30. Выбор машин и механизмов для вертикальной планировки площадки.Методы определения среднего расстояния перемещения грунта.

3.4. Определение средней дальности перемещения грунта

При выборе комплекта машин по разработке и перемещению грунта необходимо знать дальность его пе-

ремещения. Средняя дальность перемещения грунта при вертикальной планировке площадки есть расстояние

между центрами тяжести равновесия по объему участков выемки и насыпи. Она может быть найдена аналити-

ческим, графическим или графоаналитическим методами.

Аналитический метод или метод статических моментов. Определяют координаты центров тяжести объ-

емов и насыпей:

Хв = ∑V′в · Х′в / ∑V′в = ∑Мвх / ∑V′в, Хн = ∑V′н · Х′н / ∑V′н = ∑Мнх / ∑V′н ; (24)

Yв = ∑V′в ⋅ Y′в / ∑V′в = ∑Мву / ∑V′в, Yн = ∑V′н ⋅ Y′н / ∑V′н = ∑Мну / ∑V′н , (25)

где Хв , Yв – координаты центра тяжести участка выемки, м; Хн , Yн – координаты центра тяжести участка насы-

пи, м; V′в, V′н – объемы грунта в пределах фигур, м3; Мвх, Мнх, Мву, Мну – статические моменты простей- ших

фигур, м4; Х′в, Х′н, Y′в, Y′н – координаты центра тяжести простейших фигур, м.

За оси координат принимают две стороны площадки. Средняя дальность перемещения грунта, м

Lср = ( X н − X в ) 2 + (Yн − Yв ) 2 . (26)

Графоаналитический способ распределения земляных масс. По нарастающим итогам вертикальных коло-

нок квадратов, отдельно для насыпи и выемки, строят кривые объемов. Ординаты верхних точек кривых дают

суммарные объемы насыпей и выемок. Точки пересечения кривых объемов определяют положением прямых на

плане, разделяющих площадку на участки, в пределах которых объемы насыпей и выемок равны.

Для определения среднего расстояния перемещения используют кривые объемов насыпи и выемок, по-

строенные по итогам вертикальных и горизонтальных колонок квадратов (рис. 7).

L, м

выемка 4

Lср 5

W2 l2

насыпь

ΣVв 3

ΣVн

L, м3 ΣVв L, м3 V/2 V/2

ΣVн

V/2

W1 2

Lср

1 l2

V/2

5

l1 L, м l1

Рис. 7. Распределение земляных масс графоаналитическим методом:

1, 2 – кривые объемов насыпей и выемок по нарастающим итогам вертикальных рядов квадратов; 3, 4 – то же, по нарас-

тающим итогам горизонтальных рядов квадратов; 5 – параллелограммы, равновеликие фигурам, заключенным между кри-

выми объемов выемок и насыпей

Площади фигур между кривыми объемов W1 и W2 представляют собой произведение объемов грунта на

проекции среднего расстояния перевозок l1 и l2:

W1 = Vl1; W2 = Vl2 , (27)

откуда

l1 = W1 / V; l2 = W2 / V. (28)

Среднее расстояние перемещения равно длине гипотенузы прямоугольного треугольника, имеющего кате-

ты, равные l1 и l2

Lср = l12 + l2 .

2

(29)

Для упрощения вычисления площадей W1 и W2 можно построить равновеликие фигуры по разностям нарас-

тающих объемов выемок и насыпей – кривые Брюкнера.

Выбор механизмов и машин, определение количества транспортных средств из условия бесперебойной работы экскаватора Земляные работы состоят из подготовительных, основных и заключительных. Подготовительные работы включают в себя: очистку строительной площадки от деревьев, пней, кустарника; отвод поверхностных вод и осушение территории; разбивку площадки для производства планировочных работ; срезку растительного слоя грунта. Основные работы предусматривают разработку грунта в планировочных выемках и перемещение его в планировочные насыпи, разравнивание и уплотнение грунта в насыпях, а при необходимости вывоз лишнего грунта или подвоз недостающего на площадку. Заключительной работой считают общую планировку площадки. Для выполнения планировочных работ применяют землеройно-транспортные машины. При производстве планировочных работ механизация должна быть комплексной. Для этого выбирают ведущую машину при перемещении грунта из выемки в насыпь. Все остальные технологические процессы выполняют с помощью средств механизации, увязанных по производительности с ведущей машиной. Ведущую машину назначают в зависимости от средней дальности перемещения грунта, которая вместе с комплектующими машинами образует скреперный комплект машин. На небольшие расстояния от линии нулевых работ грунт перемещают бульдозерным комплектом, а на большие — скреперным комплектом машин либо работают одним смешанным комплектом. Скреперный комплект составляют из одного или нескольких скреперов и бульдозеров, прицепных тракторных рыхлителей и катков, одного трактора-толкача. Эти механизмы последовательно выполняют послойное рыхление грунта, его разработку и перемещение (скреперы), разравнивание и уплотнение грунта в насыпи. Трактор-толкач используют на два-три скрепера для ускорения заполнения ковша на участке срезания грунта. Количество механизмов и их тип выбирают в зависимости от средней дальности перемещения грунта и сменной производительности комплекта. В данном проекте средняя дальность перемещение грунта l_ср=414 м поэтому будет применяться прицепной скрепер с ковшом до 10 м3. затем определяем емкость ковша (из ЕНиР 2-1 V_ков=8-10 м³) Выбор скрепера: По табл. 1 из ЕНиР 2-1 выбираются марки 2-х скреперов с емкостью ковша 8-10 и для выбора наилучшего скрепера выполняется технико-экономический расчет. Табл.4 Показатели технико-экономического расчета скрепера.

