1. Исходные данные

а) Размеры котлована (по дну):

Длина: 60 м, Ширина: 50 м, Глубина: 4,5 м.

б) Грунт: суглинок

в) Толщина растительного слоя: 0,2 м.

г) Расстояние до отвала грунта: 1,5 км.

Определение состава подготовительных работ

2. Расчет объемов работ

Подготовительные работы необходимо выполнить до начала разработки котлована. Эти работы предназначены для того, чтобы очистить местность под котлован.

Они включают в себя:

• удаление растительного слоя (деревья, кустарники) путем срезки;

• удаление камней;

• выравнивание поверхности.

3. Расчет размеров котлована.

   1. Объем котлована

Для определения объема котлована воспользуемся формулой:

V_котл = H/ 6(a*b +a₁*b₁ + (a+a₁)(b+b₁),

где Н – глубина котлована, м;

а и b – размеры котлована понизу – размеры дна котлована, м;

a₁ и b₁ - размеры котлована поверху, м ;

рис 1. Определение объема котлована

m=L/H, то L=mH,

L=0,9*9,5м=8,55м (для глины при глубине котлована 9,5 м. m=0,9).

Размеры котлована поверху:

a₁ = a + 2Hm;

где m – коэффициент заложения откоса, для котлованов, откапываемых прямой лопатой в суглинке, этот коэффициент принимается равным 0,9.

a₁ = 60 + 2*0,9*9,5=77,1м;

b₁ = b + 2Hm;

b₁ = 50+2*0,9*9,5=58,55м;

Величина коэффициента заложения откоса «m» принята из табл.1.

Коэффициент заложения откоса котлована в мягких необводнённых грунтах. Таблица 1.

Грунт	Глубина, h, м
	2-4	5-6	7-8	9-10
Супесь	0,8	0,9	1,0	1,1
Суглинок	0,6	0,7	0,8	0,9
Глина	0,4	0,5	0,6	0,7

Зная все данные, находим объем котлована:

V_котл = 9,5/6 [60*50 + 77,1*58,5 + (60 + 77,1)(50 + 58,5)] = 35444 м³

2. Объем растительного слоя

V_раст = a₁*b₁*h_раст,

где h_раст – толщина растительного слоя, м;

h_раст = 0,2 м;

Тогда: V_раст = 77,1*58,5*0,2 = 902 м³

3. Объем грунта, подлежащего разработке

Объем грунта, подлежащего разработке:

V_гр = V_котл – V_раст;

.

Получаем, объем грунта, вывозимого в отвал, равным:

V_гр = 35444-902=34542м³.

4. Снятие растительного слоя

При использовании экскаваторов для разработки грунта котлована снятие растительного слоя обычно производят:

• Бульдозеры до 10 т тяги (при длине участка работы до 100 м);

• Скрепперы (при длине участка работы более 100 м).

Общая длина рабочего участка составляет:

, (7)

где - расстояние от края котлована до оси кавальера ().

Значит, для снятия растительного слоя принимаем бульдозер (из таблицы 4 [2]). Выбран бульдозер ДЗ-18, его характеристики:

Длина отвала – 3,97 м,

Высота отвала – 0,815 м,

Угол резанья – 47⁰-57⁰,

Угол перекоса –5⁰,

Угол поворота в плане – 63⁰ и 90⁰,

Высота подъема – 1 м,

Способ изменения угла перекоса – вручную,

Управление отвалом – гидравлическое,

Мощность – 79 кВт/час,

Тяга – 10 т,

m = 1,86.

Снятие растительного слоя можно проводить по следующим схемам:

• односторонняя ();

• двухсторонняя ();

В данном проекте:

поэтому используем двухстороннюю схему снятия растительного слоя грунта, приведенную на чертеже (см. чертеж 5, приложение П). Бульдозер разрабатывает грунт, передвигаясь челночно от продольной оси котлована до оси кавальера. Расстояние перемещения грунта изменяется от при резании и наборе грунтовой призмы у продольной оси котлована допри резании грунта у края площадки; следовательно, в среднем оно составляет.Расстояниес, включающее временную берму и половину ширины кавальера, можно принять равным 5+5=10 м.

