книги из ГПНТБ / Барановский А.Г. Организация автотранспорта в строительстве

котлованов и при легких грунтах перевозки 25-т автосамосвалами будут экономичнее перевозок железнодорожным транспортом на расстоянии 4—5 км. При разработке крупных карьеров мощными

экскаваторами и перевозке горных пород применение автосамосва­ лов 40-т грузоподъемности повысит эффективное расстояние их ра­ боты до 5—7 км и т. д.

Взаимодействие работы автомобилей и экскаваторов

Комплексная работа экскаватора и автосамосвалов требует как производственной, так и экономической увязки их основных параметров, от которых в большой степени зависит целесообразное сочетание, машин при выполнении земляных работ.

Схема взаимодействия комплекта механизмов при разработке грунтов показана на рис 6.

Рис. 6. Схема комплексной механизации земляных работ

Производительность, темпы и часто организация работ опре­ деляются ведущей машиной комплекта. В земляных работах веду­

щей является землеройная машина — экскаватор. Однако экска­

ватор является ведущей машиной в механизированном комплекте

Это объясняется тем, что в общей стоимости разработки 1 м3 грун­

та стоимость транспортных работ занимает большой удельный вес

и тем, что транспортирование грунта даже при самых малых рас­ стояниях дороже его экскавации. На Куйбышевгидрострое, напри­ мер, в 1953 г. на вывоз грунта было затрачено 57% стоимости зем­

ляных работ, а на собственно экскаваторные работы лишь около

15%.

Считая экскаватор основным механизмом комплекта, часто не­ обоснованно придают транспорту (автосамосвалам) второстепен­

ную, вспомогательную роль — обслуживание экскаватора. Между тем экскаватор и автомобиль в одинаковой степени должны исполь­ зоваться максимально и экономично, организация их совместной работы должна строиться только на 'этом принципе. Рассмотрим

взаимосвязь этих двух машин в комплексе механизированных зем­

ляных работ.

Характерными в работе автосамосвалов на перевозке земли

-являются короткие расстояния — 1—3 км. При таких расстояниях

удельный вес времени простоя автосамосвала на погрузке (с манев­

рированием) и на разгрузке в общем времени оборота довольно велик, возрастая при всякого рода дополнительных задержках у экскаваторов и на отвалах (очереди автосамосвалов, излишнее маневрирование, а также передвижки, технический осмотр, не­

исправность экскаватора и т. д.). Поэтому сокращение времени

простоя автосамосвалов под экскаватором и на отвалах имеет одно из первостепенных значений в повышении их производитель­

ности. Повышение же производительности ведет к сокращению потребного количества автосамосвалов и водителей, что в свою

очередь способствует снижению стоимости перевозок грунта и улучшению организации движения.

От чего же зависит, чем определяется время простоя авто-

самосвала под погрузкой и когда это время будет минимальным? Время погрузки грунта в кузов автосамосвала tn—это отношение числа ковшей грунта пк, погружаемого экскаватором в

кузов, к числу циклов ковша экскаватора в 1 мин. Ц, т. е.

(О

Число ковшей грунта, погружаемого в кузов автомобиля,

определяется отношением грузоподъемности автосамосвала к весу

»» скалистого взорванного грунта —0,60;

»» мерзлого раздробленного грунта — 0,65

Произведение qK уг k и есть вес грунта, вмещающегося в ковш экскаватора.

Как видно из формулы (2), число погружаемых ковше1| грунта в кузов автосамосвала прямо пропорционально грузоподъемности

автосамосвалэ и обратно пропорционально весу грунта, вмещаю­ щегося в ковш экскаватора.

Фактическое количество погружаемого в автосамосвалы грун­

та в целях полного использования их грузоподъемности и объем

20

грунта, вмещающегося в ковш экскаватора, зависят также от кате­ гории (объемного веса) грунта, грузоподъемности и геометриче­ ской емкости кузова автосамосвала и ковша, коэффициента на­

полнения ковша.

Заменяя пк его значением, получим

Анализируя формулу (3), устанавливаем: чем больше грунта вмещается в- ковш экскаватора и чем больше циклов делает ковш в 1 мин., тем меньше времени требуется на погрузку автосамо­ свала.

