1768
.pdf
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)»
СибАДИВ. . Серебренников
ЭКСПЛУАТАЦИЯ МАШИН ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ТРАНСПОРТНОЙ
ИНФРАСТРУКТУРЫ
Уче но-методическое пособие
Омск 2019
УДК 625.765 ББК 38.74 С32
Согласно 436-ФЗ от 29.12.2010 «О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию» данная продукция маркировке не подлежит.
Рецензенты:
канд. техн. наук, доц. Д.Н. Дёгтев (ВГТУ); канд. техн. наук, доц. А.Б. Летопольский (СибАДИ)
СибАДИРабота утверждена редакционно-издательским советом СибАДИ в качестве учебно-метод ческого пособия.
еребренн ков, В ктор Сергевич.
32 Эксплуатац я маш н для строительства транспортной инфраструктуры
[Электронный ресурс] : уче но-методическое пособие / В.С. Серебренников. −
Электрон. дан. − Омск : С АДИ, 2019. − URL: http://bek.sibadi.org/cgi-bin/ irbis64r plus/cgiirbis 64 ft.exe?C21COM=S&I21DBN=IBIS FULLTEXT& P21DBN=IBIS&S21FMT=briefHTML ft&Z21ID=GUEST&S21ALL=<.>TXT=esd10 95.pdf<.>. - Реж м доступа: для авторизованных пользователей.
Рассмотрены факторы, влияющие на эксплуатационную сменную производ тельность землеройно-транспортных машин при строительстве объектов транспортной инфраструктуры. Представлена методика обоснования выбора машин системы «самосвал-экскаватор» и определения оптимального состава специализированного комплекта машин для строительства асфальтобетонных покрытий на основе сравнениятехнико-экономических показателей.
Имеет интерактивное оглавление в виде закладок. Содержит видеофрагменты обучающего и демонстрационного характера, которые воспроизводятся с помощью проигрывателя Windows Media.
Предназначено для студентов всех форм обучения направления «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов», способствующих закреплению знаний лекционного курса, практических и лабораторных занятий по дисциплине «Основы технологии строительства транспортной инфраструктуры нефтепродуктообеспечения и газоснабжения».
Подготовлено на кафедре «Эксплуатация и сервис транспортнотехнологических машин комплексов в строительстве».
Мультимедийное издание (1,5 МБ)
Системные требования : Intel, 3,4 GHz ; 150 МБ ; Windows XP/Vista/7 ; DVD-ROM ; 1 ГБ свободного места на жестком диске ; программа для чтения pdf-файлов : Adobe Acrobat Reader; Google Chrome ;
Windows Media Player, колонки Редактор Н.И. Косенкова
Техническая подготовка Н.В. Кенжалинова Издание первое. Дата подписания к использованию 18.12.2019
Издательско-полиграфический комплекс СибАДИ. 644080, г. Омск, пр. Мира, 5 РИО ИПК СибАДИ. 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1
ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2019
Ссылки на видео внутри текста кликабельны
ВВЕДЕНИЕ
При сооружении линейной части трубопроводов и обустройстве нефтегазовых месторождений в первую очередь решаются вопросы обеспечения проезда строительной и технологической техники. При
этом подъезды к трубопроводам и площадным объектам месторожде- СибАДИний, как правило, намечаются с учетом существующей сети дорог местного значен я. Во многих случаях это требует их реконструкции,
усилен я мостов част чной замены других инженерных сооружений. В транспортном обеспечении месторождений и трубопроводного
строительства сключ тельное значение имеют зимники, временные
дороги опережающее строительство постоянной сети промысловых дорог. Основным стро тельным материалом при этом является грунт, объем которого для о ъектов о устройства месторождений и строительства дорог составляет десятки миллионов кубометров.
В учебно-метод ческом посо ии рассмотрены факторы, влияющие на эксплуатац онную сменную производительность землеройнотранспортных маш н (ЗТМ) аналитическим методом и с помощью ЕНиР №2: бульдозеров (Расчетная работа №1) и скреперов (Расчетная работа №2). Исследованы факторы, оказывающие наибольшее влияние на производительность ЗТМ.