N	Показатели	Ед. измер.	варианты
			1 марка	2 марка
1	Пн= 627,63	м3/см	Д3-11П	Д3-32
	Т=336,42	см
	З=12339,89	руб.
2	Пн= 1086,09	м3/см
	Т=194,41	см
	З=7906,65	руб.

Технико-экономический расчет для 1 марки скрепера: 1)Определим нормативную производительность комплекта по формуле:  м³/см где n-количество скреперов в комплекте (по ЕНиР 2-1 n=4) а-единица работ (по ЕНиР 2-1 а=100) с-продолжительность смены (по ЕНиР 2-1 с=8,2) -норма времени (по ЕНиР 2-1 =5,226) 2)Определим продолжительность работы комплекта машин по формуле:  см где V-объем разрабатываемого грунта 3)Определим затраты на эксплуатацию машин по формуле:  руб где С_маш-см-стоимость маш.-см 1 механизма (по ЕНиР 2-1 С_маш-см=36,68) Технико-экономический расчет для 2 марки скрепера: 1)Определим нормативную производительность комплекта по формуле:

 м³/см где n-количество скреперов в комплекте (по ЕНиР 2-1 n=4) а-единица работ (по ЕНиР 2-1 а=100) с-продолжительность смены (по ЕНиР 2-1 с=8,2) -норма времени (по ЕНиР 2-1 =3,02) 2)Определим продолжительность работы комплекта машин по формуле:  см где V-объем разрабатываемого грунта 3)Определим затраты на эксплуатацию машин по формуле:  руб где С_маш-см-стоимость маш.-см 1 механизма (по ЕНиР 2-1 С_маш-см=40,67) Технико-экономический расчет показал, что скрепер марки Д3-32 лучше. Техническая характеристика скрепер марки Д3-32 (из ЕНиР 2-1): -Вместимость ковша-10 м³ -Ширина захвата-2,9 м -Глубина резания-0,3 м -Толщина отсыпаемого слоя-0,45 м -Мощьность-240 л.с. -Масса скрепера-20 т -Трактор толкач-Т-180 Выбор бульдозера: По табл. 1 из ЕНиР 2-1 выбираются марки 2-х бульдозеров с длинной отвала 3-5 и для выбора наилучшего выполняется технико-экономический расчет. Табл.5 Показатели технико-экономического расчета бульдозеров.

N	Показатели	Ед. измер.	варианты
			1 марка	2 марка
1	Пн= 5466,66	м3/см	Д3-24А	Д3-35С
	Т=38,62	см
	З=1457,32	руб.
2	Пн= 6307,69	м3/см
	Т=33,47	см
	З=1266,84	руб.