Время погрузки автосамосвала с прицепами-самосвалами, т. е.

самосвального автопоезда, можно определить по формуле

Отношение количества грунта, погружаемого в автосамосвал, к объему вмещающегося в ковш грунта дает, как правило, дробное

число ковшей, необходимых для полной загрузки самосвала; фак­ тически же грузят целое число ковшей, перегружая или недогру­ жая самосвалы, вследствие чего коэффициент использования гру­

зоподъемности автосамосвалов находится в пределах 0,63—1,1. Поэтому при расчете времени погрузки грунта в кузов автосамо­

свала вводится поправочный коэффициент некратности емкостей

кузова и ковша &нкр ■ Время погрузки автосамосвала с учетом коэффициента некрат­

ности емкостей кузов0 и ковша экскаватора можно определить по формуле

будет тем меньше, чем выше техническая производительность экс­ каватора в м3!час и значение коэффициента некратности емкостей

21

кузова и ковша; /гнкр тем ближе к единице, чем больше отношение емкости кузова к емкости ковша.

С увеличением емкости и загрузки ковша, конечно, увеличи­ вается время цикла и сокращается число циклов в 1 мин. Однако это положение не будет противоречить тому выводу, что чем ближе

грузоподъемность ковша к грузоподъемности кузова, тем меньше

времени потребуется на погрузку автосамосвала и что для увеличе­ ния производительности автосамосвала нужно приближать к еди­ нице отношение емкостей кузова и ковша.

Такой вывод хотя и является правильным, однако не всегда им целесообразно пользоваться вследствие того, что при емкости ковша, близкой к емкости кузова, рама автосамосвала, рессорная подвеска и шины испытывают весьма большую ударную нагрузку,

'особенно при глинистом грунте, выгружаемом из ковша всей мас­ сой. Это, как показал опыт погрузки автосамосвалов МАЗ-205 экс­ каваторами СЭ-3, влечет за собой поломку рам, рессор и порчу шин.

Вместе с тем при одинаковой или близкой к одинаковой емко­ сти ковша и кузова производительность экскаватора снижается как из-за некратности емкости кузова объему захватываемого ковшом грунта, так и из-за увеличения простоев экскаватора, вызываемых слишком частой сменой автосамосвалов и ожиданием их подхода.

При увеличении числа погружаемых ковшей производительность экскаватора увеличивается; несколько увеличивается также фак­

тическая загрузка автосамосвала благодаря увеличению коэффи­ циента некратности емкостей ковша и кузова, но увеличивается также и время простоев автосамосвалов под погрузкой, что снижает

их производительность.

Таким образом, улучшение показателей использования авто­ самосвалов может привести к понижению производительности

экскаватора и наоборот. В связи с этим нужно устанавливать

оптимальное отношение емкостей кузова и ковша.

При подборе автосамосвалов для обслуживания экскаваторов желательно, чтобы отношение емкости ковша экскаватора и емко­ сти кузова автосамосвала было 1:3—1:5. В табл. 1 приведены пределы емкости ковшей экскаваторов, которыми рационально про­ изводить погрузку автосамосвалов.

Таблица 1

22

ских строек, например, экскаваторы СЭ-3 с ковшами емкостью 3 м3 обслуживались автосамосвалами МАЗ-205 грузоподъемностью 5 т с кузовом емкостью 3,6 м3, т. е. при нерациональном соотношении емкостей кузова и ковша 3,6 : 3. Между тем для эффективного использования этих машин (и сохранности автомобиля) погрузка

грунта должна была производиться экскаватором с ковшом емко­ стью от 3,6 : 5=0,7 м3 до 3,6: 3=1,2 м3. Экскаватор же СЭ-3 дол­ жен был работать совместно с автосамосвалами МАЗ-525 грузо­ подъемностью 25 т с кузовом емкостью 14,3 м3. Практика показы­ вает, что производительность экскаватора СЭ-3 при работе с

автосамосвалами МАЗ-525 увеличивается на 20—25% благодаря снижению простоев при смене автосамосвалов.

Технологический разрыв между емкостями кузовов автосамо­ свалов и ковшей экскаваторов в значительной степени восполняют большегрузные автосамосвалы, которые на скально-земляных ра­ ботах способствуют существенному росту производительности экс­ каваторов с ковшом емкостью 3 м3.