Эксплуатационная производительность бульдозера определяется по формуле:

П^э_ч = q_ц*n_ц*К_в,

где П^э_ч – эксплуатационная производительность бульдозера, м³/ч,

К_в – коэффициент использования рабочего времени, для бульдозера примем его: К_в = 0,8.

n_ц - количество циклов за час работы бульдозера

Расчетный объем грунта перед отвалом в конце участка транспортировки q_ц:

q_ц = q’_ц*К_э,

где q’_ц – объем грунтовой призмы после завершения операции копания (набор грунта в призму), м³,

К_з – коэффициент загрузки рабочего органа,

К_з = К_п * 1/К_р * К_ук,

где К_п – коэффициент потерь грунта в боковые валики при транспортировке грунтовой призмы к месту разгрузки. Он учитывает потери грунта из призмы волочением в боковые валики в процессе транспортировки.

Величина зависит от дальности перемещения, связности и влажности грунта, конструкции отвала и способа перемещения грунта.

К_п = 1 – 0,005*l_тр,

где l_тр – средняя транспортировочная длина, м,

l_тр = а₁/4 + с ,

l_тр = 77,1/4+ 10 = 29,28 м.

Тогда:

К_п = 1 – 0,005*29,28 = 0,85,

К_р – коэффициент разрыхления грунта;

Примем К_р = 1,2

- коэффициент использования рабочего времени

Принимаем .

К_ук – коэффициент уклона местности;

Примем К_ук = 1

При количестве циклов за час работы бульдозера n_ц = 3600/t_ц.

Тогда формула для определения расчетной среднечасовой эксплуатационной производительности имеет вид

П_ч^э = q’_ц *3600/t_ц * К_п*1/К_р*К_ук*К_в;

Объем грунтовой призмы зависит от размеров отвала и свойств грунта:

q’_ц = В*Н²/2 * 1/К_пр,

где В – длина отвала, м;

В = 3,97 м;

Н – высота отвала, м;

Н = 0,815 м;

К_пр – коэффициент наполнения геометрического объема, определяется по таблице 22 [1]:

По исходным данным грунт – связный.

К_пр = 0,55

Тогда

q'_ц = 2,64/2 * 1 *1/0,55 = 2,4м³.

Длительность рабочего цикла бульдозера t_ц определяется по формуле:

t_ц = t_к + t_тр + t_р+ t_п+ t_доп,

где t_к – длительность копания, с,

t_к = l_к/v_к;

Также t_к можно определить из таблице 24 [1].

По исходным данным тяговое усилие 100 кН, грунт III типа.

t_к = 14,4 с

t_тр – длительность транспортировки грунтовой призмы, с,

t_тр = l_тр/v_тр,

где l_тр = 29,28 м,

v_тр – скорость транспортировки, м/с, определяем по таблице 24 [1];

По исходным данным тяговое усилие 100 кН, грунт III типа.

v_тр = 0,7 м/с;

Тогда:

t_тр = 29,28/0,7 = 42 с.

t_р – длительность раскладки грунта, с. При сосредоточенной разгрузке призмы принимается равным t_р = 0 с,

t_п – длительность порожнего хода, с,

t_п = (l_к + l_тр + l_р)/2*v_п,

где l_к – длина пути копания, м, принимается равной l_к = 5 м;

l_тр = 29,28 м;

l_р = 0 м;

v_п – скорость порожнего хода, м/с, определяем по таблице 24 [1];

По исходным данным тяговое усилие 100 кН, грунт III типа.

v_п = 1,23 м/с;

Тогда:

t_п = (5 + 28,29 + 0)/2*1,23 = 21с,

t_доп – дополнительное время на переключение передач, установку отвала и поворот бульдозера, с,

Примем t_доп = 20 с

Тогда:

t_ц = 14,4 + 42 + 0 + 21 + 20 = 97 с

В итоге:

П_ч^э = 2,4 * (3600/97) * 0,85*0,7 = 53 м³/ч