4.1. Содержание темы.

4.1.1. Задание на практическое занятие.

4.1.2.Подбор экскаватора для разработки траншеи.

4.1.2.А. Общие положения.

4.1.2.Б. Расчет параметров забоя.

4.1.3. Подбор экскаватора «прямая лопата» для разработки котлована.

4.1.3.А. Общие положения.

4.1.3.Б. Расчет параметров забоя.

4.1.1. Задание на практическое занятие.

Выбор землеройной машины (экскаватора), зависит от многих факторов: вида выемки, ее размеров, вида грунта, объемов работ и т.д. В примерах, приведенных ниже, мы затронем влияние этих факторов на выбор машины.

Заданием будет подбор экскаваторов для разработки тех выемок, которые были рассчитаны в практическом занятии 3, т.е. для траншеи и котлована.

4.1.2.Подбор экскаватора для разработки траншеи.

4.1.2.А. Общие положения.

Напомним основные параметры нашего земляного сооружения — траншеи:

• ширина траншеи по верху В = 7,73м;

• максимальная глубина траншеи Н_к=4,12м;

• максимальная высота отвала h_отв= 4,66м;

• максимальная общая ширина забоя 13,4м;

• объем грунта, подлежащего разработке экскаватором – 10 250м³;

• объем грунта для обратной засыпки – 9316м³(грунт в отвалах);

• объем грунта, подлежащего вывозке – 1040м³.

Разработку грунта в траншеях производят экскаваторами «обратная лопата» и «драглайн». Характеристики экскаваторов приведены в табл. 4.1 и 4.2).

Табл. 4.1. Технические характеристики экскаваторов обратная лопата

Показатель	Марка экскаватора
	ЭО-2621	ALEX 1E	ЭО-3322			ALEX 2E	ЭО-43211	ВЭКС 304
Ходовая часть	пневм	пневм	гусеничная			пневм	пневм	гусен.
Объем ковша, м3	0,28	0,4	0,4	0,5	0,63	0,65	1	1,25
Радиус резания, м	5,2	5,8	8,2	7,5	7,6	5,8	9,35	10,4
Глубина копания,м	4,3	4,5	5	4,2	4,3	4,5	5,7	6,8
Высота выгрузки,м	3,7	3,8	5,2	4,8	4,7	3,5	6,5	7,2
Длина ходовой части,м	6	6	3,6	3,6	3,6	6	6	3,8

Табл. 4.2. Технические характеристики экскаваторов драглайн

Показатель	Марка экскаватора
	ЭО-302	ЭО-3311	ЭО-651	ЭО-6111	ЭО-10011	ЭО-511
Ходовая часть	гусен.	гусен.	гусен.	гусен.	гусен.	гусен.
Объем ковша, м3	0,35	0,4	0,65	1-1,25	1	0,75
Радиус резания, м	10,1	10,1	13,2	12,3	13,5	16,0
Глубина копания,м	7	7,8	8,6	7,5	9,4	7,8
Высота выгрузки,м	6,3	6	5,5	6,5	6,6	5,3
Длина ходовой части,м	3,6	3,6	3,8	3,9	3,1	3,1

Анализируя нормы затрат машинного времени на разработку грунта экскаваторами с различным оборудованием, убеждаемся, что лучшими показателями обладают экскаваторыобратная лопата с гидравлическим управлением.

Примем для примера экскаватор Э-3322. Емкость ковша q зависит от типа грунта: чем грунт тверже, темq принимается меньше. Ниже приведены параметры Э-3322 сq=0,5м³

- наибольшая глубина копания при разработке траншеи равна 5м.

- наибольший радиус копания (резания) – R_max= 8,2 м.

• наибольший радиус выгрузки – R_выгр = 6,4 м

• наибольшая высота выгрузки – h_выгр = 5,3 м.

длина опорной базы (l_ход) – 3,2 м..

Возможная длина передвижки экскаватора в процессе работы составит:

l _п= R^пр_max–R^пр_min= 6,14 – 4,66 = 1,48 м (4.1)

Принимаем l _п= 1,5

Где R^пр_max– максимальный практический радиус резания по дну траншеи

R^пр_max= R_p– mh = 8,2 – 0,54,12 = 6,14 м (4.2)

R^пр_min– минимальный практический радиус резания

R_min= mh + 1 += 0,54,12 + 1 += 4,66 м (4.3)

Здесь l_ход– длина ходовой части

Величина l _п должна быть в пределах 0,5…3 м.

