МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Р ОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ имени Серго Орджоникидзе

(МГРИ-РГГРУ)

Расчётные работы

по транспортному обеспечению горных работ

Москва 2015

Расчёт производительности дорожно-строительных машин.

Наиболее распространенными дорожно-строительными машинами в геологоразведочных организациях являются бульдозеры и скреперы.

Работа № 1. Расчёт производительности бульдозера

при дорожно-строительных работах.

С помощью бульдозера выполняются практически все виды земля­ных работ: образование выемок и насыпей; перемещение грунта; планировка; уплотнение породы и другие. При возведении насыпей применя­ется поперечная или продольная отсыпка грунтов.

Бульдозер-рыхлитель на базе трактора Т-130МГ-1:

1 – отвал; 2 – трактор;

3 – рыхлитель.

При поперечной отсыпке грунт забирается бульдозером с боко­вых сторон относительно профиля насыпи и короткими поперечными ходами перемещается к оси насы­пи. При этом применяется челночная схема. Бульдозер возвращает­ся от насыпи к месту срезания грунта задним ходом. Затраты времени на холостой ход бульдозера незначительны, т.к. расстояние до этого места не превышает 50м. При продольной отсыпке расстояние от насы­пи до места срезания (забора) грунта достигает 100м, поэтому применяется кольцевая схема движения бульдозера. Бульдозер в этом случае возвращается от насыпи к месту забора грунта передним ходом.

С увеличением расстояния перемещения грунта возрастают (за счет рассыпания в стороны) потери, особенно значительные в сыпу­чих породах. Для снижения потерь целесообразно бульдозер направ­лять по одному и тому же следу, поскольку образующиеся по обеим сторонам валы препятствуют рассыпанию грунта.

Для перемещения породы на значительные расстояния (100м и более) транспортировка грунта осуществляется с формированием промежуточных валов. Применение двух или трех, совместно работающих буль­дозеров наиболее эффективно. Два бульдозера вместе перемещают в 1,5 раза больше грунта, чем оба порознь.

В пересохших и твердых грунтах срезание грунта на горизонтальной площадке рекомендуется осущест­влять по гребенчатой схеме, а во всех мягких и слегка влажных грунтах по клиновой схеме.

1. Производительность бульдозера (П_б, м³/ч) может быть опреде­лена по формуле: П_б = [G · K_в]/T, где G - объем грунта, перемещаемого бульдозером, м³; K_в - коэффициент использования бульдозера во времени (K_в = 0,11- 0,9);

Т - продолжительность цикла, ч.

Объем грунта м³: G = [L· h² · k_п]/[2tg · K_р],

где h - высота отвала, м; L - длина отвального щита (отвала), м;

k_п - коэффициент потерь (k_п = 0,5 - 0,9; изменяется в зависимости от расстояния перемещения грунта); - угол естественного откоса, градус, (табл. 1.1.); K_р - коэффициент разрыхления грунта, (см. таблицу 1.2.).

Таблица 1.1.

Значения угла естественного откоса в зависимости от влажности пород.

Вид грунта	Угол естественного откоса, градус
	для сухой породы	для влажной породы	для мокрой породы
Песок мелкозернистый	25	30 - 35	15 - 20
Песок среднезернистый	28 - 30	35	25
Песок крупнозернистый	30 - 35	32 - 40	25 - 27
Торф	40	25	15
Растительный грунт	40	35	25
Гравий	35 - 40	35	30
Щебень	32 - 45	36 - 48	30 - 40
Глина жирная	40 - 45	35	15 - 20
Суглинок	40 - 50	35 - 40	25 - 30

Таблица 1.2.

Значения коэффициентов разрыхления грунтов.