Технико-экономический расчет для 1 марки бульдозера: 1)Определим нормативную производительность комплекта по формуле:  м³/см где n-количество бульдозеров в комплекте (по ЕНиР 2-1 n=1) а-единица работ (по ЕНиР 2-1 а=100) с-продолжительность смены (по ЕНиР 2-1 с=8,2) -норма времени (по ЕНиР 2-1 =0,15) 2)Определим продолжительность работы комплекта машин по формуле:  см где V-объем разрабатываемого грунта 3)Определим затраты на эксплуатацию машин по формуле:  руб где С_маш-см-стоимость маш.-см 1 механизма (по ЕНиР 2-1 С_маш-см=37,73) Технико-экономический расчет для 2 марки бульдозера: 1)Определим нормативную производительность комплекта по формуле:  м³/см где n-количество бульдозеров в комплекте (по ЕНиР 2-1 n=1) а-единица работ (по ЕНиР 2-1 а=100) с-продолжительность смены (по ЕНиР 2-1 с=8,2) -норма времени (по ЕНиР 2-1 =0,13) 2)Определим продолжительность работы комплекта машин по формуле:  см где V-объем разрабатываемого грунта 3)Определим затраты на эксплуатацию машин по формуле:  руб где С_маш-см-стоимость маш.-см 1 механизма (по ЕНиР 2-1 С_маш-см=37,85) Технико-экономический расчет показал, что бульдозер марки Д3-35С лучше с помощью этого бульдозера проводятся работы по срезки растительного слоя, рыхлению грунта и разравнивание грунта. Техническая характеристика бульдозера марки Д3-35С (из ЕНиР 2-1): -Тип отвала-неповоротный -Длина отвала-3,64 м -Высота отвала-1,29 м -Управление-гидравлическое -Мощьность-180 л.с. -Марка трактора-Т-180 -Масса бульдозерного оборудования-3,4 т Для рыхления грунта подходит этот же бульдозер марки Д3-35С с техническими характеристиками для рыхления: -Число зубьев-3 шт -Высота подъема зубьев-0,5 м -Ширина рыхления-1,67 м -Глубина рыхления-0,5 м -Масса рыхлительного оборудования-3,1 т выбор грунтоуплотнительного механизма: Для выбора механизма для уплотнения грунта вычислим толщину насыпаемого слоя скрепером. Для данной площадки подходит грунтоуплотняющая машина Д-480 Техническая характеристика грунтоуплотняющей машины ДУ-12Б: -тип катка-прицепной виброкаток с самостоятельным двигателем для привода вибратора. -Ширина полосы уплотнения-1,4 м -Глубина уплотняемого слоя-0,5-0,6 м -Марка трактора-ДТ-75 -Масса оборудования-3 т Выбор комплектов машин для разработки грунта в котловане: Для разработки грунта в котлованах в качестве ведущей машины применяют экскаватор с прямой лопатой. В зависимости от объема грунта в котловане определяют емкость ковша экскаватора (табл. 6) Таблица 6. Определение емкости ковша экскаватора:

Объем грунта в котловане, м3	Емкость ковша экскаватора, м3
До 500 500... 1500 1500...5000 2000...8000 6000... 11000 11000... 15000 13000...18000 Более 15000	0,15 0,24 и 0,3 0,5 0,65 0,8 1,0 1,25 1 1,5

По виду и категории грунта выбирают тип ковша экскаватора. Например, для песков и супесей выбирают ковши со сплошной режущей кромкой, а для глин и суглинков — с зубьями. Из этого следует, что для разработки данного котлована подходит экскаватор с прямой лопатой с зубьями объемом 0,5 м³. По указанным характеристикам предварительно выбирают два типа экскаваторов, отличающихся видом оборудования, емкостью ковша или тем и другим вместе (по ЕНиРЕ 2-1). Из этих экскаваторов необходимо выбрать один, имеющий наибольшую экономическую эффективность. Для этого определяют стоимость разработки 1 м3 грунта в котловане для каждого типа экскаваторов: Табл.7 Показатели технико-экономического расчета экскаваторов.

N	Показатели	Ед. измер.	Варианты
			1 марка	2 марка
1	С= 73,38	руб/смен	Э-505	Э-50-15А
	Псм.выр=0,35	м3/см
	К=0,14	руб.
2	С= 80,85	руб/смен
	Псм.выр=0,35	м3/см
	К=0,18	руб.