При выполнении ольших о ъемов дорожно-строительных работ необходимо ответственно и грамотно подходить к выбору наиболее рациональных составов специализированных комплектов машин, которые определяют технико-экономические показатели всего строительства. В расчетной работе №3 дается обоснование выбора машин системы «самосвал - экскаватор» на основе сравнения техникоэкономических показателей: стоимости производства работ, энергоемкости, металлоемкости, трудоемкости и удельно-приведенных затрат.
В ходе строительства объектов транспортной инфраструктуры для выполнения транспортных операций по доставке материалов, полуфабрикатов готовых изделий широкое применение нашли автосамосвалы. При транспортировании горячих асфальтобетонных смесей от АБЗ к месту укладки материал подвержен остыванию в результате воздействия различных внешних факторов. В расчетной работе №4 определяются рациональные дальности транспортирования асфальтобетонных смесей самосвалами в зависимости от начальных условий и внешних факторов. В приложении представлены варианты заданий для выполнения расчетных работ.
3
Расчетная работа № 1
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ БУЛЬДОЗЕРОВ ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
Цель работы – исследовать факторы, оказывающие наибольшее вл ян е на про зводительность бульдозеров.
Бульдозер представляет собой землеройно-транспортную машину в в де гусен чного трактора или колёсного тягача с навешенным на него с помощью рамы или брусьев рабочим органом – отвалом.
Бульдозеры ш роко используются в комплексе с экскаваторами,
скреперами |
друг ми землеройно-транспортными машинами. Они |
|||||||||
разрабатывают грунт I III категорий. При этом грунты I и III кате- |
||||||||||
горий перед разра откой целесообразно разрыхлять. Наибольшую |
||||||||||
производ тельность ульдозеры показывают при работе в песчаных и |
||||||||||
суглинистых грунтах, имеющих влажность, близкую к оптимальной. |
||||||||||
Максимальная дальность перемещения грунта составляет до 150 м и |
||||||||||
зависит от тягового усилия |
ульдозера [1]. |
|
|
|
||||||
|
Главным параметром |
ульдозера является номинальное тяговое |
||||||||
усилие ТН. По номинальному тяговому усилию |
мощности двигателя |
|||||||||
бульдозеры условно разделяют на пять классов (табл. 1). |
||||||||||
|
|
|
Классификация бульдозеров |
Таблица 1 |
||||||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Показатель |
|
|
|
Бульдозеры |
|
|
|
||
|
|
малогабаритные |
легкие |
|
средние |
|
тяжелые |
сверхтяжелые |
|
|
|
Тяговое |
|
|
25–135 |
|
135–200 |
|
200–300 |
|
|
|
усилие, |
|
До 25 |
|
|
Свыше 300 |
|
|||
|
кН |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Мощность |
|
|
45–120 |
120–180 |
180–300 |
|
|
||
|
двигателя, |
|
До 45 |
Свыше 300 |
|
|||||
|
СибАДИ |
|
|
|||||||
|
кВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Набор призмы волочения выполняется на максимальной рабочей скорости на прямолинейных участках движения бульдозера стружкой возможно большей толщины. Наибольшая производительность машины может быть достигнута при копании под уклон. Рабочий цикл бульдозера при разработке грунтов представлен на рис. 1.
4
СибАДИLнаб Lтр
Lхх
Рис. 1. Элементы рабочего цикла разработки перемещения грунта бульдозером:
Lнаб – дл на пути на ора призмы волочения; Lтр – дальность
транспорт рования; Lхх – длина холостого хода
Бульдозеры срезают грунты стружками, форма которых зависит от категор грунта его составляющих. При копании лёгких грунтов, когда тяговые ус лия трактора недоиспользуются, разработку ведут прямой стружкой (рис. 2) при постоянной небольшой глубине резания.
Рис. 2. Схемы стружек грунта, срезаемых бульдозером при работе в различных условиях:
а – прямоугольная; б – клиновая; в – гребёнчатая
5
Такую схему резания используют, когда по условиям производства работ требуется снять относительно небольшой слой грунта. В этих случаях мощность силовой установки используется только на
50–70%.