Наименование грунтов	Коэффициент разрыхления
Лёссовидный суглинок, рыхлый влажный лесс, гравий размером до 15мм	1,14 – 1,28
Жирная глина, тяжелый суглинок, крупный гравий	1,24 – 1,3
Ломовая глина, суглинок со щебнем	1,26 – 1,32
Отвердевший лёсс, мягкий мергель, опока	1,33 – 1,37
Песок, супесь	1,08 – 1,17
Растительный грунт, торф	1,2 – 1,3

Продолжительность цикла, с, T = [L_р /V_р] +[L_п /V_п]+[L_х /V_х] + t_м,

где L_р, L_п, L_х - соответственно длинна пути резания, перемещения грунта и холостого хода бульдозера, м;

V_р, V_п, V_х - соот­ветственно скорость бульдозера при резании, перемещении грунта и холостом ходе, м/с;

t_м - время, отводимое на маневры в цикле (t_м = 15 - 20с).

Длина пути резания (м) определяется из выражения: L_р = G /(L·В),

где, G - объем грунта, перемещаемого бульдозером, м³; В - толщина снимаемого слоя, м; L - длина отвального щита (отвала), м.

Скорость движения бульдозера при резании грунта не превы­шает 2,5 - 3,5км/ч, а при перемещении грунта 5 - 7км/ч.

Линейные размеры отвала, толщина срезаемого слоя и скорость движения базового трактора принимаются по таблице 1.3.

Таблица 1.3. Параметры бульдозеров для расчёта их производительности.

Параметры	Тип бульдозера
	ДЗ-42Г	ДЗ-162	ДЗ-101А	ДЗ-130
Базовый трак­тор	ДТ-75НР-С2		Т-4АП2-С1	Т-90П
Скорость, км/ч: передний ход задний ход	5,3…………..11,18		2,2……….9,3	3…..11
	4,54		4,0….6,1	3,7…8,2
Длина отвала, м	2,52		2,6	2,56
Высота отвала, м	0,8	1,0	0,95	0,8
Толщина срезаемого слоя, м	0,41		0,31	0,3

Продолжение таблицы 1.3.

Параметры	Тип бульдозера
	ДЗ-171.1.05	ДЗ-109.1	ДЗ-171.1	ДЗ-110В
Базовый трак­тор	Т-170	Т-130МГ-1	Т-170	Т-130МГ-1
Скорость, км/ч: передний ход задний ход	3,7…..12,2	3,7….10,27	3,7…..12,2	3,7….10,27
	3,6…..9,9	3,56…..9,9	3,6…..9,9	3,56…..9,9
Длина отвала, м	4,12		3,22
Высота отвала, м	1,14		1,1	1,3
Толщина срезаемого слоя, м	0,535	0,47	0,46	0,4

Задания для расчета производительности бульдозеров приведены в таблице 1.4.

Таблица 1.4. Задания для расчета производительности бульдозеров.

№ п/п	Тип бульдозера	Вид породы (грунта)	Длина пути перемещения, м
1	ДЗ-171.1.05	Песок мелкозернистый (сухой)	10
2	ДЗ-42Г	Песок мелкозернистый (влажный)	15
3	ДЗ-109.1	Песок крупнозернистый (мокрый)	20
4	ДЗ-162	Торф (сухой)	25
5	ДЗ-171.1	Растительный грунт (сухой)	30
6	ДЗ-101А	Щебень (сухой)	40
7	ДЗ-110В	Гравий (влажный)	50
8	ДЗ-130	Глина жирная (сухая)	35
9	ДЗ-109.1	Суглинок (сухой)	55
10	ДЗ-162	Растительный грунт мокрый	30
11	ДЗ-171.1.05	Песок крупнозернистый сухой	40
12	ДЗ-42Г	Торф (мокрый)	25
13	ДЗ-171.1	Щебень (мокрый)	45
14	ДЗ-101А	Гравий сухой	45
15	ДЗ-130	Суглинок (мокрый)	35

Работа № 2. Расчёт производительности скрепера при дорожно-строительных работах.

При транспортировке грунта на расстояние до 3000м ис­пользуются прицепные и самоходные скреперы. Полный цикл работы скрепера включает: резание грунта и наполнение ковша; транспортировку грунта; разгрузку ковша; обрат­ный (холостой ход).