Для этого определяют стоимость разработки 1 м3 грунта в котловане для экскаватора марки Э-505:  руб/смен где 1,08 — коэффициент, учитывающий накладные расходы; С_маш-см — стоимость машино-смены экскаватора (С_маш-см=23,78); П_см.выр — сменная выработка экскаватора, учитывающая разработку грунта навымет и с погрузкой в транспортные средства;  м³/см где V_K — объем грунта котлована, м3; ∑n_{маш-смен} — суммарное число машино-смен экскаватора при работе навымет и с погрузкой в транспортные средства. Определяют удельные капитальные вложения на разработку 1 м3 грунта для каждого типа экскаваторов:  руб. где С_Оп — инвентарно-расчетная стоимость экскаватора (С_Оп=16,4), руб.; t_год — нормативное число смен работы экскаватора в году. Ориентировочно может быть принято равным 350 смен для машин с объемом ковша до 0,65 Определяют приведенные затраты на разработку 1 м3 грунта:   где Е — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, равный 0,15. Определяем стоимость разработки 1 м3 грунта в котловане для экскаватора марки Э-50-15А:  руб/смен где 1,08 — коэффициент, учитывающий накладные расходы; С_маш-см — стоимость машино-смены экскаватора (С_маш-см=26,2); П_см.выр — сменная выработка экскаватора, учитывающая разработку грунта навымет и с погрузкой в транспортные средства;  м³/см где V_K — объем грунта котлована, м3; ∑n_{маш-смен} — суммарное число машино-смен экскаватора при работе навымет и с погрузкой в транспортные средства. Определяют удельные капитальные вложения на разработку 1 м3 грунта для каждого типа экскаваторов:  руб. где С_Оп — инвентарно-расчетная стоимость экскаватора (С_Оп=20,34), руб.; t_год — нормативное число смен работы экскаватора в году. Ориентировочно может быть принято равным 350 смен для машин с объемом ковша до 0,65 Определяют приведенные затраты на разработку 1 м3 грунта:   где Е — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, равный 0,15. По наименьшим приведенным затратам для отрывки котлована лучше подходит экскаватор Э-505. Техническая характеристика экскаватора Э-505: -Вместимость ковша-0,5 м³ -Длина стрелы-5,5 м -Наибольший радиус копания-7,9 м -Радиус копания на уровне копания-4,8 м -Наибольшая высота копания-6,6 м -Наибольший радиус выгрузки-7,2 м -Наибольшая высота выгрузки-4,6 м -Мощность-80 л.с. -Масса-20,5 т В качестве комплектующих машин для вывоза лишнего грунта из котлована и обеспечения совместной работы с экскаватором выбирают автосамосвалы. По ЕниРу 2-1 назначают марку автосамосвалов и их грузоподъемность. Определяют объем грунта в плотном теле в ковше экскаватора:  м³ где V_koв — принятый объем ковша экскаватора, м3; К_нап— коэффициент наполнения ковша (для прямой лопаты от-1 до 1,25); К_пр — коэффициент первоначального разрыхления грунта (по ЕниР 2-1) Определяют массу грунта в ковше экскаватора:  т где γ – объемная масса грунта по ЕниР 2-1 Количество ковшей грунта, загружаемых в казов автосамосвала: где П – грузоподъемность автосамосвала Определяют объем грунта в плотном теле, загружаемый в кузов самосвала:  м³ Подсчитываем продолжительность одного цикла работы автосамосвала:

 мин где t_п — время погрузки грунта, мин; L — расстояние транспортировки грунта, км; V_г — средняя скорость автосамосвала в загруженном состоянии, км/ч (V_г=19); V_n — средняя скорость автосамосвала в порожнем состоянии (25… 30 км/ч); t_р — время разгрузки (ориентировочно—1…2 мин); t_м — время маневрирования перед погрузкой и разгрузкой (ориентировочно, 2…3 мин), t_n=VH_Bp=5,74*2,1=12,05 мин Н_вр — норма машинного времени по ЕниРЕ 2-1 для погрузки экскаватором 100 м3 грунта в транспортные средства в мин). Требуемое количество автосамосвалов составит: Число N округляют до ближайшего меньшего целого числа, учитывая перевыполнение сменного задания при работе экскаватора. Табл. 8 Ведомость транспорта

N	Наименование транспорта	Грузоподъем- ность, т	Количество ковшей в кузове шт.	Количество шт.
1	КрАЗ-222	10	14	5

Выбор комплектов машин для разработки грунта в траншее: Для разработки грунта в широких траншеях применяется прямая лопата или обратная лопата, для узких (шириной понизу до 3 м) траншей и ям под отдельные фундаменты одноэтажных промышленных зданий — обратная лопата. В зависимости от объема грунта в траншее определяют емкость ковша экскаватора (табл. 6) По виду и категории грунта выбирают тип ковша экскаватора. Например, для песков и супесей выбирают ковши со сплошной режущей кромкой, а для глин и суглинков — с зубьями. Из этого следует, что для разработки данной траншеи подходит экскаватор с обратной лопатой с зубьями объемом 0,65 м³. По указанным характеристикам предварительно выбирают два типа экскаваторов, отличающихся видом оборудования, емкостью ковша или тем и другим вместе (по ЕНиРЕ 2-1). Из этих экскаваторов необходимо выбрать один, имеющий наибольшую экономическую эффективность. Для этого определяют стоимость разработки 1 м3 грунта в котловане для каждого типа экскаваторов: Табл.9 Показатели технико-экономического расчета экскаваторов.

N	Показатели	Ед. измер.	Варианты
			1 марка	2 марка
1	С= 58,09	руб/смен	ЭО-4321	ЭО-5122
	Псм.выр=0,625	м3/см
	К=0,14	руб.
2	С= 73,68	руб/смен
	Псм.выр=0,625	м3/см
	К=0,18	руб.