3.1 Выбор и расчет средств механизации

Механизация отвальных и рекультивационных работ обеспечивается с учетом рекомендаций для горно-технической рекультивации.

Выбор и обоснование средств механизации определяются принятым видом транспорта отвальных пород и их свойствами. В проекте принимается автомобильный транспорт (рис. 2.5), при котором на отвальных работах используют одноковшовые экскаваторы, бульдозеры, скреперы, погрузчики (рис. 2.6, 2.7). Выравнивание площади (планировочные работы) выполняют с использованием средств механизации дорожно-строительного назначения (грейдеры, рыхлители и др.). Оптимальные решения при выборе и обосновании средств механизации рекультивационных работ максимально учитывают применяемые средства механизации отвальных работ и направление последующего использования восстановленных земель.

Расчет парка оборудования производится раздельно для каждого вида средств механизации, представленных в приложении 1. При проектировании парка оборудования следует выбирать для бульдозерного отвалообразования. При бульдозерном отвалообразовании расчет производят в следующем порядке.

Рисунок 2.5. Схема бульдозерного отвала при автомобильном транспорте

Рисунок 2.6. Схема отвалообразования Рисисунок 2.7. Схема отвалообразования

с использованием бульдозера с использованием бульдозера

и погрузчика [5] и скрепера [5]

Р ассчитывается количество одновременно разгружающихся на отвале автосамосвалов по уравнению

(26)

Na=3,562021 ед

где Ав – годовой объем вывозимых на отвал твердых отходов, м3 (принимается в объеме 10% от V из табл. 1); Nр- число рабочих дней в течение года (с учетом государственных праздников и выходных дней = 290 дней); n_см - количество рабочих смен в течение суток (не более двух смен); Тсм- продолжительность рабочей смены (8 ч); Vф- емкость кузова автосамосвала (принимается из табл. 2.1).

Таблица 2.1

Таблица 2.1

О бщая длина фронта разгрузки

(27)

L=85,48851 м

где а – ширина полосы, занимаемой автосамосвалом при разгрузке

(а=20-30 м).

(28)

Р ассчитываем длину участков, находящихся одновременно в работе:

Ncp=1,068606

Объем бульдозерных работ на отвале за одну смену:

Wб = ((1,5-1,25)*Ав*Кзав)/(Np*n_см), м³/см (29)

Wб=153,8793 м³/см

где Кзав- коэффициент заваленности верхнего яруса отвала (Кзав=0,5-0,7).

О бщая необходимая длина отвального фронта:

(30)

Lфо=404,1324 м

Сменная производительность бульдозера на отвале Q_бо принимается из табл. 2.2. Число резервных участков N_oрез принимается в пределах 0,5-1,0.

Количество одновременно находящихся в работе ярусов (отвальных уступов) определяется из соотношений:

При а/Lфо>1 – отвал одноярусный;

При а/Lфо<1 – отвал двухъярусный,

где а – сторона основания отвала (из уравнения 12).

Таблица 2.2

Сменная производительность отвальных бульдозеров, м3

Г одовое подвигание фронта отвальных работ:

(31)

L2=26,357,29 м/год

где а, с, Но - линейные размеры отвала, м.

Инвентарный парк бульдозеров на отвале

(32)

Nbo=0,29184 ед

где Кинв- коэффициент, учитывающий ремонтный и резервный парк бульдозеров (Кинв=1,1¸1,2).

При снятии верхнего слоя почвы и планировочных работах производительность бульдозера при разработке грунтов различных категорий зависит главным образом от схемы выемки слоя грунта глубиной hб на длине участка Lб (рис. 2.7). При разработке грунтов I категории (снятие почвенно-растительного слоя, рыхлого потенциально плодородного слоя) и насыпных грунтов, когда при максимальном заглублении рабочего органа тяговое усилие трактора не реализуется полностью, разработка производится клиновым способом.