Скреперы:

а - прицепной; б, в - самоходные,

двухосный и трёхосный.

1 - гусеничный (а),

и колёсный (б) тракторы;

2 - сцепное (а) и седельно-сцепное (б) устройства;

3 - ковш скрепера.

Ковш наполняется грунтом при прямолинейном движении скре­пера в опущенном положении и заглублённых в грунт ножах. Грунт поступает в ковш при постоянной толщине стружки и ширине резания, а также при гребенчатом способе с переменной толщиной стружки. Лучшее наполнение ковша получается при разра­ботке грунтов, имеющих оптимальную влажность. Скорость перемещения груженого скрепера должна быть максимальной. Она зависит от дальности транспортировки грунта, состояния дорог и мощности трактора (тяга­ча).

Дальность транспортировки в зависимости от вместимости ковша и типа скрепера приведена в таблице 2.1.

Таблица 2.1.

Тип скрепера	Дальность транспортировки, м; (вместимость ковша), м3
Прицепной	до 300 (4,5 - 8)	до 500 (8 - 8,8)	до 750 (8,8 - 18)	до 750 (18)
Самоходный	до 300 (4,5)	500 - 1500 (4,5 - 8)	750-2000 (8,3 - 16)	1000-3000 (16 - 25)

Разгрузка скрепера при прямолинейном движении производится послойно, горизонтальными рядами от бровок к середине насыпи. Толщина отсыпаемого слоя обычно составляет 20-30см, а для сыпучих грунтов 10-15см. Отсыпку грунта начинают с пониженных мест.

Рациональную схему движения скреперов заранее предусматрива­ют, руководствуясь следующими требованиями: путь движения при загрузке и разгрузке ковша скрепера должен быть прямолинейным, а путь доставки к месту отсыпки кратчай­шим; забой должен быть достаточной длины для заполнения ковша скрепера; длина фронта разгрузки должна быть достаточ­ной для полной разгрузки ковша.

Наиболее распространенные схемы движения скреперов имеют форму в виде эллипса или восьмерки.

1. Производительность скрепера (П_с, м³/ч) определяется по фор­муле:

П_с = [V · К_н · K_в]/[T · К_р],

где V - вместимость ковша, м³;

К_н - коэффициент наполнения ковша (0,8 - 0,9);

K_в - коэффициент использования скрепера во временя (0,8 - 0,9);

К_р - коэффициент разрыхления грунта;

T - продолжительность цикла, с:

T = [(L_н / V_н) + (L_п / V_п) + (L_в / V_в)] + [(L_p+ L_п+ L_о) / V_x]+ t_м,

где L_н, L_п, L_в - соответственно длины пути наполнения ковша, перемещения грунта и выгрузки ковша, м;

V_н, V_п, V_в, V_x – соответственно скорости скрепера при резании и наполнении ковша, при перемещении грунта, выгрузке ковша, и холостом ходе скрепера м/с; t_м - время на маневры в цикле (t_м = 25 – 35с).

Скорость передвижения скрепера при резании 2,5 - 3,5км/ч, скорость при разгрузке на прямолинейном участке 5-8км/ч.

При транспортировке грунта скорость движения должна быть максимальной.

Данные о скреперах берутся из таблицы 2.2.

Таблица 2.2.Характеристика скреперов.

Параметры	Тип скрепера
	ДЗ- 87-1А	МоАЗ 6014	ДЗ-13Б	ДЗ-115	ДЗ-111А	ДЗ-77А	ДЗ- 149-5	ДЗ-79
	Самоходные				Прицепные
Базовый трак­тор	Т-150К	МоАЗ 6442	БелАЗ 7422	БелАЗ 531Б	Т-4АП2	Т-130 МГ-2	К-701	Т-330
Скорость, км/ч	3…30	5…45	5…45	5…52	3...9	3…13	3…34	5...16
Емкость ковша, м3	4,5	8,3	16	16,2	4,5	8,8	8	18
Длина пути реза­ния, м	12-15	15-18	15-20	15-20	12-18	15-20	12-18	25-30