Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Расчет и проектирование самоходных скреперов. Учебное пособие
.pdf
Таблица 2.1. Физико-механические свойства грунтов
Показатели
Категория грунта
I
II
III
IV
Грунт
Песок
Суглинок
Глина
Тяжелая
глина
Число ударов
ударника
ДорнНИИ
1…4
5…8
9…15
16…35
Коэффициент
К удельного
сопротивления
грунта
резанию, кН/м
2
50…70
80…100
До 120
–
Плотность
г
грунта, т/м
3
1,6…1,7
1,6…1,75
1,75…1,8
1,8…1,95
Угол 2
естественного
откоса,
27…30
20…40
30…50
15…45
Коэффициент
трения грунта:
по грунту 1
0,8 1,0 1,2 —
По стали 2
0,35
0,5
0,8
—
Доля грунта категории I от общей массы равна — 0,20,
категории II — 0,48, категории III — 0,20, категории IV — 0,11,
категории V — 0,01. По этим данным можно предположить, что
расчетными грунтовыми условиями для скрепера являются
в основном грунты категории II.
Особенности технологического цикла и организации
скреперных работ. Полный цикл скрепера состоит из набора
грунта, его транспортирования, разгрузки ковша, обратного
(порожнего) хода.
21
Технология набора ковшом грунта состоит из резания
Показатели
Вместимость ковша, м
3
8
10
15
Грунт:
песок 0,2 0,3
0,35
супесь
0,15
0,3
0,35
суглинок
0,2
0,25
0,3
глина
0,14
0,18
0,22
Длина пути
набора, м
15…18
18…22
25…30
грунта и наполнения ковша и характеризуется необходимостью
значительной силы тяги. Грунт попадает в ковш при движении
скрепера по свежесрезанной грунтовой поверхности при скорости
2 ... 4 км/ч в зависимости от толщины срезаемой стружки.
Толщина срезаемой стружки зависит от вида грунта, а для
скреперов с тяговой загрузкой—также от силы тяги толкача.
В табл. 2.2 приведены максимальные толщины стружки, а также
длины пути набора грунта для скреперов с ковшами различной
вместимости, работающих с толкачом.
В зависимости от вида работы, типа и состояния грунта применяют различные способы резания грунта и разработки забоя.
При планировочных работах, когда снимают небольшой слой
грунта, ковш наполняют стружкой постоянной толщины. Для
скреперов с тяговой загрузкой этот способ нецелесообразен,
так как не позволяет полностью использовать силу тяги скрепера
и толкача. Он применим для скреперов с механизированной
загрузкой ковша.
Таблица 2.2. Ориентировочная толщина стружки, м
Более распространен способ наполнения ковша стружкой
переменного сечения, начиная от возможно толстой с постепенным
уменьшением ее к концу пути набора. Это обусловливает постоян-
ную загрузку двигателей скрепера и толкача в течение всего
22
времени набора и позволяет наполнять ковш за более короткое
время. Такой способ эффективен при работе на глинистых грунтах.
Количество набираемого грунта скрепером зависит от состо-
яния разрабатываемого грунта, условий и способов наполнения.
Лучше наполняется ковш при разработке грунтов влажностью
до 25%. Чрезмерно сухие грунты предварительно увлажняют.
Тяжелые грунты категорий III и IV перед началом разработки
скреперами рыхлят продольными полосами с помощью бульдозеров-рыхлителей параллельными их проходами со сдвигом, равным
заданному, измельчению грунта. Рыхлить грунт рекомендуют
на комья размером 10 ... 15 см. Наибольший размер комьев раз-
рыхленного грунта не должен превышать 2/3 глубины резания
скрепера.
В связных грунтах ковш хорошо наполняется при разработке
забоя под уклон 6 ... 13%, что повышает силу тяги скрепера и
толкача за счет использования их массы и улучшает наполнение
ковша. Сухими несвязными грунтами ковш наполняют на подъеме
до 6% после их предварительного увлажнения.
Поперечный уклон площадки забоя по отношению к направлению скрепера не должен превышать 8%.
Работа в транспортном режиме занимает основное время
цикла (до 80...90%). Продолжительность операции определяется
скоростью движения машины по трассе. Скорость перемещения как
груженого, так и порожнего скрепера зависит от дальности пере-
мещения грунта, состояния землевозных дорог и реально может
достигать 30...40 км/ч. Характерной поверхностью движения
скреперов в транспортном режиме является плотная грунтовая
дорога, свежесрезанный грунт, насыпной уплотненный
проездами грунт.
