства механизации.
1) Перемещение разработанного грунта на поверхности земли от места выгрузки до места укладки в отвал бульдозером. Этой же машиной производим разработку недобора грунта на дне котлована, обратную засыпку фундаментов и разравнивание грунта.
Для разравнивания грунта используем самоходный каток ДУ – 10А.
Таким образом, наш комплект машин состоит из бульдозера и грунтоуплотняющего механизма.
2) Для перемещения разработанного грунта от места выгрузки до места укладки в отвал на поверхности земли используем бульдозер с производительностью на 20% больше производительности экскаватора, разрабатывающего грунта в отвал.
По ЕНиР (§Е2-1-22) для грунта I группы и дальностью перемещения ранее разработанного грунта подбираем бульдозер ДЗ-28 со сменной производительностью:
где Нвр – норма времени по ЕНиР (§Е2-1-22 Т.2)
Псм = (8 / 639,96) * 100 = 639,96 м³ в смену.
Нвр = 800/639,96= 1,25 (маш.-смены)
На основе требований Нвр выбираем бульдозер ДЗ-28 по ЕНиРу:
Марка трактора |
Марка бульдозера |
0-10 |
10-20 |
20-30 |
30-40 |
Т130 |
ДЗ-28 |
0,35 |
0,65 |
0,95 |
1,25 |
Параметры бульдозера:
- управление - гидравлическое;
- тип отвала – поворотный;
- мощность 160 л.с;
- длина отвала 3,94 м;
- высота отвала 1 м;
- масса бульдозерного оборудования 2,85 т
3) Для составления калькуляции затрат труда и машинного времени на производство таких работ, как перемещение грунта от места выгрузки до места укладки в отвал на поверхности земли, разработка недобора грунта на дне котлована и обратная засыпка, составляют схему перемещения грунта.
Площадь сечения отвала: S=Vэо/2L=7905,76/(2x127,5)=30,26 м².
Площадь сечения отвала треугольника и площадь отвала трапеции равны:
Т.к. треугольник равнобедренный и углы равны 45° ,то по теореме Пифагора выразим сторону треугольника. Допустим, сторона равна – d/2, основание – d тогда:
(d/2)x(d/2)=30,26
Выражая d получим: d=7,78 м – длина временного отвала.
Принимаем высоту трапеции 2м, тогда 30,26-2x2=26,26
Т.к. высота 2м, то 26,26/2=13,13 – длина кавальера.
Находим дальность перемещения грунта в отвал:
L1=3,89+1+15,75=20,64
Перемещение грунта из временного отвала в постоянный отвал:
L2=3,89+0,22+6,565=10,675м;
Перемещение грунта из постоянного отвала в котлован для засыпки: L3=L1+L2=24,79+10,675=31,32(м).
Выбор уплотнительных механизмов грунта.
Уплотнение грунта осуществляем самоходными катками на пневматических шинах марки ДУ – 10А (Е 2-1-31 стр. 102)
Параметры катка:
Ширина уплотняемой массы – 0,85 м
База – до 1,3 м
Число вальцов – 2 КВт
Масса катка – 16 т.
Т.к. площадь разрабатываемого котлована достаточна для поворота катка, принимается схема движения катка по замкнутому кругу.
В непосредственной близости от фундаментов на расстоянии 0,8м уплотнение производят ручными трамбовками ИЭ-4502 (Е2-1-59) толщина уплотняемого слоя 0,3м.
Технические характеристики электротрамбовки:
Глубина уплотнения (за 2 прохода) – 0,4м
Размеры трамбующего башмака – 350 450 мм
Мощность – 0,4 (0,5) кВт (л. с.)
Габариты – 970475960 мм
Выбор транспортного средства.
Грузоподъемность устанавливаем на основании емкости ковша 1 м³ и дальности возки грунта 9 км (прил. 8). По прилож. 19 принимаем марку автосамосвала МАЗ – 55156, грузоподьемностью 15 тонн.
Определяем количество транспортных единиц из условия обеспечения непрерывной работой экскаватора.
N = [tn + 2* 60 (Z1 / Vср) + tр + tм] / tn
где tn - продолжительность погрузки, мин.
Z1 -дальность возки грунта (по заданию), 9 км.
Vср - средняя скорость пробега транспортных средств в груженом и порожном состоянии, принимаем Vср = 25 км/ч.
tр - продолжительность разгрузки, мин. (прилож. 10 МУ) tр = 1,4 мин.
tм - продолжительность маневрирования транспортных средств tм = 1,0 мин.
Продолжительность погрузки
tn = М/(nм* Kм), где
М – количество ковшей, загружаемых в кузов автосамосвала
nм - техническое число циклов ковшей в минуту (по ЕНиР Е2), nm = 1,1
Kм - коэффициент, зависящий от условия подачи транспортных средств в забой и емкости ковша, принимаем Km = 0,95.
Количество ковшей, загружаемых в кузов автосамосвала, определяется по формуле.
М = Q/[g * γ*(Кн/Кр)], где
Q – грузоподъемность самосвала – (15т)
q - емкость ковша экскаватора (1 м3)
γ -плотность грунта (1,8 т/ м3)
Кн -коэффициент наполнения ковша, Кн = 1
Кр -коэффициент первоначального разрыхления (по ЕНиР Е2 вып.1, прил.2) Кр=1,21
М = 15/[1*1,8*(1/1,21)] = 10,1≈10шт. - количество ковшей
Тогда tn = 10,1 / (1,1 * 0, 95) = 9,67 мин. - продолжительность погрузки.
Определяем количество автосамосвалов.
N = [9,67+ (2*60*9 / 25) + 1,4 + 1]/9,67 = 5,7 маш.≈ 6 шт
Проверяем принятое количество ковшей, сравнивая с грузоподъемностью машины:
Vгр=(Vков x Kн)/Kпр=1x1/1,21=0,83
mx=Vгр x γ=0,83 x 1800= 1494
P=1494x10=14940 (кг).
Т.к. грузоподъемность 15 тонн, а масса груза 14,94 тонны, то машина подобрана правильно.
Вывод: для транспортирования грунта принимаем 6 автосамосвалов МАЗ – 55156, грузоподъемностью 15 тонн.