Возможное расстояние от оси экскаватора до верхней бровки бокового откоса В₁составляет:

В₁=м (4.4)

Исходя из того, что ширина траншеи в максимальном сечении составляет 7,73 м, принимаем боковую проходку экскаватора при движении по верхней бровке.

При расстоянии отвала от выемки 1м и размере половины его ширины (при треугольном сечении) необходимый радиус выгрузки R_всоставит:

R_в1+h_отв.= 1+ 4,66 = 5,66 м.

Радиус выгрузки принятого экскаватора составляет 6,4 м, т.е. он обеспечивает отсыпку грунта в отвал.

Итак, принимаем экскаватор Э-3322 с емкостью ковша q=0,5 м³, который разрабатывает траншею боковой проходкой при движении по верхней бровке.

Общая ширина забоя А составляет А = 7,73 + 1 +4,66 = 13,39 м. Возможная ширина забоя А = В₁+R_в = 8,06 +6,4 = 14,46 >13,39.Схема разработки грунта траншеи дана на рис.4.1

Для примера, определим производительность экскаватора по нормативным данным.

Согласно Е2-1, табл.1, тяжелый суглинок для одноковшовых экскаваторов относится ко второй группе. Согласно Е2-1-9 для экскаваторов с гидравлическим приводом для 2-й группы грунта норма машинного времени при работе в транспортные средства (Н^ТР_МАШ..ВР) составит 2,8 маш.ч. (Е2-1-9 табл.3 п2б), а при работе на вымет (т.е. в отвал)= 2,3 маш.ч.(Е2-1-9 табл.3 п2з).

Рис. 4.1 - Схема забоя при разработке траншеи

Нормативная производительность равна:

П_э.см=, м³/см (4.5)

где а– единица измерения, для наса= 100 м³;

t_см– длительность рабочей смены, принимаемt_см = 8 ч.

Тогда П^тр_э.см== 286 м³/см

и П^отв._э.см== 348 м³/см

Разработка котлованаможет производиться экскаваторами с любым навесным оборудованием, но в качестве примера принимаем экскаватор«прямая лопата». Характеристики этих экскаваторов приведены в таблице 4.3

Таблица 4.3-Техническая характеристика экскаваторов «прямая лопата»

Показатель	Марка экскаватора
	Э-302В	Э-652В	Э-1251В	Э-2505	ЭО-2621А	ЭО-4123	ЭО-4121	ЭО-5122
Емкость ковша, м3 (q)	0,4	0,65	1,25	2,5	0,25	0,8	1,0	1,6
То же, со сплошной режущей кромкой (q)	-	0,8	1,5	3,2	-	-	0,65	2,0
Длина стрелы, м	4,9	5,5	6,8	8,6	-	7,1	3,22	-
Длина рукояти, м lрук	2,3	4,5	4,9	6,1	-	2,93	3,31	-
Глубина копания, м Нк	-	1,5; -	2,0; 1,6	9,0; 10,0	-	3,34	3,6	-
Наибольший радиус копания (резания), м Rр	5,9	7,8; 7,2	9,9; 9,1	12; 11,1	4,7	7,4	6,9	8,9
Наибольшая высота резания, м Нр	6,2	6,5; 7,9	7,8; 9,3	9,0; 10,0	4,6	7,6	7,9	9,65
Наибольший радиус выгрузки, м Rв	5,4	7,2; 6,5	8,9; 8,3	10,8; 10,7	4,7	-	-	-
Высота выгрузки при наибольшем радиусе выгрузки, м Нв	2,9	2,7; 3,0	2,9; 3,4	3,5;4,1	2,6	-	-	-
Наибольшая высота выгрузки, м Нв	4,3	4,5;5,6	5,1; 6,6	6,4; 7,0	3,3	5,4	4,4	5,1
Длина гусеничного хода, м lход	-	2,83	3,2	-	-	-	3,42	-

Рассмотрим возможность разработки грунта лобовой проходкой экскаватора при прямолинейном движении. Требуемая ширина забоя (размер котлована по верху) по данным занятия 3 составляет 19,5 м. Максимальная ширина лобовой проходки при прямолинейном движении экскаватора составляет 1,9 R_p. Анализируя данные табл. 4.3 мы видим, что требуемому условию удовлетворяет только экскаватор Э-2505 с радиусом резания до 12 м.