При сложившемся парке машин дорожного и
мелиоративного строительства, состоящем в основном из
скреперов с ковшом вместимостью 8 м3, вероятность дальности
перемещения грунта составляет: 24% — 200 ... 300 м; 36% —
300 ... 500 м; 17% — 500 ... 800 м; 8% —более 800 м. При
увеличении количества самоходных скреперов с ковшами
23
вместимостью 15 ... 25 м3 вероятность дальности перемещения
Геометрическая
вместимость
ковша, м
3
8
10
15
25
Дальность
перемещения
грунта, м
300 ...
1500
400 ...2500
До 3000
До 5000
Продольный уклон, %:
при движении с грузом при подъеме
12
то же при спуске
20
порожнее движение при подъеме
15
то же при спуске
25
Боковой уклон, %, только для прямолинейного
движения
10
грунта большей протяженности также должна увеличиться. В
частности, в расчетах разработок грунта скреперами с ковшом
вместимостью 25 м
3
в горнообогатительных комбинатах
дальность перемещения составляет 2000 ... 3000 м.
Таблица 2.3. рекомендуемая предельная дальность перемещения грунта, зависящая от вместимости ковша скрепера
Таблица 2.4. Рекомендуемые предельные уклоны земле-
возных дорог, безопасных для движения скреперов
Для расчета производительности скреперов необходимо
задаваться условной трассой движения машины с учетом
возможной дальности перемещения грунта, рельефа местности и
т. п. При выполнении земляных работ скреперами наиболее
распространены схемы движения, указанные на рис. 2.1.
24
Скрепер разгружают при прямолинейном движении со
скоростью 6 ... 8 км/ч. Характерной поверхностью
движения скрепера является рыхлый насыпной грунт,
обусловливающий значительное сопротивление качению.
25
2.2. Эксплуатационная производительность
скрепера
Эксплуатационная производительность является одним из
основных показателей, характеризующих эффективность
скреперов. Эксплуатационная производительность
определяется объемом выработки в физических единицах
измерения (м3, т, м3т, мт), который выполняет скрепер в заданных
эксплуатационных условиях. В зависимости от длительности
рассматриваемого периода планирования различают
эксплуатационную среднечасовую и сменную, месячную и
годовую производительность скрепера. Для оперативного
планирования используют часовую и сменную, а при текущем и
перспективном планировании, а также в расчетах эффективности
применяют месячную и годовую эксплуатационную
производительность.
Годовая эксплуатационная производительность скрепера
зависит от комплекса факторов, включая производственнотехнологические, природно-климатические, эксплуатационные,
организационно-технические, конструктивно-эксплуатационные.
К производственно-технологическим относятся факторы,
определяемые конфигурацией земляного сооружения (типом,
размерами), дальностью перемещения грунта, состоянием
дорожного основания, числом поворотов, шириной и ровностью
поверхности землевозных путей.
Природно-климатические факторы, характеризующие
влияние окружающей среды, определяются видом и
характеристикой грунта, рельефом местности (крутизной и длиной
уклонов дороги), температурой воздуха и т. д.
Под эксплуатационными условиями понимаются конкретные
формы содержания, обслуживания и использования скрепера
в хозяйстве. Сюда можно отнести соблюдение сортамента
применяемых топлива и масел, качество выполнения работ по
техническому обслуживанию, квалификацию машиниста,
26
соблюдение рекомендуемых нагрузочных и скоростных
n
i
iэiэ
pПП
1
.
.)()(...)2()1(
1
сл
j
Т
i
jэслэээ
tПТПППП
режимов работы и т. д.
К организационно-техническим факторам можно отнести
определяемые сроками строительства темпы работ и увязку их с
другими работами, уровень материально-технического снабжения,
состояние организации труда и механизации рабочих постов,
использование суточного и годового фонда времени, организация
хранения и заправки топливосмазочных материалов и т. д.
Конструктивные факторы характеризуются типоразмером
скрепера, грузоподъемностью и вместимостью ковша,
показателями энерговооруженности, мобильности,
маневренности, надежности, степенью автоматизации процессов
управления и др.