Клиновая форма стружки применяется при разработке грунтов I
и II категорий (см. рис. 2). |
|
|
СибАДИ |
||
Гребенчатая форма стружки (см. рис. 2) используется при раз- |
||
работке твёрдых |
пересохших грунтов. Опыты СоюздорНИИ пока- |
|
зали, что в этом случае сокращается путь набора грунта до 40% и |
||
объём пр змы волочен я увеличивается до 10% [1]. |
|
|
Использован е мощности силовой установки при клиновой и |
||
гребенчатой схемах резания составляет до 100%. |
|
|
В зав с мости от условий работы, мощности двигателя |
типа |
|
отвала копан е грунта производят на скоростях 2,5 – 3,5 км/ч для гу- |
||
сеничного 3,5 – 5 км/ч для колёсного бульдозеров. |
|
|
Определение эксплуатационной сменной |
|
|
про звод |
тельности ульдозера аналитическим методом |
|
Эксплуатационная сменная производительность бульдозера оп- |
||
ределяется по формуле |
|
|
|
ПСМЭ 3600 ТСМ VП КП КУКЛ КВ , |
(1) |
|
tЦ КР |
|
где ТСМ – продолжительность рабочей смены, ч; VП – геометрический объем призмы волочения грунта перед отвалом, м3; КП – коэффициент, учитывающий потери грунта в боковые валики при транспортировке; КУКЛ – коэффициент, учитывающий влияние уклона местности на производительность (см. табл. 2); КВ – коэффициент использования бульдозера по времени в течение смены,
К |
В=0,8 – 0,85; tЦ – продолжительность рабочего цикла бульдозера, с; |
К |
Р – коэффициент разрыхления грунта (см. табл. 3). |
Таблица 2
Зависимость коэффициента влияния уклона от рельефа местности
Подъем «+», ° |
КУКЛ |
Уклон «-», ° |
КУКЛ |
0 |
1 |
0 |
1 |
5 |
0,67 |
5 |
1,33 |
10 |
0,5 |
10 |
1,94 |
15 |
0,4 |
15 |
2,25 |
6
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3 |
||
|
|
Зависимость коэффициента разрыхления КР от вида грунта |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вид грунта |
|
Категория |
|
КР |
|
|
|
|
|
|
|
грунта |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. Песок рыхлый, сухой |
|
|
I |
|
1,05 – 1,1 |
|
|
|
СибА |
ДИ |
|
|||||||
|
2. Песок влажный, супесь, суглинок разрых- |
|
I |
1,1 – 1,2 |
|
|
|||
|
ленный |
|
|
II |
1,15 – 1,25 |
|
|
||
3. |
угл нок, средн й мелкий гравий, легкая |
|
|
|
|||||
|
глина |
|
|
III |
|
|
|
||
|
4. Гл на, плотный сугл нок |
|
|
IV |
1,2 – 1,3 |
|
|
||
|
5. Тяжелая гл на, сугл нок со щебнем, гравием |
|
|
|
1,25 – 1,3 |
|
|
||
|
|
Геометр ческ й о ъем призмы волочения грунта перед отвалом |
|||||||
вычисляется по формуле |
B H2 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
VП |
, |
|
|
|
|
(2) |
|
|
|
|
2 tg Д |
|
|
|
|
|
|
где B – ш р на пр змы волочения, м; H – высота отвала по хорде, м; |
|||||||||
Д – динамический угол естественного откоса грунта, град. |
|
|
|||||||
|
|
Ширина призмы волочения грунта B определяется по формуле |
|||||||
|
|
B 1,05 BO , |
|
|
|
(3) |
|||
где BO – ширина отвала бульдозера, м. |
|
|
|
|
|
||||
|
|
Динамический угол естественного откоса грунта Д зависит от |
|||||||
типа |
разрабатываемого грунта |
принимает |
значение |
в пределах |
|||||
35 – 45° (меньшее значение – для сыпучих грунтов, большее – для |
|||||||||
связных). |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Коэффициент КП , учитывающий потери грунта из призмы во- |
|||||||
лочения при транспортировке, зависит от дальности транспортирова- |
|||||||||
ния: |
КП 1 0,005 LТР , |
|
(4) |
||||||
|
|
|
|||||||
где LТР – дальность транспортирования грунта бульдозером, м. |
|
|
|||||||
|
|
Продолжительность рабочего цикла бульдозера находится по |
|||||||