Применение большегрузных автосамосвалов подтвердило эф­ фективность отношения емкости кузова к емкости ковша в.

пределах 3—5. Опыт применения автосамосвалов грузоподъемно­ стью 10 и 25 т на Жирновском и Куйбышевском карьерах показал,

что стоимость перевозки 1 м3 породы на этих самосвалах в 5—6 раз ниже стоимости перевозок на автосамосвалах малого тоннажа.

Следует заметить, что если значение рационального подбора

емкостей кузова и ковша в отношении производительности экс­ каватора может быть постоянно, то в отношении производительно­ сти автосамосвала оно изменяется с изменением расстояния пере­ возки. Так, например, часовая производительность 25-т автосамо­ свала при погрузке песчаного грунта экскаватором с ковшом

емкостью 3 м3 и перевозке грунта на расстояние 500 м повышается

При расстоянии же перевозки грунта 2 500 м производительность данного автосамосвала возрастает в первом случае только на

47—52%, во втором —на 20—24%. Объясняется это тем, что с уве­ личением расстояния перевозки снижается часовая производитель­ ность автосамосвала из-за сокращения числа его оборотов в еди­

ницу времени. Разница в производительности автосамосвалов при

погрузке ковшами различной емкости с увеличением расстояния

перевозок не только сглаживается, но и вообще исчезает (при большой грузоподъемности автосамосвалов и перевозках на боль­ шие расстояния): на больших расстояниях значительно снижается удельный вес простоев автосамосвалов под погрузкой-разгрузкой по отношению к общему времени их оборота.

Следовательно, рекомендовать определенные соотношения гру­ зоподъемности и емкости кузовов автосамосвалов для совместной работы с тем или иным экскаватором на все случаи не совсем пра­ вильно: нужны технико-экономические расчеты оптим,альной грузо­ подъемности автосамосвалов, учитывающие не только емкость

23

ковша и производительность экскаватора, но и конкретные условия эксплуатации автосамосвалов (например, расстояния перевозки грунта, время оборачиваемости автосамосвала между пунктами погрузки-разгрузки и т. д.). Только при таком подходе можно объективно установить оптимальную грузоподъемность автосамо­ свала для совместной работы с экскаватором, достичь высокой

производительности обеих машин.

Условные расчеты, произведенные НИИОМТП, показали, что: 1) производительность экскаватора снижается при комплек­

сной работе с автосамосвалами малой грузоподъемности. Так, про­ изводительность экскаватора СЭ-3 при переходе от совместной работы с автосамосвалами МАЗ-525 к автосамосвалам ЯАЗ-210Е снижается на 20%, МАЗ-205 — на 55%. Производительность экска­

ватора Э-1004 падает на 32% при работе с автосамосвалом ЗИЛ-585 против совместной работы с автосамосвалом ЯАЗ-210Е.

И, наоборот, производительность экскаваторов с ковшами емко­ стью 0,25—3 л-t3 возрастает с ростом грузоподъемности автосамо­ свалов с 3,5 до 40 т соответственно на 128—200%;

2) с ростом емкостей кузовов автосамосвалов и ковшей экска­ ваторов возрастает выработка рабочего комплексной бригады;

3) одним из существенных факторов сокращения стоимости транспортных расходов является повышение грузоподъемности ав­

тосамосвалов.

При переходе от малой к большой грузоподъемности автоса­ мосвалов стоимость перемещения грунта существенно снижается.

Однако есть критический минимум стоимости 1 .и3 грунта для раз­ личных экскаваторов, который соответствует наилучшему (опти­

мальному) соотношению грузоподъемности автосамосвала и емко­ сти ковша экскаватора, после которого дальнейшее увеличение грузоподъемности автосамосвала ведет уже к роЛу стоимости пе­ ревозки грунта и простоев автомобилей;

4) снижение стоимости перевозки грунта в большой степени зависит от роста скорости движения автосамосвалов. Так, напри­

мер, при перевозке грунта на 25-т автосамосвалах и увеличении скорости движения с 10 до 20 км/час стоимость перевозки на .рас­ стоянии 1,5 км падает на 20%; при переходе на скорость 25 км/час и расстоянии 3 км стоимость перевозки снижается на 42%.

