II вариант. Разработка грунта скреперами
Сменную эксплуатационную производительность прицепного или самоходного скрепера рассчитывают по такой формуле:
[м3/смену],
(6.7)
где qс – вместительность ковша скрепера, м3 (прил. Ж, И); tцс – продолжительность цикла разработки грунта скрепером, с; Kh – коэффициент, который учитывает влияние глубины выемки и высоты насыпи на производительность самоходных скреперов, принимают в пределах 0,8...0,98, в случае применения прицепных скреперов Kh = 1; Kв – коэффициент использования скрепера во времени (при применении прицепных скреперов Kв = 0,8, самоходных - Kв = 0,75); Kнк - коэффициент наполнения ковша скрепера грунтом, который определяют из отношения:
,
(6.8)
где Кн – коэффициент наполнения ковша рыхлым грунтом принимают по прил. В; Кр – коэффициент первоначального разрыхления грунта принимают по прил. А.
Продолжительность цикла работы скрепера будет составлять:
[с],
(6.9)
где tзс, tгс, tрс, tпс, tповс – продолжительность, соответственно, заполнение ковша, грузового и пустого ходов скрепера, разгрузка ковша и поворотов скрепера, с; tрс, tповс – принимают по прил. К.
По формуле (6.10) рассчитывают значение отдельных элементов цикла (заполнения ковша, грузового, пустого ходов скрепера):
[с],
(6.10)
где Lс – длина пути движения скрепера в отдельных элементах цикла, м; vс – скорость движения скрепера в отдельных элементах цикла, км/час (при наборе грунта, скорость скрепера принимаем по прил. К, для загруженного и пустого ходов – по прил. Е). При этом загруженный ход выполняют: по горизонтальной и укатанной поверхности - на четвертой передаче; по разрыхленной поверхности и участке с подъемом - на третьей передаче; во время возвращения пустого скрепера - на четвертой передаче. Продолжительность загруженного и пустого ходов скрепера рассчитывают с учетом разгона, замедления и переключения передачи. Для этого продолжительность отдельных элементов загруженного и пустого ходов умножают на соответствующий коэффициент Kу, который принимают по прил. Л.
Согласно формуле (6.11) определяем длину пути заполнения ковша скрепера:
[м],
(6.11)
где m – коэффициент призмы волочения, принимаем по прил. М; aс – ширина захвата скрепера (прил. Ж, И); hс – толщина срезаемой стружки, принимается меньше максимального технического значения глубины резания (прил. Ж, И).
Длину пути разгрузки ковша, а также продолжительности разгрузки ковша и поворотов скрепера принимаем согласно прил. К. Длины путей грузового и пустого ходов скрепера рассчитывают согласно принятой схеме его движения при разработке и перемещении грунта, которые принимают по прил. Д.
7. Выбор вспомогательных машин комплекта по их техническим характеристикам
Выбор других вспомогательных машин в составе комплекта выполняют согласно прил. Н.
При использовании скреперов дополнительно применяют тракторы-толкачи. При этом количество скреперов, которые будут обслуживаться одним трактором-толкачем, рассчитывают как:
,
(7.1)
где tцт – продолжительность цикла трактора толкача, которую определяют как:
[c]
, (7.2)
где tвозт – продолжительность возвращения толкача в исходное положение (принимаем tвозт = 15 с); tпт – продолжительность его перемещения к очередному скреперу (принимаем tпт = 20 с); tот – время, которое тратится на переключение передач трактора и его остановки перед началом толчка (принимаем tот = 15 с). Полученное значение количества тракторов-толкачей округляем к большему целому числу.
Выбор других вспомогательных машин вариантов комплекта применяемых для разравнивания, уплотнения грунта и окончательной планировки площадки, осуществляют путем согласования нормативной продолжительности выполнения работ ведущей машиной с соответствующими сроками выполнения работ вспомогательными машинами. При использовании бульдозеров или скреперов, грунт в насыпи послойно разравнивается теми самыми машинами, которыми применяется для его разработки. При транспортировании грунта одноковшовыми погрузчиками, автосамосвалами или тракторными прицепами, грунт необходимо разравнять дополнительными бульдозерами или грейдерами.
Площадь поверхности разравнивания (уплотнения) грунта в насыпи вычисляют как
[м2],
(7.3)
где Vн – объем насыпи, м3; hу – толщина отсыпанного (уплотненного) слоя, м.
При проектировании технологии уплотнения грунта, задача сводится к выбору уплотняющих машин, определений количества проходов по одному следу (прил. П) и решению вопросов рационального использования выбранных машин.
Решение I варианта.
Выбор машины в качестве ведущей зависит от условий производства работ, дальности перемещения, видов и объемов грунтов, высоты рабочих отметок.