Здесь высота вынимаемого слоя постоянна и максимальная по мощности.

Рисуок 2.7. Способы формирования слоя выемки: а – клиновой (hб = 3 м);

б – гребенчатый (hб1, hб2, hб3 = 0,3, 02 и 0,1 соответственно); в - ленточный

В грунтах П и Ш категорий применяется как клиновой способ, при котором сопротивление резанию уменьшается по длине отрабатываемого участка так и другие (см. рис. 2.7). При разработке грунтов более высоких категорий используется гребенчатый способ выемки, обеспечивающий снижение сопротивления резанию за счет многократного поднятия рабочего органа бульдозера на длине отрабатываемого участка.

Величина Lб на рис. 2.7 может быть найдена из выражения:

(33)

где h_б – глубина слоя грунта, h_б=3м;Vпб- объем призмы волочения грунта перед рабочим органом бульдозера, м³.

Объем призмы волочения

(34)

Vnв=2,7458 м³

где h’ и l’- соответственно высота и длина рабочего органа бульдозера (см. Приложение 3, графа «размеры отвала»), м; А – угол откоса грунта в призме волочения равный углу естественного откоса грунта в зав-ти от категории грунта, данного в табл.2.4 (приложение 5).

Техническая производительность бульдозера при разработке и перемещении определенной категории грунта

(35)

Птб=356,3583 м³

где Кпр- коэффициент изменения производительности бульдозера в зависимости от уклона поверхности и дальности перемещения грунта; Кпот-коэффициент потерь грунта в процессе его перемещения; Тц- продолжительность рабочего цикла бульдозера, с; Кр- коэффициент разрыхления грунта определенной категории в призме волочения (приложение 5).

Продолжительность рабочего цикла бульдозера складывается из времени набора грунта, времени движения бульдозера при транспортировании грунта, времени движения при обратном (холостом) ходе и времени переключения скоростей t4. Перечисленные временные параметры определяются отношением расстояний к скоростям движения, т.е.

(36)

Тu=27,36875 с

где Lн- расстояние, на котором происходит накопление грунта перед рабочим органом бульдозера (Lн= Lб); для расчетов можно принять Lн=(5¸6) hб, м; Lп- расстояние перемещения грунта, м; Vн, Vп и Vо- соответственно скорости бульдозера при наборе грунта, груженного и обратного ходов (по приложению 3), км/ч. Время переключения скоростей t4 принимается равным 10 с на каждый рабочий цикл бульдозера.

Коэффициент потерь грунта Кпот обычно составляет 0,7-0,75; величина коэффициента изменения производительности в зависимости от дальности перемещения и профиля пути приведена в табл. 2.3.

Таблица 2.3

Техническая производительность бульдозера Пт (м²/ч) при выполнении планировочных работ на отвале

(37)

Пт=123,6556 м²/ч

где Lпл- длина планируемого участка (в проекте принимается 10м), м; l – длина рабочего органа бульдозера, м (приложение 3); β- угол установки рабочего органа в плане, град.; а = 0,3-0,5 – ширина перекрытия, м; Vпл= Vп – скорость движения бульдозера при планировке, м/с; t_пов=6-10 с – время на повороты бульдозера при планировке при каждом проходе бульдозера, с; n – число проходов бульдозера по каждому участку площади.

При планировочных работах каждый проход выполняется дважды вперед и назад (n = 2) с перекрытием следа на величину а.

Угол установки рабочего органа в плане β зависит от категории грунта: для категорий I, П и Ш угол β равен 15-20 ^о и 27^о соответственно (для рабочего органа поворотного – тип П). Для неповоротных рабочих органов (тип Н) угол установки исключается из уравнения (39).

Эксплуатационная производительность бульдозера при выполнении планировочных работ:

(38)

Пэб=91,50513 м²/ч

где Кисп- коэффициент использования рабочего времени бульдозера (0,7-0,75).

Дополнительные данные по вариантам в таблице 2.4