Рост скорости движения автосамосвалов влияет и на подбор их грузоподъемности. Так, если в определенных условиях мини­ мальная стоимость 1 м3 грунта, разрабатываемого экскаватором с ковшом емкостью 1 м3, при скорости движения 10 км/час соответ­

ствовала перевозке на 25-т автосамосвалах, то при росте скорости до 20 км/час эта минимальная стоимость соответствовала уже ра­

боте экскаватора с автосамосвалами 10-т грузоподъемности;

5)применение для погрузки грунта в автосамосвалы драглай­

ном вместо прямых или обратных лопат повышает стоимость пере­ возки 1 м3 грунта на 10—14%;

6)увеличение емкости ковша экскаватора снижает стоимость перевозок вне зависимости от расстояния рейса.

24

Таким образом, важнейшими факторами снижения стоимости перевозки грунта являются рост грузоподъемности и увеличение скоростей движения автотранспортных средств.

Эксплуатационная часовая производитель­ ность экскаватора определяется произведением его техни­

топливом, водой и другими материалами, время на его передвижку,

/см —время, затрачиваемое на смену автомобилей и ожидание их подхода под погрузку.

Как видно из формулы (7), чем выше коэффициент использо­ вания сменного1 времени kB и больше нагрузка автомобиля д', тем выше производительность экскаватора. Производительность экска­ ватора повышается также при уменьшении времени загрузки авто­ самосвалов tn и времени на их смену tcu . Эти операции в сумме довольно заметны даже при относительно неплохой организации комплексной работы экскаваторов и автосамосвалов.

В свою очередь недостаточная производительность экскавато­ ров приводит к простою автотранспорта. По этой причине, напри­ мер, простои автотранспорта по отношению к сменному времени

составили: на Куйбышевгидрострое 22,2—24,7%, на стройках Минтрансстроя 12,8—38,1% и в Союзэкскавации 7,3—8,5%.

Если предположить, что величины всех элементов формулы

(7) постоянны (кроме /см), то производительность экскаватора в основном будет зависеть от организации движения автосамосва­ лов. Исходя из этого, нужно так организовать движение автосамо­ свалов, чтобы промежуток времени между отходом груженого и окончанием установки под экскаватор следующего (порожнего)

автосамосвала был минимальным и занимал времени не больше

потребного на отъезд одного и установку на его место другого

автосамосвала (без ожидания экскаватором подхода автосамо­ свала и его разворота).

Смена автосамосвалов при правильной организации работ

производится, как правило, в период набора грунта в ковш и тре­

25

бует немного времени. Практика показывает, что быстрая и точная подача автосамосвалов к экскаватору по графику и четкая работа экскаваторщика в содружестве с водителем при правильном диспет­ черском руководстве их работой дают возможность сократить время рабочего цикла экскаватора и повысить производительность экска­ ватора и самосвала в 1,5—2 раза. С этой целью полезно, например,

на экскаваторе применять сигнализацию, оповещающую водителя

об окончании загрузки автосамосвала и необходимости освобожде­ ния места для загрузки следующего самосвала.

Необходимо, чтобы количество обслуживаемых экскаватором

автосамосвалов соответствовало его эксплуатационной производи­ тельности, поскольку недостаток автосамосвалов приводит к простою экскаватора, а превышение потребности — к простою авто­ самосвалов в ожидании загрузки. Автосамосвалы должны прибы­

вать к месту погрузки за 15—20 сек. до отхода предыдущей маши­ ны. При этом у экскаватора некоторое время будут находиться од­ новременно два автосамосвала, а в отдельных случаях, например при подаче автосамосвала к экскаватору задним ходом, и три. Такие небольшие простои транспорта, предусмотренные графиком,

составляют величины, не имеющие практического и экономического значения. Из этого, однако, не следует делать вывод, что нужно создавать какой-то гарантийный резерв автосамосвалов у экскава­ торов. Такой резерв создавать нерационально, так как он, кроме

помех движению, снижающих производительность автосамосвалов,

образует еще убытки от их простоев, значительно превышающие, как известно, убытки от простоев экскаваторов. Только движение рассчитанного количества автосамосвалов по часовому графику

является основой правильной и четкой организации земляных работ

транспортным способом.