формуле |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
tЦ tН tТР tР tХХ |
tВСП , |
|
(5) |
||||
где tН – продолжительность набора грунта, с (табл. 4); tТР – продол- |
|||||||||
жительность транспортирования |
грунта к |
месту |
укладки, |
с; |
|||||
tР – |
продолжительность разгрузки отвала, |
с (tР = |
10 – 15 |
с); |
|||||
7
|
tХХ |
– |
время возвращения |
порожнего |
бульдозера в забой, |
с; |
||||||||||||||
|
tВСП – затраты времени на вспомогательные операции (переключе- |
|||||||||||||||||||
|
ние передач, маневры, повороты) в течение рабочего цикла, |
с (tВСП |
||||||||||||||||||
|
= 20 – 30 с) (Видео 1). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
tТР |
Продолжительность транспортирования грунта к месту укладки |
||||||||||||||||||
|
определяется по формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Сиб1 2 3А4 ДИ5 6 7 |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
tТР |
|
LТР |
, |
|
|
|
|
(6) |
|
|||
|
где LТР – |
|
|
|
|
|
|
|
ТР |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
дальность транспортирования грунта к месту укладки, |
м; |
||||||||||||||||||
|
|
ТР – |
рабочая скорость бульдозера при транспортировании грунта, м/с. |
|||||||||||||||||
|
|
|
Время возвращен я порожнего бульдозера в забой tХХ |
вычис- |
||||||||||||||||
|
ляется по формуле |
|
|
|
LТР , |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
tХХ |
|
|
|
|
|
(7) |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ХХ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где ХХ |
– скоростьпорожнего |
ульдозера при возвращении взабой, м/с. |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4 |
||||
|
|
|
|
|
|
Зависимость продолжительности набора грунта (с) |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
от категории грунта |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
Тип бульдозера |
|
|
|
|
|
Категория грунта |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
II |
|
|
III |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Легкий |
|
6,6 |
|
|
|
13,8 |
|
|
21,6 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
Средний |
|
4,2 |
|
|
|
10,8 |
|
|
14,4 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
Тяжелый |
|
4,2 |
|
|
|
9,0 |
|
|
14,4 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 5 |
||||
|
|
|
|
|
|
Основные технические характеристики бульдозеров |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Номинальная |
|
Скорости движения на |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
Марка ба- |
|
|
различных режимах, |
Ширина |
Высота |
|
||||||||
|
|
Марка |
|
|
мощность |
|
|
|
||||||||||||
|
бульдозера |
|
зового |
двигателя, |
|
|
|
м/с |
отвала, |
отвала, |
|
|||||||||
|
|
трактора |
|
|
Рабочий |
Холостой |
м |
|
м |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
кВт |
|
|
|
ход |
ход |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
ДЗ-29 |
|
|
Т-74 |
61 |
|
|
1,47 |
1,6 |
2,56 |
0,8 |
|
|
||||||
|
ДЗ-42Г |
|
|
ДТ-75 |
66 |
|
|
1,47 |
1,6 |
2,56 |
0,8 |
|
|
|||||||
|
ДЗ-128 |
|
|
ДТ-75П |
66 |
|
|
1,47 |
1,6 |
2,56 |
0,8 |
|
|
|||||||
|
ДЗ-101 |
|
|
Т-4АП |
95,6 |
|
|
0,9 |
1,14 |
2,8 |
0,99 |
|
||||||||
|
ДЗ-54С |
|
|
Т-100 |
79,4 |
|
|
1,06 |
1,5 |
3,22 |
1,1 |
|
|
|||||||
8
Окончание табл.5
|
1 |
|
2 |
|
3 |
4 |
5 |
6 |
|
7 |
|
|
ДЗ-27С |
|
Т-130 |
|
118 |
1,06 |
1,66 |
3,22 |
|
1,1 |
|
|
ДЗ-110 |
|
Т-130 |
|
118 |
1,06 |
1,66 |
3,22 |
|
1,15 |
|
|
ДЗ-116В |
|
Т-130 |
|
118 |
0,92 |
3,5 |
3,22 |
|
1,18 |
|
|
ДЗ-171 |
|
Т-170 |
|
128,7 |
1,03 |