Предварительный выбор ведущей машины для планировки площадки выполняем по табл. 6.1 и 6.2. При дальности перемещения 108м и объемам грунта 6111м3 можно использовать бульдозеры мощностью 60…250кВт. Примем бульдозер ДЗ-42П на базе трактора ДТ-75 с размерами отвала: аб=2,8м – ширина отвала бульдозера, hб=0,95м – высота отвала бульдозера (прил. Г).
Технологические схемы при планировке площадки принимаем по прил. Д. Схема перемещения грунта – по эллипсу, схема разработки грунта – траншейная.
Определяем продолжительность планировки площадки бульдозером и увязываем ее с продолжительностью работы комплектующих машин. Для этого рассчитываем эксплуатационную производительность по формуле (6.1), для чего вначале устанавливаем ряд технологических параметров, входящих в нее.
Для бульдозера ДЗ-42П.
Объем грунта (в плотном теле), срезаемого отвалом, определяем по формуле (6.2), м3:
,
где 2,8 и 0,95 – соответственно ширина и высота отвала (прил. Г); 1,3 – принятый коэффициент разрыхления грунта для глины (прил. А).
Коэффициент сохранения грунта во время транспортировки определяем по формуле (6.3):
.
Составляющие полного цикла работы бульдозера устанавливаем по формулам (6.5), (6.6):
длина пути набора грунта, м,
,
где 0,2 – средняя толщина стружки, срезаемая ножом бульдозера;
время, затраченное на набор (резание) грунта, с,
;
где 3,35=vб – скорость резания грунта (прил. Е);
время перемещения грунта к месту отвала, с,
;
время, затраченное на обратный ход к месту набора грунта, с,
,
где 108= Lср – длина обратного хода, приравниваемая к длине средней дальности перемещения грунта; 9,23 – скорость движения порожней машины (прил. Е).
Продолжительность полного цикла работы бульдозера вычисляем по формуле (6.4), с:
,
где 12= tповб – продолжительность поворота бульдозера при разработке по эллипсу.
Эксплуатационная производительность, м3/смену:
где 1,8=Kукл – коэффициент, который учитывает влияние уклона поверхности грунта на производительность бульдозера, принимают по прил. Б; 0,8=Kи – коэффициент использования бульдозера во времени.
Эксплуатационная продолжительность:
смен.
Для подбора комплектующих машин рассчитываем нормативную производительность и продолжительность:
нормативная производительность, м3/смену:
где 13,18=Нмші–нормы машиноемкости выписывают значение из РЭСН1; 10х9,52=10хНмші – приращение к нормам машиноемкости выписывают значение из РЭСН1; 1000 – единицы измерения на которую в РЭСН1 установлено значение нормативной машиноемкости выполнения ведущего процесса; 8 – продолжительность смены, ч;
нормативная продолжительность, смен:
В проекте следует решить вопросы разравнивания, уплотнения грунта и окончательной планировки. Рекомендованный состав комплекта машин и механизмов при комплексной механизации планировки площадки приведен в прил. Н.
При производстве планировочных работ бульдозерами, грунт послойно разравнивается этими же машинами в процессе отсыпки насыпи. Произвести окончательную планировку необходимо только в зоне выемки.
Так как в задании задан грунт – глина, III-й группы сложности для бульдозера по степени разработки, возникает необходимость в послойном разрыхлении грунта. Принимаем решение рыхление и окончательную планировку производить с помощью одного бульдозерно-рыхлительного агрегата.
Устанавливаем производительность и продолжительность работы комплектующих машин:
по прил. Н и РЭСН1 выбираем бульдозерно-рыхлительный агрегат мощностью 79кВт, с глубиной рыхления до 0,35м и длиной разрыхляемого участка до 200м:
м3/смену;
смены;
произвести окончательную планировку в зоне выемки можно используя бульдозерно-рыхлительный агрегат оснащенный бульдозерным отвалом, который используется для рыхления. Тогда нормативная производительность и продолжительность для бульдозерно-рыхлительного агрегата мощностью 79кВт будет равна:
м2/смену;
смены;
по прил. Н, П и РЭСН1 устанавливаем продолжительность работы катка по уплотнению грунта. Принимаем, что в зоне насыпи каток уплотняет грунт, отсыпанный слоем до 0,2м, число проходов по одному следу – 16. При таких условиях нормативная производительность для кулачкового прицепного катка массой 5т Д-130А составляет:
м3/смену;
смены,
где 10,42=Нмші – нормы машиноемкости выписывают значение из РЭСН1; 15х2,09= 15хНмші – приращение к нормам машиноемкости выписывают значение из РЭСН1; 1000 – единицы измерения на которую в РЭСН1 установлено значение нормативной машиноемкости выполнения ведущего процесса; 8 – продолжительность смены, ч.