Это очень мощный экскаватор с ковшом емкостью 2,5 м³, редко встречаемый в обычном промышленно-гражданском строительстве. Поэтому следует принять меньший экскаватор и разрабатывать грунт лобовой проходкой при движении экскаватора по зигзагу.

Учитывая небольшие объемы грунта, принимаем весьма распространенный тип экскаватора – Э-652Б с характеристиками: емкость ковша со сплошной режущей кромкой 0,8 м³с канатным управлением (гибкая подвеска оборудования); длина рукояти 4,5 м; угол наклона стрелы 45/65 град; наибольший радиус копания (резания) – 7,8/7,2 м; наибольший радиус выгрузки – 7,2/6,5 м; наибольшая высота выгрузки 4,5/5,6 м.

Определим длину рабочей передвижки l_П.. С одной стороны, из формулы

l_П=R^ст_max-R^ст_min, что для данного экскаватора составитl_П= 7,8 – 2,8 = 5 м. С другой стороны, эффективная работа экскаватора достигается приl_П 0,7R_рук. У нас длина рукоятиR_рук= 4,5 м, следовательноl_П 0,7· 4,5 = 3,15 м. Принимаемl_П= 3 м. Максимальное расстояние от стоянки экскаватора до верхней бровки бокового откоса

В₁=== 6,35 м (4.6)

Принимаем В₁= 6 м. При движении по зигзагу расстояние в осях между крайними стоянками составит:

В – 2В₁= 19,5 – 2·6 = 6,8 < 2R_ст= 2·4,5 = 9 м (4.7)

Схема разработки котлована представлена на рис. 4.2

Производительность экскаватора

П_э.см= 60t_смqn_т К_е К_в, м³/см (4.8)

Техническое количество циклов экскавации в минуту составит:

n_т= n^н_тК_α,

где

• n^н_тиз таблицы 4.4 принимаем равным 2.5.

• из схемы забоя (рис. 4.2) можно предположить, что средний угол между местом набора грунта и кузовом самосвала составляет примерно 90⁰. Тогда из таблицы 4.5 значение коэффициента К_α= 1,1;

n_т= 2,5 ·1,1 = 2,75

Коэффициент использования емкости ковша экскаватора К_еиз таблицы 4.6 составит 0,95

Значение коэффициента использования экскаватора по времени К_впринимаем равным 0,9.

Таблица 4.4- Приблизительное количество циклов экскавации за 1 мин

Емкость ковша q м3	До 0,5 м3	До 0,75м3	До 1 м3	До 1,5 м3	До 2,5 м3
nнт	2,8 - 3	2,5 – 2,7	2,2. – 2,4	2,1 – 2,2	1,8 – 2

Таблица 4.5.- Значения коэффициента К_

Угол поворота экскаватора, град.	15	45	60	70	90		115	135	160	180
К	1,4	1,3	1,25	1,2		1,1	1,0	0,9	0,8	0,7

Таблица 4.6- Приближенные значения коэффициента использования емкости ковша экскаватора К_е

Вид грунта	Песок	Супесь	Суглинок	Глина
Ке	0,7 – 0,75	0,75 – 0,8	0,9 – 0,95	0,95 – 1,05

Рис. 4.2 Схема разработки котлована лобовым забоем при движении экскаватора по зигзагу

Итак:

П_э.см= 60 · 8 · 0,8 · 2,75 · 0,95 · 0,9 =903 м³/см.

Примечание. Согласно ЕНиР Е2-1-7 табл.3 п 3б производительность составляет 633 м³/см. Увеличение производительности при расчете по формуле достигается за счет рационального размещения автотранспорта под погрузку (уменьшается угол поворота α), снижения потерь времени на организацию работ (увеличивается К_в), улучшения организации забоя в части уменьшенияl_П(повышаетсяn_т) и, наконец, за счет расчетной высоты забоя (3,3 м), т.е. значительно выше минимальной (табл. 4.7), что обеспечивает заполнение ковша за одно черпание.

Таблица 4.7 - Наименьшая высота забоя, м, обеспечивающая наполнение ковша экскаватора с «шапкой» при разработке грунта с прямой лопатой

Вместимость ковша, м3	Группа грунта
	I - II	III	IV
0,25	1,5	2,5	3
0,4 – 0,5	1,5	2,5	3,5
0,65 – 0,8	2,5	4,5	5,5
1 –1,25	3	4,5	6
1,6 – 2,5	3	4,5	6