1,5 |
3,2 |
|
1.3 |
|
С |
|
132,4 |
1,28 |
1,81 |
3,36 |
|
1,2 |
|
|||
|
ДЗ-35 |
|
Т-180 |
|
|
|
|||||
|
Д-384 |
ДЭТ-250 |
|
246 |
0,6 |
1,86 |
3,64 |
|
1,55 |
|
|
|
ДЗ-94 |
|
Т-330 |
|
250 |
0,6 |
2,92 |
4,73 |
|
1,75 |
|
|
ДЗ-129 |
|
Т-330 |
|
250 |
0,6 |
2,92 |
4,86 |
|
1,88 |
|
|
ДЗ-141 |
|
Т-500 |
|
372 |
0,6 |
2,92 |
4,8 |
|
2,00 |
|
|
ДЗ-104 |
|
Т-4 |
|
95,6 |
0,9 |
1,0 |
3,2 |
|
0,9 |
|
|
ДЗ-19 |
|
Т-100 |
|
79,4 |
1,06 |
1,5 |
3,97 |
|
1,0 |
|
|
ДЗ-109Б |
|
Т-130 |
|
118 |
1,06 |
1,78 |
4,12 |
|
1,0 |
|
|
ДЗ-37 |
МТЗ-50 |
|
40,5 |
0,78 |
1,65 |
2,0 |
|
0,65 |
|
|
|
ДЗ-48 |
бульдозера |
1,71 |
2,38 |
2,84 |
|
1,2 |
|
|||
|
К-702 |
|
156 |
|
|
||||||
|
иПо полученным значениям |
эксплуатационной сменной произ- |
|||||||||
|
водительности |
|
нео ходимо построить график зависимо- |
||||||||
|
сти f ПЭ |
(L ,К |
А |
|
|
|
|
||||
|
|
СМ |
ТР |
УКЛ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
И |
||||
Рис. 3. Зависимость эксплуатационной сменной производительности бульдозера от дальности транспортирования грунта
9
Определение эксплуатационной сменной производительности бульдозера с помощью ЕНиР № 2
Эксплуатационная сменная производительность бульдозера при разработке и транспортировании грунта определяется по нормативным документам ЕНиР № 2 по формуле
|
|
|
|
ПСМЭ |
|
ТСМ VН KВ |
, |
|
(8) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Т М |
|
|
|
|
|
|
НВ |
|
|
|
|
|
|
где |
|
– продолж |
тельность |
рабочей |
смены |
бульдозера, ч; |
||||||||
машинойВ |
K |
ВО |
|
|
ВД |
|
|
|
|
|||||
V |
– нормат вный объем, м3; |
В |
– коэффициент использования |
|||||||||||
Н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сбульдозера по времени; |
НВ – норма времени, ч. |
|
|
|||||||||||
|
Норма времени НВ |
– это время, необходимое для выполнения |
||||||||||||
|
|
работ |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
нормат вного о ъема |
|
|
|
VН . |
|
|
|
|
|
|
||
|
Норма времени вычисляется по формуле |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
Н Н |
|
Н |
|
, |
|
|
(9) |
|||
где НВО |
– основная норма времени, ч; Н |
ВД |
– дополнительная норма |
|||||||||||
времени, ч. |
А |
3 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Для примера определим эксплуатационную сменную произво- |
|||||||||||||
дительность бульдозера ДЗ-8 при транспортировании грунта I кате- |
||||||||||||||
гории на расстояние 50 м и продолжительности рабочей смены 8 ч. |
||||||||||||||
|
В соответствии с ЕНиР № 2, §Е2-1-22 [4]основная норма време- |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
Д |
|||||||||
ни для перемещения 100 м3 грунта на расстояние 10 м: НВО = 0,55 ч. |
||||||||||||||
Дополнительная норма времени |
для перемещения 100 м грунта на |
|||||||||||||
оставшиеся 40 м НВД = 0,48·4 = 1,92 ч. Тогда общая норма времени |
||||||||||||||
для перемещения 100 м3 на 50 м равна |
|
|
|
И |
||||||||||
НВ 0,55 1,92 2,47ч.
Коэффициент использования бульдозера по времени в течение рабочей смены принимаем из прил. 4 ЕНиР № 2 [4]. При перемещении нескального грунта бульдозером ДЗ-8 коэффициент KВ = 0,8.
Подставляя известные значения в формулу (8), определяем эксплуатационную сменную производительность бульдозера
ПСМЭ 8 100 0,8 259,11 м3/см. 2,47
При выполнении расчетной работы марку бульдозера, базовую машину и дальность транспортирования грунта необходимо выбирать из табл. П. 1 в соответствии с номером варианта. При расчете производительности необходимо задаваться двумя категориями грунта
10