Производим увязку работы машин. Проведенный расчет показывает, что нормативная продолжительность выполнения работ ведущей машины (бульдозер ДЗ-42П) намного превышает продолжительность работы катка (Д-130А), назначаем две ведущие машины.
Окончательно принимаем два бульдозера ДЗ-42П на базе трактора ДТ-75 и один каток Д-130А, а общую продолжительность их работы по эксплуатационной продолжительности – 38,7/2=20 смен, а по нормативной продолжительности 82,8/2=42 смены. Бульдозер-рыхлитель рыхление производит за 1,8 смены. Произвести замену рыхлителя на менее мощный не представляется возможным, так как нет в наличии, поэтому он будет простаивать, а окончательную планировку в зоне выемки бульдозер-рыхлитель произведет за 1,2 смены.
Трудоемкость разработки единицы объема грунта при вертикальной планировке площадки, чел.-ч/м3:
где 8 – продолжительность смены, ч; 2,1,1 – количество бульдозеров, катков и рыхлителей; 39 – продолжительность выполнения работ, см.
Решение II варианта.
Предварительный выбор ведущей машины для планировки площадки выполняем по табл. 6.1 и 6.2. При дальности перемещения 108м и объемам грунта 6111м3 можно использовать прицепной скрепер мощностью с объемом ковша 4-15м3. Примем прицепной скрепер Д-498 на базе трактора ВТ-100Д с объемом ковша 7м3 (прил. Г).
Технологические схемы при планировке площадки принимаем по прил. Д. Схема перемещения грунта – по эллипсу, схема разработки грунта – последовательными проходками, схема резания грунта – гребенчатым профилем.
Определяем продолжительность планировки площадки бульдозером и увязываем ее с продолжительностью работы комплектующих машин. Для этого рассчитываем эксплуатационную производительность по формуле (6.1), для чего вначале устанавливаем ряд технологических параметров, входящих в нее.
Для прицепного скрепера Д-498.
Коэффициент наполнения ковша скрепера грунтом, определяется из отношения:
,
(6.8)
где 1,2=Кн – коэффициент наполнения ковша рыхлым грунтом принимают по прил. К; 1,3=Кр – коэффициент первоначального разрыхления грунта принимают по прил. А.
Согласно формуле (6.11) определяем длину пути заполнения ковша скрепера, м:
,
где 0,066=m – коэффициент призмы волочения, принимаем по прил. М; 2,65=aс – ширина захвата скрепера (прил. Ж, И); 0,25=hс – толщина срезаемой стружки, принимается меньше максимального технического значения глубины резания (прил. Ж, И).
По формуле (6.10) рассчитывают значение отдельных элементов цикла (заполнения ковша, грузового, пустого ходов скрепера), с:
время загрузки скрепера:
,
где 20,7=Lс – длина пути движения скрепера при загрузке, м; 1,8=vс – скорость движения скрепера при наборе грунта, км/час (прил. К);
время груженого хода:
,
где 18=Lс – длина пути движения скрепера при разгрузке, м (прил. К); 1,2= Kу – значение коэффициента учета разгона, замедления и переключения передач для ІІІ-й передачи, так как грунт разрыхленный (прил. Л); 6,4=vс – скорость движения скрепера при груженом ходе на ІІІ-й передаче, км/час (прил. Е);
,
где 108=Lс – длина пути движения скрепера при обратном ходе, т.е. вся длина перемещения, м; 1,4= Kу – значение коэффициента учета разгона, замедления и переключения передач при порожнем ходе на IV-й передаче, (прил. Л); 7,2=vс – скорость движения скрепера при порожнем ходе на ІV-й передаче, км/час (прил. Е);
время
разгрузки, с
(прил. К);
время
на два поворота, с
(прил. К).
Продолжительность цикла работы скрепера будет составлять, с:
.
Эксплуатационная производительность, м3/смену:
,
где 7=qс – вместительность ковша скрепера, м3 (прил. Ж); 0,92=Kнк – коэффициент наполнения ковша скрепера грунтом; 0,8=Kв – коэффициент использования прицепного скрепера во времени; 1=Kh – коэффициент, который учитывает влияние глубины выемки и высоты насыпи на производительность прицепных скреперов; 228,7=tцс – продолжительность цикла разработки грунта скрепером, с.
Эксплуатационная продолжительность:
смены.