Если произвести типизацию видов и условий землеройных
работ и найти для каждого i-го (i = 1, 2, ...,) типа оценку П
эi
годовой эксплуатационной производительности скрепера, то
общая годовая эксплуатационная производительность П
с учетом
э
вероятности pi встречаемости данного типа в структуре строительных работ
(2.1)
Иногда имеет смысл определить полную выработку
скрепера за период эксплуатации в интервале времени от ввода в
эксплуатацию до списания, т. е. за полный срок Т
службы, с
сл
учетом снижения годовой выработки по мере физического
изнашивания и старения элементов конструкции. При этом
обычно наблюдается увеличение простоев скрепера, связанное с
восстановлением его технического состояния при отказах, и в
результате уменьшение годовой выработки. Полную выработку
за срок службы следует рассматривать как сумму переменных
годовых выработок:
(2.2)
27
Применительно к конкретному типу работ годовая
выработка скрепера ,
где П
Пэ=ПтiТ
—техническая (часовая) производительность
тi
, (2.3)
гkи.в
скрепера на i-м типе работ; Тг — годовой (календарный) фонд
времени, ч;
k
— коэффициент использования времени,
и.в
k
и.в=kр . рkмkоргkт.иkвц
k
— коэффициент режима работы и отдыха, учитывающий
р.р
перерывы на выходные и праздничные дни, нерабочие смены,
перерывы между сменами, обеденные и др. перерывы;
kм — коэффициент, учитывающий потери сменного и
внутрисменного времени из-за неблагоприятных метеорологических условий;
k
— коэффициент потерь времени по организационным
орг
причинам, k
орг
== k
k
(k
орг
орг
— коэффициент, учитывающий
орг
уровень организации материально-технического снабжения,
содержания, обслуживания и ремонта;
k
— коэффициент, учитывающий потери
орг
внутрисменного времени на переезды скрепера своим ходом
для заправки, холостые переезды в пределах строительной
площадки, при перебазировке, переезды с базы на строительный
объект и обратно);
kт. и — коэффициент технического использования,
kт.
Т
п=Трем+Тобсл
= ТР/(Т
и
— суммарная продолжительность
+ Т
Р
) (Т
п
—наработка, машинное время, ч;
р
регламентируемых простоев скрепера из-за плановых ремонтов
Т
и периодических технических обслуживании Т
рем
обсл
);
kвц — коэффициент использования внутрициклового
времени, учитывающий простои скрепера в ожидании толкача,
на маневрирование и т. д.
Исходной предпосылкой для определения технической
производительности является обоснование единиц измерения
28
выработки скрепера. Очевидно, что выработка скрепера
,/60
.тццт
ТVП
ц
V
тцТ.
,/60
.тццт
ТLVП
L
;/
pнгц
kkVV
;/
гггц
kmV
;/
гргнц
kVV
определяется объемом (или массой) перевезенного грунта и
расстоянием, на которое перевозится грунт. На практике
широко используется измерение и задание норм выработки
скрепера единицами объема с указанием количественных или
качественных оценок факторов дальности перемещения грунта,
категории грунта, состояния поверхности дороги и т. д. При
этом техническую (часовую) производительность
рекомендуется определять из выражения
(2.4а)
где
плотности, м
— перевезенный за один цикл объем грунта природной
3
;
— продолжительность технологического
цикла, учитывающего только чистое время выполнения рабочих
операций (без межоперационных внутрицикловых
перерывов), мин.
В этом случае фактор расстояния учитывается неявно.
Для учета фактора дальности в явном виде можно
использовать формулу
(2. 4б)
где
— расстояние, которое преодолевает скрепер за
один рабочий цикл, м, L = 2Lт + Lp + Lк (Lт — длина пути при
движении груженого (порожнего) скрепера, м; Lp— длина пути
разгрузки (отсыпки) грунта, м; Lк — длина пути копания, м).
Расчетный объем грунта в ковше можно найти с
помощью одного из следующих соотношений:
(2.5а)
(2.5б)
(2.5в)
где Vг, Vн — геометрическая и номинальная вместимость
ковша, м
3
;
29
mг — грузоподъемность скрепера, т;
г
p
Разрабатываемый материал
Скреперы
с тяговой
загрузкой
элеваторные
Суглинок, легкая глина
0,75…1,00
0,90…1,00
Супесь с включением гравия
0,70…0,90
0,85…0,95
Разрушенная скальная порода,
мелкокусковатая
0,50…0,80
–
Грунт
Плотность грунта, т/м
2
kр k
н
В естественном
состоянии
В разрыхленном
состоянии
Супесь:
Сухая
1,7…1,8
1,4…1,5
1,2…1,3
0, …1,2
Влажная
1,8…2,1
1,3…1,7
1,25…1,3
0,9…1,2
Суглинок:
Сухой
1,6…1,7
1,3…1,4
1,2…1,25
1,0…1,2
Влажный
1,8…2,0
1,5…1,6
1,2…1,3
1,0…1,2
Глина:
Сухая
1,6…1,9
1,5…1,6
1,0…1,2
0,8…1,0
Влажная
1,7…2,0
1,5…1,65
1,1…1,2
0,8…1,0
;/;;
. ццтпццвцтц
TLvttТТkТ
kг — коэффициент использования грузоподъемности (табл. 2.3);
kн, kp — коэффициенты наполнения и разрыхления (табл. 2.4);
,
— плотность (т/м
3
) грунта в естественном состоянии и в
разрыхленном .виде (табл. 2.2).
Таблица 2.5. Коэффициент использования грузоподъемности
Таблица 2.6. Коэффициенты k разрыхления грунта и k наполнения
ковша скрепера
Обозначим:
(2.6)
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]