Количество автосамосвалов, прикрепляемых к экскаватору, находится в зависимости от расстояния перевозки, а также от про­

изводительности той и другой машин.

Расстояние перевозки грунта при различных схемах движения может быть не одинаково даже при одном и том же расстоянии между забоем и отвалом. Схема движения автосамосвалов зависит от плана расположения дорог и подъездных путей.

На месте разработки грунта должна быть проложена ма­ гистральная дорога с ответвлением от нее погрузочных путей и тупиков к экскаваторам, обгонных путей, дабы не мешать проез­ дам и выездам автомобилей. Дороги к забою и в забое необходимо

располагать по принципу кольцевого движения, отдельно для гру­

женого и порожнего направлений, исключающего встречное движе­ ние в забое. При невозможности этого ширину дороги следует при­ нимать из расчета на движение в две полосы. Независимость дви­ жения груженых и порожних автомобилей даст возможность делать съезды в порожнем направлении с большими уклонами — до 20%, вследствие чего сократится порожняя, а следовательно, и

общая протяженность дорог. При двустороннем движении автомо­

26

били могут развивать большую скорость, сокращается время, затра­ чиваемое на смену автосамосвалов у экскаватора.

Производительность экскаваторов и автомобилей в большой

степени зависит также от искусства управления экскаватором и

успешности выполнения экскаваторщиком операций по черпанию и погрузке грунта в автомобиль.

Для повышения производительности экскаваторов и самосвалов передовые экскаваторщики сокращают время цикла, а следова­

тельно, время загрузки автосамосвала, совмещением операций

поворота экскаватора для разгрузки ковша с его подъемом, раз­ грузки с минимальным временем задержки ковша над кузовом, обратного поворота ковша в забой с одновременным опусканием его. В этих условиях ковш все время находится в плавном, но

быстром движении.

Для экономии времени подъем ковша при наборе грунта пере­ довые экскаваторщики производят на высоту, необходимую для его наполнения; поворачивают ковш на выгрузку заполненным; подни­ мают ковш на выгрузку на минимально требуемую высоту; допус­

кают угол поворота ковша по отношению к стоящему под погрузкой автосамосвалу не более 90°; работают ковшами повышенной ем­ кости, увеличивая тем самым производительность экскаватора и сокращая простой автосамосвалов; для ослабления ударов грунта о дно кузова и предотвращения поломки последнего, особенно при разгрузке тяжелых грунтов и работе драглайна, ковш опускают

почти к дну кузова, не допуская при этом удара днища ковша о кузов.

Производительность экскаваторов и автосамосвалов зависит, однако, не только от перечисленных выше факторов, т. е. от искус­ ства управления экскаватором, соответствия количества и грузо­ подъемности автосамосвалов, мощности экскаватора, дальности перевозки, схемы движения и четкости подхода автосамосвалов к экскаватору. В большой степени она зависит также от правильной подачи автосамосвалов к экскаватору, взаиморасположения в забое экскаватора и автомобиля.

Правильное расположение машин обеспечивает наименьший угол поворота экскаватора, свободное маневрирование автомобилей при установке под погрузку, быстрое освобождение места порож­ ним автосамосвалам.

Цикл работы экскаваторов, в зависимости от емкости ковша и группы разрабатываемых грунтов, занимает 15—60 сек. (драглай­

ном 20—80 сек.). Время, затрачиваемое на повороты экскаватора,

составляет 60% времени цикла. .Следовательно, сокращение време­ ни поворота экскаватора весьма важно для сокращения цикла.

Время поворота экскаватора зависит от угла поворота; послед­ ний в свою очередь зависит от ширины забоя, расположения экска­ ватора по отношению к оси забоя и автомобилей по отношению к экскаватору. При уменьшении угла поворота время поворота экска­ ватора сокращается. Чтобы избежать больших углов поворота

27

наименьшей; ЦТ — центр тяжести объема грунта, разрабатываемого с одной стоянки

Рис. 8. Погрузка грунта при разработке его драг­ лайном и расположении автосамосвала на одном уровне с экскаватором

28