Для подбора комплектующих машин рассчитываем нормативную производительность и продолжительность:
нормативная производительность, м3/смену:
где 32,3=Нмші – нормы машиноемкости выписывают значение из РЭСН1; 1х1,9=1хНмші – приращение к нормам машиноемкости выписывают значение из РЭСН1; 1000 – единицы измерения на которую в РЭСН1 установлено значение нормативной машиноемкости выполнения ведущего процесса; 8 – продолжительность смены, ч;
нормативная продолжительность, смен:
В проекте следует решить вопросы разравнивания, уплотнения грунта и окончательной планировки. При использовании скреперов дополнительно применяют тракторы-толкачи. Рекомендованный состав комплекта машин и механизмов при комплексной механизации планировки площадки приведен в прил. Н.
При производстве планировочных работ прицепными скреперами, грунт послойно разравнивается этими же машинами в процессе отсыпки насыпи. Произвести окончательную планировку необходимо только в зоне выемки.
Так как в задании задан грунт – глина, II-й группы сложности для скрепера по степени разработки, возникает необходимость в послойном разрыхлении грунта. Принимаем решение рыхление и окончательную планировку производить с помощью одного бульдозерно-рыхлительного агрегата.
Устанавливаем производительность и продолжительность работы комплектующих машин:
количество скреперов, которые будут обслуживаться одним трактором-толкачом, шт:
,
где tцт – продолжительность цикла трактора толкача, с:
,
где 41,4=tзс – время загрузки скрепера; 15= tвозт – продолжительность возвращения толкача в исходное положение, с; 20=tпт – продолжительность его перемещения к очередному скреперу, с; 15=tот – время, которое тратится на переключение передач трактора и его остановки перед началом толчка, с. Принимаем два скрепера Д-498;
по прил. Н и РЭСН1 выбираем бульдозерно-рыхлительный агрегат мощностью 79кВт, с глубиной рыхления до 0,35м и длиной разрыхляемого участка до 200м:
м3/смену;
смены;
произвести окончательную планировку в зоне выемки можно используя бульдозерно-рыхлительный агрегат оснащенный бульдозерным отвалом, который используется для рыхления. Тогда нормативная производительность и продолжительность для бульдозерно-рыхлительного агрегата мощностью 79кВт будет равна:
м2/смену;
смены;
по прил. Н, П и РЭСН1 устанавливаем продолжительность работы катка по уплотнению грунта. Принимаем, что в зоне насыпи каток уплотняет грунт, отсыпанный слоем до 0,25м, число проходов по одному следу – 6. При таких условиях нормативная производительность для пневматического прицепного катка массой 25т Д-263 составляет:
м3/смену;
смены,
где 2,33=Нмші – нормы машиноемкости выписывают значение из РЭСН1; 15х2,33= 15хНмші – приращение к нормам машиноемкости выписывают значение из РЭСН1; 1000 – единицы измерения на которую в РЭСН1 установлено значение нормативной машиноемкости выполнения ведущего процесса; 8 – продолжительность смены, ч.
Производим увязку работы машин. Проведенный расчет показывает, что нормативная продолжительность выполнения работ ведущей машины (скрепера Д-498) практически равна продолжительности работы катка (Д-263).
Окончательно принимаем два прицепных скрепера Д-498 на базе трактора ВТ-100Д, два катка Д-263 и один трактор-толкач, а общую продолжительность их работы по эксплуатационной продолжительности – 9,4/2=5 смен, а по нормативной продолжительности 26,1/2=13 смен. Принять в комплекте три трактора-толкача не рационально, так как продолжительность работы скрепера всего 5 смен. Бульдозер-рыхлитель рыхление производит за 1,8 смены. Произвести замену рыхлителя на менее мощный не представляется возможным, так как нет в наличии, поэтому он будет простаивать, а окончательную планировку в зоне выемки бульдозер-рыхлитель произведет за 1,2 смены.
Трудоемкость разработки единицы объема грунта при вертикальной планировке площадки, чел.-ч/м3:
где 8 – продолжительность смены, ч; 2,1,2,1 – количество скреперов, тракторов-толкачей, катков и рыхлителей; 5 – продолжительность выполнения работ, см.
Полученные значения технико-экономических показателей рассмотренных вариантов комплектов машин сводим в табл.7.1, на основе, которой принимают решение относительно выбора варианта механизации.
Таблица 7.1. Технико-экономические показатели вариантов
|
№ поз. |
Показатели |
Вариант І |
Вариант ІІ |
|
1 |
Трудоемкость разработки 1 м3 ґрунта (q), чел.-час/м3 |
0,1 |
0,04 |
|
2 |
Нормативная продолжительность работы основных машин (Тн), смен |
42 |
13 |
|
3 |
Эксплуатационная продолжительность работы основных машин (Те), смен |
20 |
5 |
Из анализа результатов следует, что наиболее экономичным является комплект прицепных скреперов. Окончательно принимаем вариант II – разработку грунта прицепными скреперами.